IBDP化学课程实验体系述评与启示

曹璨

摘要： IBDP化学课程包含理论知识和实验两部分内容，其十分重视对学生综合实验探究能力的培养，设置了多元化、系统化的实验评价体系。通过对IBDP化学课程实验体系的设立模式、评价方式和评价标准的解读，希望对我国高中化学实验课程的改革提供借鉴与启示。

关键词： IBDP化学课程； 实验体系； 外部评价； 内部评价； 实验探究

文章编号： 1005-6629（2023）02-0016-04    中图分类号： G633.8    文献标识码： B

IBDP（International Baccalaureate Diploma Programme）课程是国际文凭组织（IBO）在综合各国课程优势的基础上，为具有较强学习动机的全世界高中学生设计的。它致力于培养具有终生学习能力的国际公民，具有和谐均衡的课程体系、严格的评估，是现今影响最大的国际化课程。IBDP化学课程是由两年时间来完成，分为两个教学模块：理论部分（80%）与实验部分（20%）。理论部分：包括核心内容、提高内容和选修内容三部分。本文对IBDP化学课程实验部分内容进行研究，希望能对我国高中化学实验课程改革提供借鉴与启示。

1  IBDP化学课程概述

化学课程属于IBDP课程体系第四组“实验科学”，提供高水平（HL）、标准水平（SL）两个不同层级供学生选择，这两个层级在学习的深度、广度和课时安排上有明显差异。以高水平（HL）为例，其课时安排，见图1。其中核心内容属于两个层级的必修内容，包含化学计量、原子结构、元素周期律、化学键、化学动力学、化学热力学、化学平衡、酸碱体系、氧化还原、有机化学、测量与数据处理11个主题。

提高内容仅为高水平层级的必修内容，在核心必修11个主题内容基础上，进行更深入和更广泛的进阶学习。

选修内容包含材料、生物化学、能源和药物化学四个主题，任选其中一个主题学习。选修部分对学生的综合能力和化学学科素养要求比较高。因此，对于标准水平层级学生，是在完成核心内容学习后才能进行选修学习。而对于高水平层级学生，则是完成核心内容和提高内容的基础上，再进行选修学习［1］。

课程评价是由外部评价（External Assessment，简称EA）和内部评价（Internal Assessment，简称IA）两部分构成。其中EA占80%，IA占20%，按权重计算总分，再参照标准转化为7分制（1～7分）。外部评价（EA）为纸笔测试，分为卷1（Paper 1）、卷2（Paper 2）和卷3（Paper 3），共3场测试（详见表1）。每年IBO将组织两次全球统考，分别在5月和11月。而我国考生将在学习IBDP化学课程的第二年参加5月份的全球统考，类似于国内高考。内部评价（IA）为独立探究实验，每位学生无论高水平还是标准水平层级都需独立完成“提出问题—设计实验—独立实验—采集数据—分析数据—得出结论—撰写实验论文”这一完整的探究实验流程。学生提交实验论文后，先由授课教师依据参考标准评分并上传分数。IBO将依据学校的考生数目，抽取样本，由IBO阅卷人员进行二次评分，如果两次评分存在差异，则全部考生分数进行调整，保证了全球考生内部评价（IA）分数的公平与公正。

2  IBDP化学课程实验部分及评价方式述评

2.1  课内实验

IBDP化学课程中包含了9个必修课内实验，要求时长共40h。

由图2可以看出，9个IBDP化学必修实验中有7个我国高中化学必修教材中也有涉及，但是国内高中对于实验的开设情况差异很大，大多数实验仅为课堂演示或理论分析，学生动手机会很少。而在IBDP化学课程中，学生必修需完成40h实验，并完成相应实验报告以作业形式上传，最后生成学生化学课程文件，并由授课教师递交实验记录清单（PSOW）上传IBO，只有达到了课时要求，才能参加最后的全球EA统考。从实验类型分析，IBDP化學必修实验主要为原理探究，以探究实验突破知识障碍。而我国侧重的许多性质实验在IBDP化学课程中仅为高水平层级的必修实验，学生可以从众多的性质实验中选择感兴趣的来完成。

IBDP化学课程安排课内实验课时40h，完成9个必修实验后，剩余课时可安排课堂拓展实验，由授课教师设定研究内容或学生自主开发探究实验。每个学生最终的实验记录清单（PSOW）都是极具个性化的，这同时也给予了学生很大的自主空间发展他们的独立思考能力、实验操作能力、观察能力、数据处理能力等各项实验技能，在高中时期就逐步习得与大学相适应的能力水平。同时，这对于授课教师也提出了更高的要求，辅助学生开发实验项目，指导学生进行实验操作，每个学生或独立或形成合作小组，授课教师进行针对性指导，这无疑需要不断提升自我，终身学习与成长。例如，笔者开设了公园采集水样分析溶解氧达标情况的实验。学生实地采集多处水样，对水样进行预处理，氧化还原滴定，数据处理，误差分析，结合生物环境等跨学科知识，给出公园不同水样溶解氧达标情况的分析结论报告。又如，结合生活中的常见蔬菜水果，开发新的酸碱指示剂和电解质，完成中和滴定实验、电解池探究实验等。让学生自由发挥，在实践中充分理解酸碱的概念、电解池的原理、电解池与原电池的异同等核心化学知识。真正实现做中学，提升学生化学思维、动手实践能力，培养学生浓厚的学习兴趣，这和我国教学改革的指导方针不谋而合。

2.2  跨学科合作课题研究

IBDP课程体系的第四小组为“实验科学”组，包括化学、物理、生物学、环境系统、计算机、设计等。IBDP课程要求选修这组课程的每位学生都应完成一个跨学科合作项目。学生自由组合，形成4～6人的合作小组，在同一个户外地点，针对感兴趣的内容共同设计一个研究课题，这个课题会涉及学生选修学科的内容，并提出和学科相关的问题，开展探究活动，总时长为10h，包括课题设计2h，课题实施6h，成果展示和课题评价2h。例如：笔者所在学校，开展了以“游乐园环境与安全”为主题的探究项目，学生5～6人组成一个队伍，含三个学科的成员。组队后，每个队伍自定选题，如“游乐园中的设备研究”。学化学的学生研究“设备老化后物质成分”、学生物的学生研究“设备表面的细菌滋生”，学物理的学生研究“设备运行加速度”。同组学生针对研究内容现场采集样本，在校内完成相关实验，跨学科分析、研讨实验结果，共同探寻设备老化的起因、设备老化后物质成分的变化、涉及反应与原理、设备表面的细菌滋生情况、设备成分与细菌滋生间的关系及影响、设备运行加速度情况、设备老化后是否出现裂纹，其结构、零部件形状及大小是否发生相对变化而诱发疲劳载荷，对运行造成的影响等，并共同撰写实验报告，完成成果汇报展示。项目的宗旨是强调跨学科间的联系，有利于学生产生知识碰撞，构建跨学科的学习视野，让学生关注科学探究的过程而非结果，培养学生的科学思维能力、探究实践能力和团队协作能力。项目实施后，学生需要每组提交一份报告、一篇项目反思记录在个人成长档案中，并在展示课上分享交流。团队成员从问题生成到科学实验、从数据分析到结论分享。每一个环节紧密相扣，协作交流，攻克困难，共同成长。在探寻科学真理的过程中，不断提升个人与团队素养，收获共享学习的快乐与成就。

2.3  内部评价（IA）

IA占IBDP化学课程总成绩的20%，要求学生依据兴趣爱好设计一个完整的探究实验，“提出问题-设计实验-独立实验-采集数据-分析数据-得出结论”，并撰写一份6～12页的实验论文。这对学生的综合能力提出了很高的要求，是极具挑战的评价考核。学生自行选题，可以源于课本又高于课本，可以从生活中获得科学问题的灵感，提出含自变量与因变量的问题，开展正式的实验探究，围绕问题设计多组平行实验，获取实验数据，对数据进行误差分析、信度与效度分析，再对数据进行详尽的分析解读，从不同角度演绎实验数据，寻求与探究问题间的关系，该结论未必是一个确定的结果，但一定是具体的、清晰的、与数据紧密关联的。旨在培养学生钻研科学的精神、多维度的科学思维素养、实验探究能力和数据分析能力。IBDP课程对IA论文评分有具体的评价标准，见表2。总分为24分，由五个评分维度构成。由表可知，高质量的IA论文并不在于选题内容的高深，而是在于研究问题的创新性、可探究性，研究方法的匹配性、对数据科学准确的处理与解读、与数据紧密关联的结论等方面。关于创新性要求，学生的选题不能与课内实验相同，应探索研究未知，由学生自己设计，教师指导帮助，结论可以是不确定的、发散的。在此过程中，授课教师的角色主要是给予学生一定程度的选题指导，然而并不直接肯定或否定。在学生实验过程中给予一定操作上的技术支持，并对学生提交的论文初稿给予评价，而且只能为学生的初稿给予指导，后期如再进行过度的指导和评价都是不符合IB规则的［2］。

3  对我国高考改革和化学实验课程设置的启示

IB对学习者提出了十项必备的素养——“积极探究、学识渊博、善于思考、善于交流、要讲原则、头脑开明、关心他人、勇于挑战、身心平衡和善于反思”。显示出其重视培养学生全面发展和具备科学素养的教育理念。IB化学实验课程的特点主要表现为以下三个方面：

3.1  注重化学原理的理解

IBDP化学课程设置的9个必修实验中更多为化学原理的探究实验，原理部分恰好也是化学学习的难点，学生往往存在迷思概念，难以突破。以做代讲，从实验中去领悟抽象的概念和原理，不失为一个妙计。EA统考时，会给学生发一本小册子，列出需要用到的化学公式等，供答题和计算时查阅。可以看出，IBDP化学教学更注重化学原理的理解而不是记忆。从课内实验40h时长设置来看，教学中十分注重实验技能的培养，要求学生具有辩证思维、独立思考及动手实践的能力，而这正是学习化学的根本。

3.2  培养学生科研能力和论文写作能力，为进入大学打好基础

从IBDP化學课程的评价体系中，IA占20%，可以看出IB组织十分注重综合实验探究能力的培养，在此过程中，学生要独立设计完整的探究实验，设置自变量和因变量，完成实验探究，采集数据和对数据处理分析。这里不得不说，在化学实验课程中，有一个主题为“测量和数据处理”，讨论了系统性误差、随机误差、精确度和准确度，结合具体的实验探究，使学生同时在理论和实践的层面理解误差产生的原因以及如何正确地处理误差，能够合理地使用有效数字，确定实验结果的合理性，做好信度和效度分析。深层次地培养了学生的科研基本功，提高了学生的科学素养和论文写作能力，为进入大学做好了充足的能力储备，这也是IBDP能成为最具国际影响力的课程，且深受世界一流大学欢迎的原因。

3.3  培养跨学科的科学视野和团队协作能力

IB组织要求所有学习第四小组“实验科学”的学生都要参加合作课题研究，选题可以与科学技术、社会伦理、环境保护等相关，并结合学生的学科背景，将问题拆解成各学科的子问题，进行深度挖掘与实验探究。汇总各子问题所得的初成果，组员进行跨学科思维碰撞，逐步理解科学规则与科学方法间的关系，尝试从多学科角度对初成果进行综合分析，得到研究结论。最后小组共同完成一份实验报告与成果展示。IB课程强调了跨学科间的协作，帮助学生构建学科间的联系，鼓励学生积极沟通配合，增强对科技和环境、伦理和道德等方面的认识，从个人思考延伸至团队钻研，单一学科上升至跨学科视野，团队合作给予了学生全方位提升自我的机遇，让一切未知化身可能，指引了对未来教育的探索。

参考文献：

［1］International Baccalaureate Organization： Diploma Program Chemistry guideFirst assessment 2016. Cardiff， Wales， 2014. ［EB/OL］. http：//www.ibo.org.

［2］唐盛昌， 李英主编. 高中国际课程的实践与研究总论卷［M］. 上海： 上海教育出版社， 2011.