“互聯(lián)網+”思維下的中小學理科實驗室建設與實驗教學改革創(chuàng)新研究(上)
當下,在中學理化生學科與小學科學學科的教學實施中,在黑板上做實驗、背實驗、試卷上考實驗的情況非常普遍,而到實驗室中做實驗,嚴格遵循學科規(guī)律、突顯教學本質,放手學生動手實踐,卻是鳳毛麟角。有識之士均異口同聲地對中小學不做實驗的現(xiàn)狀口誅筆伐。許多省、市也采取了積極的措施,將實驗列入中考、進入總分,開展高中學業(yè)水平測試實驗加試等,但收效有限。
為什么這種現(xiàn)狀,多少年來一直得不到改善或正本清源呢?如何改革才能扭轉這一局面呢?
有一次,我與一位文科專業(yè)的名校長交流,他竟然理直氣壯地對我說:我們不做實驗,高考一樣有很好的成績。
這種想法,折射出一個普遍認識,即不做實驗的根源是考試指揮棒的指向問題。因為考試的分數(shù)似乎與做不做實驗沒有必然的關系。在應試教育為主導的教育功利化的時代,“走捷徑”是現(xiàn)實主義者的唯一選擇。但是,僅僅把中、高考取向作為不做實驗這個問題的唯一答案,卻是非常片面的。
物理、化學、生物或小學科學等學科,是在實驗過程中,才能真正施教的學科。無論是科學知識的認知,還是科學規(guī)律的理解與掌握,無論是科學精神、科學態(tài)度與科學能力的培養(yǎng),還是所謂的知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度價值的三維課程目標的實現(xiàn),如果不在實驗過程滋養(yǎng)與培育,都是違背學生的成長規(guī)律、學科的本質和教育方針的。
不做實驗卻在實施理科教學,可想而知,這種理科的教學已經異化到了什么程度。深究其因,且聽我言。
1.教育缺乏法治思維與治理能力
中小學的物理、化學、生物與科學課程,是國家必修課程。它意味著這是強制性的課程,是法定性的課程。不嚴格規(guī)范地按照學科本身的規(guī)律實施教學,不嚴格規(guī)范地按照教育的規(guī)律和學生身心成長的規(guī)律實施教學,本質上就是“違法”。
但是,似乎沒有人知道這是“違法”。我們天天在喊依法治教,卻沒有人知曉國家必修課程的嚴格規(guī)范實施,本質上就是一個執(zhí)法的過程。教育行政領導、校長與教師均很欠缺這樣的思維。
缺乏國家課程實施的法治思維,不僅使得從行政管理到學科教學的管理上,對于做與不做實驗這個問題的治理,顯得蒼白無力,更突現(xiàn)了教育本身的缺陷。
缺乏法治精神,是教育治理乏力的第一因素;而缺乏治理能力,則把做與不做實驗這個理科教學的根本性問題,像沉沙淤泥一樣積累到了另外一種自然狀態(tài)了。
2.校長缺乏教育理想與國家思維
理科教學做實驗與不做實驗,不僅是對學科的尊重問題,也是教育理想與追求的問題。所謂教育的理想與追求的問題,簡單地說就是追求培養(yǎng)人還是追求考試分數(shù)。
分數(shù)要不要?當然要。但分數(shù)的得來過程卻要認真思量,恰如財富的獲得,是靠勤勞智慧依法獲得,還是靠不擇手段偷盜或巧取豪奪獲得,最后的結果也許是財富的數(shù)量是一樣的,但財富的品質卻大相徑庭。做實驗的過程,是學科教育教學的過程,是科學態(tài)度、科學精神與科學方法養(yǎng)成教育的過程,是實踐能力與創(chuàng)新精神培養(yǎng)的過程,不僅同樣能獲得分數(shù),而且還是真正的學科教育過程。而不做實驗呢?不做實驗的理科教學,根本就是反科學的教育教學,根本就不是學科的教育教學。
南京田家炳高級中學“開心農場”
不做實驗的理科教學,是填灌式、強迫式的違背規(guī)律與學科本質的教學,是把負擔轉嫁給學生的教學,是對教育不尊重的教學。一所學校的理科教學如果沒有好好地做好實驗,其根本的原因是這個校長缺乏教育理想與國家思維。因為他根本不懂教育,根本沒有教育的理想與信念,根本沒有為國家與民族培養(yǎng)人的理想與信念。他的理想與追求只有分數(shù)與升學率的功利。因為升學率的世俗功利,才會帶給他“功名利祿”。
這樣的校長只是一個“包工頭”,他不懂得分數(shù)與升學率,與優(yōu)質的實施教學成正比例。而做好了每一個理科實驗,通過實驗過程科學地實施理科教學,不僅是學科的本質要求與培養(yǎng)人的要求,也是學科教學優(yōu)質實施的體現(xiàn),將會大大的促進分數(shù)與升學率的獲得與增長。
這樣的校長,必定本身也是在應試教學中成長起來的,應試教學與世俗功利形成了他的信念,再加上社會的世俗功利圍追與行政無知的干涉,這樣的校長把成天補課與做作業(yè)訓練、考試,當作了唯一的管理法寶。
3.教師缺乏專業(yè)主義與職業(yè)精神
幾次理科教師的實驗技能大賽把一個重要的問題暴露出來。
小學科學教師做一個測量溫度的實驗,竟然有許多的教師不會做。原因是有部分教師不是專業(yè)畢業(yè),是兼職教師或是改行的教師,但更多的是多年不做實驗,已經失去了做實驗的基本技能。同樣的,我們在實驗技能大賽中發(fā)現(xiàn),初中、高中的理科教師也出現(xiàn)了同樣的問題。一場理科教學實驗操作技能大賽,把理科教師的基本實驗技能水平與問題徹底的暴露于外。
不會做、懶得做,導致拒絕做,如此循環(huán)往復,逐步喪失了理科教學最基本的技能——實驗操作的技能和運用實驗實施理科教學的水平與能力。這使得當代年輕的理科教師,正迅速地退化為一群只會動嘴、只做“講、練、考”的殘疾型教師。這是一種專業(yè)主義的喪失。
按理說,一個理科的教師不做實驗或不會做實驗,是一種職業(yè)精神的喪失,他已經不具備一個理科教師的資格。
但是,好像沒有人理會,也沒有人懂得什么是真正的職業(yè)精神與職業(yè)資格。無論是在職稱晉升、評優(yōu)等方面,還是其他任何一個方面的考核,都不會考慮有關理科教師做不做實驗的這回事。這就導致了理科教師本身,對于做與不做實驗,不再有自我要求與反省。進而這不僅是實驗做與不做的問題,更為嚴重的是一個職業(yè)群體的職業(yè)發(fā)展、專業(yè)發(fā)展出現(xiàn)了危機。最可怕的是,從上到下只看到做不做實驗這個表象,卻無人分析這個危機的深層原因。
4.管理缺乏基本常識與基本規(guī)范
為什么這么多年素質教育口號震天響,卻抓不好理科教學的實驗工作。最核心的原因,是教育的行政管理與教學管理缺乏基本的常識與基本規(guī)范。
首先是職稱評審重論文、重教不教高三和做不做班主任,但對理科教師而言,卻沒有人重理科教師的全面發(fā)展與專業(yè)發(fā)展,對于實驗教學的能力與水平,沒有任何的考核與評價。教師的職稱晉升是教師發(fā)展的最大功利性動力,是驅動教師職業(yè)發(fā)展與專業(yè)發(fā)展的“內燃機”。但是,沒有一個地方的理科教師的職稱評審與晉升,是與實驗教學的能力與水平掛鉤的。
其次是掌握教師專業(yè)發(fā)展評價權的教學研究與教學管理部門,因為長期脫離教學一線,成了教學“冷兵器”的代表或高高在上的衙門,因為他們不重視甚至不再做實驗,成了阻礙教學生產力發(fā)展和教師專業(yè)發(fā)展的上層建筑。他們在指揮教學、考核教學與評價教學的過程中,好像忘卻了理科的實驗教學是怎么一回事。
第三是對教師的考核評價,基本上是以高考、中考成績?yōu)橐罁?jù),只看結果不看過程。對于實驗室的建設,是為了學校的面子與評級,對于教師不做實驗而實施理科教學,睜一只眼閉一只眼。沒有管理策略更沒有措施。管理者不關注實驗室建設,不關注實驗教學。所謂的素質教育,往往是用離開國家課程的“科、藝”活動替代,而不能深層次的把素質教育落實到每一個學科的具體實施之中。
第四是管理機制幾乎是僵化的與不作為的形式主義。作為中小學的理科教學,實驗本是理科教學最基本的教學過程,實驗技能是理科教師的最基本技能。卻不知道為什么,找來一群“老、弱、病、殘”的教職工從事實驗室的管理,他們不懂理科教學,卻管理著實驗室。理科教師的教學不同于其他學科,要做好一個實驗必須花時間準備,這個準備的時間與工作量,與備課是不一樣的,是備課之外的工作量,卻不被學校算入工作量進入考核范圍。管理員照顧著一些年紀大的教師養(yǎng)老,也照顧著一些“官太太”吃糧響。因為工作態(tài)度、工作能力與工作水平,極大地制約了理科教師到實驗室實施理科教學,做好實驗。
第五是信息化成了摧毀理科實驗的最有力武器。當下信息化成了最為時髦的教學改革的詞,所謂的用信息化實現(xiàn)教育現(xiàn)代化的塵囂,已經到了忘乎所以的地步。但是,慕課、翻轉課堂等線上再酷再炫再好的東東,也不能替代在實驗室中培養(yǎng)學生的實踐能力與創(chuàng)新精神,更不能全方位地培養(yǎng)學生的科學態(tài)度、科學方法與科學精神。仿真實驗再美,它畢竟不是學生親手做實驗,不是親歷體驗,不是創(chuàng)新思維。又怎么能實施理科教學呢?不正確的導向,影響的不是一節(jié)課,而是一個民族的未來。
5.實驗缺乏優(yōu)質條件與先進技術
理科教學能不能基于實驗實施,能否把實驗教學融入整個學科教學之中,成為理科教學的主體,其物質基礎的實驗室裝備是相當重要的。優(yōu)質的實驗條件與實驗技術,不僅是做好實驗的前提,更是促進學科建設、促進教師專業(yè)發(fā)展的基礎與動力。
但是,當下我國基礎教育的實驗室建設卻相當?shù)牟唤】?,用劣質一詞也許有點夸張,但不能適應當代我國的中小學生,不能面向現(xiàn)代化,面向世界,面向未來,卻是不爭的事實。
中小學的理科實驗室裝備至少存在以下3個核心的問題,一是理念平庸,二是內容陳腐,三是技術落后(如圖1所示)。
理、化、生和小學科學學科的實驗室裝備,只堅守所謂的配備標準,而不是面向未來;只基于教材(考試)裝備,而不是基于學科裝備,教材上有的就配備,沒有的就不配備。而教材里可憐的、落后的教學儀器,大多數(shù)只是為了一個驗證性的實驗而存在,只基于學科教學的某些經典實驗的驗證而配備,而不是基于學生的探究性學習、項目式學習和創(chuàng)新精神與實踐能力的培養(yǎng)而配備。
理科實驗室的裝備,多少年來一個模式,從形式到技術沒有創(chuàng)新,從儀器到設備千篇一律,尤其是教學儀器不但沒有進步而且質量越來越差,惡性的低價中標方式,把精良的教學儀器幾乎徹底的驅除出了實驗室。幾十年來一個模式,實驗桌椅、水電系統(tǒng),實驗器材與設備,無論是技術還是質量,都講不出所以然來。
理科教學做與不做實驗,能不能有效的、科學的通過實驗過程實施理科教學,實驗室的建設至關重要。
在傳統(tǒng)理念與思維下的理科實驗室裝備,是一個落后的與不思考的機械式裝備。它不是以學生為本的,也不是以學科建設為要求的,更不是以培養(yǎng)學生的實踐能力與創(chuàng)新精神為目標的。
1.傳統(tǒng)理科實驗室裝備的技術性問題思考
實驗室是學生學習的空間,在這個空間中,學生的學習方式與普通教室中的學習方式最大的區(qū)別在于,不是以聽講、訓練、討論為主,而是通過一個主題或項目的實驗過程,以小組團隊合作的方式協(xié)同研究性的學習,以獲得真知與培養(yǎng)科學態(tài)度、科學方法和科學精神。聽講、實踐、討論、設計、探究、測量、數(shù)據(jù)分析、結果表達等,是一個綜合性的學習與實踐的過程。而實驗室是支撐這種學習方式與完成學習過程的技術平臺。
圖2 實驗室整體概貌
圖3 當下普遍通用的實驗桌
我們通過這幾張圖片來分析實驗室裝備有哪些技術性的問題(如圖2、圖3所示)。圖2是當下理科實驗室的通用格局。其最明顯的特征是臟、亂、差。臟,是指整個實驗室不通透,空氣流動性不好,無法徹底地打掃衛(wèi)生,有許多死角。實驗桌的柜斗里,除了灰塵就是霉菌,水電布置與安裝怎么看怎么不舒服。亂,是指實驗桌布局是排排坐,空間非常狹小,不適宜學生做實驗的過程。差,是指整個實驗室的技術差。無論是實驗桌椅,還是實驗室布局,還是實驗儀器等,都沒有一點現(xiàn)代技術的氣息。
圖3是一組實驗桌的照片,是當下通用普遍的形式。沒有用的柜屜與落后的電源技術、供水技術,形成巨大的浪費和制約了實驗室的現(xiàn)代化。實驗儀器及其實驗過程的技術方式,是當下理科實驗室最大的問題。實驗儀器的先進性與數(shù)字化遠遠落后于當代科技的發(fā)展和對學生培養(yǎng)的要求。這個原因首先是教材太落后與僵化,其次是所謂的配備標準。機械的與僵化的執(zhí)行程序與規(guī)范,導致了具備技術含量的、高質量的、與充分融合數(shù)字化的實驗儀器與設備進不了實驗室。面對數(shù)字時代的原住民(學生),我們拿出的是冷兵器時代的實驗儀器。舉一個例子說,測量溫度的實驗,在教材中還是用紅水或水銀溫度計測量溫度,但是現(xiàn)實中已經沒了。運用數(shù)字化的傳感測量與數(shù)據(jù)處理軟件的實驗方法,卻進不了實驗室,或因為教材沒有,就無法突破與創(chuàng)新。
實驗室裝備的問題,一個是技術問題,一個是形式問題。技術的問題決定了實驗室裝備的水平與質量,形式的問題決定了實驗室裝備的理念與思維。二者決定了實驗室是否能成為促進學習方式變革的動力,是否能成為推動教育教學改革與創(chuàng)新的動力。
2.“互聯(lián)網+”思維下的理科實驗室重新認識
數(shù)字技術與互聯(lián)網技術的發(fā)展一日千里,它已經深層次地影響理科的教學。如果實驗室的裝備不以互聯(lián)網與數(shù)字技術為思考,則就如鴕鳥埋頭不愿面對外敵侵入。因為互聯(lián)網與數(shù)字技術對教育教學有革命性的影響,對學習方式有顛覆性的作用,對人才培養(yǎng)的要求有全新的內涵。
首先,應以“互聯(lián)網+”為思維,重新認識與定位理科實驗室。在“互聯(lián)網+”的技術層面上,理科實驗室應如下定位。
(1)理科實驗室是學科教學的課程資源
作為課程資源的實驗室,是指實驗室中的實驗儀器與設備、教學器材與教具、數(shù)字技術與網絡軟件工具,本身就是學科教學的組成部分,既是學習的技術工具,又是學習的內涵。所謂的實驗能力、實驗方法培養(yǎng),必須是在掌握實驗儀器性能、實驗技術與工具的前提下實現(xiàn)。只有技術與設備的應用,才能培養(yǎng)創(chuàng)新精神與實踐能力。
(2)理科實驗室是學科教學的核心平臺
作為學科教學平臺的實驗室,是指學科教學的主要過程,必須嚴格、規(guī)范與科學的依靠與應用實驗室,把實驗過程作為核心的教學內容與方法。不充分的應用實驗室教學,把實驗在黑板上做、在試卷上背的教學,是違法施教的紙上談兵和應試教學。
(3)理科實驗室是師生發(fā)展的促進中心
當今的教育天天喊培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神與實踐能力,但卻沒有人指出培養(yǎng)的路徑與方法。大部分的教師連實驗都不會做,自身都缺乏創(chuàng)新精神與實踐能力,怎么能培養(yǎng)學生的實踐能力與創(chuàng)新精神呢。因此,理科實驗室首先必須為教師的專業(yè)發(fā)展提供平臺,成為教師專業(yè)技能與教學能力提升的促進中心;其次,才是學生學習方式變革的實驗室,才是科學態(tài)度、科學方法與科學精神的養(yǎng)成的實驗室,才是創(chuàng)新精神與實踐能力培養(yǎng)的實驗室。
在這樣的思維下,理科實驗室應該具備怎樣的性質與內涵呢?
(1)理科實驗室的裝備理念應面向未來
實驗室裝備與實驗儀器的配備,應立足課程標準與學科,而不是應對教材。其實驗儀器、實驗技術與實驗環(huán)境的選擇,應超越教材而拓展到本學科領域,甚至多學科整合的領域,應面向未來的科學技術和符合當下學生的心理健康與成長規(guī)律。移動互聯(lián)網、數(shù)字傳感技術和軟件應用是未來的技術,作為科學實驗的輔助性工具技術,應成為實驗室裝備的重要技術內涵。
(2)理科實驗室的裝備技術應體現(xiàn)學習方式的變革
面向未來的實驗方式,應立足合作學習與研究性學習。面向未來的教育,培養(yǎng)學生的合作態(tài)度與精神,獨立思考與研究的態(tài)度與精神是其核心內涵。學生走上現(xiàn)代社會后,幾乎沒有單打獨斗的。而實驗作為科學學習的基本方式與過程,不僅是科學態(tài)度、方法與精神培養(yǎng)的基礎,更是合作精神、態(tài)度與方法養(yǎng)成教育,形成做人品質的基礎。理科實驗室的育人功能,比教室里空洞的說教要強大得多與現(xiàn)實的多。
(3)理科實驗室的裝備目標應強化功能定位的創(chuàng)新
基于理科實驗室是一種課程資源與學習平臺,理科實驗室的功能實現(xiàn)應具備基礎性、綜合性和開放性。理科實驗室除了能滿足理科教學的基本要求,更重要的是綜合多學科應用,能為研究性學習、項目合作學習等學習方式的創(chuàng)新,提供技術與條件,能在任何時候對任何學生開放,能在同一實驗室為不同的師生提供服務。它不是單一功能的,更不是只能做幾個驗證的實驗。它既是理科教師的工作室,又是理科教學的實驗室,更是師生共同成長的促進中心。
3.面向未來的理科實驗室的定義與特性
基于以上的認識,理科實驗室可以定義為:實驗室是依據(jù)課程標準、學科性質和學生培養(yǎng)目標,為學科課程實施提供的物質技術平臺。它主要通過實驗儀器與設備、實驗工具和耗材的科學選擇與應用,融合網絡與數(shù)字技術,整合軟件與數(shù)字資源,創(chuàng)設實驗文化與環(huán)境空間等,形成的適合師生共同成長的教學活動場所。
理科實驗室,它應能為理科的學科教學提供一個技術平臺,能有效與有力的促進學科教學改革與創(chuàng)新。它為理科教師的發(fā)展提供了一雙新鞋,能有力的促進教師的專業(yè)發(fā)展。它為理科的學習提供了一件武器,能有力的推動學生的學習方式變革。理科實驗室裝備的質量與水平,是理科學科建設的重要標志,也是教師發(fā)展與成長的專業(yè)水平標志,更是理科教育教學質量體現(xiàn)的標志。實驗室就像一面鏡子,映射出學校的辦學思想與管理水平。
面向未來的理科實驗室應具備以下5個特性。
(1)專用性,是一個學科專業(yè)的或幾個學科綜合專用的;是學科知識傳授,實踐技能培養(yǎng),科學精神、態(tài)度和方法培養(yǎng)的最重要載體。
(2)實踐性,是通過動手做或實驗研究等行為開展學習的平臺;動手操作在做中學習,小組合作在合作中學習,項目研究在研究中學習,是實驗室開展教學活動的根本方式。
(3)開放性,能為課堂教學提供平臺,也能為課余的學習提供物質與技術支撐。能滿足課程實施需求,也能滿足學生拓展到學科深度的研究性學習、項目式學習的需求。能在教學時段開放,也能在課余時間開放。能對本校學生開放,也能接納非本校學生使用。
(4)資源性,理科實驗室本身是一種課程學習資源;其具體體現(xiàn)在教學儀器、工具和軟件資源等,不僅是實驗所需的載體,而且本身是知識、技能與創(chuàng)新精神的體現(xiàn)。掌握實驗儀器的性能、技術與使用方法,學會應用軟件處理與分析各類實驗數(shù)據(jù),利用實驗數(shù)字資源拓展學習領域等,培養(yǎng)師生實驗設計與創(chuàng)新實驗的能力,實驗室本身是優(yōu)質的課程資源。
(5)互動性,理科實驗室要實現(xiàn)智能化,能實現(xiàn)人機對話、人機互動的功能。也要有技術與空間支持實驗過程中的開放性教學活動,包括研討交流、合作互動等。而不能是完成實驗就只能轉身離去。
理科實驗室的裝備不是簡單的供給,而是創(chuàng)造,就是有思想、有理念、有技術、有結果的一個創(chuàng)造過程。
1.理科實驗室裝備的理念與目標
理科實驗室的裝備要有三大理念支撐(如圖4所示)。一是要能推動學科教學改革與創(chuàng)新;二是要能推進學科建設和促進教師的專業(yè)發(fā)展;三是要能促進學習方式變革和提升學生的學業(yè)質量。因為只有技術才是推動變革的動力,只有技術的應用才能使知識的掌握與實踐能力與創(chuàng)新精神得以落地。沒有實驗室的學科,其實是只有一條腿的學科,學科的精神與思想、方法與知識是不可能被學習者真正掌握。一切變革與創(chuàng)新,如果沒有技術作為支撐,全是空談。實驗室裝備要技術目標與功能目標有機融合。
格局人性化。人性化的意思,是以學生為本,是學生的學習方式為本,在場地桌椅的布置、環(huán)境空間的容量與文化氛圍等,適合學生的合作學習、研究性學習和師生的互動協(xié)作。教學儀器與設備的技術先進程度與質量品質國際化。國際化的意思,是實驗儀器、設備等要技術先進、品質一流,品種與數(shù)量充足,不是滿足教材的有無,而是以學科的內容為導向,不僅能做驗證性的實驗和書本上要求做的實驗,還能拓展到教材之外的學科內容,或多個學科的綜合性研究學習用;不僅能滿足課堂教學的能用需求,還能滿足優(yōu)秀的學有余力的學生拓展到高端的研究性學習的需求。實驗過程的技術手段與過程方法應用網絡數(shù)字化。網絡數(shù)字化的意思實驗過程的技術手段,要基于網絡環(huán)境下的數(shù)字技術的應用,傳感器、采集器及其數(shù)據(jù)處理分析的計算機與軟件等,充分的融進實驗過程中,而努力摒棄刀耕火種的方法。
(2)功能目標要實現(xiàn):通用性、開放性、特色性。通用性,即指實驗室與普通教室融為一體,成為課堂教學的實驗室。它是教師熱愛的課堂教學教室,它又是學生喜愛的實驗室。它是學科教師的工作室,又是學生完成學業(yè)的主陣地。開放性即指實驗室能對每一個學生在任何時段內服務,除了課堂教學時間之外。學生可以組成團組也可以是個人到實驗室自主學習與研究。特色性是指實驗室在實驗條件技術與實驗文化建設上,有一定的特長與特色,特別是與教師的專業(yè)成長相關聯(lián),能促進教師的專業(yè)發(fā)展,從而能帶領學生在某個領域內拓展學習,形成一種優(yōu)良的傳承性,使一屆一屆的學生在學科的某個領域內可連續(xù)的發(fā)展,使教師在教學相長中可持續(xù)的發(fā)展。
2.理科實驗室裝備的技術與路徑
理科實驗室裝備要面向未來、立足學科、以師生為本,追求創(chuàng)新,實現(xiàn)對傳統(tǒng)應試教學方式的學科教學的深度變革。實驗室的裝備必須通過技術與路徑的選擇與整合,全面的在指導思想與理念突破教材的限制,在實驗教學方式突破應試教學方式的束縛,在對學生學業(yè)質量的評價突破考試分數(shù)為唯一評價方式的制約。
(1)搞清理科實驗室的組成元素
一個完善的實現(xiàn)目標的實驗室由以下部分組成:環(huán)境空間、實驗儀器、實驗桌椅、水電系統(tǒng)、實驗技術、教學系統(tǒng)組成(見表1)。
表1 理科實驗室組成元素
實驗桌椅
教學演示實驗桌:與講臺合二為一,能方便收納常用實驗工具與器材,柜門朝學生方向開,便于學生協(xié)助與收納,參考圖如圖5所示。
學生實驗桌,其底部規(guī)格必須通透,便于打掃衛(wèi)生和空氣流動及學生活動。抽屜能存放分組實驗器材、常用工具等,參考圖如圖6所示。
圖5 教學演示實驗桌參考圖
整體布局
理科實驗室整體布局示意圖(供參考):適合分組與小組合作學習的,教室與實驗室功能合二為一的實景圖(如圖7所示)和布局示意圖(如圖8所示)。
圖6 學生實驗桌參考圖
圖7 理科實驗室整體布局實景圖
圖8 理科實驗室整體布局示意圖
網絡拓撲
理科實驗室計算機應形成網絡,其應用實現(xiàn)網絡功能及互動功能(如圖9所示,供參考)。
圖9 中小學理科實驗室信息系統(tǒng)架構圖
多媒體系統(tǒng)
理科實驗室多媒體系統(tǒng)應采用桌面互動技術,以便于教師演示實驗和學生分組討論應用,其顯示方式可由普通投影系統(tǒng)模式、大液晶屏模式等。多媒體模式參考如圖10桌面電腦互動模式,圖11小米無線網絡構成所示。
圖10
圖11
(3)教學儀器的選擇方法與要求
課程實施與學生的學習。
以下圖示是幾個優(yōu)質的軟件與資源。圖13(a)、(b)為應用軟件,能非常好的讓學生感知、分析和推理實驗過程、結果等。圖13(c)、(d)為資源應用型軟件,它不僅是一種數(shù)字資源,更是可以互動的資源應用方式,使學習者,不再是簡單的查詢、搜索。
圖12 創(chuàng)新儀器
圖13(a)
圖13(b)
圖13(c)
圖13(d)
因篇幅所限,本文僅進行了“互聯(lián)網+”思維下的中小學理科實驗室建設內容的闡述,下期將著重論述“互聯(lián)網+”思維下的實驗教學改革與創(chuàng)新。歡迎指正。