“產(chǎn)教研”模式在化學(xué)創(chuàng)新實驗課程中的應(yīng)用及效果分析

王 書 玉

(華東師范大學(xué)第一附屬中學(xué)，上海 200086)

隨著教育改革不斷向縱深發(fā)展，中學(xué)教育愈加重視對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，創(chuàng)新課程建設(shè)已經(jīng)成為中學(xué)教學(xué)工作的重要組成部分，是提升學(xué)生綜合素質(zhì)、落實化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑[1]。而如何提升該類課程教學(xué)效果，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新潛質(zhì)，探索與時俱進的全新教學(xué)模式，使授課形式不再拘泥于傳統(tǒng)，授課內(nèi)容彰顯時代特色，是當前中學(xué)創(chuàng)新教育工作者面臨的機遇和挑戰(zhàn)[2]。教育部《中國教育改革和發(fā)展綱要》指出：高等教育要“加強實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)和訓(xùn)練，發(fā)展同社會實際工作部門的合作培養(yǎng)，促進教學(xué)、科研、生產(chǎn)三結(jié)合”。為了更好地為高等院校輸入優(yōu)秀人才，并為學(xué)生進入大學(xué)深造做好銜接和鋪墊，中等教育中的創(chuàng)新課程也可以大膽嘗試，將“產(chǎn)教研”相結(jié)合的教學(xué)模式引入創(chuàng)新教育體系中。

筆者全面負責學(xué)校的創(chuàng)新實踐教學(xué)工作，特別注重創(chuàng)新實驗課程建設(shè)以及新型教學(xué)模式探索。我們在開設(shè)《高中化學(xué)創(chuàng)新實驗》課程時，首次引入了生產(chǎn)、教學(xué)和科研一體化的教學(xué)模式，在這種集知識性、趣味性、實用性及前瞻性為一體的授課模式下，學(xué)生的創(chuàng)新原動力得到充分激發(fā)，創(chuàng)新行為得到全面夯實，顯著提升了化學(xué)創(chuàng)新課程的育人效果。

一、“產(chǎn)教研”教學(xué)模式的內(nèi)涵

所謂“產(chǎn)教研”教學(xué)，是指將生產(chǎn)(生活)實際、課程教學(xué)和科技前沿三者相互滲透、有機結(jié)合、相互促進的一種教學(xué)模式。

化學(xué)創(chuàng)新課程不同于傳統(tǒng)的以知識習(xí)得為主的基礎(chǔ)型課程，而是以問題解決為目標、以課題研究為載體、以知識應(yīng)用為手段、以能力提升為宗旨的綜合性創(chuàng)新實踐活動。學(xué)生只有在充分理解理論知識、了解實際應(yīng)用的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)科學(xué)領(lǐng)域的前沿熱點，才能發(fā)現(xiàn)具有創(chuàng)新性、可行性和實用性的研究課題，采用科學(xué)的研究方法和技術(shù)路線進行探究?！爱a(chǎn)教研”教學(xué)模式無疑是與化學(xué)創(chuàng)新課程最匹配的教學(xué)模式之一，該模式包含三點內(nèi)涵：一是結(jié)合生產(chǎn)實際，可以使知識更鮮活、問題更明確、研究更有價值。化學(xué)是一門實踐學(xué)科，人類探索自然是為了更好地生活，根植于實踐的知識更具生命力。二是關(guān)注科學(xué)前沿，可以使研究方向更精準，研究效果更顯著。與當今科研前沿熱點的關(guān)聯(lián)，既可以為課題注入新鮮血液，又能避免無價值的研究，切實提高研究效果。三是立足課程教學(xué)，可以使內(nèi)容更現(xiàn)代，實施更順暢，育人更有成效。有了生產(chǎn)和科研的支撐，擴大了課程教學(xué)的時空，課程內(nèi)容也更具時代氣息；先進的科學(xué)方法與技術(shù)手段保障了課程的順利實施，從而有效實現(xiàn)對學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)和實踐能力的提升。

筆者在創(chuàng)新教育工作中，結(jié)合自己的課題研究和生產(chǎn)實踐，充分利用高校、科普場館和企業(yè)的資源，為學(xué)生創(chuàng)造生產(chǎn)見習(xí)、觀摩、科學(xué)研究等機會。比如，上海寶鋼集團、上海玻璃廠、上?；S等為我校學(xué)生提供生產(chǎn)見習(xí)機會；崇明東灘濕地等科普場館為學(xué)生提供豐富的實踐體驗資源；同濟大學(xué)、華東師范大學(xué)、華東理工大學(xué)等高校的實驗室資源對我們的學(xué)生開放，擴大了科學(xué)研究平臺。另外，我們充分利用多媒體資源和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，將生產(chǎn)場景、科研過程“搬進”課堂，引領(lǐng)學(xué)生從傳統(tǒng)課堂中走出來，帶著學(xué)習(xí)新知識的熱情和對新鮮事物的好奇心，接觸化學(xué)學(xué)科的最前沿領(lǐng)域。通過生產(chǎn)場地實習(xí)、參與科學(xué)研究、現(xiàn)場視頻播放、實驗圖片觀看及原材料、成品實物展示等，讓學(xué)生如身臨其境，使創(chuàng)新教育課程更具實用性和現(xiàn)代化特征。

二、“產(chǎn)教研”教學(xué)模式實施流程

下面以我校的校本課程《高中化學(xué)創(chuàng)新實驗》為例，系統(tǒng)闡述“產(chǎn)教研”教學(xué)模式如何實施。

1.實施原則

開設(shè)《高中化學(xué)創(chuàng)新實驗》課程的目的在于，以課題研究為載體，將高中化學(xué)理論知識在實際生產(chǎn)和高科技領(lǐng)域中的應(yīng)用展示給學(xué)生，并通過對實際存在問題的探究，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性，加深對化學(xué)理論知識的理解，提升學(xué)生創(chuàng)新能力。

在“產(chǎn)教研”教學(xué)模式實施過程中，需要遵循四個基本原則：

(1)課程的設(shè)計要兼顧基礎(chǔ)與前沿。在進行“產(chǎn)教研”教學(xué)設(shè)計時，在高中化學(xué)理論知識的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)科前沿熱點，制訂集前瞻性、趣味性與可行性于一體的課題作為課程內(nèi)容。

(2)教學(xué)內(nèi)容的擷取要有代表性。生產(chǎn)實踐內(nèi)容、最新科研成果信息，都要通過創(chuàng)新課程這一載體傳遞給學(xué)生，因此，要服務(wù)于課程，根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容需要和教學(xué)目標對相關(guān)信息進行選擇。

(3)接近生產(chǎn)，重視安全。帶領(lǐng)學(xué)生參觀工廠或者走進研究基地，一定要注意學(xué)生的人身安全問題。學(xué)生知識面尚窄，社會經(jīng)驗不足，課程開展必須把安全工作放在重中之重的位置。

(4)實事求是，效果第一。創(chuàng)新教育課引入產(chǎn)教研教學(xué)模式要視實際情況而定，適時、適度引入，將教學(xué)效果放在第一位，切忌盲目、牽強。

2.教學(xué)設(shè)計

引入“產(chǎn)教研”教學(xué)模式，首先要根據(jù)創(chuàng)新教育課程的教學(xué)大綱，將課程內(nèi)容及教學(xué)目標進行歸類劃分，再根據(jù)各部分教學(xué)內(nèi)容的特征，判斷哪一部分教學(xué)內(nèi)容適合引入“產(chǎn)教研”教學(xué)模式。下面以課程中的一個研究專題“納米銀的制備及殺菌性能改進”為例進行探討，該專題是在了解納米銀生產(chǎn)、應(yīng)用的前提下，對其使用過程中存在的易團聚等問題進行改進，并對其殺菌增效作用進行研究。其中一種方案便是將納米銀附著在具有較強吸附性的材料(氫氧化鎂納米組裝材料)表面，以減少納米銀的團聚，提高殺菌效果。對于納米銀的生產(chǎn)及應(yīng)用部分，強調(diào)與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，而納米銀的殺菌機理及性能改進部分，側(cè)重與科學(xué)研究相結(jié)合[3]。其次，在系統(tǒng)分析課程內(nèi)容及授課教師科研背景、生產(chǎn)生活閱歷的基礎(chǔ)上，與相關(guān)企業(yè)及高等院校、研究所建立聯(lián)系，獲得他們的支持和幫助，明確為學(xué)生提供見習(xí)的時間和地點。再次，搜集整理課程相關(guān)的多媒體資料，這些資料要能夠反映課程內(nèi)容的最新進展，且適合課堂觀看或使用。最后是恰當選擇專題中的實驗內(nèi)容，讓學(xué)生們通過實驗操作，豐富和提升生產(chǎn)案例中涉及的納米材料的制備工藝設(shè)計、無機材料的粒徑調(diào)控等相關(guān)理論知識，實現(xiàn)科研豐富理論、理論指導(dǎo)實踐的良性循環(huán)。

3.實施過程

《高中化學(xué)創(chuàng)新實驗》課程引入“產(chǎn)教研”教學(xué)模式，學(xué)生的角色發(fā)生根本轉(zhuǎn)變，由被動聽講變?yōu)橹鲃佑^察，積極思考，真正成為課堂的主角，使課堂氣氛異常活躍，學(xué)習(xí)熱情空前高漲。

還以《高中化學(xué)創(chuàng)新實驗》課程的一個專題“納米銀的制備及殺菌性能改進”為例，可采用“產(chǎn)教研”教學(xué)模式的內(nèi)容如表1所示。從表1不難看出，將教學(xué)內(nèi)容進行模塊化后，教師起到的作用是創(chuàng)造見習(xí)條件、指引研究方向、梳理理論知識以及在實驗過程中對學(xué)生進行必要的指導(dǎo)。

表1 可以采用“產(chǎn)教研”教學(xué)模式的課程內(nèi)容

“產(chǎn)教研”教學(xué)模式實施包括以下五個方面：

(1)展示生產(chǎn)現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生興趣，尋找存在問題。推薦學(xué)生課堂或者課后觀看多媒體視頻如《納米世界》《走進納米世界》《納米技術(shù)》等公開課或紀錄片，讓學(xué)生了解納米科技，體會科技的魅力。在此基礎(chǔ)上選擇與生活密切聯(lián)系的納米材料——納米銀作為研究對象，在充分調(diào)研納米銀材料制備及應(yīng)用的前提下，聯(lián)系本市相關(guān)廠家進行現(xiàn)場參觀，讓學(xué)生身臨其境，避免了將生產(chǎn)線、實驗路線等建立在黑板上的枯燥呈現(xiàn)模式。通過這一環(huán)節(jié)，學(xué)生了解了納米銀生產(chǎn)、應(yīng)用中存在的團聚與穩(wěn)定性問題，以此為研究對象，設(shè)計研究方案。

(2)關(guān)注科研前沿，確定研究方向，設(shè)計探究方案。針對上述研究方向?qū)W生充分發(fā)揮想象，提出各種設(shè)想，并通過文獻調(diào)研及專家指導(dǎo)，最終確定設(shè)計一種具有較高表面積比和吸附性的負載材料來吸附納米銀，使其分散在負載材料表面，可以達到有效減小團聚的目的。而在負載材料的選擇和制備方面，更加需要緊密聯(lián)系現(xiàn)有的科學(xué)研究，以期方案更加可行。

(3)立足課堂教學(xué)，學(xué)習(xí)相關(guān)理論，助推課題研究。在這樣的創(chuàng)新實驗課程中，既涉及高中化學(xué)基礎(chǔ)知識，比如銀、氫氧化鎂的制備、化學(xué)鍵原理，又包含像晶體生長相關(guān)理論、表面活性劑性質(zhì)、納米材料表征等拓展性知識，這就需要利用課堂探討，加深對基礎(chǔ)化學(xué)知識的理解和應(yīng)用；通過課堂講解，掌握拓展性知識，為課題研究的順利進行提供理論保障。另外，方案的提出、優(yōu)化過程，需要教師在課堂上鼓勵學(xué)生充分發(fā)揮想象力，大膽提出科學(xué)問題，敢于闡述自己的觀點和見解，教師及時解惑，幫助學(xué)生理解理論知識，真正實現(xiàn)“非學(xué)無以致疑，非問無以廣識”。

(4)依托高校資源，拓展教學(xué)時空，確保研究效果。在實驗階段，根據(jù)學(xué)校現(xiàn)有實驗條件，一部分實驗內(nèi)容在本校實驗室完成(比如上述專題中納米銀的制備、氫氧化鎂組裝材料的制備等)；另一部分實驗內(nèi)容則需借助高等院校的實驗設(shè)備(比如，我們帶學(xué)生到同濟大學(xué)材料學(xué)院進行納米銀和氫氧化鎂的透射電子顯微鏡和X射線粉末衍射檢測，研究材料的微觀形貌和結(jié)構(gòu)；到同濟大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院進行納米銀殺菌性能測試)。通過這樣的環(huán)節(jié)，學(xué)生現(xiàn)場感受高端檢測儀器和先進的實驗環(huán)境，在探究知識的同時，心中研究的種子也開始生根發(fā)芽。

(5)模擬科研過程，學(xué)習(xí)研究方法，提升創(chuàng)新能力。整個創(chuàng)新實驗課程以課題研究為主線，學(xué)生體驗科研的全過程，包含選題、開題、中期、結(jié)題四個階段，經(jīng)歷文獻調(diào)研、實驗方案制訂、實驗操作、大型儀器分析測試、數(shù)據(jù)歸納整理、報告或論文撰寫、答辯交流等環(huán)節(jié)，對科研有了初步的認識，了解到每個研究階段應(yīng)該把握的關(guān)鍵問題，掌握了基本的研究方法，綜合運用所學(xué)基礎(chǔ)知識并進一步拓展了個性化知識；在課題研究中進行合作學(xué)習(xí)，使知識、能力、人格等方面的創(chuàng)新素養(yǎng)得以全面提升。

4.教學(xué)效果

通過“產(chǎn)教研”教學(xué)模式，學(xué)生能夠切實感受化學(xué)學(xué)科的魅力，樂于進行新知識探索和科學(xué)研究。同以往相比，該教學(xué)模式的引入，起到了如下幾個方面作用：

(1)拓寬了學(xué)生的視野。通過 “產(chǎn)教研”教學(xué)模式，將學(xué)生帶到生產(chǎn)和科學(xué)研究的第一線，由被動接受教育轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，接觸企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀和科學(xué)研究的最新進展，掌握書本上沒有的知識，有效拓展了課堂學(xué)習(xí)的時間和空間。

(2)激發(fā)學(xué)生對科研的熱愛。從新功能材料的研發(fā)試用，到生產(chǎn)過程中遇到問題的解決，往往都離不開化學(xué)經(jīng)典理論的支持。由于采用“產(chǎn)教研”模式的教學(xué)案例真實具體，學(xué)生作為課堂的主體積極參與，學(xué)習(xí)熱情異常高漲，對科研表現(xiàn)出濃厚的興趣，教學(xué)效果非常好。

(3)實現(xiàn)學(xué)以致用。在高中化學(xué)創(chuàng)新教育課中，通過引入“產(chǎn)教研”教學(xué)模式，使學(xué)生掌握的化學(xué)理論知識得到充分利用，這將有助于學(xué)生在日常生活中遇到實際問題時，運用高中所學(xué)的理論知識尋找解決方案，加深對事物的認知程度，提高處理問題的能力。

(4)提升學(xué)生的創(chuàng)新能力?！爱a(chǎn)教研”教學(xué)模式的引入，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，通過“產(chǎn)教研”教學(xué)模式，學(xué)生擁有更加豐富的創(chuàng)新體驗過程，使發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和解決問題的能力得到全面鍛煉，創(chuàng)新思維獲得提升。通過產(chǎn)教研結(jié)合，學(xué)生更有信心參加各學(xué)科技能競賽、科技創(chuàng)新、化學(xué)課題研究等活動，取得的成績也明顯好于以往。特別值得一提的是，參加《高中化學(xué)創(chuàng)新實驗》課程學(xué)習(xí)的學(xué)生中，已有11人取得了原創(chuàng)性研究成果，其中包括申請國家發(fā)明專利1項，在國際學(xué)術(shù)期刊發(fā)表SCI英文論文2篇[3-5]。

三、結(jié)論與展望

拓寬創(chuàng)新課程開設(shè)思路，探索新型教學(xué)模式，對于落實化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)、提升中學(xué)化學(xué)創(chuàng)新課程育人效果極具現(xiàn)實意義。在當前國家提出提升科學(xué)素養(yǎng)的大環(huán)境下，“產(chǎn)教研”教學(xué)模式的引入，能夠克服課程內(nèi)容陳舊、教學(xué)模式單一等不足，有利于激發(fā)學(xué)生對科學(xué)研究的熱愛，鼓勵青少年志存高遠、勇攀高峰。而全面提升學(xué)生創(chuàng)新綜合素養(yǎng)，推進“產(chǎn)教研”教學(xué)模式的大范圍實施，還需要我們加強與企事業(yè)單位的交流合作，把握化學(xué)學(xué)科生產(chǎn)、科研最新動態(tài)，為“產(chǎn)教研”教學(xué)模式在化學(xué)創(chuàng)新教育課程中的推廣創(chuàng)造必要條件。

[參 考 文 獻]

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[3] 王書玉，梁轅臣，曹奕超，等.納米銀/氫氧化鎂納米組裝球復(fù)合殺菌劑及其制備方法：中國，2017103130994[P].

[4] WANG SHU-YU，HE WEN-ZHI，LIU CHANG，et al.Characterizations and preparation of Mg(OH)2nanocrystals through ultrasonic- hydrothermal route [J].Research on Chemical Intermediates，2016，42(5)：4135-4145.

[5] WANG SHU-YU，ZOU LE-YAN，LIANG YUAN-CHEN，et al.Controlled synthesis and enhanced bacteriostatic activity of Mg(OH)2/Ag nanocomposite[J].Research on Chemical Intermediates.2017，doi.org/10.1007/s11164-017-3150-x.