依托化學實驗科普活動培養(yǎng)師范生實驗教學能力的實踐探析

楊國萍 王樹軍 于金龍 馬麥霞 彭玉苓

【摘要】借助化學實驗科普活動，進行師范生實驗教學能力培養(yǎng)的實踐探析。結(jié)果表明，基于項目化學習組織實施的科普活動能極大地激發(fā)師范生參與活動的主動性、能動性和創(chuàng)造性?；瘜W實驗科普活動的實施過程與師范生實驗教學能力培養(yǎng)的過程完全吻合，通過參與科普活動的全過程能夠?qū)崿F(xiàn)培養(yǎng)師范生實驗教學能力的目的。

【關鍵詞】化學實驗;科普活動;實驗教學能力;化學師范生

〔中圖分類號〕G652〔文獻標識碼〕A 〔文章編號〕1674-3229（2021）04-0112-05

0 引言

化學實驗是化學課程內(nèi)容的重要組成部分，也是理解化學知識的方法、途徑和培養(yǎng)學生情感態(tài)度與價值觀的重要載體，是中學生必須學習和掌握的內(nèi)容。特別是在《普通高中化學課程標準（2017年版，2020年修訂）》中將實驗列人內(nèi)容標準部分，規(guī)定了學生必須完成的實驗項目。這些都對準老師—師范生的化學實驗教學能力提出了新要求。然而化學師范生的實驗教學能力卻不容樂觀。實驗教學設計、實驗講解能力較為薄弱;實驗演示不到位、不規(guī)范[1-2];實驗教學反思流于形式[3];許多學生將實驗過程當作實驗教學過程。文獻調(diào)研還發(fā)現(xiàn)，當前學者大都探討在“化學教學論實驗”或者“中學化學實驗研究”課程中培養(yǎng)師范生實驗教學能力的策略、模式，只有杜正雄[1]在其文章中提到，還可以通過說課、教育見習、實習等方式來培養(yǎng)師范生的實驗教學能力。關于師范生實驗教學能力培養(yǎng)的途徑、策略有待探索。

社會服務一直是高校諸職能中的短板。高師院校擁有各專業(yè)的專家、學者，先進的實驗設備，功能齊全、數(shù)量眾多的實驗室，專業(yè)的實驗員老師等人力物力條件，而中學缺乏相關設備、專業(yè)人員，這就為大中學校聯(lián)合開展旨在培養(yǎng)中學生實驗興趣和實驗探究能力的科普活動奠定了基礎。正是在組織科普活動的過程中，我們探索出一條培養(yǎng)師范生實驗教學能力的新途徑，并做了有益嘗試。

1 研究目的

借助化學實驗科普活動平臺，培養(yǎng)師范生的實驗教學能力是本研究的核心目標。實驗教學能力指將化學理論與實驗知識、教育學心理學的理論與方法以及實驗技能等相結(jié)合，利用教師智力和特殊能力順利地完成化學實驗教學活動任務的個性心理特征，是運用化學實驗手段來解決教學問題，獲得實驗教學經(jīng)驗的能力[4]。根據(jù)實驗教學開展的三個階段，可以將師范生的化學實驗教學能力概括為“七種能力”。

1.1 準備階段

實驗前化學教師重點要完成兩項工作：一是設計實驗教學方案，二是準備實驗用品。因此，相應地要求化學師范生必需具備這兩項能力。實驗教學設計能力指依據(jù)教學目標和學生情況，精心選擇與組織實驗內(nèi)容，詳細安排教與學活動程序的能力;實驗用品準備能力包括實驗用品的配置、擺放、藥品的預處理、分裝、試劑瓶的選用、標簽張貼、溶液的配制和簡單玻璃工如玻璃管的切割、拉制、彎曲等的能力。

1.2 組織實施階段

實驗中需要師范生具備化學實驗講解和演示相結(jié)合的能力、應用多媒體輔助實驗教學的能力和實驗教學組織能力。其中化學實驗講解和演示相結(jié)合的能力是本階段的核心能力，指的是教師一邊講解一邊演示，引導學生觀察，使學生獲得全面清晰的表象，再指導學生思維，形成對化學知識的理解和掌握的能力;應用多媒體輔助實驗教學的能力指將現(xiàn)代多媒體技術與化學實驗教學相整合的能力;實驗教學組織能力既指對教學環(huán)境，如實驗用品、實驗習慣、突發(fā)問題的綜合指導，還指對教學過程中教、學活動及其過渡銜接的組織安排。

1.3 反思與評價階段

實驗教學反思與評價環(huán)節(jié)是實驗教學后對整個實驗教學過程及其結(jié)果的反思與評價，并在此基礎上，進一步完善實驗教學方案及其實施過程，以便達到更好的實驗效果的環(huán)節(jié)。因此，本環(huán)節(jié)包含兩種能力：實驗教學反思能力和實驗教學研究能力。實驗教學反思能力主要指對比實驗目標，積極主動地對實驗實施過程及其效果進行監(jiān)控、反思、調(diào)控的能力。實驗教學研究能力指在實驗教學反思的基礎上，運用一定的理論及方法，研究和改進實驗教學問題的能力。

2 研究過程

能力只有在浸人式的實踐中才能形成，要實現(xiàn)實驗教學能力培養(yǎng)的目標，項目化學習無疑是最佳方式。在項目化學習中，老師起到指導、協(xié)助的作用，學生是項目的運營者，需要親自去計劃、分工、行動，通過親歷項目的全過程，了解并把握整個過程及每一個環(huán)節(jié)中的基本要求，在綜合應用基礎知識和基本技能分析和解決實際問題的過程中，促進自身各方面能力的發(fā)展與提升。項目化學習的展開思路如圖1所示。

圖1 研究思路

2.1 項目確立

運用項目式教學法，首先要確立項目，項目要與研究目標相契合。本研究以若干個化學實驗為具體項目，根據(jù)科普活動安排為每一位參與的師范生提供一個實驗項目，實驗項目由高校教學法教師和高中化學老師根據(jù)科普活動的目的及參與科普活動中學生已有的知識、技能基礎共同設計，一共選取了10個實驗項目，包括5個興趣實驗和5個探究實驗項目，如表1所示。

2.2 項目實施

每個實驗項目按照“三階段十環(huán)節(jié)”組織實施，如圖2所示。

首先是實驗準備階段。這一階段重點培養(yǎng)師范生的實驗用品準備能力和實驗教學設計能力?；顒又?，在師范生設計的實驗方案中，實驗用品只列出了主要的儀器、試劑，準備實驗用品Ⅰ后，開始著手預試實驗，這一環(huán)節(jié)，師范生可以檢測準備的實驗用品是否齊全等一系列問題，預試實驗后，師范生熟悉實驗操作步驟，準備齊全實驗用品，掌握實驗成功的關鍵條件。在此基礎上，設計實驗教學方案，并根據(jù)教學方案為學生準備實驗用品Ⅱ，此時師范生在實驗教學方案中列出的實驗用品，種類齊全，規(guī)格、用量明確，充分考慮到中學生的特點及實驗操作的現(xiàn)實情況，做到了能用、合用、夠用。

預試后，師范生開始設計實驗教學方案。最初的實驗教學方案就是在實驗方案的基礎上，添加了教學目標，沒有考慮到學生已有的知識經(jīng)驗基礎，學習興趣、思維的引導，教學過程的組織等，經(jīng)過教師的指導，再加上模擬授課的親身體驗，師范生的教案環(huán)節(jié)齊全，注重對學生學習興趣的激發(fā)，突出對學習過程的引導，形成了科學、規(guī)范的教案。且通過模擬授課使師范生熟悉教學環(huán)節(jié)，錘煉教姿教態(tài)，把握教學進度，提高實驗講解和演示相結(jié)合的能力以及應用多媒體輔助教學的能力。

其次是實驗實施階段。這一階段重點培養(yǎng)師范生的實驗講解和演示相結(jié)合的能力、應用多媒體輔助實驗教學的能力以及實驗教學組織能力。經(jīng)過模擬授課環(huán)節(jié)的反復磨煉，到實驗講授環(huán)節(jié)，師范生已經(jīng)能夠用清晰、流暢的語言進行講授，且講解思路明晰、環(huán)環(huán)相扣、重點突出，同時關注學生興趣的激發(fā)，思維的引導，在涉及新的實驗儀器（如滴定管等）和關鍵操作時，能夠?qū)⒅v解與操作演示相結(jié)合，使學生對實驗形成清晰的表象;為了實現(xiàn)好的教學效果，可以應用多媒體創(chuàng)設情境，激發(fā)學生的學習動機。如在化學紅綠燈實驗中，先用多媒體播放生活中的紅綠燈圖片和化學紅綠燈色彩變化的視頻，然后，提出問題，導人新課：“化學紅綠燈是如何制作的呢？它的原理是什么呢？接下來，我們就來學習制作化學紅綠燈”。如此設計，能夠充分激發(fā)起學生的學習興趣，使之產(chǎn)生進一步探究的欲望。

實驗教學組織能力也是實驗實施階段重點培養(yǎng)的能力之一。模擬授課及實驗講授中，各環(huán)節(jié)間的過渡銜接，各教學活動的有序展開，以及學生實驗操作的順利、有序推進，教學目標的有效落實都離不開實驗教學組織能力。這一能力在傳統(tǒng)的“化學教學論實驗”課程教學中，難以得到鍛煉，即便受到了訓練，在虛擬的教學情景中，效果也很難令人滿意。然而，借助科普活動，可以直面中學生，開展真實的實驗教學。比如，在“補鐵劑中鐵含量的測定”實驗中，需要用到滴定管，中學生不會操作，為了達到好的教學效果，可以在正式實驗之前，讓學生用自來水練習滴定操作，掌握滴定操作的關鍵。除此，在整個實驗過程中，適時地叫停、指導、鼓勵、啟思等等行為，均表明師范生的實驗教學組織能力得到了實質(zhì)性的發(fā)展。

最后是實驗總結(jié)階段。這一階段的重點是培養(yǎng)實驗教學反思能力。本環(huán)節(jié)要指導中學生書寫實驗報告，并評閱學生的實驗報告。同時，也要對整個科普活動過程進行總結(jié)、反思。在評閱學生實驗報告的過程中，可以從學生學的角度，了解到自己教學的成效及其存在的問題。在活動總結(jié)環(huán)節(jié)，需要站在一個更高的角度，統(tǒng)觀整個活動過程，此時的體認更深刻，更具有影響力，而且不同師范生的體認，能夠彌補個體反思的視角，促進師范生實驗教學反思能力的發(fā)展。

除了上述幾種能力外，實驗教學研究能力也在整個實驗活動實施過程中得到了發(fā)展。首先是在預試實驗環(huán)節(jié)，為了盡可能達到好的實驗效果，會對實驗方案進行改進，使之更加簡便易行、安全綠色化。其次是在模擬授課時，為實現(xiàn)最佳的教學效果，要不斷地修訂教學方案。最后是實驗總結(jié)環(huán)節(jié)，在實踐反思、提煉的基礎上，會對實驗方案或教學方案進行進一步的優(yōu)化。經(jīng)過這三個環(huán)節(jié)的歷練，可以在一定程度上促進師范生實驗教學研究能力的發(fā)展。

2.3 項目評價

對于項目化學習實施效果的評價，從兩個方面進行考查：一是采用觀察法，通過對比活動前后的實驗教學方案、模擬授課和實驗講授中的表現(xiàn)及其整個活動過程中的實驗反思與研究意識三個方面來直觀地評價科普活動對于師范生實驗教學能力發(fā)展的作用;二是通過訪談，來了解師范生對于基于項目化學習的科普活動對自身實驗教學能力發(fā)展的認識?？破栈顒忧昂?，師范生實驗教學能力變化如表2所示。

表2 科普活動前后師范生實驗教學表現(xiàn)情況

為了切實了解參與科普活動的師范生對于科普活動是否有效促進了自身實驗教學能力發(fā)展的認識，特別設置如下幾個問題進行了訪談：（1）基于項目化學習的實驗科普活動是否有利于培養(yǎng)師范生的實驗教學能力？（2）通過參與科普活動，你認為你哪方面能力得到了發(fā)展？（3）常態(tài)化的開展基于實驗的科普活動能否成為一條培養(yǎng)師范生實驗教學能力的有效路徑？（4）若將科普活動作為師范生實驗教學能力培養(yǎng)的方式，你認為還需要對科普活動做哪些改進？100%的被訪談者認為基于項目化學習的實驗科普活動有利于培養(yǎng)師范生的實驗教學能力。統(tǒng)計分析還發(fā)現(xiàn)被訪談者認為自己通過參與科普活動得到發(fā)展的能力，按照提及次數(shù)由高到低排列為：實驗用品準備能力、實驗教學方案設計能力、實驗教學組織實施能力、實驗講解與演示相配合的能力、實驗操作能力、溝通合作能力、實驗研究能力、實驗反思能力。其中實驗用品準備能力、實驗教學方案設計能力、實驗教學組織實施能力、實驗講解與演示相配合能力是所有被訪談者均提到的內(nèi)容。100%的受訪者都認為基于實驗的科普活動可以成為培養(yǎng)師范生實驗教學能力的新方式，但也提出“使更多師范生能參與到科普活動中來”、“要讓學生根據(jù)科普目標自行查閱資料設計實驗項目”、“要多組織科普活動”等建議。

2.4 項目總結(jié)

通過觀察與訪談可知，基于項目化學習的實驗科普活動達成了培養(yǎng)師范生實驗教學能力的目標。師范生在科普活動中對教師職業(yè)有了更深的認識，對于實驗教學形成了更全面、深入的認識，自身的實驗教學能力也得到了鍛煉和發(fā)展。特別是實驗用品準備能力、實驗教學組織實施能力、實驗教學方案設計能力等在學校正式課程的模擬訓練環(huán)境中很難得到全面系統(tǒng)訓練的能力，在科普活動這個真實的實驗教學平臺上，得到了鍛煉與提升。

3 結(jié)論及建議

3.1 結(jié)論

實踐證明，基于化學實驗的科普活動既是高校化學相關院系實現(xiàn)其社會服務功能的一條有效途徑，也是高師院校與中學校聯(lián)合育人的一種有效方式，在培養(yǎng)中學生的實驗興趣、實驗意識及實驗探究能力的同時，也使師范生的實驗能力及實驗教學能力得到了鍛煉及提升。特別是基于項目化學習的化學實驗科普活動實施模式，完全對接師范生的實驗教學能力，能充分地調(diào)動起師范生的主動性和能動性。除此，科普活動是高校對外宣傳及展示的窗口，為母校增光的榮譽感，也會促使師范生積極主動地投身整個活動過程中，內(nèi)外因聯(lián)動，使得基于項目化學習的化學實驗科普活動成為培養(yǎng)師范生實驗教學能力的一個極好的平臺和路徑。而且，這種形式也有利于促進高校教師與中學教師聯(lián)合進行實驗及人才培養(yǎng)的研究，深化活動的意義。

3.2 建議

（1）科普活動項目的設置非常重要，特別是科普受眾為中學生時，建議與中學化學教師一起根據(jù)參與活動學生群體的特點及其知識經(jīng)驗基礎進行設置。

（2）科普活動過程中，教師的監(jiān)管、指導作用絕對不能缺失，特別是在實驗預做和模擬授課環(huán)節(jié)，教師一定要在現(xiàn)場，指導、協(xié)助師范生完成任務。

（3）鑒于實驗準備階段費時、費力的現(xiàn)狀，建議將科普活動項目開發(fā)設置成一門選修課程，定位在基于生活中的化學視角培養(yǎng)師范生實驗設計與實施的能力和實驗教學能力，這樣既能夠保證有充足的時間進行科普項目的開發(fā)及實驗教學訓練，保證科普的效果，又能使更多熱愛化學實驗，忠心于化學教學的師范生得到鍛煉，使科普活動真正成為繼化學教學論實驗課程和教育實習之外的培養(yǎng)師范生實驗教學能力的有效路徑。

（4）科普的組織形式可以根據(jù)實際情況靈活開展，既可以是活動日也可以是活動周，科普活動的受眾，不僅局限于中學生，也可以擴展為小學生甚或是大學生，這取決于活動目的及活動內(nèi)容。無論何種形式、受眾是哪一階段的學生，按照項目化學習的模式組織實施科普活動均能達到錘煉學生實驗教學能力的目的。

[參考文獻]

[1]杜正雄.高師化學師范生實驗教學能力及其生成路徑[J].化學教育，2015（6）：52-54.

[2]蔡小蔓，張文華.中學化學實驗研究課程的實驗—教學相結(jié)合三階段教學模式初探—基于免費師范生化學實驗教學能力現(xiàn)狀調(diào)查[J].大學化學，2012，27 （3）：17-21.

[3]楊雨竹，黃梅，盧一卉.“中學化學實驗教學技能訓練”課程教學現(xiàn)狀調(diào)查與分析[J].化學教育，2020，41（6）：72-76.

[4]朱明建.化學師范生實驗教學能力發(fā)展的調(diào)查研究[D].上海：上海師范大學，2014.

[收稿日期]2021-06-20

[基金項目]廊坊師范學院科研項目“核心素養(yǎng)視野下中學化學實驗研究與創(chuàng)新教育”（LSGH201701）

[作者簡介]楊國萍（1980-），女，碩士，廊坊師范學院化學與材料科學學院講師，研究方向：化學教育教學。