“一研兩網(wǎng)三室四模式多實(shí)踐平臺”手持技術(shù)數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建與應(yīng)用

錢揚(yáng)義， 鄧 峰， 肖常磊， 羅秀玲

(華南師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院， 廣州 510006)

2001年《基礎(chǔ)教育課程改革綱要(試行)》[1]提倡實(shí)驗(yàn)方法革新；2016年教育部關(guān)于印發(fā)《教育信息化“十三五”規(guī)劃》[2]提出深化信息技術(shù)與教育教學(xué)的融合發(fā)展，從服務(wù)教育教學(xué)拓展到服務(wù)育人全過程；2017年《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》[3]提出適當(dāng)增加數(shù)字化實(shí)驗(yàn). 隨著時(shí)代發(fā)展，國家政策不斷重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的水平與創(chuàng)新，而作為一種創(chuàng)新技術(shù)實(shí)驗(yàn)，“手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)”能有效解決實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)難題.

“手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)”一詞最早由錢揚(yáng)義教授提出，又稱“掌上技術(shù)”，由數(shù)據(jù)采集器、傳感器和配套軟件組成，是通過定量采集數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)連接的數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)系統(tǒng)[4]. 與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比，手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)具備便攜、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、綜合、直觀等特點(diǎn). 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)主要通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象定性分析得出結(jié)論，而手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)主要通過采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)定量推理得出結(jié)論，有助于發(fā)展學(xué)生的定量思維以及證據(jù)推理能力.

自1998年錢揚(yáng)義教授將手持技術(shù)引入國內(nèi)進(jìn)行數(shù)字化實(shí)驗(yàn)探索以來，國內(nèi)中學(xué)化學(xué)教育領(lǐng)域研究者和實(shí)踐者開始關(guān)注手持技術(shù)數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)案例的開發(fā)[5]. 在信息技術(shù)與課程有機(jī)整合的驅(qū)動下，研究者的關(guān)注點(diǎn)延伸至手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)課例的研究[6]、手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)校本課程的開發(fā)[7]、手持技術(shù)支持下學(xué)習(xí)心理模型的研究[8-9]和手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)開發(fā)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及應(yīng)用推廣系統(tǒng)理論的探索[4]，將手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)推廣應(yīng)用至全國各地.

目前，師范院校的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀不容樂觀. 不少院校缺乏數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室以及數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)技能實(shí)驗(yàn)室；教學(xué)資源陳舊，缺乏相應(yīng)課程、教材及相關(guān)資源網(wǎng)；教學(xué)模式傳統(tǒng)，沒有根據(jù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容研發(fā)有效的教學(xué)模式；數(shù)字化實(shí)驗(yàn)研究少、案例少，應(yīng)用模式面窄，缺乏影響力. 因此，師范院校如何有效建立手持技術(shù)數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系以及培養(yǎng)具有高水平數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力的師范生，成為需要盡快解決的教學(xué)難題.

1 研究方法

為解決數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)目標(biāo)設(shè)計(jì)問題，構(gòu)建“七知識七能力”化學(xué)師范生能力培養(yǎng)框架. 以此為研究基礎(chǔ)，采用“學(xué)術(shù)先行研究，教學(xué)轉(zhuǎn)化應(yīng)用”、“校內(nèi)基礎(chǔ)訓(xùn)練，校外能力實(shí)踐”、“高校培育經(jīng)驗(yàn)，成果服務(wù)社會”的技術(shù)路線(圖1)，從“一研”、“兩網(wǎng)”、“三室”、“四模式”、“多實(shí)踐平臺”5個(gè)方面實(shí)施教學(xué)改革. 具體包括：為發(fā)展數(shù)字化實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)理論，創(chuàng)立“一研”研發(fā)平臺；為促進(jìn)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開發(fā)和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，創(chuàng)立“兩網(wǎng)”交流平臺與“三室”實(shí)驗(yàn)平臺；為解決數(shù)字化教學(xué)模式、有效實(shí)施數(shù)字化教學(xué)的問題，形成適用課堂教學(xué)的“四模式”教學(xué)平臺；為更好地在中學(xué)教學(xué)中應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)案例，建設(shè)推廣數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的“多實(shí)踐平臺”. 最終，創(chuàng)建“一研兩網(wǎng)三室四模式多實(shí)踐平臺”手持技術(shù)數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系.

圖1 手持技術(shù)數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系技術(shù)路線

1.1 “七知識七能力”培養(yǎng)體系

立足于整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識(Technological Pedagogical Content Knowledge,TPACK)與“21世紀(jì)學(xué)習(xí)技能”兩大前沿研究領(lǐng)域，通過與數(shù)字化有關(guān)的科技類課題、高等教育類和基礎(chǔ)教育類課題的研究，制定了“七知識七能力”的培養(yǎng)框架(圖2). “七知識”包括技術(shù)知識(TK)、教學(xué)知識(PK)、學(xué)科知識(CK)、技術(shù)-教學(xué)知識(TPK)、技術(shù)-學(xué)科知識(TCK)、教學(xué)-學(xué)科知識(PCK)與技術(shù)-教學(xué)-學(xué)科知識(TPACK)；“七能力”則主要包括自主學(xué)習(xí)能力、合作學(xué)習(xí)能力、設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力、批判思考能力、信息素養(yǎng)能力、問題解決能力與知識創(chuàng)造能力. “七知識七能力”的培養(yǎng)需要依托“一研兩網(wǎng)三室四模式多實(shí)踐平臺”的教學(xué)資源體系，體系中的各個(gè)部分在對師范生各知識與能力的培養(yǎng)方面既有交叉綜合性，又有獨(dú)特側(cè)重性.

圖2 “七知識七能力”培養(yǎng)體系框架

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

“一研兩網(wǎng)三室四模式多實(shí)踐平臺”手持技術(shù)數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的形成與完善經(jīng)歷了4個(gè)階段：研究及平臺建設(shè)階段(2000—2003年)、體系擴(kuò)充及完善階段(2004—2008年)、體系豐富及平穩(wěn)發(fā)展階段(2009—2012年)、深入應(yīng)用及推廣階段(2013—至今)，21年來利用該平臺資源開展一系列多領(lǐng)域、多維度、多層次學(xué)習(xí)、研究與教學(xué)應(yīng)用，培養(yǎng)化學(xué)師范生的“七知識七能力”.

1.2.1 “一研”建構(gòu)理論成果 從學(xué)術(shù)研究出發(fā)，申請研究課題，發(fā)表學(xué)術(shù)論文和學(xué)術(shù)專著，建構(gòu)理論研究成果. 在開創(chuàng)中國本土化教學(xué)與研究案例(如手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例、遠(yuǎn)程化學(xué)實(shí)驗(yàn)案例)的過程中，不斷嘗試借鑒國外TPACK的研究成果，著重設(shè)計(jì)與開發(fā)課程，以提升化學(xué)師范生的“七知識七能力”.

1.2.2 “兩網(wǎng)”促進(jìn)平臺建設(shè) 將理論研究成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)應(yīng)用，建立手持技術(shù)網(wǎng)、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)網(wǎng)兩個(gè)網(wǎng)站. “手持技術(shù)網(wǎng)”提供了手持技術(shù)儀器介紹、手持技術(shù)與中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的整合應(yīng)用、手持技術(shù)與中學(xué)研究性學(xué)習(xí)的相關(guān)案例分析，促進(jìn)化學(xué)教學(xué)向數(shù)字化、定量化、探究性方向發(fā)展；“遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)”實(shí)現(xiàn)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，整合了實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)指南、實(shí)驗(yàn)預(yù)約、實(shí)驗(yàn)室入口等功能，以便提前了解實(shí)驗(yàn)操作程序并進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)師范生“七知識”中的技術(shù)知識(TK)、學(xué)科知識(CK)、技術(shù)-學(xué)科知識(TCK)等知識，以及“七能力”中的自主學(xué)習(xí)能力、信息素養(yǎng)能力等能力.

1.2.3 “三室”促進(jìn)平臺建設(shè) 建立培養(yǎng)師范生實(shí)驗(yàn)探究能力與教學(xué)實(shí)踐能力的系列實(shí)驗(yàn)室，包括手持技術(shù)探究實(shí)驗(yàn)室、520遠(yuǎn)程化學(xué)實(shí)驗(yàn)室和數(shù)字化微格實(shí)驗(yàn)室，開發(fā)具有“四化”(即“數(shù)字化”、“微型化”、“可視化”、“實(shí)時(shí)化”)特色的系列數(shù)字化手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)案例和520遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)案例. 師范生利用手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)室中的先進(jìn)儀器設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行自主探究并應(yīng)用到具體教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)“七知識”的有效運(yùn)用，同時(shí)提升“七能力”中的設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力、問題解決能力、知識創(chuàng)造能力等. 在遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室中，師范生能夠有效掌握技術(shù)知識(TK)、學(xué)科知識(CK)、技術(shù)-學(xué)科知識(TCK)，增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力、合作學(xué)習(xí)能力、問題解決能力、知識創(chuàng)造能力等. 在數(shù)字化微格實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行探討合作、設(shè)計(jì)教學(xué)案例、實(shí)施授課訓(xùn)練，促進(jìn)師范生更好地理解和掌握教學(xué)知識(PK)、學(xué)科知識(CK)、教學(xué)-學(xué)科知識(PCK)，鍛煉和提升合作學(xué)習(xí)能力、設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力、批判思考能力等.

1.2.4 “四模式”指導(dǎo)實(shí)踐應(yīng)用 基于數(shù)字化、現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)技術(shù)與環(huán)境方面結(jié)合的研究成果與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合先進(jìn)教學(xué)理念和實(shí)際教學(xué)內(nèi)容，提煉出培養(yǎng)師范生創(chuàng)新能力的四種教學(xué)模式，包括：手持技術(shù)教學(xué)模式、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、數(shù)字化微格教學(xué)訓(xùn)練模式和四重表征教學(xué)模式.

手持技術(shù)教學(xué)模式主要包括：課內(nèi)實(shí)驗(yàn)探究(6S)模式和課外課題探究(10C)模式[10]，其中6S模式主要適用于以“教師-引導(dǎo)”為主的探究式教學(xué)，而10C模式適用于“學(xué)生-合作”的自主探究學(xué)習(xí).

遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式包括：用戶注冊與實(shí)驗(yàn)預(yù)約、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與過關(guān)測試、遠(yuǎn)程登錄與實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)分析與在線測試以及實(shí)驗(yàn)互動與退出登錄等5個(gè)環(huán)節(jié). 該模式有助于解決實(shí)驗(yàn)資源短缺與學(xué)生人數(shù)過多的矛盾和促進(jìn)城鄉(xiāng)教育公平化發(fā)展，同時(shí)有利于學(xué)生設(shè)計(jì)創(chuàng)新、批判思考、信息素養(yǎng)、問題解決等多方面能力的培養(yǎng).

數(shù)字化微格教學(xué)訓(xùn)練模式主要包括：集中授課與分散訓(xùn)練環(huán)節(jié)，師范生通過理論講解及案例分析、多方位錄像、多元化反饋提高化學(xué)教學(xué)技能和促進(jìn)對教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐的有效反思.

四重表征教學(xué)模式由錢揚(yáng)義教授于2009年首次提出，該模式主要結(jié)合手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)曲線的動態(tài)性與化學(xué)學(xué)科的獨(dú)特性，尤其幫助學(xué)習(xí)者在宏觀(化學(xué)性質(zhì)與變化現(xiàn)象)、微觀(微觀粒子的運(yùn)動與相互作用)、符號(微粒符號與方程式)與曲線(變化的物理量與時(shí)間的關(guān)系)等4種認(rèn)知表征之間順利轉(zhuǎn)換.

1.2.5 “多實(shí)踐平臺”擴(kuò)大輻射范圍 建立小學(xué)、中學(xué)、高校等多個(gè)應(yīng)用基地，擴(kuò)大數(shù)字化實(shí)驗(yàn)理論和實(shí)踐成果的影響范圍 “多實(shí)踐平臺”的梯級搭建主要體現(xiàn)為：(1)小學(xué)、中學(xué)基地的建立 由師范生前往中小學(xué)向教師講解與展示手持技術(shù)儀器的使用方法，協(xié)助開發(fā)相關(guān)的手持技術(shù)教學(xué)案例并運(yùn)用到課堂教學(xué)實(shí)踐中;(2)高?；氐慕?向國內(nèi)院校分享與推廣“一研兩網(wǎng)三室四模式”的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并對化學(xué)教育類專業(yè)師范生課程的優(yōu)化提供建議;(3)“國培”基地的建立 通過對教育部國家骨干教師培訓(xùn)學(xué)員進(jìn)行每年一次的集中理論學(xué)習(xí)，促進(jìn)其對國內(nèi)外前沿的教育教學(xué)理論的掌握與內(nèi)化，從而提升其職業(yè)素養(yǎng).

2 教學(xué)效果與討論

2.1 教學(xué)成果應(yīng)用與效果

2.1.1 教學(xué)成果應(yīng)用廣泛、應(yīng)用程度深入 在師資培養(yǎng)方面，本教學(xué)成果面向化學(xué)教育類專業(yè)，歷年來共培養(yǎng)本科生3 000余人、函授生500余人、研究生50余人，向全國各地輸送大量具有“基于信息技術(shù)進(jìn)行化學(xué)創(chuàng)新教學(xué)”能力的師資隊(duì)伍. “一研兩網(wǎng)三室四模式多實(shí)踐平臺”手持技術(shù)數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系有效提升了師范生的“七知識七能力”，畢業(yè)生綜合素質(zhì)高，得到用人單位好評與青睞.

在教師培訓(xùn)方面，“數(shù)字化手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)講座和實(shí)驗(yàn)演示”已成為近年來華南師范大學(xué)“國培計(jì)劃-示范性集中培訓(xùn)項(xiàng)目”的固定培訓(xùn)內(nèi)容. 據(jù)統(tǒng)計(jì)，參加國家級培訓(xùn)的骨干教師共計(jì)6批次近300人、省級培訓(xùn)共計(jì)16批次2 000多人. 國培教師均認(rèn)可手持技術(shù)在化學(xué)教學(xué)中的作用. 同時(shí)，本團(tuán)隊(duì)積極面向國內(nèi)外科學(xué)教育研究專家、兄弟院校教師和師范生、中學(xué)教師展示講解手持技術(shù)數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，展示具有特色的科研項(xiàng)目，學(xué)習(xí)交流相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，得到了社會的關(guān)注與認(rèn)可. 目前，全國各省市和特別行政區(qū)的60余所學(xué)校與本團(tuán)隊(duì)聯(lián)合建立多間數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)校外實(shí)踐基地. 基地的建立有助于有效共享研究經(jīng)驗(yàn)與資源，促進(jìn)學(xué)校開發(fā)具有其自身特色的教學(xué)研究課題，協(xié)助完善部分兄弟院校師范生的專業(yè)培養(yǎng)方案等.

2.1.2 教學(xué)成果實(shí)施效果好、實(shí)施評價(jià)高 本教學(xué)成果培養(yǎng)了一大批適應(yīng)基礎(chǔ)教育改革發(fā)展和教育信息化建設(shè)需要的高水平中小學(xué)信息技術(shù)化學(xué)教學(xué)的師資. 例如，在教學(xué)競賽方面，本團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的師范生，協(xié)助其打造相關(guān)授課課題，在國家級、省級師范技能競賽中表現(xiàn)出色. 2013—2019年，本團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)師范生獲國家級、省級獎項(xiàng)共計(jì)25人次，其中6人次獲教育部東芝杯7項(xiàng)大獎(含最高獎“創(chuàng)新獎”、一等獎)并發(fā)表相關(guān)教學(xué)論文[11]、13人次在省級教學(xué)比賽中獲一等獎、5人次在省級教學(xué)比賽中獲二等獎、1人次在省級教學(xué)比賽中獲三等獎. 在科研實(shí)踐方面，師范生參與手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)探究案例的開發(fā)，這些案例在中學(xué)課堂與探究性教學(xué)中的實(shí)施應(yīng)用取得了較好的教學(xué)效果，同時(shí)在CSSCI等級別刊物發(fā)表手持技術(shù)相關(guān)論文40余篇，人大復(fù)印資料全文轉(zhuǎn)載論文16篇，相關(guān)研究生學(xué)位論文10篇，共計(jì)被引用200余次. 此外，師范生積極參與中小學(xué)基地?cái)?shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)工作及課題研究，指導(dǎo)學(xué)生參加青少年科技創(chuàng)新大賽，注重提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣與實(shí)驗(yàn)探究技能，增強(qiáng)其元認(rèn)知能力和遷移思維能力等，并取得優(yōu)異的成績.

手持技術(shù)數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)價(jià)值獲得一線教師的普遍認(rèn)可. 不少一線教師能自主利用手持技術(shù)數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生開展基于手持技術(shù)數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)探究活動，并將其運(yùn)用于課堂教學(xué)實(shí)踐中，與本團(tuán)隊(duì)共同開發(fā)行之有效的創(chuàng)新教學(xué)案例. 部分一線教師已在國內(nèi)學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表教學(xué)論文數(shù)篇，研究領(lǐng)域涉及理論探討、教學(xué)方法研討、教學(xué)評價(jià)探析等.

同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)在全國各地進(jìn)行與“手持技術(shù)數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)”有關(guān)巡回講座30余場，受到了高校師范教育同行和高中化學(xué)教師的強(qiáng)烈反響和一致歡迎. 國內(nèi)外同行對本成果的理論創(chuàng)新和實(shí)踐效果給予了高度評價(jià)，例如：瑞典哥德堡大學(xué)兼IPCC國際教育評價(jià)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Ilan Chabay教授稱贊手持技術(shù)氣象站的相關(guān)科研項(xiàng)目貼近生活，具有很好的應(yīng)用價(jià)值.

2.1.3 教學(xué)成果基礎(chǔ)扎實(shí)、技術(shù)先進(jìn) 本教學(xué)成果適應(yīng)國家對化學(xué)師范生培養(yǎng)的政策標(biāo)準(zhǔn)需求，把握化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)代化、數(shù)字化的發(fā)展趨向，聚焦TPACK與“21世紀(jì)學(xué)習(xí)技能”的國際熱點(diǎn)課題，以踐行創(chuàng)新實(shí)踐為基礎(chǔ)，逐步創(chuàng)建“一研兩網(wǎng)三室四模式多實(shí)踐平臺”手持技術(shù)數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系. 同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)在教學(xué)方面的成果突出，基礎(chǔ)扎實(shí)，相關(guān)研究多次獲得省級校級教學(xué)成果獎. 2001年團(tuán)隊(duì)“新世紀(jì)高師學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力培養(yǎng)模式的改革與實(shí)踐”課題獲得廣東省教學(xué)成果獎二等獎. 2015年“創(chuàng)建一研兩網(wǎng)三室四模式多基地?cái)?shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，培養(yǎng)高師生創(chuàng)新能力的15年研究與實(shí)踐”獲得華南師范大學(xué)教學(xué)成果獎一等獎. 同年，本團(tuán)隊(duì)參與的“骨干專家型教師‘五位一體’培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐”獲得華南師范大學(xué)教學(xué)成果獎一等獎. 國外學(xué)界專家對研究團(tuán)隊(duì)的成果給予高度肯定. 例如，新加坡南洋理工大學(xué)國立教育學(xué)院的呂賜杰教授高度認(rèn)可本團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與教學(xué)信息技術(shù)的先進(jìn)性與前沿性.

2.2 教學(xué)成果創(chuàng)新點(diǎn)

2.2.1 開展“手持技術(shù)數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)研究為國內(nèi)同類專業(yè)首創(chuàng)并持續(xù)走在全國前列 本團(tuán)隊(duì)最先引進(jìn)“手持技術(shù)”，在國內(nèi)研究起步最早，研究時(shí)間最長，成果豐碩，最早提出相關(guān)新概念、新思想，首次在《電化教育研究》公開發(fā)表論文并使用“手持技術(shù)”這一術(shù)語，隨后在4本著作[4,8,12-13]中逐漸發(fā)展. 此外，本團(tuán)隊(duì)研發(fā)的具有“可視化”、“微型化”、“遠(yuǎn)程化”特色的系列數(shù)字化實(shí)驗(yàn)案例最多，應(yīng)用廣泛.

2.2.2 創(chuàng)建“一研兩網(wǎng)三室四模式多實(shí)踐平臺”手持技術(shù)數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，為國內(nèi)同類專業(yè)首創(chuàng) “一研兩網(wǎng)三室四模式多實(shí)踐平臺”手持技術(shù)數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)“只定性、難定量、難創(chuàng)新”的問題. “兩網(wǎng)”的建設(shè)實(shí)現(xiàn)了資源共享，使高校研究成果惠及中小學(xué)，為中學(xué)教學(xué)改革做出重大貢獻(xiàn). “三室”中的520遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室為國內(nèi)首創(chuàng)，并已獲得“自主知識產(chǎn)權(quán)”[14]. 本團(tuán)隊(duì)最早開發(fā)建設(shè)“三類創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”，最早提出數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)室裝備標(biāo)準(zhǔn). 基于“兩網(wǎng)”與“三室”平臺建設(shè)所開拓的“四模式”有利于指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課內(nèi)外實(shí)驗(yàn)與課題探究、切實(shí)提升師范生的教學(xué)知識與能力水平.

2.2.3 開創(chuàng)中國本土化的化學(xué)師范生TPACK與21世紀(jì)學(xué)習(xí)技能的研究嘗試，有望彌補(bǔ)國際研究的不足 立足TPACK與“21世紀(jì)學(xué)習(xí)技能”兩大前沿研究領(lǐng)域，結(jié)合“一研兩網(wǎng)三室四模式多實(shí)踐平臺”手持技術(shù)數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，開拓“七知識七能力”的中國化學(xué)師范生培養(yǎng)框架并積極開展實(shí)證研究，致力于彌補(bǔ)國際研究的空缺. 實(shí)踐表明：“七知識七能力”的培養(yǎng)框架確實(shí)取得預(yù)期的教學(xué)成效，師范生發(fā)表了多篇高水平研究論文.

3 結(jié)論

本研究基于師范院校建立數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的現(xiàn)狀，在TPACK與“21世紀(jì)學(xué)習(xí)技能”兩大前沿研究領(lǐng)域制定了“七知識七能力”的化學(xué)師范生能力培養(yǎng)框架，創(chuàng)建了“一研兩網(wǎng)三室四模式多實(shí)踐平臺”手持技術(shù)數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系. 該體系經(jīng)多年的實(shí)踐檢驗(yàn)，顯著提高了師范生的教學(xué)技能、科研水平與教學(xué)實(shí)踐能力，為全國各地輸送了能基于信息技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新化學(xué)教學(xué)的師資隊(duì)伍；通過“國培計(jì)劃”等平臺中在全國范圍內(nèi)廣泛推廣，獲得學(xué)界、社會的高度認(rèn)可. 在全國各省市60余所學(xué)校建立多間數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)校外實(shí)踐基地，進(jìn)行廣泛應(yīng)用. 本研究為同類高等教育師范院校數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建設(shè)提供了理論指導(dǎo)和實(shí)踐參考，對高等教育師范創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面具有一定的指導(dǎo)和示范作用.