教師實驗?zāi)芰Φ臉?gòu)成要素及理論建模研究

孫愛青 上海市教育委員會教育技術(shù)裝備中心

一、引言

在對實驗教學(xué)現(xiàn)狀和發(fā)展的探索中，教師實驗?zāi)芰φ紦?jù)著舉足輕重的位置。近年來，盡管教育界對教師實驗?zāi)芰Φ闹匾暬潭扔辛嗣黠@提高，但其研究仍處于片面化和零散化的階段，始終沒有形成全面系統(tǒng)的研究體系，理論層面的研究更是寥寥可數(shù)。

因教師實驗?zāi)芰C合性較強、涉及面較廣，故筆者以“教師實驗?zāi)芰Α睘橹饕P(guān)鍵詞進行檢索，同時檢索了“實驗?zāi)芰Α薄拔锢韺嶒災(zāi)芰Α薄盎瘜W(xué)實驗?zāi)芰Α薄吧飳嶒災(zāi)芰Α保约芭c之相近的“教師實驗技能”和“實驗技能”。筆者通過中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫、維普數(shù)據(jù)庫、萬方數(shù)據(jù)庫、獨秀搜索中文數(shù)據(jù)庫、EBSCO 數(shù)據(jù)庫等途徑分別進行檢索，結(jié)果是：2010—2020年，涉及上述關(guān)鍵詞的文章共有83 篇，其中碩博論文14 篇，中文期刊49 篇，外文期刊11篇，圖書9 篇。之后，筆者通過人工篩選的方式，遴選重要文獻，將有效信息加以整合，擬在界定教師實驗?zāi)芰Ω拍罨A(chǔ)上，歸納出教師實驗?zāi)芰Φ臉?gòu)成要素。以此為基礎(chǔ)，提出教師實驗?zāi)芰碚摻５臉?gòu)想。

二、教師實驗?zāi)芰Φ慕缍?/h2>

在進行教師實驗?zāi)芰缍ㄖ埃斜匾獙δ芰M行必要的界定，因此，筆者決定分成兩步進行論述，即：先行對能力給予界定，在此基礎(chǔ)上對教師實驗?zāi)芰M行界定。

（一）“能力”概念的區(qū)別與界定

“能力”與“技能”，看似相差無幾的兩個詞語，實則大不相同。從心理學(xué)角度出發(fā)，葉奕乾認為：“能力是一種直接影響到人們活動效率，并使活動得以順利完成的個性心理特征?！笨藗惏秃眨↗.Cronbach，1977）將技能定義為“具有習(xí)得特征，能精準執(zhí)行的一種無意識狀態(tài)下的操作”。在此基礎(chǔ)上，陳芳桂提出，“知識與技能是能力的基本因素，無知識與技能，能力也無從存在”，并且認為，“能力首先是心理的，但又離不開生理機能和文化因素”。

上述學(xué)者的論述雖然都反映了能力的某一方面，但仍有不全面的地方。在筆者看來，能力與技能的區(qū)別在于：能力是大概念，而技能是能力之下的小概念；能力是整體，技能是部分。

筆者對能力的界定是：能力是指人的個體以知識與技能為支撐，同時輔以一定心理活動的外在實踐表現(xiàn)。能力有三個顯著特點，一是習(xí)得性：人的能力是需要一定量的訓(xùn)練才能得到的。例如，語言能力、行走能力都是從嬰幼兒開始練習(xí)，經(jīng)過一段時間的實踐，才能初步掌握。二是動態(tài)變化性：人的能力始終處于不斷變化的狀態(tài)，它既可能會因為不斷地練習(xí)或?qū)嵺`而逐步提高，也可能會隨著長時間不用而處于不斷下降甚至喪失的地步；既可能隨著年齡的增長、經(jīng)驗的豐富而不斷上升，也可能會隨著年齡的增長而逐步下降甚至喪失。三是再生性：能力可以再生創(chuàng)造新知識、新技能。

（二）“實驗?zāi)芰Α备拍畹膮^(qū)別與界定

結(jié)合搜集的文獻可知，當(dāng)前教育界的學(xué)者對于“實驗?zāi)芰Α备拍畹睦斫?，多?shù)站在了不同的學(xué)科角度進行探討，以理科學(xué)科物理、化學(xué)、生物為主。為此，筆者在分析其概念界定基礎(chǔ)上，拋開學(xué)科分類，僅從實驗這一概念出發(fā)，初步得出研究者對“實驗?zāi)芰Α闭J知的區(qū)別。

1.從學(xué)科角度出發(fā)，“實驗?zāi)芰Α眱H指針對實驗本身的能力。例如，劉志群認為生物學(xué)實驗?zāi)芰纱笾路譃槿齻€方面，即實驗基本能力、實驗基本素養(yǎng)和實驗研究能力。郝燕圍繞化學(xué)實驗?zāi)芰φ归_研究，提出“化學(xué)實驗?zāi)芰κ且环N綜合能力，不可簡單地理解為操作能力，應(yīng)包括化學(xué)實驗方法論初步知識、化學(xué)基礎(chǔ)知識、化學(xué)實驗操作能力和運用實驗方法論能力等?！?/p>

2.從教師這一職業(yè)出發(fā)，“實驗?zāi)芰Α庇蓪嶒灲虒W(xué)能力和學(xué)科所要求的實驗?zāi)芰?gòu)成，即教學(xué)能力和學(xué)科所要求的實驗?zāi)芰烧呤遣⒘嘘P(guān)系。例如，楊蕾強調(diào)，生物學(xué)實驗?zāi)芰蛻?yīng)該是教師必須具有與高中實驗教學(xué)相關(guān)的教學(xué)能力和生物這門學(xué)科所要求的實驗?zāi)芰?，主要包括實驗的指?dǎo)能力、演示能力、操作能力、設(shè)計能力、講解能力以及教材教具發(fā)展能力。劉志群認為，生物師范生實驗?zāi)芰Πㄉ飳W(xué)實驗?zāi)芰蛯嶒灲虒W(xué)能力。

3.從能力分層的角度出發(fā)，“實驗?zāi)芰Α狈譃榈?、中、高三個層級（不同的研究者對三個層級會有不同的闡述）。例如，李增敏認為，物理學(xué)科的實驗?zāi)芰Y(jié)構(gòu)按從低到高分為三個層級：較低層級為實驗基本能力，中間層級為實驗遷移能力，高層級是實驗科研能力?？梢?，盡管不同學(xué)科教師對實驗?zāi)芰τ胁煌慕缍?，對實驗?zāi)芰Φ囊髤s無太大區(qū)別。

4.以教學(xué)視角看，實驗教學(xué)能力是教師實驗?zāi)芰Φ暮诵膬?nèi)容，即從屬于實驗?zāi)芰?。例如，蘇振興認為，“實驗教學(xué)能力”是“教師的實驗?zāi)芰Α钡暮诵膬?nèi)容，“是指教師依托一定的教學(xué)理念，按教學(xué)需求選取實驗材料、設(shè)備，遵循一定的實驗操作規(guī)程組織實驗教學(xué)，使學(xué)生獲得知識、技能和情感體驗的能力”。劉星輝提出：“實驗教學(xué)能力是化學(xué)教師應(yīng)具備的基本能力，可分為以下幾方面：一是對涉及實驗教材的分析與駕馭能力；二是對實驗教學(xué)的設(shè)計和實施能力；三是對實驗教學(xué)的反思能力；四是對化學(xué)實驗的研究能力和化學(xué)實驗教學(xué)的研究能力?！毕膵蓪⒒瘜W(xué)實驗教學(xué)能力界定為：為完成化學(xué)實驗教學(xué)任務(wù)，教師發(fā)揮自身智力和特殊能力，將教育教學(xué)理論與化學(xué)教學(xué)理論、化學(xué)實驗知識與實驗操作技能相結(jié)合，順利完成實驗教學(xué)任務(wù)的個性心理特征。李娜強調(diào)，物理教師實驗教學(xué)能力是建立在實驗?zāi)芰徒虒W(xué)能力基礎(chǔ)上的一個質(zhì)的飛躍，而不是兩者的簡單整合。

5.筆者的結(jié)論。結(jié)合以上闡述，本研究取教師實驗?zāi)芰Γ瑪M從一個更加綜合的層面，將“技能”概括在“能力”里，將“教師實驗教學(xué)能力”整合在教師實驗?zāi)芰Φ姆种?，以形成更為全面、完整的研究體系。筆者在教師具備一定的專業(yè)知識和專業(yè)技能基礎(chǔ)上，圍繞應(yīng)用、科研和管理，從專業(yè)緯度和職業(yè)緯度兩個方面劃分教師的實驗?zāi)芰?。其中，依?jù)專業(yè)緯度，可以將教師的實驗?zāi)芰Ψ譃閷嶒灮灸芰?、實驗基本素養(yǎng)、實驗遷移能力和實驗科研能力；依據(jù)職業(yè)緯度，可以將教師的實驗?zāi)芰Ψ譃閷嶒灲虒W(xué)能力和實驗教學(xué)研究能力。說明：其具體的二級分支詳見教師“實驗?zāi)芰Α崩碚摻！?/p>

三、教師實驗?zāi)芰Φ臉?gòu)成要素

關(guān)于教師實驗?zāi)芰Φ臉?gòu)成，涉及構(gòu)成要素的分解細化及其之間的相互關(guān)系等，研究者對此的界定和闡釋并不相同。本文不僅搜集了關(guān)于教師實驗?zāi)芰?gòu)成要素的多維見解，同樣列舉了不少研究者對于概念下“教師實驗教學(xué)能力”的詳細論述。

（一）以實驗、教學(xué)為構(gòu)成要素

莊垂迪圍繞實驗與教學(xué)，將教師實驗?zāi)芰澐譃槲鍌€方面：一是實驗組織與管理能力；二是實驗設(shè)計能力；三是實驗操作能力；四是實驗分析能力；五是培養(yǎng)學(xué)生各種技能的能力。更進一步，宋潔蓮和李逢五將研究目光集中于教師的實驗教學(xué)能力，并采用了資料查詢、專家咨詢和反推等方法，結(jié)合大辭典中“教學(xué)能力”“實驗法”等概念的界定，經(jīng)篩選、歸納綜合后，歸納出實驗教學(xué)能力包括實驗教學(xué)組織能力、實驗設(shè)計能力、儀器設(shè)備篩選與操作能力、實驗指導(dǎo)能力等四個主要方面。

（二）以實驗、教學(xué)和應(yīng)用（含信息技術(shù)應(yīng)用）為構(gòu)成要素

例如，竺建偉綜合以往研究后認為，教師實驗?zāi)芰Φ臉?gòu)成要素可從三個維度加以設(shè)計，即實驗、教學(xué)和技術(shù)應(yīng)用。一是教師對實驗的認知與實驗技能，包括實驗知識、實驗觀念、實驗數(shù)據(jù)處理與分析等；二是教師對涉及實驗教學(xué)知識和能力的掌握，包括實驗教學(xué)設(shè)計能力、實驗教學(xué)價值分析能力、實驗教學(xué)實施應(yīng)用和管理能力；三是教師對相關(guān)信息技術(shù)應(yīng)用能力的掌握，包括實驗資源的開發(fā)與應(yīng)用、新技術(shù)的運用、實驗室環(huán)境建設(shè)等。

（三）以學(xué)科為研究對象，研究者對不同學(xué)科教師實驗?zāi)芰Φ臉?gòu)成要素提出了更加具體、細化的指標

筆者結(jié)合物理、化學(xué)、生物以及科學(xué)學(xué)科的研究分述如下。

1.物理教師實驗?zāi)芰?gòu)成要素的細化。馮華芳認為，物理教師實驗?zāi)芰蓜澐譃槿齻€層級：一是實驗基本能力，指的是基本光電學(xué)等實驗的教學(xué)能力；二是實驗遷移能力，即基于實驗基本能力而開展某些物理實驗活動的能力；三是實驗科研能力，指借實驗而達成科研目標的能力。實驗科研能力除包括前兩個實驗?zāi)芰ν?，還拓展出資料檢索、課題選擇、創(chuàng)新思維、規(guī)律總結(jié)及推理等能力。李增敏認為，中學(xué)物理教師實驗?zāi)芰Π▽嶒灲虒W(xué)能力、基本實驗?zāi)芰?、實驗研究能力三個部分，具體指實驗的組織、指導(dǎo)、操作、設(shè)計等能力。張德啟認為，合格的物理教師應(yīng)具備的實驗?zāi)芰τ校簩嶒灢僮髂芰?、觀察能力；實驗教學(xué)計劃的設(shè)計能力；選擇實驗教學(xué)方式的能力；實驗語言引導(dǎo)、講解和演示的能力；組織、指導(dǎo)學(xué)生開展分組實驗的能力；改進與設(shè)計實驗的能力；設(shè)計制作課件的能力；實驗研究能力。

2.化學(xué)教師實驗?zāi)芰?gòu)成要素的細化。郝燕認為，化學(xué)實驗教學(xué)能力分為實驗基本素養(yǎng)、實驗基本能力、實驗教學(xué)能力和實驗教學(xué)研究能力，四者構(gòu)成相互依存、彼此促進的關(guān)系，前者是后者的基礎(chǔ)，后者是前者的發(fā)展。夏嬌提出，在實驗教學(xué)中，實驗教學(xué)能力至關(guān)重要，其高低是衡量中學(xué)化學(xué)教師專業(yè)發(fā)展的重要標志。她通過研究歸納出，化學(xué)實驗教學(xué)能力由基本實驗技能、實驗設(shè)計能力、實驗研究能力和實驗實施能力四要素構(gòu)成。呂培峰較為具體地論述了化學(xué)教師應(yīng)具備的能力包括：培養(yǎng)學(xué)生獨立完成實驗的能力、分析處理實驗結(jié)果的能力、引導(dǎo)啟迪學(xué)生善于觀察的能力、組織學(xué)生實驗的能力、設(shè)計和改進實驗的能力、處理實驗事故的能力、實驗研究的能力及運用現(xiàn)代化教學(xué)手段的能力。

3.生物教師實驗?zāi)芰?gòu)成要素的細化。楊蕾認為，生物學(xué)實驗?zāi)芰?yīng)該是中學(xué)生物教師必須具有的與實驗教學(xué)相關(guān)的教學(xué)能力和學(xué)科所要求的實驗?zāi)芰?，主要由實驗基本能力、實驗基本素養(yǎng)、實驗的教學(xué)能力和實驗教學(xué)研究能力四個要素組成。蘇振興從兩個相似的緯度剖析了教師生物實驗?zāi)芰?，一是生物學(xué)科緯度，包括實驗原理解決、實驗數(shù)據(jù)分析、實驗操作、實驗設(shè)計能力；二是教師職業(yè)緯度，由學(xué)生學(xué)習(xí)引導(dǎo)、教師資源整合、教學(xué)理念把握、教學(xué)目標實現(xiàn)能力構(gòu)成。

4.科學(xué)教師實驗?zāi)芰?gòu)成要素的細化。洪霜從教師實驗?zāi)芰εc探究能力兩者相關(guān)性進行研究后提出，科學(xué)教師的四大實驗?zāi)芰κ菍嶒灮A(chǔ)能力、實驗教學(xué)能力、實驗設(shè)計能力與實驗操作能力。

（四）對教師實驗?zāi)芰?gòu)成要素的思考

1.教師實驗?zāi)芰?gòu)成要素研究現(xiàn)狀。筆者在分析所搜集文獻基礎(chǔ)上，初步歸納出研究大致可以劃分為：“實驗、教學(xué)”說（莊垂迪）、“實驗、教學(xué)和應(yīng)用（含信息技術(shù)應(yīng)用）”說（竺建偉）、分學(xué)科的細化（馮華芳、郝燕、楊蕾和洪霜）。

2.已有研究成果的不足。莊垂迪、宋潔蓮和李逢五等學(xué)者提出實驗、教學(xué)為構(gòu)成要素，但莊垂迪的文章過于簡單，并沒有圍繞實驗、教學(xué)進行更深入的思考。宋浩蓮和李建又的文章在提出構(gòu)成要素后，還設(shè)置了一定量的二級指標，雖然具有一定的合理性，但此文發(fā)于1996 年，其研究成果已同新課標對教師的要求具有了相當(dāng)大的差距，因而在評價操作上具有一定的延后性。竺建偉在上述要素基礎(chǔ)上提出了應(yīng)用維度，尤其強調(diào)了信息技術(shù)的應(yīng)用能力，體現(xiàn)了研究的時代性和應(yīng)用的緊迫性，凸顯了能力必須圍繞應(yīng)用的理念，但此文更多是從管理者的角度考慮，或者是從如何培訓(xùn)教師的角度考慮的。馮華芳、郝燕、楊蕾和洪霜等人的文章從理化生及小學(xué)科學(xué)學(xué)科角度細化能力的構(gòu)成要素出發(fā)，雖然體現(xiàn)了各自學(xué)科的特點，且在評價上也具有一定的可操作性，但從一般性原則出發(fā)，則存在一定的局限性。

3.教師實驗?zāi)芰碚摻５谋匾浴９P者認為，我們有必要結(jié)合知識、技能、應(yīng)用、科研和管理五個維度，以專業(yè)性、職業(yè)性為層級，建構(gòu)起可細化、可科學(xué)評價的教師實驗?zāi)芰?gòu)成要素的理論模型，一方面可以在不區(qū)分學(xué)科的前提下實現(xiàn)科學(xué)、準確地評價教師的實驗?zāi)芰Γ硪环矫嬗兄诮⑵鹨恢Ц咚疁实慕處熽犖椤?/p>

四、教師實驗?zāi)芰碚摻３跆?/h2>

（一）建模思想的緣起

建模思想是數(shù)學(xué)發(fā)展到一定階段后，人們利用數(shù)學(xué)思維解決現(xiàn)實生產(chǎn)生活中的問題的一種指導(dǎo)思想。教師實驗?zāi)芰Φ脑u價，不僅需要定性評價，更需要定量評價；不僅需要靜態(tài)的評價，同時需要動態(tài)評價。而借助理論建模，恰恰可以有效解決教師實驗?zāi)芰υu價在具體操作上的困難，使評價成了一個完整的科學(xué)過程和科學(xué)行為。

（二）理論建模的原則

1.整體性原則。教師實驗?zāi)芰Φ脑u價需要從教師的整個教學(xué)行為加以評判，即不能僅僅看其實驗操作能力、實驗教學(xué)是否達標，而要從不同的角度、不同的層面進行建模，這就決定了理論建模需要全面、深入、多維地進行設(shè)計。

2.專業(yè)性原則。理論建模必須圍繞學(xué)科實驗和具體的教學(xué)展開，那么，如何在均衡各學(xué)科特點基礎(chǔ)上凸顯學(xué)科的專業(yè)性和教學(xué)的有序性就成為設(shè)計者必須思考的問題。專業(yè)性表現(xiàn)為：建模需要體現(xiàn)理科的學(xué)科特點，能夠真實反映出教師的專業(yè)能力、教學(xué)能力、科研能力、創(chuàng)新思維、發(fā)散思維，以及教學(xué)的組織能力和管理能力。

3.可操作性。理論建模的層級和指標必須能夠反映出模型自身的因果關(guān)系、邏輯關(guān)系，體現(xiàn)出客觀性并盡量避免評價的主觀因素。

（三）理論建模的構(gòu)成

1.理論模型的層級。針對學(xué)科教師的職業(yè)特點，結(jié)合相關(guān)理論，該模型層級分為“專業(yè)緯度”和“職業(yè)緯度”。設(shè)置專業(yè)緯度，是從學(xué)科教師的專業(yè)背景出發(fā)，能夠做到綜合評估教師的專業(yè)素養(yǎng)和運用知識的能力。設(shè)置職業(yè)緯度，是從教師的職業(yè)特點出發(fā)，以突顯評估的針對性、科學(xué)性、職業(yè)性和有效性。

2.理論模型的二級和三級指標。筆者從專業(yè)和職業(yè)兩個維度出發(fā)，將教師實驗?zāi)芰澐譃榱糠?，分別是實驗基本素養(yǎng)、實驗基本能力、實驗遷移能力、實驗科研能力、實驗教學(xué)能力以及實驗教學(xué)研究能力，并詳細地列出了每個能力下的細化指標，其模型圖如圖1所示。

圖1 教師實驗?zāi)芰δＰ蛨D

（四）理論建模的意義

利用這一思想建立教師實驗?zāi)芰碚撃Ｐ停梢园褟?fù)雜的問題以簡化的圖表或數(shù)學(xué)語言加以描述，能直觀、清晰地表達問題對象之間的邏輯關(guān)系、結(jié)構(gòu)關(guān)系，并實現(xiàn)信息的雙向或多向的傳輸；既可以定性判斷教師實驗?zāi)芰?，更可以憑借一定的指標量化教師實驗?zāi)芰?；能夠?qū)崿F(xiàn)評價的等級化、精細化，從而科學(xué)地評價教師；能夠為教師的專業(yè)發(fā)展指明方向，從而建立起一支高素質(zhì)的教師隊伍；使教師培訓(xùn)有章可循、有據(jù)可依；有助于實現(xiàn)管理的專業(yè)化、科學(xué)化。

筆者相信，理論模型的建立，可以為診斷和評價教師實驗?zāi)芰Φ膭討B(tài)變化提供方法性工具，也為研發(fā)以能力提升為導(dǎo)向的教師培訓(xùn)課程提供理論基礎(chǔ)和重要依據(jù)。本理論模型僅僅是一個有益的嘗試，希望在以后的實踐中不斷加以完善。同時，也希望廣大同仁積極開展后續(xù)研究，不斷提高理論建模的水平。