基于實驗研究素養的提升開展實驗培訓

張賢金+吳新建

摘要：闡述了實驗研究素養的內涵，分析了當前教師實驗研究素養存在的不足，認為提升教師實驗研究素養對優化實驗教學改革具有現實意義。為了提升教師的實驗研究素養，探討了培訓課程框架的構建、課程實施方式的選擇、課程保障體系的建設等問題。最后對如何基于實驗研究素養的提升開展實驗培訓提出若干建議。

關鍵詞：實驗研究素養；中學化學；教師；實驗；培訓

文章編號：1005–6629（2014）1–0015–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

當前，我國中學化學實驗教學呈現弱化的傾向已成為一個不爭的事實。為了改變這種現狀，全國有不少省市都開展了實驗培訓。本文就如何有效開展實驗培訓提升教師實驗研究素養作了一些探討，以期為相關部門開展實驗培訓和一線教師自覺提升實驗研究素養提供參考。

1 實驗研究素養的內涵、現狀和意義

1.1 實驗研究素養的內涵

目前尚無研究者專門對“實驗研究素養”內涵作出清晰界定，我們認為實驗研究素養內涵主要包括以下三個維度：一是怎樣將實驗認識和理解得更清楚；二是怎樣將實驗操作演示得更好；三是怎么將實驗在教學中用得更好。其中，維度一主要指對實驗體系和實驗的教學功能、價值的認識和理解；維度二主要指教師的實驗操作演示能力和改進與創新實驗的能力；維度三主要是指能否將實驗應用于教學中并充分發揮實驗的教學功能和價值。概括而言，實驗研究素養涉及到的是對實驗的認識理解、操作演示和教學應用三個層面的問題。

1.2 當前教師實驗研究素養存在的不足

1.2.1 對實驗的認識和理解不夠全面

宋心琦教授明確提出了“化學實驗體系的三要素”，即作為實驗對象的物質體系；適當的儀器裝置和必要的安全措施；合理的實驗步驟和規范的操作技術。從學科教育的角度來評價，它們的重要性是不等同的，是依次遞減的。他認為，由于現在的化學實驗教學中，實驗體系來自教材或教參，使得實施時教師往往將注意力放在了第二、第三兩個要素，物質體系的選擇反而成為次要甚至被忽略[1]。同時，教材為什么要設計或選擇某一個實驗，也就是化學實驗教學功能與價值的問題也是教師思考得比較少又比較重要的問題，教師普遍很難全面地闡述某個實驗的教學功能與價值。

1.2.2 實驗操作演示能力和實驗改進與創新能力有待提高

在福建省第二屆中小學教師教學技能大賽中，中學化學學科設置了實驗演示技能環節。參賽選手的表現，喜憂參半，有部分參賽選手的實驗操作演示能力令人堪憂。中學化學教材中的有些實驗由于各種原因，有些不易做成功，有些現象不明顯不利于學生觀察，有些裝置過于復雜，有些不符合綠色化學的理念，等等。這些實驗就需要教師進行改進與創新，使實驗做得更好，讓學生可以較為清楚地觀察到實驗現象、過程和結果。多媒體的便利性助長了部分教師的惰性，當遇到難做的實驗時不加以改進與創新，而是采用視頻實驗、模擬實驗乃至黑板實驗的方式，這就進一步導致了教師實驗改進與創新能力的弱化。

1.2.3 發揮實驗教學功能促進教學的能力不足

很多教師由于對實驗體系三要素和實驗教學功能的認識和理解不全面，實驗操作演示能力和實驗改進與創新能力較弱，很多時候僅將實驗作為創設情境或者激發學生興趣、制造課堂氛圍的手段，對于如何將實驗的教學功能與價值在教學中得以落實明顯關注不夠。

1.3 提升教師實驗研究素養的現實意義

要改變當前中學化學實驗教學弱化的傾向，就要進行中學化學實驗教學改革。而從教師層面來看，教師實驗研究素養直接決定著中學化學實驗教學改革的成敗。通過以上的分析，發現教師實驗研究素養存在諸多不足。只有充分認識到這些不足，由相關教育部門組織開展實驗培訓，幫助教師認識這些不足，通過專門的課程加以改進，并引導教師在教學實踐中自覺提升實驗研究素養，才能最終優化中學化學實驗教學改革。

2 基于實驗研究素養的提升開展實驗培訓的實踐

以2013年廈門市初中化學教師實驗技術專項培訓班為例，圍繞培訓課程框架的構建、課程實施方式的選擇、課程保障體系的建設等問題談一談我們的一些實踐探索。

2.1 課程框架的構建

本次實驗培訓目標定位于提升學員實驗研究素養。基于實驗研究素養內涵的三個維度，構建了培訓課程框架，具體如表1所示。在進行課程框架的設計和課程內容的選擇時，均圍繞實驗研究素養內涵的三個維度進行設計。

2.1.1 維度一：怎樣將實驗認識和理解得更清楚

針對當前教師在該維度存在的問題即對實驗體系三要素認識不清和對實驗的教學功能定位不準確的問題，提供了一份實驗教學改革研究論文匯編和開設了兩個專題講座。匯編收集了15篇實驗教學改革研究論文，涉及到了化學實驗體系三要素以及教學功能和價值的具體分析和論述。在學員自學閱讀匯編資料的基礎上，開設“對中學化學實驗教學功能及其定位的分析”和“從技能大賽視角對中學化學實驗教學進行再思考”專題講座對具體實驗進行分析、討論和研究，有助于學員進一步理解和掌握如何從實驗體系三要素和實驗教學功能的角度來全面認識、理解和研究教材中的實驗。

2.1.2 維度二：怎樣將實驗操作演示得更好

在對實驗全面認識和理解的基礎上，就要使學員將實驗做得更好。學員的實驗操作和演示技能需要進一步提高，因此有針對性地選擇了八個實驗供學員進行六人為一個課題組、兩人為一個實驗組的分組實驗操作、演示和探究，并進行實驗改進與創新的訓練。為了使學員掌握化學實驗改進與創新的方法、思路，開設了“中學化學實驗改進與創新”專題講座，讓學員認識到化學實驗改進與創新的重要意義，掌握化學實驗改進與創新的方法、思路，分享了一些優質的實驗改進與創新案例。通過專家的講座結合學員自己動手進行實驗，有助于學員將實驗操作演示得更好。

2.1.3 維度三：怎么將實驗在教學中用得更好

要將實驗用得更好，需要教師具有良好的實驗演示技能和實驗教學設計能力。因此，開設了兩次的展示活動，分別為“空氣中氧氣含量的測定”演示實驗教學展示和初中化學實驗教學說課展示。通過這兩個活動，學員可以發現自己在演示實驗教學過程中的一些不足，發現實驗教學設計過程中存在的一些需要改進的地方。并在專家的指導下共同來反思如何在教學中充分發揮實驗的教學功能和價值。

2.2 課程實施方式的選擇

課程實施方式的選擇直接影響到課程的效果。本次培訓中，主要選擇以下幾種課程實施方式：

2.2.1 案例分析式

本次培訓，總共開設了“對中學化學實驗教學功能及其定位的分析”、“從技能大賽視角對中學化學實驗教學進行再思考”和“中學化學實驗改進與創新”等專題講座。這些講座都是采取案例分析方式實施和開展的。以“從技能大賽視角對中學化學實驗教學進行再思考”為例，在本課程的實施中首先播放了省技能大賽初中組演示實驗比賽四位參賽選手的視頻，引導學員從實驗體系三要素和實驗教學功能和價值的角度對四位選手的實驗演示技能和表現進行討論和分析。通過典型案例的分析，學員們普遍認識和理解了如何對某個實驗的實驗體系三要素以及教學功能和價值進行分析，達到了較好的效果。

2.2.2 小組合作探究式

初中的實驗普遍較為簡單，不少學員認為沒有什么好研究的。鑒于此，選擇了八個實驗供學員進行操作、探究和演示。以水的電解為例，在教學過程中，很多學員采用的是采購的現成的電解水演示器，在教學中要做的只是將電解水裝置通電，然后引導學生觀察實驗的現象。為了使實驗更具有探究性，在本實驗中引入了我們自己設計改進的簡易電解水裝置，該裝置主要采用醫用注射器制作而成。該實驗的目標是探究出如何在較短的時間內使產生的氫氣和氧氣的體積比約為2：1，屬于實驗最佳條件的探究。探究的因素涉及到電極材料、電解液種類、電解液濃度、電壓等因素。電極材料有五號電池的碳棒、2B鉛筆芯和回形針等，電解液有水、酸、堿等，各種濃度的電解液由學員自己選擇和配制，電壓有9V、12V和15V等。六人為一個課題組，兩人為一個實驗小組，在組長的帶領下對這些因素進行了探究。最后，將探究得到的數據匯總到組長處，并共同完成實驗探究報告。這樣的培訓形式，極大地激發了學員們進行實驗探究的熱情，既訓練了學員的實驗操作技能，又讓學員體驗了實驗改進與創新的過程，也讓學員對水的電解實驗有了更為深入的認識。

2.2.3 技能展示點評式

為了發現學員實驗教學過程中存在的一些問題和不足，開展了“空氣中氧氣含量的測定”演示實驗教學展示和初中化學實驗教學說課展示。先各由十位學員代表進行展示。然后由學員對學員代表的展示進行自由點評。最后，由實驗教學專家對學員的展示和學員的點評進行總結。比如，在“空氣中氧氣含量的測定”演示實驗教學展示中，十位展示的學員都圍繞實驗原理、反應的化學方程式、實驗現象、結論、注意事項等方面展開。學員點評的時候，專家普遍對十位學員的表現給予肯定，認為他們都能夠很好地完成該演示實驗，表述也很準確、清晰。在專家總結環節，專家圍繞教材選題和實驗教學的設計引領學員對如何用好該實驗進行深入思考。

從實驗研究素養內涵維度一來看，發現學員們對該實驗體系的三要素把握得不太準，不能有效地分析拉瓦錫實驗與本實驗的異同，不能意識到該實驗只能粗略地測定氧氣在空氣中的比例，不能有意識地引導學生分析如何使集氣瓶中的氧氣盡可能地消耗掉，使結果盡可能接近1/5，沒有向學生解釋為什么集氣瓶中要裝少量的水，不能把握住該實驗的關鍵現象是水位上升約1/5。從實驗研究素養內涵維度二來看，如何使該實驗做得更好，學員們做了一些嘗試，比如用標簽紙在集氣瓶做上記號，在燒杯中的水中加入高錳酸鉀溶液，在實驗開始前進行裝置氣密性的檢查，燃燒結束后，讓集氣瓶自然冷卻等等?？傮w來講，大部分學員可以較好地演示和完成該實驗。從實驗研究素養維度三來看，學員未能很好地把握教材設計和選擇該實驗的意圖，未能很好地引領學生通過該實驗過程嚴謹、有理有據地得出推論，沒有引領學生認識到該實驗只是粗略地測定和驗證空氣中氧氣的含量?？傊ㄟ^十位學員的演示實驗教學展示、學員點評和專家總結，全體學員對于怎么將該實驗說得更清楚、怎么將該實驗做得更嚴謹使結論更可靠、怎么將該實驗用于教學中有了深入的認識，取得了很好的培訓效果。

2.3 課程保障體系的建設

建設培訓課程保障體系對于形成合理、優化的培訓課程框架，最終實現培訓目標具有重要意義。我們從以下幾個方面來建設培訓課程保障體系：

一是開展有效的訓前需求調研。在培訓前，對培訓對象進行全面分析；通過問卷調查和個別訪談等方式了解培訓對象的需求；與相關地區教研員交流，征詢地區層面的培訓需求。將培訓對象的個體需求和地區需求結合起來，確定培訓目標和選擇培訓課程。

二是組建高水平的授課教師和輔導教師團隊。培訓目標的實現和培訓課程的落實需要高水平的授課教師和輔導教師團隊，需要組建一支實驗研究能力強、實驗教學水平高的高校教師、教研員和中學教師組成的授課教師和輔導教師團隊。

三是提供能夠滿足培訓要求的實驗室條件。實驗課程的開展，需要實驗室配備有能夠滿足培訓要求的實驗儀器和藥品，對實驗室的數量也有一定的要求。因此，要進一步加強實驗室軟硬件條件的建設。

四是制定有約束力的考核方式。為了培訓課程的落實，要制定有約束力的考核方式，我們采用六人為一個課題組、兩人為一個實驗組的方式進行捆綁考核，有助于學員之間的互相督促，互相幫助，互相促進。

3 對開展實驗培訓的建議

通過上文的討論，對如何開展基于實驗研究素養提升的實驗培訓提出以下建議：（1）重視實驗體系三要素的認識培養，特別是對作為實驗對象的物質體系的分析要加強；（2）重視實驗教學功能與價值的定位分析，對于教材為什么要選擇某個實驗，它的教學功能與價值是什么要進行深入探討；（3）加強教師實驗操作演示和實驗改進與創新的訓練。在定性、定量或半定量的實驗中，進一步訓練教師的實驗基本技能；（4）聚焦于如何在實驗教學中充分發揮實驗應有的功能。通過學員演示實驗展示、實驗教學說課展示、實驗現場教學、實驗教學視頻觀摩等形式，對學員實驗教學中存在的問題與不足進行診斷，提出改進的建議。當然，限于時間和條件，各地在開展實驗培訓時不可能面面俱到，可選擇其中一個或多個方面圍繞實驗研究素養內涵的三個維度來確定培訓目標、設計課程內容，以切實提升學員的實驗研究素養。

參考文獻：

[1]宋心琦.化學實驗教學改革建議之一[J].化學教學，2012，（4）：3～5，8.