營(yíng)地教學(xué)中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的課程開(kāi)發(fā)與實(shí)踐

彭遠(yuǎn)飛

摘要：以“洗手液的制取”為例，簡(jiǎn)單討論了營(yíng)地教學(xué)中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)發(fā)時(shí)的困境與解決方法。結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂、STEAM、CDIO先進(jìn)的教學(xué)理念，開(kāi)發(fā)出適應(yīng)營(yíng)地教學(xué)特點(diǎn)，適應(yīng)營(yíng)地學(xué)生學(xué)情的實(shí)驗(yàn)課。在實(shí)施時(shí)，充分考慮學(xué)情需要，選擇合適的教學(xué)環(huán)境開(kāi)展活動(dòng)。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；STEAM教育；CDIO工程教育模式；化學(xué)實(shí)驗(yàn)

文章編號(hào)：1008-0546（2021）11-0085-03中圖分類(lèi)號(hào)：G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.11.021

一、營(yíng)地教學(xué)模式下，開(kāi)展化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的處境

營(yíng)地教學(xué)，是一種綜合性為主的體驗(yàn)式教學(xué)。學(xué)生來(lái)校外營(yíng)地，在一門(mén)實(shí)踐課中，體驗(yàn)一個(gè)半小時(shí)到三個(gè)小時(shí)。而化學(xué)實(shí)驗(yàn)課要在營(yíng)地開(kāi)展，就要適應(yīng)這種課程時(shí)間的限制。那么，設(shè)計(jì)出一個(gè)在有限的時(shí)間內(nèi)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣，并完整地實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案就顯得十分重要。

教師設(shè)計(jì)時(shí)，一方面要考慮學(xué)生的總體學(xué)情，另一方面要考慮時(shí)間的限制下開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的可行性。

二、營(yíng)地教學(xué)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課，學(xué)生的興趣是前提

由于營(yíng)地教學(xué)的特殊性，我們教師在實(shí)驗(yàn)課開(kāi)發(fā)過(guò)程中，往往會(huì)遇到很多問(wèn)題，比如每批學(xué)生的學(xué)情差距性、所選課題的課時(shí)限制等等。所以，教師選題時(shí)，要思考哪些實(shí)驗(yàn)課題可以適應(yīng)大部分學(xué)生的學(xué)情，并且能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完整呈現(xiàn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)。而能夠順利開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)興趣非常關(guān)鍵。

那么，如何有效地引起同學(xué)們的興趣，就是我們教師該思考該設(shè)計(jì)的問(wèn)題了。

首先，選中的課題必須是能夠快速地吸引同學(xué)們的注意力，能夠勾起同學(xué)們的好奇心。我在“洗手液的制取”的先導(dǎo)學(xué)習(xí)的篇章中，用鐵圈蘸水并吹出泡泡來(lái)吸引同學(xué)們的注意力，教學(xué)效果顯著，同學(xué)們都對(duì)如何制作這杯水很感興趣。

其次，選題要貼近生活，能夠引起同學(xué)們的共鳴。由于每批學(xué)生的學(xué)情都會(huì)有所區(qū)別，所以，在選題時(shí)，要照顧到大部分同學(xué)，而貼近生活的選題就是解決這個(gè)問(wèn)題的好的捷徑。洗手液是生活中很常見(jiàn)的日化用品，同學(xué)們都接觸過(guò)。因此，選擇制取洗手液，能夠激發(fā)同學(xué)們的興趣，觸發(fā)同學(xué)們的動(dòng)手欲望。

最后，課題的選擇上，最好是有作品的，讓同學(xué)們能夠事先了解到完成實(shí)驗(yàn)可以得到作品留念，這樣也進(jìn)一步調(diào)動(dòng)同學(xué)們的積極性。

三、營(yíng)地教學(xué)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課，學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備是基礎(chǔ)

營(yíng)地化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的開(kāi)展，會(huì)涉及到很多實(shí)驗(yàn)儀器的使用和一些化學(xué)知識(shí)。如果要在營(yíng)地里從頭開(kāi)始學(xué)起來(lái)，顯然是不現(xiàn)實(shí)的。那么，這個(gè)難題又得如何解決呢？

顯然，須得學(xué)生有個(gè)知識(shí)儲(chǔ)備量，熟悉儀器的使用、試劑的基本功用和毒性等。而這些，只有學(xué)生在來(lái)營(yíng)地前進(jìn)行學(xué)習(xí)了解。像“洗手液的制取”這個(gè)課題，除了恒溫水浴鍋沒(méi)有接觸過(guò)，其它的儀器是學(xué)校學(xué)過(guò)的，那么學(xué)生可以將學(xué)過(guò)的儀器使用先復(fù)習(xí)，而沒(méi)有學(xué)過(guò)的儀器通過(guò)資料來(lái)預(yù)習(xí)了解。

所以，在教師開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)課題時(shí)，選擇教學(xué)模式十分重要。

四、營(yíng)地教學(xué)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課，教學(xué)模式是關(guān)鍵

對(duì)于學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備要求，選擇的教學(xué)模式如果好，那就是神助！

因此，在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)“洗手液的制取”實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先想到的是翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式。

翻轉(zhuǎn)課堂，亦稱(chēng)反轉(zhuǎn)課堂[1]，是把知識(shí)傳授和知識(shí)內(nèi)化的發(fā)生地點(diǎn)調(diào)換，讓學(xué)生先在課前自習(xí)，自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容、安排學(xué)習(xí)進(jìn)度[2]，而課上教師負(fù)責(zé)答疑解惑，幫助學(xué)生完成知識(shí)內(nèi)化[3]，從而培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考和實(shí)踐能力，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)[4]。

營(yíng)地的實(shí)驗(yàn)課，可以利用互聯(lián)網(wǎng)，讓同學(xué)們進(jìn)行先導(dǎo)學(xué)習(xí)，將該涉及到的知識(shí)了解清楚，也可以將疑問(wèn)帶來(lái)。這樣就很大程度上解決了知識(shí)儲(chǔ)備問(wèn)題，使得在營(yíng)地實(shí)踐時(shí)更得心應(yīng)手。

而教師在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容時(shí)，可以采用基于CDIO模式的STEAM教學(xué)組織形式。

CDIO工程教育模式，是由構(gòu)思、設(shè)計(jì)、執(zhí)行和運(yùn)作構(gòu)成，該模式的目的在于培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，工程能力包含個(gè)人的學(xué)術(shù)知識(shí)、學(xué)生的終生學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)交流能力和大系統(tǒng)掌控能力[5]。

STEAM教育的基本內(nèi)涵主要是基于真實(shí)問(wèn)題的解決、學(xué)科整合和培養(yǎng)必需技能這三方面，圍繞這幾個(gè)基本內(nèi)涵開(kāi)展STEAM活動(dòng)[6]。

化學(xué)，是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的學(xué)科，是融合理論與實(shí)踐于一體的學(xué)科，它是與STEAM理念一致的。 CDIO模式是基于真實(shí)產(chǎn)品的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、執(zhí)行和運(yùn)作過(guò)程的工程教育[5]，而洗手液就是一個(gè)真實(shí)的產(chǎn)品，該課題與CDIO模式一致。兩者有機(jī)結(jié)合后，更豐富了課堂形式。

實(shí)驗(yàn)中，試劑量的不同，操作的不同都會(huì)導(dǎo)致最終產(chǎn)品的不一樣，因而在基于CDIO工程教育模式下有機(jī)結(jié)合STEAM的教學(xué)活動(dòng)，既順應(yīng)現(xiàn)代教育的發(fā)展方向，也符合學(xué)生的學(xué)情需要。

五、以“洗手液制取”為例，融合CDIO模式和STEAM教學(xué)進(jìn)行實(shí)踐

“洗手液的制取”課題，首先利用翻轉(zhuǎn)課堂的理念，讓學(xué)生們進(jìn)行先導(dǎo)學(xué)習(xí)。來(lái)營(yíng)地后，融合CDIO模式和STEAM教學(xué)開(kāi)展實(shí)踐活動(dòng)。在“洗手液的制取”課題中，涉及的主要是有機(jī)化學(xué)知識(shí)，當(dāng)然也將其它學(xué)科知識(shí)有機(jī)地整合其中。知識(shí)列表見(jiàn)表1：

1.洗手液的制取課程的思維導(dǎo)圖如圖1，以及具體實(shí)施過(guò)程：

（1）先導(dǎo)學(xué)習(xí)

①問(wèn)題導(dǎo)入，引發(fā)思考

微視頻：教師展示一杯神奇的水，并用鐵圈來(lái)展示神奇水的妙用，引導(dǎo)學(xué)生思考，這神奇的水的具體物質(zhì)。展示2個(gè)動(dòng)畫(huà)視頻，揭示實(shí)驗(yàn)主題。

②實(shí)驗(yàn)儀器，溫故而知新

教師展示實(shí)驗(yàn)儀器，示范儀器的使用。

先導(dǎo)學(xué)習(xí)在課前完成，它的設(shè)計(jì)意圖在于通過(guò)有趣的現(xiàn)象，激起同學(xué)們對(duì)于洗手液的興趣，并鞏固現(xiàn)有知識(shí)，為進(jìn)營(yíng)地學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

（2）實(shí)踐點(diǎn)撥

①肥皂與洗手液的區(qū)別。

教師由視頻來(lái)拋出問(wèn)題，讓同學(xué)們思考肥皂與洗手液的區(qū)別。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)討論，引發(fā)同學(xué)們的思考，并為活動(dòng)最后的拓展性實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。

②欣賞圖片，識(shí)別洗手液。

教師展示常見(jiàn)的洗手液圖片，并引導(dǎo)學(xué)生們對(duì)洗手液的品種、功能進(jìn)行思考。由學(xué)生歸納功能，引出洗手液分類(lèi)以及挑選購(gòu)買(mǎi)洗手液的方法。

設(shè)計(jì)意圖：讓同學(xué)們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)洗手液，并意識(shí)到，今天的實(shí)驗(yàn)是與我們的生活緊密聯(lián)系的，化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物，很多就是我們生活中的常用產(chǎn)品。這樣的設(shè)計(jì)，比直接講“我們的生活離不開(kāi)化學(xué)”這句話(huà)更容易被同學(xué)們接受，在比較與思考中實(shí)現(xiàn)了價(jià)值體認(rèn)目標(biāo)的達(dá)成。

③圖片對(duì)對(duì)碰，儀器規(guī)范用。

教師：以游戲的形式，對(duì)儀器的使用規(guī)范進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固。如圖2。

設(shè)計(jì)意圖：將枯燥的儀器講解游戲化，更加貼近這一階段學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，也很好地復(fù)習(xí)了所學(xué)過(guò)的儀器規(guī)范要求，對(duì)新儀器的學(xué)習(xí)也有加深印象的作用。

④整合資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

教師提出任務(wù)，要求同學(xué)們結(jié)合所給資料，自行設(shè)計(jì)一個(gè)洗手液制取的實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到清潔的目的，并且盡量做到低毒低污染。

設(shè)計(jì)意圖：讓同學(xué)們目的明確，由項(xiàng)目待解決問(wèn)題來(lái)設(shè)想方案、設(shè)計(jì)方案，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究方法，初步形成科學(xué)探究思路。

⑤動(dòng)手實(shí)踐，制作成品。

教師播放示范視頻，學(xué)生根據(jù)自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手制作洗手液，并將最終得到的洗手液進(jìn)行效果試驗(yàn)。

設(shè)計(jì)意圖：主動(dòng)權(quán)完全在于同學(xué)們，教師不再手把手教實(shí)驗(yàn)。這樣使得同學(xué)們自己思考更透徹，在失敗與嘗試中感悟。

⑥總結(jié)評(píng)估，探討實(shí)驗(yàn)。

教師采用OIRD（由淺到深循序漸進(jìn)的提問(wèn)）的提問(wèn)方式，由淺入深地拋出問(wèn)題，引發(fā)同學(xué)們進(jìn)一步思考。

設(shè)計(jì)意圖：這是本次課程的提升提煉階段，因而，同學(xué)們自我的總結(jié)評(píng)估很重要。采用討論與OIRD的提問(wèn)方法，引導(dǎo)同學(xué)們進(jìn)行思考總結(jié)。問(wèn)題中涉及環(huán)保的理念，升華了課程。

⑦拓展延伸之洗手液趣味玩法。

教師引導(dǎo)同學(xué)們回顧先導(dǎo)學(xué)習(xí)時(shí)的那杯水，并請(qǐng)同學(xué)們自己試著調(diào)試這杯水。調(diào)試好后，帶領(lǐng)學(xué)生室外吹泡泡，重溫童年的美好記憶。

設(shè)計(jì)意圖：吹泡泡環(huán)節(jié)是整節(jié)課的拓展，也將課程推向了高潮。

在實(shí)施的過(guò)程中，老師的關(guān)注點(diǎn)要放在整個(gè)課程活動(dòng)中同學(xué)們的表現(xiàn)，注重設(shè)計(jì)、合作與解決問(wèn)題的能力上。

當(dāng)然，在課題設(shè)計(jì)與實(shí)施時(shí)，教學(xué)環(huán)境的選擇也十分重要。“洗手液的制取”最終選擇的是室內(nèi)室外相結(jié)合的教學(xué)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)的構(gòu)思、設(shè)計(jì)和執(zhí)行在實(shí)驗(yàn)室完成，產(chǎn)品的拓展玩法在室外完成。這樣的環(huán)境選擇，有利于緩解學(xué)生的視覺(jué)疲勞，實(shí)踐證明，室內(nèi)室外的結(jié)合教學(xué)，學(xué)生的體驗(yàn)感非常好。

六、反思與探討

“洗手液的制取”開(kāi)課后，深受同學(xué)們的喜愛(ài)。一方面，讓他們更近距離地接觸了化學(xué)實(shí)驗(yàn)，另一方面，化學(xué)走進(jìn)了生活，使他們更有代入感。

在“洗手液的制取”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，幾經(jīng)嘗試，明顯感覺(jué)到，CDIO與STEAM的教學(xué)思想的融入，增強(qiáng)了同學(xué)們的主動(dòng)性，使課堂活了。同學(xué)們都是奔著自己的目標(biāo)去設(shè)計(jì)、嘗試、驗(yàn)證，整個(gè)過(guò)程忙中有序，不枯燥，不機(jī)械。而教師的角色在淡化，他不是權(quán)威，而是引導(dǎo)人甚至是討論的同伴。

室內(nèi)室外教學(xué)場(chǎng)景的結(jié)合，更是放飛了同學(xué)們的心情。室外吹泡泡環(huán)節(jié)，是整節(jié)課設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)。它勾起了同學(xué)們兒時(shí)的回憶，同時(shí)活動(dòng)又增進(jìn)了同學(xué)之間的友誼。寓樂(lè)于教，寓樂(lè)于學(xué)，寓樂(lè)于動(dòng)。

營(yíng)地教學(xué)中單次性實(shí)驗(yàn)課的開(kāi)展是有意義的。好的課題的開(kāi)發(fā)與實(shí)施會(huì)給同學(xué)們留下深刻印象。而隨著教學(xué)理念的進(jìn)步，翻轉(zhuǎn)課堂、CDIO與STEAM的融入，更立體了課堂。借用計(jì)算機(jī)空間語(yǔ)言，課堂由二維空間轉(zhuǎn)向了三維空間甚至四維空間。

參考文獻(xiàn)

[1]馬昌前，佘振兵，桑隆康.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在巖石學(xué)教學(xué)中的成功應(yīng)用[J].中國(guó)地質(zhì)教育，2014（1）：44-47

[2]劉立，陽(yáng)小華，汪琳霞等.啟發(fā)式翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2015，32（5）：31-34

[3]張明昕.微課與翻轉(zhuǎn)課堂淺談[J].大學(xué)教育，2013（12）：29-30

[4]Strayer J F. How learning in an inverted classroom influenc？ es cooperation，innovation and task orientation[J]. Learning Environments Research，2012，15（2）：171-193

[5]Crawley E. et al. Rethingking Engineering Education：The CDIO Approach[M]. New York：Springer Science Business Media，2007

[6]彭敏，郭夢(mèng)嬌.STEAM教育的基本內(nèi)涵與發(fā)展路徑研究[J].教育理論與實(shí)踐，2018，38（25）：14-18