數字化實驗引領鄉村教師專業成長

嚴西平 羅莉

摘要：在區域支教的實踐中，創設了城鄉教師共同體發展平臺，依托數學化實驗的引領，借助傳染效應等長效心理機制，促進了鄉村教師專業成長。

關鍵詞：城鄉教師共同體;數字化實驗;教師專業發展

文章編號：1008-0546（2021）07-0087-04 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.07.022

數字化實驗是信息技術應用于化學教學的重要平臺。每年一屆的"V杯”數字化實驗創新大賽是由中國教育學會化學教學專業委員會和《化學教與學》雜志社聯合舉辦，迄今已舉辦了九屆（2020、2021年因新冠疫情暫停舉辦）。這項比賽推動了數字化實驗融人化學教學，促進了教師的專業發展，"V杯”賽影響越來越大，已經成為教師專業成長的一個新舞臺。

作為蘇州市教育局實施“城鄉義務教育均衡化”的實驗先行者，筆者于 2012年至2018年在張家港市南豐中學駐校支教6年（簡稱“區域支教”），帶領南豐化學團隊獲得2012、2014、2015和2019年全國數字化實驗創新大賽一等獎（或現場示范展示作品），2018年“數字化實驗在初中化學教學中的應用”獲蘇州市教學成果特等獎。2018年起筆者報名參加了“援藏援疆萬人支教教師計劃”，來到了新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州（簡稱“援疆支教”），在這里中學繼續介紹推廣數字化實驗，2019年的“V杯”賽也有兩名新疆教師參加了展示團隊，他們已經成為克州數字化實驗的“種子”教師，定期開展培訓和示范。

回顧支教以來城鄉教師的成長，筆者總結了幾條重要經驗：

一、建一個平臺——城鄉教師共同體

眾所周知，我國城鄉之間教育失衡問題還比較突出。筆者剛到張家港市南豐中學時，就思考一個師帶徒成長問題：怎樣才能擺脫重指導、輕幫帶的權威型模式羈絆？如何實現師徒共同發展的民主型“雙贏”局面？如何讓成長的實踐走出傳統教研形式？從區域支教的實際出發，筆者創設了“城鄉教師共同體”，即把不同教學特質和水平的城鄉教師通過師徒結對形式結合在一起，它具有親源性、持續性、共生性等特性[1]。它既是“學習共同體”[2]，也是“實踐共同體”[3]。“城鄉教師共同體”的主要特色是：指導教師和徒弟分屬不用的地域，彼此在教學理念、教學習慣等方面（簡稱教學特質）差異較大，但師徒結對的初心都是要主動學習、積極研討、促進彼此的專業發展。同時指導教師要放下身段，與徒弟平等地交流探討，相互促進，共同發展。其次，考慮到師徒的交流不限于工作時間，所以“城鄉教師共同體”不同于基于一個教研組內緊密型的團體，不一定次次都要集中研討，可以通過網絡學習等方式突破地域時空的隔閡，隨時隨地地開展交流，時效性強。第三，指導教師要注意挖掘不同徒弟的潛質，制定個性化的培養方案和實施途徑，讓每位徒弟的成長都帶有獨特的色彩等（見圖1）。

【案例1】“尺有所短，寸有所長”

2013年秋季學期剛開學，在“空氣和氧氣”的主題備課活動中，筆者組織南豐中學青年教師一起學習清華大學宋心琦教授的一個講座提綱“拉瓦錫測量空氣成分實驗的賞析”，其中一段話引起了我們的深思：“源源不斷氣化的汞原子和空氣中的氧分子發生的反應屬于氣相反應，而且遠遠超過化學計量比的要求，反應可以達到完全”。那么教材中“紅磷燃燒測定氧氣的含量”這個實驗能否完全消耗掉容器內的氧氣呢（見圖2）？

筆者提議用基于氧氣傳感器的數字化實驗試試看？但是當我們直接把氧氣傳感器放后開始實驗出現了兩個嚴重問題：一是紅磷放熱量太大，差點把火焰上方的傳感器的塑料外殼燒熔化了;二是一開始就記錄發現得到的氧氣含量下降的曲線不太正常，表現為開始示數會決速下降然后回升到初始值，隨后才能進入正常的響應區間（查閱資料得知是紅磷和水蒸氣生成了偏磷酸影響所致）。怎么辦？筆者苦思冥想了幾天也沒有頭緒。這時教研組長陳麗偉老師興沖沖地告訴我，他們幾個年輕人想出來了對策：燃燒匙下面的凹面正好可以用來保護傳感器，把保護燃燒匙、傳感器和另一個燃燒匙（盛放紅磷）組裝在一個大橡皮塞上（見圖3）。

當開始實驗時，收緊保護燃燒匙，蓋住傳感器，當待傳感器示數恢復到開始時（一般不用校準到21%，因為教室里的環境中氧氣的含量低于這個標準值）的數值（約19%左右），向下推開同時開始測量。這樣就會得到平滑的曲線（見圖4）。

實驗表明紅磷不能將容器內的氧氣消耗完（殘留7-8%），即使更換為白磷，仍有2-3%的殘留。這個數字化實驗首次明確了這樣一個事實，教材中用紅磷燃燒替代汞的氧化主要是方便教學，是用“理想化”的實驗代替“理想”實驗的一種彈性處理。教師可以引領學生開展實驗的誤差討論，但是前提是教師必須清楚這個實驗存在“系統誤差”。不能為討論而討論，不能忽略這個實驗隱含著的“培養質疑精神”的科學態度素養教育。（本實驗獲評2014年“V杯”賽一等獎）

二、補一個短板——信息技術應用

目前在一些地方“數字鴻溝”現象非常明顯，城區名校和薄弱校教育信息化條件橫向對比仍然有著較大差距，存在著中心城區投入大、建設水平高，邊遠城區與農村投入少、建設水平低的現象。在幾項常見的教育信息技術方面，鄉鎮濃村教師的使用頻率要明顯低于城市和縣城教師，這一方面可能說明鄉村在教育信息技術硬件配備上與縣城和城市存在差距，沒有充足的相關資源;另一方面可能說明鄉村教師教育信息技術的素養還存在不足[4]。

2012年筆者剛到南豐中學，就把剛剛興起的數字化實驗帶進了課堂，引起了鄉村教師極大的興趣，悟性高的他們很快就掌握了該項技術，為了讓數字化實驗在鄉村學校生根開花，筆者聯系某數字技術公司向南豐中學捐贈了一個簡易的數字化實驗實驗室，經常開展專題研討活動，組織青年教師現場觀摩使用數字化實驗的公開課和比賽，鼓勵他們大膽構思、創新設計，彌補教材中遺留的實驗缺憾。經過約一個學期的鍛煉，南豐中學的青年教師相繼開發出了中和滴定過程中pH和溫度的同時測定等使用雙傳感器技術的新實驗，讓數字化實驗呈現出更有魅力的可視化效果。

【案例2】“揚己所長，破繭成蝶”

2014年秋季學期在“完全燃燒和不完全燃燒”的主題備課活動中，我們用一氧化碳傳感器（ppm級）測試了一下蠟燭燃燒后容器中的一氧化碳，發現有一定示數。這讓大家一下子興奮起來：通常意義下這是“完全燃燒”啊，怎么也會伴隨“不完全燃燒”呢？于是團隊對此“異常現象”開展了專題攻關，經過多次嘗試，終于獲得了突破。這個實驗的主創陳學東老師用了氧氣和一氧化碳雙傳感器技術，同時模擬了“不完全燃燒”和“完全燃燒”兩種情景（實驗裝置見圖5和圖6），雙數據的同時記錄（見圖7和圖8）彌補了教材實驗空白（缺少生成一氧化碳的定量證明），更新了實驗認知：傳統教學中讓“兩種燃燒”處在絕對對立面的觀點是不正確的，也校正了教師對教材中“氧氣不充足”的片面理解。（本實驗獲評2015年“V杯”賽一等獎）

在此后一年左右的時間里，除了熟練掌握數字化實驗技術，南豐中學的青年教師還在筆者的鼓勵下逐漸學會了“未來教室”的使用，“數字化實驗+電子雙屏”的應用深化了數字化實驗的教學，陳學東老師還獲得了蘇州市電教館頒發“未來教室”培訓合格證書，成為“未來教室”的鄉村種子教師。

三、創一種機制——持續專業發展

2018秋季筆者援疆支教，如何讓鄉村教師持續成長？筆者嘗試了運用“傳染效應”等長效心理機制，一方面把數字化實驗技術引入新疆教師的培訓，在培訓活動上介紹南豐中學青年教師的專業成長，用“別人行我也行”的正向激勵來引領新疆教師的成長;另一方面，筆者把脫穎而出的新疆教師吸納進已有的數字化實驗教學團隊，一起研發新的實驗，反過來這些新鮮血液也能“傳染”南豐中學青年教師，形成積極向上的團隊精神，帶動各地教師共同發展。

【案例3】“后浪奔涌，異鄉同天”

2018年秋季學期，筆者把“用數字化實驗探究氫氧化鈣溶解性”的實驗雛形和遇到的困惑介紹給了新疆教師，克州二中溫瑞娟老師提出的方案讓筆者眼前一亮：新疆冬季溫度低，而且這里有豐富的石灰石，可以自制生石灰，然后用冰水溶解，加熱后會看到明顯的渾濁，試驗果然如此，實驗藥品的難題被解決了。如何測定升溫時不斷變化的溶解量呢？團隊經過不斷攻關，終于設計好了實驗裝置（見圖9），運用“基于光度一溫度傳感器技術的聯合測量”方法，模擬出了氫氧化鈣隨溫度上升溶解度下降的曲線圖（透光度可以看做與濁度成反比，即析出的氫氧化鈣固體越多，透光度越小）。這項技術的突破點還表現在，過去數字化實驗圖的橫坐標都是時間，而我們利用軟件改為了溫度，可以直觀地“看到”溶解度曲線（見圖10）。（本實驗獲評2019年“V杯”賽現場示范作品）

進入2020年，南豐中學數字化實驗創新的腳步沒有停歇，團隊先后獲得蘇州市實驗教學說課二等獎和江蘇省實驗創新大賽二等獎。團隊成員中又增添了一名“蘇州市學科帶頭人”和一名“張家港市教學能手”，至此筆者所指導的4位鄉村教師都已經成長為縣市級或以上的骨干教師，團隊也成長為“全國基礎教育優秀教學團隊”，8年的區域支教取得了顯著的成效。

參考文獻

[1]嚴西平，趙文彬，黃彩霞.區域支教：促進城鄉教育均衡發展的實踐[J].江蘇教育（教師發展），2018（7）：49-51

[2]張立平.十年教師專業發展學習共同體研究文獻述評[J].教師教育論壇，2015（1）：73-79

[3]葉海龍.“實踐共同體”極其對教師專業發展的啟示[J].當代教育科學，2011（16）：24-26

[4]丁剛.中國中小學教師專業發展狀況調查與政策分析報告[M].上海.華東師范大學出版社（2010）：19

*本文系江蘇省中小學教學研究第十二期立項課題“促進城鄉化學教師均衡專業發展的實踐研究”（2017JK12-L112）成果之一;蘇州科技大學“本科教學工程”教學改革與研究項目（2019JGMJ-11）成果之一。