軍校化學軍政融合探究式實驗教學

王圓圓

陸軍步兵學院基礎部 南昌 330103

0 引言

近年來，習近平主席對軍隊院校提出新時代軍事教育方針，提倡將思想政治工作貫穿教育教學全過程[1]。在軍隊院校各門課程中加入課程軍事思想、滲透課程思政元素已經成為必然趨勢。只有實現課程軍政元素在課堂中的自然融入，才能使之推廣教學[2]，這對教學各環節的設計與實踐提出更高的要求，需要在實踐中找到適合軍校學員的教學模式。

1 傳統實驗課形式的缺陷

軍校并未設置專門的化學實驗課，而是在軍校大學化學課程中設置實驗專題，教學對象為所有高等教育學員。軍校學員主修專業為軍事相關專業，化學實驗課教員對學員的期望低，對教學效果要求不高[3]。傳統實驗課的流程如圖1 所示，主要包括學員預習實驗指導手冊，填寫預習報告（一般是手寫實驗目的、實驗原理及實驗步驟），上課后教員具體深入講述實驗原理、實驗儀器、實驗步驟，學員根據實驗步驟一步步完成，從而得到實驗數據，學員做完實驗后進行數據處理，最終得到實驗結果。整個過程僅是完成一份實驗報告，大部分學員體驗不到實驗的樂趣。化學實驗在發展學員科學本質觀、科學實踐觀、科學價值觀方面有著重要作用[4]，而傳統的實驗課中學員多是進行接受學習，不能突出學員主體地位，不能較好地實現化學實驗教育教學功能，也不能較好地完成學員軍政元素的培養要求。

圖1 傳統實驗課流程圖

2 “軍政融合”與軍校學員核心素養目標一致性分析

課程軍事指的是在軍校課程中，設計軍事相關的問題情境，融入富有軍事色彩的學習內容[5]。課程思政是指在各門學科課程中梳理所蘊含的思想政治元素和承載的思想政治教育功能[6]，將其自然融入實際課堂的全過程中。對于理工課程來說，思政目標主要分為家國情懷、責任擔當、工程規范、正直樂觀、學以致用、挑戰創新、溝通表達、終身學習[7]。無論課程中融入課程軍事元素或是課程思政元素，都屬于課程軍政的體現，課程軍政如何在教學實踐中落地生根，是每位軍校教員從教學設計到課堂教學中各個環節需要思考的問題。

結合軍校化學課程特點及學員特點，前期在我國基礎教育階段和高等教育階段的中國學生發展核心素養的總體框架中六大素養的基礎上[8]，增加三種素養，形成軍校學員核心素養的內涵，即人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新、軍事基礎、實戰意識、任職技能九大素養[5]。核心素養目標的達成與發展“軍政融合”探究式的教學模式對學生的要求大致相同，也存在各自獨有的要求規范，兩者為交叉融合的關系。

3 探究式實驗課設計

探究式教學是指學員在教員引導下，通過開展各種探究活動進行探究學習的教學模式。在這種教學模式中，以接受學習為基礎，學員學習過程由接受向探究逐步過渡[9]。在課堂設計中，可以設計核心素養目標，融入課程軍事思想、滲透課程思政元素，開展突出軍政元素的探究式實驗課。

3.1 教學內容分析

以化學反應熱效應的測定實驗為例，實驗的基本原理根據熱化學經典量熱原理與技術，采取簡易量熱器，使物質在量熱器中作絕熱變化，從量熱器的溫度改變可以計算出應從量熱器中取出或加多少熱才能恢復始態的溫度。

3.2 核心素養目標設計

設計核心素養導向、體現“軍政融合”的教學目標為：

1）通過學習化學反應熱效應的測定原理和測定方法，聯系生活和軍事上的具體應用，討論形成實驗方案，培養學員結合實際軍事應用進行理論探究的能力；

2）通過使用電子天平、移液管、反應熱效應測定裝置，培養學員實踐探究能力、科學精神和安全意識；

3）在實驗數據記錄及處理部分，如實記錄實驗數據，使用外推法校正溫度改變值，思考實驗誤差來源，培養學員科學思維和嚴謹的科學作風[5]。

3.3 課前實驗規劃設計

教員推薦與實驗相關的慕課，實驗涉及電子天平和移液管的使用、儀器的洗滌、藥品的稱量與取用。學員觀看慕課，寫好實驗規劃，具體規劃為個人對實驗原理的理解、儀器操作要點、注意點，有能力的學員可以自行設計測定化學反應熱效應的方案，最后自我預估實驗能夠獲得的實驗技能。

評價診斷線索（以下簡稱“評”）即學員通過課前觀看慕課，能夠簡單了解儀器的使用，通過書寫實驗規劃，培養學員獨立思考、創新思維和自主學習能力，診斷學員學會學習素養達成情況。

3.4 課堂導入設計

展示暖寶寶和冷敷袋的圖片。暖寶寶和冷敷袋分別利用化學反應中的放熱反應和吸熱反應原理制成，如何測定具體化學反應的熱效應？首先測定一個比較簡單的化學反應，即鋅和硫酸銅反應的反應熱效應。

評：精心設計與日常生活聯系緊密的導入，讓學員通過導入環節即刻進入課堂，內心真正認同所學能有所用，提起學習興趣。

3.5 課堂活動設計

分為理論探究活動、實踐探究活動、科學思維訓練和延伸探究活動。

3.5.1 理論探究活動

講解實驗原理、選定實驗儀器和實驗方案。

問題一：如何測定化學反應的熱效應呢？

結合課前實驗規劃中對原理的先行理解，學習小組內深入討論化學反應熱的基本概念，講清實驗原理，每個學習小組找一名學員代表陳述，講清其原理。未發言的其他小組代表補充或點評發言內容，教員對實驗原理作總結。

問題二：測定鋅和硫酸銅反應的反應熱效應，首先考慮用什么樣的測定儀器？怎樣進行測定？

學員交流分析鋅和硫酸銅反應，各組代表提出對測定原理及測定裝置的選擇方案，共同研究最恰當的實驗方案（恰當的實驗試劑和實驗步驟）。師生共同總結，選用溫度溫差儀、簡易量熱器作為反應裝置。采用經典量熱原理進行實驗，設法使試劑（硫酸銅溶液和鋅粉）在絕熱條件下，于量熱器中發生反應，即反應系統不與量熱器以外的環境發生熱量交換，量熱器及其盛裝物質的溫度就會改變。

【評】診斷學員對化學反應熱效應相關知識的理論學習情況以及對化學反應熱效應的測定原理的預習情況，診斷學員學會學習素養的達成情況，考查學員從實驗實際條件、便捷等方面設計實驗方案的能力，診斷學員實踐創新素養的達成情況。

3.5.2 實踐探究活動

學員由參與實驗演示、師生合作到獨立實驗。

1）學員演示簡單實驗儀器。根據反應試劑的準備，進一步分析所用儀器，學會移液管、容量瓶、電子天平等簡單儀器的使用，學員演示操作簡單儀器。教員在旁幫助學員進行簡單儀器的演示操作，鼓勵其他學員在觀看演示操作時糾正不規范操作，教員及時總結實驗操作注意點。

【評】針對學員演示及時糾正不規范操作，培養學員的安全意識和一絲不茍的工匠精神，為思政元素融入點之一。

2）師生合作演示實驗測定儀器。由于測定實驗儀器操作相對復雜，根據選定的實驗方案，測定儀器的演示由教員和一名學員助手共同完成，其他學員觀看并做好關鍵步驟的記錄，以便獨自實驗時可以快速高效完成實驗。

【評】師生共同合作完成實驗儀器的使用學習，學員會有充分的參與感，教員通過觀察學員課堂反應情況來診斷學員學會學習素養的達成情況。

3）學員獨立完成實驗。學員獨自進行實驗，記錄真實實驗數據，同時讓學員記錄自己在實驗中出現的實驗失誤或需要注意的關鍵點，以便學員在實驗總結中進行全方位反思。教員觀察學員完成情況，幫助學員處理問題，強調要認真記錄實驗數據。

【評】診斷學員課前對測定儀器的認識情況，同時針對學員獨立實驗情況及時糾正不規范操作，診斷學員科學精神、實踐創新素養的達成情況。學員在記錄數據時要秉持實事求是的科學作風，為思政元素融入點之二。

3.5.3 科學思維訓練

實驗中理論假設量熱器是一個絕熱系統，本身不吸收熱量，但是由于反應后溫度需要一段時間才能升到最高值，而實驗所用簡易量熱計不是嚴格的絕熱系統，所以在這段時間內，量熱計不可避免地會與周圍環境發生熱交換，既有化學反應熱的產生，又存在攪拌熱、熱傳導、熱輻射等因素的影響，為了矯正由此帶來的溫度偏差，在數據處理過程中一般采用外推作圖法（一些書稱之為“雷諾法”）進行矯正，確定系統溫度變化的最大值[10]。

【評】學員體會科學的數據處理方法，培養謹慎的科學態度，為思政元素融入點之三。

3.5.4 延伸探究活動

學會化學熱效應的測定原理之后，學員通過頭腦風暴、形成情景問題、設計探究方案等活動應用到相關軍事活動中去。

1）學員進行頭腦風暴活動。學員根據已學的相關軍事課程以及在未來戰場中可能遇到的軍事情景，分析可能遇到的化學熱效應的問題。

學員甲說：“我們還可以解決軍事場景中遇到的一些問題。比如，單兵自熱食品中的加熱包里面含有氧化鈣和碳酸鈣等化學物質，這些物質遇水會產生熱量，從而達到對食物加熱的目的，這里涉及加熱包中放多少量的化學物質才能讓單兵食物快速加熱的問題。此外，我們掌握了其中的用量，可以在極寒條件下制作熱敷袋取暖。”

學員乙說：“我們實驗時使用的量熱計中裝有實驗試劑鋅與硫酸銅溶液，軍事上炸藥爆炸等過程中的燃燒反應大概也是可以測定的，只是測定方法可能不一樣。”

【評】診斷學員由所學走向所用、由課堂走向戰場的能力，對軍事活動相關問題的判斷、理解、研究、解決的素質養成和能力，考查將技術與職業崗位建立聯系的軍事基礎、任職技能素養的達成情況。學員根據自己的軍事專業背景梳理所學的化學知識與軍事應用的聯系或相關的軍事問題，此為軍事元素融入點之一。

2）進行教員引導下的情景設計。教員提供資源線索，即陸軍某部隊進行單兵便攜式地空導彈發射的場景，研究導彈中動力裝置的能量轉化。導彈中的動力裝置是以火箭發動機為主體的推進系統，而火箭發動機由燃燒室和收斂—擴張噴管組成，在燃燒室中會裝有火箭發動機的能源，叫作化學推進劑，化學推進劑有液體、固體等多種形式，這里所講的是固體推進劑。推進劑在火箭發動機燃燒室中燃燒，發生劇烈放熱的氧化還原反應，把化學能轉為熱能，產生高溫高壓的氣體，這些高溫高壓的氣體在噴管中會進一步膨脹，把釋放的能量轉變為動能。整個過程主要是化學能轉化為熱能進而轉化為動能的過程[11]。

【評】根據學員進入情境的情況，診斷學員將戰場中的問題進行戰略判斷、理解的能力，即診斷學員軍事基礎、實戰意識素養達成情況。化學推進劑屬于化學與軍事應用專題部分的科普知識，根據戰場具體情境分析解決問題，體現為戰育人的思想，此為軍事元素融入點之二。

3）進行教員引導下的探究方案設計。師生共同探究，推進劑是發動機的能量來源，需要燃燒放出多少熱，才能讓導彈擊中目標物？這涉及比較復雜的數學運算，但是一定會涉及燃燒反應熱效應的測定與計算。如何找到這些量呢？能夠拿來一定量的化學推進劑，讓其反應放熱嗎？用已有的實驗設備是不合理的。放出的熱量實際上與化學反應熱效應有關，只要計算出這些推進劑參與的化學反應的熱效應是多少，便能找到選擇哪些推進劑、用多少量的最佳方案。學員分組積極討論，形成假定方案。

【評】所學即所用，從導彈動力裝置中能源能量轉化的問題，到導彈動力裝置涉及化學反應熱效應中的原理知識，根據具體實驗設備等實際情況，以多個問題設問，層層推進，將情境中的問題逐漸簡單化，化繁為簡，引發學員思考，深入探究研究課題，過程中培養學員高階思維和嚴謹的科學精神，此為思政元素融入點之四。

3.6 課后作業設計

進行整個實驗的自我評價，梳理實踐操作中的問題、失誤，并分析產生的原因，形成實驗反思、完成實驗報告；查閱資料，完善化學推進劑燃燒反應的熱效應測定方案；結合戰場單兵裝備特點，動手制作一個符合軍事應用場景的冷敷袋和熱敷袋，比如，體能訓練中受傷后需要用的簡易冷敷袋[12]。

【評】診斷學員總結歸納能力達成情況，同時考查學員能否形成科學的學習方法，是否具有對自己的學習狀態進行審視的意識和習慣，診斷學員學會學習素養的達成情況[8]。嘗試制作符合戰場環境的發明創造，考查學員能否將理論聯系實際戰場，診斷學員將化學與步兵職業崗位建立聯系的任職技能、責任擔當素養的達成情況，此為軍事元素融入點之三。

“軍政融合”探究式實驗課流程圖如圖2 所示。

圖2 “軍政融合”探究式實驗課流程圖

4 教學評價可行性分析

教學評價反饋方面，該實驗教學模式能夠基于核心素養目標，以探究式學習評價表（表1）為綱展開及時評價，評價形式包括教員對學員課堂回答情況的評價、教員對學員學習態度和積極性變化的情況評價[6]、學員交流探討環節中合作情況評價、學員課堂實踐操作情況評價、課后拓展作業完成情況評價，從而及時評價學員素養達成情況，并從思政、軍事元素融合教學角度評價學員軍政方面素養目標達成情況。教學各個環節圍繞素養為本、“軍政融合”開展，設計較為科學，所用的硬件條件符合學校學員實際，基本能夠長期開展。

表1 探究式學習評價表

5 結束語

探究式實驗教學能夠改變傳統實驗課中固化的模式，能嘗試挖掘實驗課中蘊含的軍政元素，找到更多的課堂設計融入點。學員通過探究式實驗課，感受到改革后的實驗課中大部分時間都放手給學員進行探究，存在許多不可控的因素，導致實驗課課時緊張。教員需要積累更多的實踐經驗，找到更加精簡的課堂活動方案，進一步細化實驗課評價機制，找到更加方便量化的學習評價方案，最終形成更加科學有效、更能突出“軍政融合”色彩的實驗課教學模式。