重塑師范生角色創新“中學化學實驗教學研究”的教學模式*

陳慧文 李玉珍

（內蒙古師范大學化學與環境科學學院 內蒙古 呼和浩特 010022）

習近平總書記在中國共產黨第二十次全國代表大會的報告中再次強調教育、科技、人才是全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰略性支撐。［1］化學作為基礎科學對現代科技領域的材料與資源、生命與健康、能源與環境等的可持續發展起重要支撐作用?；瘜W人才是化學科技領域發展的主要建設者，如果把化學人才比作高樓大廈，那么基礎化學教育就是高樓地基，而一線科學和中學化學教師就是筑牢地基的工匠，也就是說一線化學教師的質量會間接影響未來化學科技領域行業的發展。中學化學實驗教學是促進學生理解化學理論知識、熟練使用科學方法、發展科學思維、培養科學情趣并且有效落實核心素養的重要途徑。然而，在實際一線中學化學實驗教學中存在大量教條形式的實驗講學，這嚴重違背實驗教學的價值意蘊，其主要原因是化學教師實驗教學能力較低，而且缺乏刻苦鉆研的工匠精神。工匠精神蘊含著堅韌不拔的意志品格、嚴謹負責的敬業態度、團結協作的團隊精神和開拓創新的進取精神。［2］高等師范院校作為一線教師的主要輸出基地，在師范生的培養過程中注重能力培養，滲透工匠精神是非常有必要的。以“中學化學實驗教學研究”課程為代表，該課程負責培養師范生的化學實驗教學能力，是化學師范生的必修課程。課程的主要培養目的是提高師范生的實驗教學能力，為師范生將要從事教師職業、實施化學教學奠定基礎，將師范生培養成為具有實驗教學能力的教師。為幫助師范生建立角色轉換、促進職業認知、端正職業態度，充分發揮“中學化學實驗教學研究”課程的價值，實現課程的教學目的，本研究基于師范生的新角色，提出創新“中學化學實驗教學研究”的教學模式。

一、針對師范生的現有角色，剖析“中學化學實驗教學研究”課程教學中存在的問題

“中學化學實驗教學研究”主要培養師范生的實驗能力和教學能力，根據該課程的實施邏輯將師范生定位為四重角色。首先，師范生要學習該課程的內容，具有學習者的身份；其次，該課程要求師范生進行規范的實驗操作，所以師范生扮演實驗員的角色；再次，該課程的終極目的是培養師范生成為一個有實驗教學能力的教師，所以師范生又承擔教師的身份；最后，作為教師必然要對自己的教學進行反思，對學生的學習進行評價，所以師范生還兼具評價者的身份。但在實際學習過程中，由于師范生無法全面認識自己在“中學化學實驗教學研究”課程中承擔的多重角色，只是以傳統學習者的立場學習這門課程，使學習整體處于單一的被動狀態，以至于該課程在教學中出現了各種問題，從而無法達到預期教學效果。

1.教學目的單一性

該課程最主要的目的是將師范生發展為有實驗教學能力的準教師。然而，由于“中學化學實驗教學研究”課程一般在實驗室進行，這門課程往往被當成單一的實驗課進行。師范生會認為完成實驗報告和實驗操作就可以，在學習過程中只重視中學實驗知識和技能的鞏固，忽略實驗為教學服務的目的，忽略了對教學能力的提升，導致師范生在撰寫實驗報告、進行實驗操作或實驗演示過程中出現為了實驗而實驗的現象。比如，在實驗過程中不會考慮實驗裝置位置的合理性，即實驗演示時師范生不會考慮自己的學生是否能清晰地看到實驗操作過程和實驗現象。

2.教學參與覆蓋低

教學參與是指師范生真正參與到“中學化學實驗教學研究”課程的實際學習，實驗預習、實驗操作和實驗演示等系列學習活動。為了培養學生的合作能力以及彌補實驗條件的不足，該課程通常采用小組合作的學習方式進行。合作學習雖然在一定程度上提高了師范生學習的積極性，但也存在師范生無法全員參與到學習過程中的情況。以實驗操作這一學習環節為例，會出現同一名師范生一直負責實驗操作，小組的其他同學很少動手操作。存在這一現象的主要原因有兩點:一是指導教師對學生小組合作學習給予過分自主權，使得部分不自覺的同學沒有切實參與到學習中；二是師范生尚未建立起教師角色和實驗員角色的同一性，缺乏學習動力。

3.教學評價單一化

該課程的評價形式以教師評價為主，評價內容包括師范生課前提交的實驗預習報告、課程實驗操作表現和課后實驗教學設計。在評價師范生實驗能力方面，指導教師依據學生提交的預習報告和學生實驗操作表現進行評價，由于學生人數較多，教師很難對學生表現做出相對全面的評價；在教學能力方面，由于很少設置師范生模擬授課，教師主要依據師范生提交的課后實驗教學設計進行評價，而教學設計只是教學環節的一部分，無法判斷師范生其他教學技能的發展情況。因此，不論是從評價方式還是評價內容，該課程的教學評價都比較單一。評價具有導向功能，單一的評價會導致師范生學習的單一性。

二、改革教學方法，重塑師范生在“中學化學實驗教學研究”學習中的角色

1.學習者身份——發展其學習能力

“中學化學實驗教學研究”課程一般都是在學生掌握一定教育學和化學教學論知識的基礎上安排實施，是在實驗者具備一定的化學知識和化學基本實驗操作技能基礎上進行的，重點培養師范生從事中學化學實驗教學工作技能和實驗教學的能力。學習此課程的師范生一般處于大三年級，存在對剛學過的教育學和教學論相關知識“沒吃透”的問題，甚至對中學化學知識遺忘或對實驗操作技能生疏的問題，所以對師范生演示中學實驗、設計和改進實驗以及講授學生實驗都有一定的難度。由教師大班授課彌補師范生的知識缺陷顯然是不現實的。因此，要充分發揮師范生的學習能力，讓學生學會學習。學習是人在實踐活動中通過多種途徑獲取知識并將其內化為自身素質從而獲得可持續發展的過程。［3］學習能力也就包括獲取知識的能力和內化知識的能力?；瘜W師范生已經經歷了長期的系統性的學習過程，學習能力既是師范生已經具備的能力也是還需要繼續發展的能力。在本課程要充分利用師范生學習者角色安排教學，比如以小組為單位布置驅動性任務發展師范生的自主探究學習能力和合作學習能力等。

2.實驗員身份——發展其實驗能力

化學實驗過程是通過手、眼、腦并用完成操作、觀察和思考過程的有機活動?；瘜W實驗能力主要包括實驗觀察能力、實驗操作能力和實驗認知能力。［4］一名合格的化學教師要掌握中學化學實驗所需的科學方法和操作技術，熟練并準確地進行實驗操作，掌握所控制的實驗條件使實驗現象鮮明，充分發揮預期的教學效果。然而，處于大三年級的化學師范生只具備其中部分實驗能力。在實驗認知方面，大部分師范生具備認識實驗儀器、裝置和知道實驗安全、基本操作及實驗原理的能力，卻缺乏分析和處理實驗事實并且形成概念做出判斷的能力；實驗操作方面，師范生可以選擇、裝配、使用化學實驗儀器和化學試劑，能夠組織和完成實驗操作，但是對控制實驗條件、實現預期化學過程還存在不足。因此，應該為師范生安排綜合性的實驗任務，讓師范生以實驗員的角色去完成實驗，充分練習實驗操作、發展實驗觀察能力、提升實驗認知能力。

3.教師身份——發展其教學能力

不同學者對師范生的教育教學能力的內涵以及劃分維度都不一樣，但總體可以將其認為是師范生完成教學任務所需各項能力的總和。［5］鑒于“中學化學實驗教學研究”主要培養師范生的實驗教學能力，本課程的教學能力以劉淑玲教授的界定為準，即發展師范生的教學設計、實施與評價的能力。［6］實驗教學設計主要安排在預習階段，實驗操作結束后對教學設計進行補充和完善；實驗教學實施在實驗操作練習結束后以模擬試講為主。讓師范生在整個學習過程都以教師的身份去學習，根據教學需求不斷學習教學和化學實驗的相關知識，幫助師范生形成“為教學而學習”的態度。實驗教學評價則貫穿于學習過程的各個環節。

4.評價者身份——發展其評價能力

評價在教學系統中占有重要地位，《義務教育化學課程標準（2022年版）》提出充分利用發展性評價實現評價的育人功能［7］，而運用并落實該評價理念的主體是一線中小學教師或即將成為一線教師的師范生。長期以來師范生的評價能力在培訓過程中往往被忽略，導致教師評價素養薄弱。［8］化學實驗教學過程中需要關注學生的表現，并做出評價與指導，教師的評價能力尤為重要。因此，要重視師范生在學習過程中評價者的角色，在課程指導過程中發展師范生的評價能力。在該課程中布置表現性評價作業、設置學生自評和學生互評環節。實驗知識和實驗理念通過傳統的紙筆測驗和課堂提問進行，實驗操作依據學生實際操作的規范度進行表現性評價。把評價交給學生，既可以發展師范生的評價能力，又可以彌補教師單一評價的缺點。

三、基于師范生的新角色，創新“中學化學實驗教學研究”的教學模式

基于師范生現階段的生理和心理發展水平，本科培養方案以及對未來綜合性教育教學人才的要求，仍以預習→實驗→演示→反思的“自主探索實驗法”應用程序為主線［9］，以更細化的教學安排為支線指導“中學化學實驗教學研究課程”。

1.預習——驅動性任務調動師范生學習者角色的學習能力

任務驅動能夠激發學生學習動機，使學生通過完成實踐性較強的任務從而獲得知識與技能。［10］在預習階段要讓師范生從學習者轉為任務執行者，安排的任務是“呈現本節完整的實驗教學展示”。提前一周讓師范生通過查閱文獻、搜看網課或者引擎百度等方式預習本節實驗相關知識和實驗教學設計，使得師范生以結果為導向，根據自己的水平彈性學習，充分發揮并發展其自主學習能力。安排此任務的意圖是希望師范生能夠在完成任務時發現自己的短板，并且在克服難點的過程中打磨技能，無形中養成刻苦鉆研、堅韌不拔的工匠精神。以“酸堿中和滴定”為例，師范生要想完成本節教學任務必須掌握的實驗知識包括物質的量濃度計算、酸堿中和滴定原理、標準溶液和粗制溶液的配制、指示劑的選擇、滴定管的使用及操作步驟等，考慮如何使實驗現象更突出、怎樣設計實驗更環保等；必須分析酸堿中和滴定在課程標準和教材中的作用與地位、確定教學目標、選擇教學方式、預設教學實施等。

2.實驗——不定式任務分工發展全員師范生的實驗能力

實驗為四人一組，實驗小組任務執行者包括實驗操作者、實驗現象和數據記錄者、實驗監督和注意事項記錄者、視頻拍攝者等，工作任務由組內成員自行安排。需要指出的是每位同學不能在每次實驗中承擔同樣的任務，確保每位師范生都有發展不同能力的機會，如A同學不能在一學期的所有實驗中承擔實驗操作任務。對于操作性較強且細節較多的實驗，需要組內成員準確掌握核心內容并且密切配合，在合作過程中發展師范生謙遜篤學、團結協作的工匠精神。以“酸堿中和滴定”實驗為例，容量瓶和滴定管的洗滌、滴定操作、滴定過程中的實驗現象、數據記錄、數據分析和注意事項等從不同角度，不同分工訓練師范生的實驗能力。除此之外，在實驗過程中教師要巡回指導與檢查，把握細節，幫助師范生糾正錯誤認知。比如在“高錳酸鉀制取氧氣”的實驗過程中，有同學對“試管口略向下傾斜”存在誤解，試管傾斜程度太大以至于影響實驗效果。在糾正指導學習過程中發揚師范生嚴謹負責、不驕不躁的工匠精神。

圖1 創新中學化學實驗教學模式培養關系圖

3.演示——成果展示發展師范生教師角色的教學演示能力和評價能力

實驗結束后，師范生將前期預習準備的實驗教學設計和實驗過程進行整合。根據課程進行的實際情況考慮實驗教學所需時間、實驗復雜程度等，以組為單位隨機抽選并安排組內師范生進行實驗教學試講。其他同學在觀看試講的同時要對試講小組的教學、實驗教學方案、實驗演示進行評價并提出質疑。試講小組的其他成員也要參與評價與答疑。需要說明的是指導教師在師范生試講之前規劃評價標準與評價項目，比如教學方面，評價試講師范生的言語表達、手勢體態、課程邏輯等；實驗方案方面，評價試講小組的實驗設計是否遵循綠色理念、實驗教學是否能夠達到教學目的等；實驗演示方面，考慮試講小組的實驗操作是否規范、實驗演示現象是否明顯等。該階段的實驗教學演示督促師范生深入認識化學教師職業，逐漸形成尊業敬業的工匠精神。

4.反思——組內反思與個人反思發展師范生評價者角色的評價能力

課程結束后，各小組成員首先要根據導師的指導要點和試講小組的演示對自己小組的準備工作、實驗工作、實驗教學演示工作進行反思，并對實驗方案、教學設計等進行改進。其次，每個師范生要進行自我反思，反思內容包括是否掌握本節實驗相關知識和技能，自己在進行實驗教學時可能存在的優勢與短板等。通過反思警醒師范生要端正學習態度和職業態度，發揚精益求精的工匠精神。

四、創新“中學化學實驗教學研究”教學模式的應用效果

1.課堂創新教學模式的實踐效果

將“中學化學實驗教學研究”的創新教學模式先后應用于“氧氣、二氧化碳的制備與性質”和“酸堿中和滴定”的實踐教學，可以發現師范生在“酸堿中和滴定”課程任務上完成度較好，在實驗操作、小組合作方面有明顯的進步，在教學設計、教學演示方面也有一定的提升。

表1 “氧氣、二氧化碳的制備與性質”與“酸堿中和滴定”的實踐教學效果表

從“氧氣、二氧化碳的制備與性質”和“酸堿中和滴定”的實踐教學過程中可以發現，在預習階段師范生的確做了很多準備工作，很好地掌握了實驗知識，但由于缺乏教學經驗，在教學設計方面存在一些問題，需要教師的指導。另外也可以發現，在這個階段師范生已經有以教師身份準備實驗內容的意識，學習的積極性得到提高，自主學習能力得到發展。實驗階段涉及的任何一種工作任務都需要師范生像實驗員一樣具備相關的實驗知識能力和嚴謹負責的態度。實驗過程雖然和之前的教學沒有太大區別，但每個小組為了呈現好的視頻效果，操作者盡可能規范操作，實驗現象記錄者、實驗監督者、視頻拍攝者全程關注實驗以及時糾正實驗過程中出現的問題，實現了全員參與學習。實驗任務分配、實驗操作、實驗現象及數據記錄等工作在教師的提示與指導下逐漸向好的方向發展。在“氧氣、二氧化碳的制備與性質”的演示階段出現小組成員之間互相推托的現象，積極性較低。試講生教學演示存在言辭緊張，姿態僵硬，講課邏輯混亂等問題。其主要原因是師范生缺乏講課經驗，認為講課較為困難。在“酸堿中和滴定”的演示階段，小組提前定好試講成員，試講小組做了充分的準備工作，所以試講師范生的實驗教學演示有明顯的進步。反思階段的任務是課程結束后各小組成員對小組工作和自身進行反思。大部分師范生對自己小組合作的工作比較滿意，說明各小組合作能力較好。幾乎所有師范生對自己的實驗教學設計進行了改進，很多同學認為自己的實驗操作不夠規范、講課能力需要提升。整體而言，在創新實驗教學模式下，師范生逐漸認識到自己在“中學化學實驗教學研究”課程中承擔的多重角色，并逐漸融入工匠精神，站在化學教師的立場要求自己。

2.展望創新教學模式的應用效果

基于師范生的四重角色，創新“中學化學實驗教學研究”的教學模式可以有效提高課堂教學質量，達到課程預期效果，主要表現為以下幾方面。第一，糾正師范生學習該課程的單一學習視角，有效激發學生學習的積極性。在完成每一項驅動性實驗教學任務時，師范生會越來越明確學習該課程的目的，發現自己知識與能力的欠缺之處，不斷調動自己的內部動機去學習、去提高。第二，有效提高師范生學習過程中的參與度。實驗小組分配的每一項任務都需要師范生熟悉當堂課程相關的知識與技能，而且每節課組內成員負責的任務都不同，杜絕了部分學生在學習過程中渾水摸魚現象和同一學生總是負責相同任務情況的發生，達到師范生全員學習的效果。第三，課程安排不局限于實驗演示，而是以綜合的實驗教學演示為主，促進了師范生教師角色轉換，也提高了師范生的教學能力。第四，多元化的評價方式既可以提高師范生的評價意識和評價能力，又可以減輕教師的評價負擔，彌補教師無法關注到每位學生的不足，使得評價更全面。在整體的學習過程中通過完成任務逐漸形成刻苦鉆研、堅韌不拔，謙遜篤學、團結協作，嚴謹負責、不驕不躁，尊業敬業、精益求精的工匠精神，對師范生將來的教學職業形成深遠而長久的影響。