区域教师数字化实验教学能力及培训现状的调研分析

陆惠莲

关键词：DIS实验;数字化实验教学能力;数字化实验培训

一、问题的提出

区域教育教学设施的提升，为信息技术与化学教学的深度融合提供了条件，越来越多的教师运用数字化的教学资源及各种信息技术手段（电子白板、仿真实验、DIS实验等）进行化学实验教学，他们立足课堂教学，突破教学难点、提升学生的化学学科素养。目前区域一线教师对数字化实验如何认识？教师数字化实验能力如何？为弄清这些情况，了解教师数字化实验教学能力现状，了解教师对数字化实验教学的区域培训需求，笔者进行了初步的调查和研究。

二、调查过程与方法

1.调查对象

调查对象共95人，均为本区高中化学教师。其中男教师为32人，女教师为63人。本次问卷调查对象职称主要集中于一级教师（40人，42.11%）和高级教师（40人，42.11%），无正高级教师。本次问卷调查对象年龄分布均匀，基本上呈正态分布。在选择调查对象时我们适当注意各个层次的情况，以使样本能较好地反映存在的问题。

2.调查工具及方法

本次调查通过对数字化实验教学能力的构成要素进行了整理、细化，编制了《教师数字化实验教学能力水平的问卷》，通过问卷星发放问卷，对在职高中化学教师进行数字化实验教学能力水平的调查。

问卷第1-4题调查教师基本情况，第5-16题调查教师实验教学基本能力，第17-22题调查教师数字化实验研究能力，第23-29题调查数字化教学能力。第30-37题调查数字化实验培训的现状：教师使用数字化实验教学的方式及原因、教师期待的数字化实验培训的主题和方式。数字化实验教学能力调查题目对应内容见表1。

三、数字化实验教学能力的调查结果

问卷中第5-29题是针对教师数字化实验教学能力的调查，对每道题目的具体数据统计如下表2，同时按照程度进行分别赋权重，由程度高到程度低，权重分别为0.95-0.75-0.5-0.25-0.05，以第5题“对于危险性比较大、会有大量废液的实验，我会选择数字化呈现”为例，“总是”赋权重0.95、“经常”赋权重0.75、“有时”赋权重0.5、“很少”赋权重0.25、“从不”赋权重0.05;以第10题“演示的过程中，因为时间等因素我会忽视仪器的正确使用”为例，“总是”赋权重0.05、“经常”赋权重0.25、“有时”赋权重0.5、“很少”赋权重0.75、“从不”赋权重0.95，分别计算相应得分。

从上表中得到：数字化实验教学能力最后平均得分为0.680，说明在职教师普遍具有一定的数字化实验教学能力，进一步对一级指标进行分析（见表3），我们发现实验教学基本能力得分为0.817，数字化实验研究能力得分为0.528，数字化教学能力得分为0.575。发现教师在实验教学基本能力上得分较高，而数字化实验研究能力和数字化教学能力上都有待进一步加强。

我们进一步对数字化实验教学能力的二级指标进行分析（见图1）后发现：教师在实验仪器与设备的使用、安装与洗涤和实验基本规范操作上都比较关注，但是会忽视实验安全和环保意识。教师在安全和环保意识上仍需要强化，特别是第5题“对于危险性比较大、会有大量废液的实验，我会选择数字化呈现”上教师得分较低，有4位教师对于危险和污染的实验，从不考虑用数字化手段呈现实验来降低的危险性和減少废弃物。

数字化实验研究能力是教师最缺乏的，而其中设计能力是教师最有待提高的，根据第20题有4位教师从不、25位教师很少“尝试将课本实验内容进行数字化教学设计”，教师们自主设计数字化实验比较少;第21题有22位教师从不、30位教师很少“将化学实验主要聚焦于DIS传感器”。教师还是主要依赖于课本实验，很少或还没有自主设计开发数字化实验的能力，他们离DIS实验还有一定距离。教师也很少“使用除DIS传感器外的多种数字化手段进行实验设计”。

教师在数字化教学能力也需要提高。DIS实验能够将实验结果实时转化为图像和数据，更直观理解化学反应的实质，学生可通过实验现象、数据等证据，通过定性和定量相结合的分析推出合理的结论。从调查中发现，第25题“我会使用DIS等数字软件帮助学生处理实验数据”、第26题“我会对数字化实验结果、现象和数据进行深入分析与加工，总结、归纳、提炼出相应的化学知识”、第29题“我会应用数字化手段设计拓展性、研究型实验”得分均低于0.6。究其原因：一是数字化实验的应用上仍然存在一定问题，教师也需要培训和引导;二是拓展性实验的开发需要有较强的化学实验和数字化实验的能力，这就需要资源库提供一定的思路，仅仅空对空的思考和设计很难开发出拓展性和研究型的实验。

四、数字化实验培训的现状分析

第30-37题是调查数字化实验培训的现状。从问卷中发现在化学实验教学中，绝大多数教师都使用过数字化实验教学手段，其中网络视频、动画演示是使用最为广泛的，如“遇到会产生有刺激性气味的、课堂演示实验现象不明显的实验使用动画演示，既能节约课堂时间，也能确保学生直观感受实验”。调查发现大多数教师仅使用了多媒体实验教学手段和交互白板，仅仅部分教师使用DIS实验，而自主设计开发仿真实验和程序的教师更加少。DIS等专业数字软件和编程序制作实验素材由于对教师提出了更高的要求，所以在使用上存在一定的限制。

多数教师也希望能够进行相关的学习和培训并愿意深入学习和研究数字化实验教学，认为可以利用课余时间开展多种数字化实验教学活动，但是需要一定的培训，希望“有数字化实验教学经验的老师的帮助（76.84%）”“学校相关部门技术人员的支持和帮助（61.05%）”和“系统的数字化实验教学模式、方法和技术的培训（77.89%）”。教师希望能从新技术到数字化实验教学理论等各个方面都进行相应的培训，教师希望主要通过参观考察、专题讲座、观摩示范课和进行案例教学的方式进行培训，具体见图2。

五、结论

数字化实验能力的调查结果中可以发现，教师的数字化实验研究和教学能力需要进一步加强，特别是DIS实验设计和依据数字化实验在课堂上进行突破重难点的方式方法上需要引导和培训，多数教师认可数字化实验并也期待着数字化实验的培训。

根据上述调查，区域教师数字化实验能力的培训主要可从以下几方面开展：

1.有效整合各类数字化实验资源

问卷调查过程中发现区域各学校数字平台建设已经基本完善，学校都有电子白板等设备、教师手中也有较丰富的实验视频、动画模拟实验等数字化化学实验资源，但教师在教学设计过程中面对丰富的数字化资源难以取舍，未能有效地与实验教学整合。所以区域培训的重点可以指向：分析实验教学的目标及实验的特点，根据学生特点，合理运用数字化实验的教学策略的研究与实践。

2.开发适用于课堂教学的化学DIS实验

问卷调查过程中发现，教师教学中使用化学DIS实验的比例较低，究其原因是区域的化学DIS实验案例较少。所以區域教师培训中，我们可以根据教师自身的特长，组织一个DIS实验研究小组，集区域化学教师之力，根据2017年颁布的《高中化学课程标准》中的必修和选择性必修的内容要求，研发适用于课堂教学的化学DIS实验，形成数字化实验教学的网络课程、教学资源库，再对全体教师进行实验培训。

3.聚焦课堂进行应用化学DIS实验的教学实践

数字化培训的开展模式中教师更加倾向于观摩示范课（69.47%）。所以在区域开发了适用于课堂教学的化学DIS实验后，区域的数字化培训需聚焦课堂，通过设计相应的教育教学案例将数字化实验与课堂教学相融合，能够直观的呈现给教师数字化实验教学的示范。

如以中和热DIS实验为例，可以运用到沪科版高一年级4.2化学变化中的能量变化一节的教学，通过相关实验数据的分析，学生自主归纳出化学反应热效应的影响因素，并通过中和热的计算，让学生理解化学热效应的表示方式。并通过反应热的实验来探究中和反应的本质。从测定中和热的DIS实验入手，将实验、数据分析、数据计算等结合将化学反应过程中的能量变化这一章节进行深度挖掘，发现反应内在的本质。

4.建立合理、可行的数字化实验教学能力的评价系统

为了更好地衡量数字化实验教学能力，更好地设计数字化实验相关教学，需要研究、设计数字化实验教学能力的评价系统，研究、制定有关的评价标准、评价方式、指标体系，以及评价的过程、原则、方法等等。我们拟在后续研究中对数字化实验教学能力做进一步的思考和讨论。