依托化学实验科普活动培养师范生实验教学能力的实践探析

杨国萍 王树军 于金龙 马麦霞 彭玉苓

【摘要】借助化学实验科普活动，进行师范生实验教学能力培养的实践探析。结果表明，基于项目化学习组织实施的科普活动能极大地激发师范生参与活动的主动性、能动性和创造性。化学实验科普活动的实施过程与师范生实验教学能力培养的过程完全吻合，通过参与科普活动的全过程能够实现培养师范生实验教学能力的目的。

【关键词】化学实验;科普活动;实验教学能力;化学师范生

〔中图分类号〕G652〔文献标识码〕A 〔文章编号〕1674-3229（2021）04-0112-05

0 引言

化学实验是化学课程内容的重要组成部分，也是理解化学知识的方法、途径和培养学生情感态度与价值观的重要载体，是中学生必须学习和掌握的内容。特别是在《普通高中化学课程标准（2017年版，2020年修订）》中将实验列人内容标准部分，规定了学生必须完成的实验项目。这些都对准老师—师范生的化学实验教学能力提出了新要求。然而化学师范生的实验教学能力却不容乐观。实验教学设计、实验讲解能力较为薄弱;实验演示不到位、不规范[1-2];实验教学反思流于形式[3];许多学生将实验过程当作实验教学过程。文献调研还发现，当前学者大都探讨在“化学教学论实验”或者“中学化学实验研究”课程中培养师范生实验教学能力的策略、模式，只有杜正雄[1]在其文章中提到，还可以通过说课、教育见习、实习等方式来培养师范生的实验教学能力。关于师范生实验教学能力培养的途径、策略有待探索。

社会服务一直是高校诸职能中的短板。高师院校拥有各专业的专家、学者，先进的实验设备，功能齐全、数量众多的实验室，专业的实验员老师等人力物力条件，而中学缺乏相关设备、专业人员，这就为大中学校联合开展旨在培养中学生实验兴趣和实验探究能力的科普活动奠定了基础。正是在组织科普活动的过程中，我们探索出一条培养师范生实验教学能力的新途径，并做了有益尝试。

1 研究目的

借助化学实验科普活动平台，培养师范生的实验教学能力是本研究的核心目标。实验教学能力指将化学理论与实验知识、教育学心理学的理论与方法以及实验技能等相结合，利用教师智力和特殊能力顺利地完成化学实验教学活动任务的个性心理特征，是运用化学实验手段来解决教学问题，获得实验教学经验的能力[4]。根据实验教学开展的三个阶段，可以将师范生的化学实验教学能力概括为“七种能力”。

1.1 准备阶段

实验前化学教师重点要完成两项工作：一是设计实验教学方案，二是准备实验用品。因此，相应地要求化学师范生必需具备这两项能力。实验教学设计能力指依据教学目标和学生情况，精心选择与组织实验内容，详细安排教与学活动程序的能力;实验用品准备能力包括实验用品的配置、摆放、药品的预处理、分装、试剂瓶的选用、标签张贴、溶液的配制和简单玻璃工如玻璃管的切割、拉制、弯曲等的能力。

1.2 组织实施阶段

实验中需要师范生具备化学实验讲解和演示相结合的能力、应用多媒体辅助实验教学的能力和实验教学组织能力。其中化学实验讲解和演示相结合的能力是本阶段的核心能力，指的是教师一边讲解一边演示，引导学生观察，使学生获得全面清晰的表象，再指导学生思维，形成对化学知识的理解和掌握的能力;应用多媒体辅助实验教学的能力指将现代多媒体技术与化学实验教学相整合的能力;实验教学组织能力既指对教学环境，如实验用品、实验习惯、突发问题的综合指导，还指对教学过程中教、学活动及其过渡衔接的组织安排。

1.3 反思与评价阶段

实验教学反思与评价环节是实验教学后对整个实验教学过程及其结果的反思与评价，并在此基础上，进一步完善实验教学方案及其实施过程，以便达到更好的实验效果的环节。因此，本环节包含两种能力：实验教学反思能力和实验教学研究能力。实验教学反思能力主要指对比实验目标，积极主动地对实验实施过程及其效果进行监控、反思、调控的能力。实验教学研究能力指在实验教学反思的基础上，运用一定的理论及方法，研究和改进实验教学问题的能力。

2 研究过程

能力只有在浸人式的实践中才能形成，要实现实验教学能力培养的目标，项目化学习无疑是最佳方式。在项目化学习中，老师起到指导、协助的作用，学生是项目的运营者，需要亲自去计划、分工、行动，通过亲历项目的全过程，了解并把握整个过程及每一个环节中的基本要求，在综合应用基础知识和基本技能分析和解决实际问题的过程中，促进自身各方面能力的发展与提升。项目化学习的展开思路如图1所示。

图1 研究思路

2.1 项目确立

运用项目式教学法，首先要确立项目，项目要与研究目标相契合。本研究以若干个化学实验为具体项目，根据科普活动安排为每一位參与的师范生提供一个实验项目，实验项目由高校教学法教师和高中化学老师根据科普活动的目的及参与科普活动中学生已有的知识、技能基础共同设计，一共选取了10个实验项目，包括5个兴趣实验和5个探究实验项目，如表1所示。

2.2 项目实施

每个实验项目按照“三阶段十环节”组织实施，如图2所示。

首先是实验准备阶段。这一阶段重点培养师范生的实验用品准备能力和实验教学设计能力。活动之前，在师范生设计的实验方案中，实验用品只列出了主要的仪器、试剂，准备实验用品Ⅰ后，开始着手预试实验，这一环节，师范生可以检测准备的实验用品是否齐全等一系列问题，预试实验后，师范生熟悉实验操作步骤，准备齐全实验用品，掌握实验成功的关键条件。在此基础上，设计实验教学方案，并根据教学方案为学生准备实验用品Ⅱ，此时师范生在实验教学方案中列出的实验用品，种类齐全，规格、用量明确，充分考虑到中学生的特点及实验操作的现实情况，做到了能用、合用、够用。

预试后，师范生开始设计实验教学方案。最初的实验教学方案就是在实验方案的基础上，添加了教学目标，没有考虑到学生已有的知识经验基础，学习兴趣、思维的引导，教学过程的组织等，经过教师的指导，再加上模拟授课的亲身体验，师范生的教案环节齐全，注重对学生学习兴趣的激发，突出对学习过程的引导，形成了科学、规范的教案。且通过模拟授课使师范生熟悉教学环节，锤炼教姿教态，把握教学进度，提高实验讲解和演示相结合的能力以及应用多媒体辅助教学的能力。

其次是实验实施阶段。这一阶段重点培养师范生的实验讲解和演示相结合的能力、应用多媒体辅助实验教学的能力以及实验教学组织能力。经过模拟授课环节的反复磨炼，到实验讲授环节，师范生已经能够用清晰、流畅的语言进行讲授，且讲解思路明晰、环环相扣、重点突出，同时关注学生兴趣的激发，思维的引导，在涉及新的实验仪器（如滴定管等）和关键操作时，能够将讲解与操作演示相结合，使学生对实验形成清晰的表象;为了实现好的教学效果，可以应用多媒体创设情境，激发学生的学习动机。如在化学红绿灯实验中，先用多媒体播放生活中的红绿灯图片和化学红绿灯色彩变化的视频，然后，提出问题，导人新课：“化学红绿灯是如何制作的呢？它的原理是什么呢？接下来，我们就来学习制作化学红绿灯”。如此设计，能够充分激发起学生的学习兴趣，使之产生进一步探究的欲望。

实验教学组织能力也是实验实施阶段重点培养的能力之一。模拟授课及实验讲授中，各环节间的过渡衔接，各教学活动的有序展开，以及学生实验操作的顺利、有序推进，教学目标的有效落实都离不开实验教学组织能力。这一能力在传统的“化学教学论实验”课程教学中，难以得到锻炼，即便受到了训练，在虚拟的教学情景中，效果也很难令人满意。然而，借助科普活动，可以直面中学生，开展真实的实验教学。比如，在“补铁剂中铁含量的测定”实验中，需要用到滴定管，中学生不会操作，为了达到好的教学效果，可以在正式实验之前，让学生用自来水练习滴定操作，掌握滴定操作的关键。除此，在整个实验过程中，适时地叫停、指导、鼓励、启思等等行为，均表明师范生的实验教学组织能力得到了实质性的发展。

最后是实验总结阶段。这一阶段的重点是培养实验教学反思能力。本环节要指导中学生书写实验报告，并评阅学生的实验报告。同时，也要对整个科普活动过程进行总结、反思。在评阅学生实验报告的过程中，可以从学生学的角度，了解到自己教学的成效及其存在的问题。在活动总结环节，需要站在一个更高的角度，统观整个活动过程，此时的体认更深刻，更具有影响力，而且不同师范生的体认，能够弥补个体反思的视角，促进师范生实验教学反思能力的发展。

除了上述几种能力外，实验教学研究能力也在整个实验活动实施过程中得到了发展。首先是在预试实验环节，为了尽可能达到好的实验效果，会对实验方案进行改进，使之更加简便易行、安全绿色化。其次是在模拟授课时，为实现最佳的教学效果，要不断地修订教学方案。最后是实验总结环节，在实践反思、提炼的基础上，会对实验方案或教学方案进行进一步的优化。经过这三个环节的历练，可以在一定程度上促进师范生实验教学研究能力的发展。

2.3 项目评价

对于项目化学习实施效果的评价，从两个方面进行考查：一是采用观察法，通过对比活动前后的实验教学方案、模拟授课和实验讲授中的表现及其整个活动过程中的实验反思与研究意识三个方面来直观地评价科普活动对于师范生实验教学能力发展的作用;二是通过访谈，来了解师范生对于基于项目化学习的科普活动对自身实验教学能力发展的认识。科普活动前后，师范生实验教学能力变化如表2所示。

表2 科普活动前后师范生实验教学表现情况

为了切实了解参与科普活动的师范生对于科普活动是否有效促进了自身实验教学能力发展的认识，特别设置如下几个问题进行了访谈：（1）基于项目化学习的实验科普活动是否有利于培养师范生的实验教学能力？（2）通过参与科普活动，你认为你哪方面能力得到了发展？（3）常态化的开展基于实验的科普活动能否成为一条培养师范生实验教学能力的有效路径？（4）若将科普活动作为师范生实验教学能力培养的方式，你认为还需要对科普活动做哪些改进？100%的被访谈者认为基于项目化学习的实验科普活动有利于培养师范生的实验教学能力。统计分析还发现被访谈者认为自己通过参与科普活动得到发展的能力，按照提及次数由高到低排列为：实验用品准备能力、实验教学方案设计能力、实验教学组织实施能力、实验讲解与演示相配合的能力、实验操作能力、沟通合作能力、实验研究能力、实验反思能力。其中实验用品准备能力、实验教学方案设计能力、实验教学组织实施能力、实验讲解与演示相配合能力是所有被访谈者均提到的内容。100%的受访者都认为基于实验的科普活动可以成为培养师范生实验教学能力的新方式，但也提出“使更多师范生能参与到科普活动中来”、“要让学生根据科普目标自行查阅资料设计实验项目”、“要多组织科普活动”等建议。

2.4 项目总结

通过观察与访谈可知，基于项目化学习的实验科普活动达成了培养师范生实验教学能力的目标。师范生在科普活动中对教师职业有了更深的认识，对于实验教学形成了更全面、深入的认识，自身的实验教学能力也得到了锻炼和发展。特别是实验用品准备能力、实验教学组织实施能力、实验教学方案设计能力等在学校正式课程的模拟训练环境中很难得到全面系统训练的能力，在科普活动这个真实的实验教学平台上，得到了锻炼与提升。

3 结论及建议

3.1 结论

实践证明，基于化学实验的科普活动既是高校化学相关院系实现其社会服务功能的一条有效途径，也是高师院校与中学校联合育人的一种有效方式，在培养中学生的实验兴趣、实验意识及实验探究能力的同时，也使师范生的实验能力及实验教学能力得到了锻炼及提升。特别是基于项目化学习的化学实验科普活动实施模式，完全对接师范生的实验教学能力，能充分地调动起师范生的主动性和能动性。除此，科普活动是高校对外宣传及展示的窗口，为母校增光的荣誉感，也会促使师范生积极主动地投身整个活动过程中，内外因联动，使得基于项目化学习的化学实验科普活动成为培养师范生实验教学能力的一个极好的平台和路径。而且，这种形式也有利于促进高校教师与中学教师联合进行实验及人才培养的研究，深化活动的意义。

3.2 建议

（1）科普活动项目的设置非常重要，特别是科普受众为中学生时，建议与中学化学教师一起根据参与活动学生群体的特点及其知识经验基础进行设置。

（2）科普活动过程中，教师的监管、指导作用絕对不能缺失，特别是在实验预做和模拟授课环节，教师一定要在现场，指导、协助师范生完成任务。

（3）鉴于实验准备阶段费时、费力的现状，建议将科普活动项目开发设置成一门选修课程，定位在基于生活中的化学视角培养师范生实验设计与实施的能力和实验教学能力，这样既能够保证有充足的时间进行科普项目的开发及实验教学训练，保证科普的效果，又能使更多热爱化学实验，忠心于化学教学的师范生得到锻炼，使科普活动真正成为继化学教学论实验课程和教育实习之外的培养师范生实验教学能力的有效路径。

（4）科普的组织形式可以根据实际情况灵活开展，既可以是活动日也可以是活动周，科普活动的受众，不仅局限于中学生，也可以扩展为小学生甚或是大学生，这取决于活动目的及活动内容。无论何种形式、受众是哪一阶段的学生，按照项目化学习的模式组织实施科普活动均能达到锤炼学生实验教学能力的目的。

[参考文献]

[1]杜正雄.高师化学师范生实验教学能力及其生成路径[J].化学教育，2015（6）：52-54.

[2]蔡小蔓，张文华.中学化学实验研究课程的实验—教学相结合三阶段教学模式初探—基于免费师范生化学实验教学能力现状调查[J].大学化学，2012，27 （3）：17-21.

[3]杨雨竹，黄梅，卢一卉.“中学化学实验教学技能训练”课程教学现状调查与分析[J].化学教育，2020，41（6）：72-76.

[4]朱明建.化学师范生实验教学能力发展的调查研究[D].上海：上海师范大学，2014.

[收稿日期]2021-06-20

[基金项目]廊坊师范学院科研项目“核心素养视野下中学化学实验研究与创新教育”（LSGH201701）

[作者简介]杨国萍（1980-），女，硕士，廊坊师范学院化学与材料科学学院讲师，研究方向：化学教育教学。