营地教学中化学实验课的课程开发与实践

彭远飞

摘要：以“洗手液的制取”为例，简单讨论了营地教学中化学实验课程开发时的困境与解决方法。结合翻转课堂、STEAM、CDIO先进的教学理念，开发出适应营地教学特点，适应营地学生学情的实验课。在实施时，充分考虑学情需要，选择合适的教学环境开展活动。

关键词：翻转课堂；STEAM教育；CDIO工程教育模式；化学实验

文章编号：1008-0546（2021）11-0085-03中图分类号：G632.41文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.11.021

一、营地教学模式下，开展化学实验课的处境

营地教学，是一种综合性为主的体验式教学。学生来校外营地，在一门实践课中，体验一个半小时到三个小时。而化学实验课要在营地开展，就要适应这种课程时间的限制。那么，设计出一个在有限的时间内，调动学生的兴趣，并完整地实施实验方案就显得十分重要。

教师设计时，一方面要考虑学生的总体学情，另一方面要考虑时间的限制下开展实验的可行性。

二、营地教学的化学实验课，学生的兴趣是前提

由于营地教学的特殊性，我们教师在实验课开发过程中，往往会遇到很多问题，比如每批学生的学情差距性、所选课题的课时限制等等。所以，教师选题时，要思考哪些实验课题可以适应大部分学生的学情，并且能在规定时间内，完整呈现这个实验。而能够顺利开展实验，学习兴趣非常关键。

那么，如何有效地引起同学们的兴趣，就是我们教师该思考该设计的问题了。

首先，选中的课题必须是能够快速地吸引同学们的注意力，能够勾起同学们的好奇心。我在“洗手液的制取”的先导学习的篇章中，用铁圈蘸水并吹出泡泡来吸引同学们的注意力，教学效果显著，同学们都对如何制作这杯水很感兴趣。

其次，选题要贴近生活，能够引起同学们的共鸣。由于每批学生的学情都会有所区别，所以，在选题时，要照顾到大部分同学，而贴近生活的选题就是解决这个问题的好的捷径。洗手液是生活中很常见的日化用品，同学们都接触过。因此，选择制取洗手液，能够激发同学们的兴趣，触发同学们的动手欲望。

最后，课题的选择上，最好是有作品的，让同学们能够事先了解到完成实验可以得到作品留念，這样也进一步调动同学们的积极性。

三、营地教学的化学实验课，学生的知识储备是基础

营地化学实验课的开展，会涉及到很多实验仪器的使用和一些化学知识。如果要在营地里从头开始学起来，显然是不现实的。那么，这个难题又得如何解决呢？

显然，须得学生有个知识储备量，熟悉仪器的使用、试剂的基本功用和毒性等。而这些，只有学生在来营地前进行学习了解。像“洗手液的制取”这个课题，除了恒温水浴锅没有接触过，其它的仪器是学校学过的，那么学生可以将学过的仪器使用先复习，而没有学过的仪器通过资料来预习了解。

所以，在教师开发设计课题时，选择教学模式十分重要。

四、营地教学的化学实验课，教学模式是关键

对于学生的知识储备要求，选择的教学模式如果好，那就是神助！

因此，在开发设计“洗手液的制取”实验时，首先想到的是翻转课堂的教学模式。

翻转课堂，亦称反转课堂[1]，是把知识传授和知识内化的发生地点调换，让学生先在课前自习，自主选择学习内容、安排学习进度[2]，而课上教师负责答疑解惑，帮助学生完成知识内化[3]，从而培养学生的独立思考和实践能力，增强创新意识[4]。

营地的实验课，可以利用互联网，让同学们进行先导学习，将该涉及到的知识了解清楚，也可以将疑问带来。这样就很大程度上解决了知识储备问题，使得在营地实践时更得心应手。

而教师在开发设计化学实验课程内容时，可以采用基于CDIO模式的STEAM教学组织形式。

CDIO工程教育模式，是由构思、设计、执行和运作构成，该模式的目的在于培养学生的工程能力，工程能力包含个人的学术知识、学生的终生学习能力、团队交流能力和大系统掌控能力[5]。

STEAM教育的基本内涵主要是基于真实问题的解决、学科整合和培养必需技能这三方面，围绕这几个基本内涵开展STEAM活动[6]。

化学，是一门综合性很强的学科，是融合理论与实践于一体的学科，它是与STEAM理念一致的。 CDIO模式是基于真实产品的构思、设计、执行和运作过程的工程教育[5]，而洗手液就是一个真实的产品，该课题与CDIO模式一致。两者有机结合后，更丰富了课堂形式。

实验中，试剂量的不同，操作的不同都会导致最终产品的不一样，因而在基于CDIO工程教育模式下有机结合STEAM的教学活动，既顺应现代教育的发展方向，也符合学生的学情需要。

五、以“洗手液制取”为例，融合CDIO模式和STEAM教学进行实践

“洗手液的制取”课题，首先利用翻转课堂的理念，让学生们进行先导学习。来营地后，融合CDIO模式和STEAM教学开展实践活动。在“洗手液的制取”课题中，涉及的主要是有机化学知识，当然也将其它学科知识有机地整合其中。知识列表见表1：

1.洗手液的制取课程的思维导图如图1，以及具体实施过程：

（1）先导学习

①问题导入，引发思考

微视频：教师展示一杯神奇的水，并用铁圈来展示神奇水的妙用，引导学生思考，这神奇的水的具体物质。展示2个动画视频，揭示实验主题。

②实验仪器，温故而知新

教师展示实验仪器，示范仪器的使用。

先导学习在课前完成，它的设计意图在于通过有趣的现象，激起同学们对于洗手液的兴趣，并巩固现有知识，为进营地学习打下基础。

（2）实践点拨

①肥皂与洗手液的区别。

教师由视频来抛出问题，让同学们思考肥皂与洗手液的区别。

设计意图：通过讨论，引发同学们的思考，并为活动最后的拓展性实验打下基础。

②欣赏图片，识别洗手液。

教师展示常见的洗手液图片，并引导学生们对洗手液的品种、功能进行思考。由学生归纳功能，引出洗手液分类以及挑选购买洗手液的方法。

设计意图：让同学们进一步认识洗手液，并意识到，今天的实验是与我们的生活紧密联系的，化学反应产物，很多就是我们生活中的常用产品。这样的设计，比直接讲“我们的生活离不开化学”这句话更容易被同学们接受，在比较与思考中实现了价值体认目标的达成。

③图片对对碰，仪器规范用。

教师：以游戏的形式，对仪器的使用规范进行复习巩固。如图2。

設计意图：将枯燥的仪器讲解游戏化，更加贴近这一阶段学生的学习特点，也很好地复习了所学过的仪器规范要求，对新仪器的学习也有加深印象的作用。

④整合资料，设计实验。

教师提出任务，要求同学们结合所给资料，自行设计一个洗手液制取的实验，以达到清洁的目的，并且尽量做到低毒低污染。

设计意图：让同学们目的明确，由项目待解决问题来设想方案、设计方案，培养学生的科学探究方法，初步形成科学探究思路。

⑤动手实践，制作成品。

教师播放示范视频，学生根据自己设计的实验，动手制作洗手液，并将最终得到的洗手液进行效果试验。

设计意图：主动权完全在于同学们，教师不再手把手教实验。这样使得同学们自己思考更透彻，在失败与尝试中感悟。

⑥总结评估，探讨实验。

教师采用OIRD（由浅到深循序渐进的提问）的提问方式，由浅入深地抛出问题，引发同学们进一步思考。

设计意图：这是本次课程的提升提炼阶段，因而，同学们自我的总结评估很重要。采用讨论与OIRD的提问方法，引导同学们进行思考总结。问题中涉及环保的理念，升华了课程。

⑦拓展延伸之洗手液趣味玩法。

教师引导同学们回顾先导学习时的那杯水，并请同学们自己试着调试这杯水。调试好后，带领学生室外吹泡泡，重温童年的美好记忆。

设计意图：吹泡泡环节是整节课的拓展，也将课程推向了高潮。

在实施的过程中，老师的关注点要放在整个课程活动中同学们的表现，注重设计、合作与解决问题的能力上。

当然，在课题设计与实施时，教学环境的选择也十分重要。“洗手液的制取”最终选择的是室内室外相结合的教学环境，实验的构思、设计和执行在实验室完成，产品的拓展玩法在室外完成。这样的环境选择，有利于缓解学生的视觉疲劳，实践证明，室内室外的结合教学，学生的体验感非常好。

六、反思与探讨

“洗手液的制取”开课后，深受同学们的喜爱。一方面，让他们更近距离地接触了化学实验，另一方面，化学走进了生活，使他们更有代入感。

在“洗手液的制取”实验教学中，几经尝试，明显感觉到，CDIO与STEAM的教学思想的融入，增强了同学们的主动性，使课堂活了。同学们都是奔着自己的目标去设计、尝试、验证，整个过程忙中有序，不枯燥，不机械。而教师的角色在淡化，他不是权威，而是引导人甚至是讨论的同伴。

室内室外教学场景的结合，更是放飞了同学们的心情。室外吹泡泡环节，是整节课设计的亮点。它勾起了同学们儿时的回忆，同时活动又增进了同学之间的友谊。寓乐于教，寓乐于学，寓乐于动。

营地教学中单次性实验课的开展是有意义的。好的课题的开发与实施会给同学们留下深刻印象。而随着教学理念的进步，翻转课堂、CDIO与STEAM的融入，更立体了课堂。借用计算机空间语言，课堂由二维空间转向了三维空间甚至四维空间。

参考文献

[1]马昌前，佘振兵，桑隆康.翻转课堂教学模式在岩石学教学中的成功应用[J].中国地质教育，2014（1）：44-47

[2]刘立，阳小华，汪琳霞等.启发式翻转课堂教学模式研究[J].实验技术与管理，2015，32（5）：31-34

[3]张明昕.微课与翻转课堂浅谈[J].大学教育，2013（12）：29-30

[4]Strayer J F. How learning in an inverted classroom influenc？ es cooperation，innovation and task orientation[J]. Learning Environments Research，2012，15（2）：171-193

[5]Crawley E. et al. Rethingking Engineering Education：The CDIO Approach[M]. New York：Springer Science Business Media，2007

[6]彭敏，郭梦娇.STEAM教育的基本内涵与发展路径研究[J].教育理论与实践，2018，38（25）：14-18