数字化实验引领乡村教师专业成长

严西平 罗莉

摘要：在区域支教的实践中，创设了城乡教师共同体发展平台，依托数学化实验的引领，借助传染效应等长效心理机制，促进了乡村教师专业成长。

关键词：城乡教师共同体;数字化实验;教师专业发展

文章编号：1008-0546（2021）07-0087-04 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.07.022

数字化实验是信息技术应用于化学教学的重要平台。每年一届的"V杯”数字化实验创新大赛是由中国教育学会化学教学专业委员会和《化学教与学》杂志社联合举办，迄今已举办了九届（2020、2021年因新冠疫情暂停举办）。这项比赛推动了数字化实验融人化学教学，促进了教师的专业发展，"V杯”赛影响越来越大，已经成为教师专业成长的一个新舞台。

作为苏州市教育局实施“城乡义务教育均衡化”的实验先行者，笔者于 2012年至2018年在张家港市南丰中学驻校支教6年（简称“区域支教”），带领南丰化学团队获得2012、2014、2015和2019年全国数字化实验创新大赛一等奖（或现场示范展示作品），2018年“数字化实验在初中化学教学中的应用”获苏州市教学成果特等奖。2018年起笔者报名参加了“援藏援疆万人支教教师计划”，来到了新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州（简称“援疆支教”），在这里中学继续介绍推广数字化实验，2019年的“V杯”赛也有两名新疆教师参加了展示团队，他们已经成为克州数字化实验的“种子”教师，定期开展培训和示范。

回顾支教以来城乡教师的成长，笔者总结了几条重要经验：

一、建一个平台——城乡教师共同体

众所周知，我国城乡之间教育失衡问题还比较突出。笔者刚到张家港市南丰中学时，就思考一个师带徒成长问题：怎样才能摆脱重指导、轻帮带的权威型模式羁绊？如何实现师徒共同发展的民主型“双赢”局面？如何让成长的实践走出传统教研形式？从区域支教的实际出發，笔者创设了“城乡教师共同体”，即把不同教学特质和水平的城乡教师通过师徒结对形式结合在一起，它具有亲源性、持续性、共生性等特性[1]。它既是“学习共同体”[2]，也是“实践共同体”[3]。“城乡教师共同体”的主要特色是：指导教师和徒弟分属不用的地域，彼此在教学理念、教学习惯等方面（简称教学特质）差异较大，但师徒结对的初心都是要主动学习、积极研讨、促进彼此的专业发展。同时指导教师要放下身段，与徒弟平等地交流探讨，相互促进，共同发展。其次，考虑到师徒的交流不限于工作时间，所以“城乡教师共同体”不同于基于一个教研组内紧密型的团体，不一定次次都要集中研讨，可以通过网络学习等方式突破地域时空的隔阂，随时随地地开展交流，时效性强。第三，指导教师要注意挖掘不同徒弟的潜质，制定个性化的培养方案和实施途径，让每位徒弟的成长都带有独特的色彩等（见图1）。

【案例1】“尺有所短，寸有所长”

2013年秋季学期刚开学，在“空气和氧气”的主题备课活动中，笔者组织南丰中学青年教师一起学习清华大学宋心琦教授的一个讲座提纲“拉瓦锡测量空气成分实验的赏析”，其中一段话引起了我们的深思：“源源不断气化的汞原子和空气中的氧分子发生的反应属于气相反应，而且远远超过化学计量比的要求，反应可以达到完全”。那么教材中“红磷燃烧测定氧气的含量”这个实验能否完全消耗掉容器内的氧气呢（见图2）？

笔者提议用基于氧气传感器的数字化实验试试看？但是当我们直接把氧气传感器放后开始实验出现了两个严重问题：一是红磷放热量太大，差点把火焰上方的传感器的塑料外壳烧熔化了;二是一开始就记录发现得到的氧气含量下降的曲线不太正常，表现为开始示数会决速下降然后回升到初始值，随后才能进入正常的响应区间（查阅资料得知是红磷和水蒸气生成了偏磷酸影响所致）。怎么办？笔者苦思冥想了几天也没有头绪。这时教研组长陈丽伟老师兴冲冲地告诉我，他们几个年轻人想出来了对策：燃烧匙下面的凹面正好可以用来保护传感器，把保护燃烧匙、传感器和另一个燃烧匙（盛放红磷）组装在一个大橡皮塞上（见图3）。

当开始实验时，收紧保护燃烧匙，盖住传感器，当待传感器示数恢复到开始时（一般不用校准到21%，因为教室里的环境中氧气的含量低于这个标准值）的数值（约19%左右），向下推开同时开始测量。这样就会得到平滑的曲线（见图4）。

实验表明红磷不能将容器内的氧气消耗完（残留7-8%），即使更换为白磷，仍有2-3%的残留。这个数字化实验首次明确了这样一个事实，教材中用红磷燃烧替代汞的氧化主要是方便教学，是用“理想化”的实验代替“理想”实验的一种弹性处理。教师可以引领学生开展实验的误差讨论，但是前提是教师必须清楚这个实验存在“系统误差”。不能为讨论而讨论，不能忽略这个实验隐含着的“培养质疑精神”的科学态度素养教育。（本实验获评2014年“V杯”赛一等奖）

二、补一个短板——信息技术应用

目前在一些地方“数字鸿沟”现象非常明显，城区名校和薄弱校教育信息化条件横向对比仍然有着较大差距，存在着中心城区投入大、建设水平高，边远城区与农村投入少、建设水平低的现象。在几项常见的教育信息技术方面，乡镇浓村教师的使用频率要明显低于城市和县城教师，这一方面可能说明乡村在教育信息技术硬件配备上与县城和城市存在差距，没有充足的相关资源;另一方面可能说明乡村教师教育信息技术的素养还存在不足[4]。

2012年笔者刚到南丰中学，就把刚刚兴起的数字化实验带进了课堂，引起了乡村教师极大的兴趣，悟性高的他们很快就掌握了该项技术，为了让数字化实验在乡村学校生根开花，笔者联系某数字技术公司向南丰中学捐赠了一个简易的数字化实验实验室，经常开展专题研讨活动，组织青年教师现场观摩使用数字化实验的公开课和比赛，鼓励他们大胆构思、创新设计，弥补教材中遗留的实验缺憾。经过约一个学期的锻炼，南丰中学的青年教师相继开发出了中和滴定过程中pH和温度的同时测定等使用双传感器技术的新实验，让数字化实验呈现出更有魅力的可视化效果。

【案例2】“扬己所长，破茧成蝶”

2014年秋季学期在“完全燃烧和不完全燃烧”的主题备课活动中，我们用一氧化碳传感器（ppm级）测试了一下蜡烛燃烧后容器中的一氧化碳，发现有一定示数。这让大家一下子兴奋起来：通常意义下这是“完全燃烧”啊，怎么也会伴随“不完全燃烧”呢？于是团队对此“异常现象”开展了专题攻关，经过多次尝试，终于获得了突破。这个实验的主创陈学东老师用了氧气和一氧化碳双传感器技术，同时模拟了“不完全燃烧”和“完全燃烧”两种情景（实验装置見图5和图6），双数据的同时记录（见图7和图8）弥补了教材实验空白（缺少生成一氧化碳的定量证明），更新了实验认知：传统教学中让“两种燃烧”处在绝对对立面的观点是不正确的，也校正了教师对教材中“氧气不充足”的片面理解。（本实验获评2015年“V杯”赛一等奖）

在此后一年左右的时间里，除了熟练掌握数字化实验技术，南丰中学的青年教师还在笔者的鼓励下逐渐学会了“未来教室”的使用，“数字化实验+电子双屏”的应用深化了数字化实验的教学，陈学东老师还获得了苏州市电教馆颁发“未来教室”培训合格证书，成为“未来教室”的乡村种子教师。

三、创一种机制——持续专业发展

2018秋季笔者援疆支教，如何让乡村教师持续成长？笔者尝试了运用“传染效应”等长效心理机制，一方面把数字化实验技术引入新疆教师的培训，在培训活动上介绍南丰中学青年教师的专业成长，用“别人行我也行”的正向激励来引领新疆教师的成长;另一方面，笔者把脱颖而出的新疆教师吸纳进已有的数字化实验教学团队，一起研发新的实验，反过来这些新鲜血液也能“传染”南丰中学青年教师，形成积极向上的团队精神，带动各地教师共同发展。

【案例3】“后浪奔涌，异乡同天”

2018年秋季学期，笔者把“用数字化实验探究氢氧化钙溶解性”的实验雏形和遇到的困惑介绍给了新疆教师，克州二中温瑞娟老师提出的方案让笔者眼前一亮：新疆冬季温度低，而且这里有丰富的石灰石，可以自制生石灰，然后用冰水溶解，加热后会看到明显的浑浊，试验果然如此，实验药品的难题被解决了。如何测定升温时不断变化的溶解量呢？团队经过不断攻关，终于设计好了实验装置（见图9），运用“基于光度一温度传感器技术的联合测量”方法，模拟出了氢氧化钙随温度上升溶解度下降的曲线图（透光度可以看做与浊度成反比，即析出的氢氧化钙固体越多，透光度越小）。这项技术的突破点还表现在，过去数字化实验图的横坐标都是时间，而我们利用软件改为了温度，可以直观地“看到”溶解度曲线（见图10）。（本实验获评2019年“V杯”赛现场示范作品）

进入2020年，南丰中学数字化实验创新的脚步没有停歇，团队先后获得苏州市实验教学说课二等奖和江苏省实验创新大赛二等奖。团队成员中又增添了一名“苏州市学科带头人”和一名“张家港市教学能手”，至此笔者所指导的4位乡村教师都已经成长为县市级或以上的骨干教师，团队也成长为“全国基础教育优秀教学团队”，8年的区域支教取得了显著的成效。

参考文献

[1]严西平，赵文彬，黄彩霞.区域支教：促进城乡教育均衡发展的实践[J].江苏教育（教师发展），2018（7）：49-51

[2]张立平.十年教师专业发展学习共同体研究文献述评[J].教师教育论坛，2015（1）：73-79

[3]叶海龙.“实践共同体”极其对教师专业发展的启示[J].当代教育科学，2011（16）：24-26

[4]丁刚.中国中小学教师专业发展状况调查与政策分析报告[M].上海.华东师范大学出版社（2010）：19

*本文系江苏省中小学教学研究第十二期立项课题“促进城乡化学教师均衡专业发展的实践研究”（2017JK12-L112）成果之一;苏州科技大学“本科教学工程”教学改革与研究项目（2019JGMJ-11）成果之一。