摘要：阐述了实验研究素养的内涵，分析了当前教师实验研究素养存在的不足，认为提升教师实验研究素养对优化实验教学改革具有现实意义。为了提升教师的实验研究素养，探讨了培训课程框架的构建、课程实施方式的选择、课程保障体系的建设等问题。最后对如何基于实验研究素养的提升开展实验培训提出若干建议。
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关键词：实验研究素养；中学化学；教师；实验；培训
文章编号：1005–6629（2014）1–0015–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
当前，我国中学化学实验教学呈现弱化的倾向已成为一个不争的事实。为了改变这种现状，全国有不少省市都开展了实验培训。本文就如何有效开展实验培训提升教师实验研究素养作了一些探讨，以期为相关部门开展实验培训和一线教师自觉提升实验研究素养提供参考。
1 实验研究素养的内涵、现状和意义
1.1 实验研究素养的内涵
目前尚无研究者专门对“实验研究素养”内涵作出清晰界定，我们认为实验研究素养内涵主要包括以下三个维度：一是怎样将实验认识和理解得更清楚；二是怎样将实验操作演示得更好；三是怎么将实验在教学中用得更好。其中，维度一主要指对实验体系和实验的教学功能、价值的认识和理解；维度二主要指教师的实验操作演示能力和改进与创新实验的能力；维度三主要是指能否将实验应用于教学中并充分发挥实验的教学功能和价值。概括而言，实验研究素养涉及到的是对实验的认识理解、操作演示和教学应用三个层面的问题。
1.2 当前教师实验研究素养存在的不足
1.2.1 对实验的认识和理解不够全面
宋心琦教授明确提出了“化学实验体系的三要素”，即作为实验对象的物质体系；适当的仪器装置和必要的安全措施；合理的实验步骤和规范的操作技术。从学科教育的角度来评价，它们的重要性是不等同的，是依次递减的。他认为，由于现在的化学实验教学中，实验体系来自教材或教参，使得实施时教师往往将注意力放在了第二、第三两个要素，物质体系的选择反而成为次要甚至被忽略[1]。同时，教材为什么要设计或选择某一个实验，也就是化学实验教学功能与价值的问题也是教师思考得比较少又比较重要的问题，教师普遍很难全面地阐述某个实验的教学功能与价值。
1.2.2 实验操作演示能力和实验改进与创新能力有待提高
在福建省第二届中小学教师教学技能大赛中，中学化学学科设置了实验演示技能环节。参赛选手的表现，喜忧参半，有部分参赛选手的实验操作演示能力令人堪忧。中学化学教材中的有些实验由于各种原因，有些不易做成功，有些现象不明显不利于学生观察，有些装置过于复杂，有些不符合绿色化学的理念，等等。这些实验就需要教师进行改进与创新，使实验做得更好，让学生可以较为清楚地观察到实验现象、过程和结果。多媒体的便利性助长了部分教师的惰性，当遇到难做的实验时不加以改进与创新，而是采用视频实验、模拟实验乃至黑板实验的方式，这就进一步导致了教师实验改进与创新能力的弱化。
1.2.3 发挥实验教学功能促进教学的能力不足
很多教师由于对实验体系三要素和实验教学功能的认识和理解不全面，实验操作演示能力和实验改进与创新能力较弱，很多时候仅将实验作为创设情境或者激发学生兴趣、制造课堂氛围的手段，对于如何将实验的教学功能与价值在教学中得以落实明显关注不够。
1.3 提升教师实验研究素养的现实意义
要改变当前中学化学实验教学弱化的倾向，就要进行中学化学实验教学改革。而从教师层面来看，教师实验研究素养直接决定着中学化学实验教学改革的成败。通过以上的分析，发现教师实验研究素养存在诸多不足。只有充分认识到这些不足，由相关教育部门组织开展实验培训，帮助教师认识这些不足，通过专门的课程加以改进，并引导教师在教学实践中自觉提升实验研究素养，才能最终优化中学化学实验教学改革。
2 基于实验研究素养的提升开展实验培训的实践
以2013年厦门市初中化学教师实验技术专项培训班为例，围绕培训课程框架的构建、课程实施方式的选择、课程保障体系的建设等问题谈一谈我们的一些实践探索。
2.1 课程框架的构建
本次实验培训目标定位于提升学员实验研究素养。基于实验研究素养内涵的三个维度，构建了培训课程框架，具体如表1所示。在进行课程框架的设计和课程内容的选择时，均围绕实验研究素养内涵的三个维度进行设计。
2.1.1 维度一：怎样将实验认识和理解得更清楚
针对当前教师在该维度存在的问题即对实验体系三要素认识不清和对实验的教学功能定位不准确的问题，提供了一份实验教学改革研究论文汇编和开设了两个专题讲座。汇编收集了15篇实验教学改革研究论文，涉及到了化学实验体系三要素以及教学功能和价值的具体分析和论述。在学员自学阅读汇编资料的基础上，开设“对中学化学实验教学功能及其定位的分析”和“从技能大赛视角对中学化学实验教学进行再思考”专题讲座对具体实验进行分析、讨论和研究，有助于学员进一步理解和掌握如何从实验体系三要素和实验教学功能的角度来全面认识、理解和研究教材中的实验。
2.1.2 维度二：怎样将实验操作演示得更好
在对实验全面认识和理解的基础上，就要使学员将实验做得更好。学员的实验操作和演示技能需要进一步提高，因此有针对性地选择了八个实验供学员进行六人为一个课题组、两人为一个实验组的分组实验操作、演示和探究，并进行实验改进与创新的训练。为了使学员掌握化学实验改进与创新的方法、思路，开设了“中学化学实验改进与创新”专题讲座，让学员认识到化学实验改进与创新的重要意义，掌握化学实验改进与创新的方法、思路，分享了一些优质的实验改进与创新案例。通过专家的讲座结合学员自己动手进行实验，有助于学员将实验操作演示得更好。 2.1.3 维度三：怎么将实验在教学中用得更好
要将实验用得更好，需要教师具有良好的实验演示技能和实验教学设计能力。因此，开设了两次的展示活动，分别为“空气中氧气含量的测定”演示实验教学展示和初中化学实验教学说课展示。通过这两个活动，学员可以发现自己在演示实验教学过程中的一些不足，发现实验教学设计过程中存在的一些需要改进的地方。并在专家的指导下共同来反思如何在教学中充分发挥实验的教学功能和价值。
2.2 课程实施方式的选择
课程实施方式的选择直接影响到课程的效果。本次培训中，主要选择以下几种课程实施方式：
2.2.1 案例分析式
本次培训，总共开设了“对中学化学实验教学功能及其定位的分析”、“从技能大赛视角对中学化学实验教学进行再思考”和“中学化学实验改进与创新”等专题讲座。这些讲座都是采取案例分析方式实施和开展的。以“从技能大赛视角对中学化学实验教学进行再思考”为例，在本课程的实施中首先播放了省技能大赛初中组演示实验比赛四位参赛选手的视频，引导学员从实验体系三要素和实验教学功能和价值的角度对四位选手的实验演示技能和表现进行讨论和分析。通过典型案例的分析，学员们普遍认识和理解了如何对某个实验的实验体系三要素以及教学功能和价值进行分析，达到了较好的效果。
2.2.2 小组合作探究式
初中的实验普遍较为简单，不少学员认为没有什么好研究的。鉴于此，选择了八个实验供学员进行操作、探究和演示。以水的电解为例，在教学过程中，很多学员采用的是采购的现成的电解水演示器，在教学中要做的只是将电解水装置通电，然后引导学生观察实验的现象。为了使实验更具有探究性，在本实验中引入了我们自己设计改进的简易电解水装置，该装置主要采用医用注射器制作而成。该实验的目标是探究出如何在较短的时间内使产生的氢气和氧气的体积比约为2：1，属于实验最佳条件的探究。探究的因素涉及到电极材料、电解液种类、电解液浓度、电压等因素。电极材料有五号电池的碳棒、2B铅笔芯和回形针等，电解液有水、酸、碱等，各种浓度的电解液由学员自己选择和配制，电压有9V、12V和15V等。六人为一个课题组，两人为一个实验小组，在组长的带领下对这些因素进行了探究。最后，将探究得到的数据汇总到组长处，并共同完成实验探究报告。这样的培训形式，极大地激发了学员们进行实验探究的热情，既训练了学员的实验操作技能，又让学员体验了实验改进与创新的过程，也让学员对水的电解实验有了更为深入的认识。
2.2.3 技能展示点评式
为了发现学员实验教学过程中存在的一些问题和不足，开展了“空气中氧气含量的测定”演示实验教学展示和初中化学实验教学说课展示。先各由十位学员代表进行展示。然后由学员对学员代表的展示进行自由点评。最后，由实验教学专家对学员的展示和学员的点评进行总结。比如，在“空气中氧气含量的测定”演示实验教学展示中，十位展示的学员都围绕实验原理、反应的化学方程式、实验现象、结论、注意事项等方面展开。学员点评的时候，专家普遍对十位学员的表现给予肯定，认为他们都能够很好地完成该演示实验，表述也很准确、清晰。在专家总结环节，专家围绕教材选题和实验教学的设计引领学员对如何用好该实验进行深入思考。
从实验研究素养内涵维度一来看，发现学员们对该实验体系的三要素把握得不太准，不能有效地分析拉瓦锡实验与本实验的异同，不能意识到该实验只能粗略地测定氧气在空气中的比例，不能有意识地引导学生分析如何使集气瓶中的氧气尽可能地消耗掉，使结果尽可能接近1/5，没有向学生解释为什么集气瓶中要装少量的水，不能把握住该实验的关键现象是水位上升约1/5。从实验研究素养内涵维度二来看，如何使该实验做得更好，学员们做了一些尝试，比如用标签纸在集气瓶做上记号，在烧杯中的水中加入高锰酸钾溶液，在实验开始前进行装置气密性的检查，燃烧结束后，让集气瓶自然冷却等等。总体来讲，大部分学员可以较好地演示和完成该实验。从实验研究素养维度三来看，学员未能很好地把握教材设计和选择该实验的意图，未能很好地引领学生通过该实验过程严谨、有理有据地得出推论，没有引领学生认识到该实验只是粗略地测定和验证空气中氧气的含量。总之，通过十位学员的演示实验教学展示、学员点评和专家总结，全体学员对于怎么将该实验说得更清楚、怎么将该实验做得更严谨使结论更可靠、怎么将该实验用于教学中有了深入的认识，取得了很好的培训效果。
2.3 课程保障体系的建设
建设培训课程保障体系对于形成合理、优化的培训课程框架，最终实现培训目标具有重要意义。我们从以下几个方面来建设培训课程保障体系：
一是开展有效的训前需求调研。在培训前，对培训对象进行全面分析；通过问卷调查和个别访谈等方式了解培训对象的需求；与相关地区教研员交流，征询地区层面的培训需求。将培训对象的个体需求和地区需求结合起来，确定培训目标和选择培训课程。
二是组建高水平的授课教师和辅导教师团队。培训目标的实现和培训课程的落实需要高水平的授课教师和辅导教师团队，需要组建一支实验研究能力强、实验教学水平高的高校教师、教研员和中学教师组成的授课教师和辅导教师团队。
三是提供能够满足培训要求的实验室条件。实验课程的开展，需要实验室配备有能够满足培训要求的实验仪器和药品，对实验室的数量也有一定的要求。因此，要进一步加强实验室软硬件条件的建设。
四是制定有约束力的考核方式。为了培训课程的落实，要制定有约束力的考核方式，我们采用六人为一个课题组、两人为一个实验组的方式进行捆绑考核，有助于学员之间的互相督促，互相帮助，互相促进。
3 对开展实验培训的建议
通过上文的讨论，对如何开展基于实验研究素养提升的实验培训提出以下建议：（1）重视实验体系三要素的认识培养，特别是对作为实验对象的物质体系的分析要加强；（2）重视实验教学功能与价值的定位分析，对于教材为什么要选择某个实验，它的教学功能与价值是什么要进行深入探讨；（3）加强教师实验操作演示和实验改进与创新的训练。在定性、定量或半定量的实验中，进一步训练教师的实验基本技能；（4）聚焦于如何在实验教学中充分发挥实验应有的功能。通过学员演示实验展示、实验教学说课展示、实验现场教学、实验教学视频观摩等形式，对学员实验教学中存在的问题与不足进行诊断，提出改进的建议。当然，限于时间和条件，各地在开展实验培训时不可能面面俱到，可选择其中一个或多个方面围绕实验研究素养内涵的三个维度来确定培训目标、设计课程内容，以切实提升学员的实验研究素养。
参考文献：
[1]宋心琦.化学实验教学改革建议之一[J].化学教学，2012，（4）：3～5，8.
基于实验研究素养的提升开展实验培训
- 投稿丁丁
- 更新时间2015-09-02
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