陳素琴　陳迪妹

摘要：在高師化學專業(yè)學生的培養(yǎng)中，通過設計性實驗的互動式教學法的開展和實踐，教學內(nèi)容和過程的合理組織安排，有效地提高學生實驗的教學、研究、設計和創(chuàng)新能力。

關鍵詞：設計性實驗；互動式教學法；實驗研究能力；實驗教學能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）08-0064-04

化學（教育）專業(yè)實驗課程——《中學化學實驗研究》是學生走上中學教學崗位之前的一門綜合實驗技能訓練和實驗教學能力培養(yǎng)的必修課。這門課程的目標和定位是要培養(yǎng)化學（教育）專業(yè)學生做一名合格教師所具備的基本素養(yǎng)，其核心就是培養(yǎng)他們的實驗教學、實驗研究、實驗設計和創(chuàng)新能力，以適應新世紀對化學教師的要求。而化學專業(yè)實驗課程的現(xiàn)狀，普遍還存在一些問題。如實驗內(nèi)容陳舊，難度偏低；實驗方法呆板，多數(shù)是師范生在中學時已做過，沒有新鮮感、時代感[1]；實驗教學模式也較死板，課前預習、課堂操作、課后報告的各環(huán)節(jié)以教材為主，以教師為主導，學生被動跟隨教師和教材，這種模仿式的教學在很大程度上限制了學生的主動性和積極性，難以激發(fā)他們獨立思考的興趣和激情，師范學生的實驗教學技能也得不到訓練等。因此導致本課程不受學生的重視，教學的目標和定位難以達成。針對以上幾點主要問題，我校對化學專業(yè)實驗課程進行了改革。①優(yōu)化實驗的內(nèi)容，開設設計性實驗；②創(chuàng)新實驗運行模式，實施“課內(nèi)實驗，課外研究”的開放實驗的運行模式；③豐富實驗的教學方法，輔助以互動式教學方法；走出了一條設計性實驗互動式教學法的新路子，在培養(yǎng)學生實驗教學、實驗研究、設計和創(chuàng)新能力上，取得了較好的效果。設計性實驗要求學生根據(jù)給定的實驗目的、實驗要求和實驗條件，進行獨立思考，自行設計實驗方案，提出理論依據(jù)，選擇實驗儀器，確立觀察內(nèi)容，設想實驗結果，實現(xiàn)實驗過程。通過設計性實驗可以培養(yǎng)學生獨立解決問題的能力，探索創(chuàng)新能力及一定的研究組織能力[2，3]?；邮浇虒W法是一種雙向式的自學—質(zhì)疑—討論—歸納的教學方法，其實質(zhì)是一種師生的雙邊活動。傳統(tǒng)的課堂教學中教師“單向輸出”和學生“被動接收”的“灌輸式”教學模式往往忽略了對學生學習積極性的調(diào)動，束縛了學生的思想，不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4]。而在互動式教學中，將教師與學生角色進行互換，即由“老師講，學生聽”的教學形式改為“學生講，老師與學生共聽，教師作指正、補充和總結”的教學形式。

一、設計性實驗互動式教學法的預備

與傳統(tǒng)的教學法一樣，互動式教學方法必須做好課前的充分準備。對于指導教師來講要預備的是：應精心組織設計性實驗的內(nèi)容，給每個設計性實驗設置難易適度的問題導向并對結果進行預計和評估；明確授課方式和流程，有計劃的安排好實驗教學時間等；準備好軟件和硬件，使設計性實驗互動式教學法順利運行實施。對學生來講要預備的是：要認真研讀設計性實驗內(nèi)容，對選題進行全方面的深入研究，明確設計性實驗的問題導向及要求和目標，充分做好實驗研究的一切準備工作，并做好設計性實驗互動式教學法“授課”內(nèi)容的組織。

1.設計性實驗選題及問題導向設置。設計性實驗互動式教學法，在實驗教學過程中能否達到預期的效果，設計性實驗內(nèi)容的選擇即選題是成功的關鍵。設計性實驗應含有科學研究的內(nèi)容，具有一定的代表性、可操作性，所涉及的方法、儀器應該是學生比較熟悉或有所了解的。它應當具備以下幾個特點：①要適合學生已有的知識儲備和實驗技能，并能促進更高實驗能力的培養(yǎng)；②是能結合中學化學教學的實際，聯(lián)系學生未來教學實踐的內(nèi)容；③能結合最新的實驗研究成果的，對實驗內(nèi)容起到改進、優(yōu)化和創(chuàng)新的作用。我們以該課程教學目標為導向，圍繞實驗教學中存在的一些未能及時解決的問題，開展以改進研究為主題的設計性實驗。這些選題一般由老師篩選，也可以由學生根據(jù)學習的體會或興趣自己提出。選題所關聯(lián)的問題導向涉及中學化學教材中的一些演示實驗設計不夠合理、可行性差、成功率低；或一些課堂實驗耗時太長；或?qū)嶒灛F(xiàn)象不易觀察和容易出現(xiàn)異常；或不夠環(huán)?？煽康?。設計實驗改進研究的內(nèi)容可以是：實驗條件、裝置的探究；實驗步驟、方案的探究；實驗產(chǎn)物的探究；實驗異?，F(xiàn)象、失敗原因的探究；實驗綠色化、趣味性的探究；生活化實驗、現(xiàn)代化實驗的探究等[5]。按一個實驗教學組20位學生計一般要準備收集20多個選題及關聯(lián)的問題導向，保證每個學生一個選題不重復。例如：①“氯氣的制取與性質(zhì)改進實驗的設計探究”選題，問題導向：制備中氯氣逃逸，造成環(huán)境污染；性質(zhì)實驗中裝置麻煩，步驟多，不能同時進行，浪費課堂時間。②“硫酸亞鐵銨制備實驗的改進設計”選題，問題導向：亞鐵離子易被氧化；鐵粉與稀硫酸反應所產(chǎn)生的污染；實驗設備和裝置影響收率和產(chǎn)物質(zhì)量。③“二氧化碳使蠟燭自下而上熄滅的演示實驗的改進設計”選題，問題導向：現(xiàn)象不明顯或?qū)嶒炓资〉?。在具體教學安排中，這些問題導向可由指導教師引導學生去發(fā)現(xiàn)。

2.實驗研究條件和互動式教學條件的完善。一方面，由于設計性實驗的科學研究性質(zhì)，使得完成設計性實驗周期較長，實驗的運行模式采用“課內(nèi)實驗，課外研究”，因此我們需要一個獨立的設計性實驗研究場所并開放充裕的時間隨時滿足學生自主研究需要；相應地實驗室還必須提供設計性實驗研究必需的試劑和儀器設備、或儀器設備改造的材料，因此我們還要完善實驗室的開放制度。另在教學條件方面，要合理組織安排該課程課內(nèi)實驗的教學的流程，以便實施互動式教學法；在硬件方面配備和完善了計算機、攝像機、播放器，投影儀等多媒體輔助教學設備，有了這些設備學生就可以對自己的實驗研究過程，實驗結果等進行文字、影像和聲音記錄，并在互動式教學中應用和展示這些生動直觀的材料，以供大家觀摩和討論。

二、設計性實驗互動式教學法運行安排和指導教師的作用

1.選題、明確實驗問題導向——互動式教學法的嵌入。所有選題經(jīng)過教師的精心篩選，通過網(wǎng)絡教學平臺，供學生選擇；每位學生選定設計性實驗選題后，在教師的引導下通過研究現(xiàn)有實驗存在的問題明確該設計性實驗選題的問題導向，從而明確該設計研究改進的方向。在這階段教師的作用主要是引導學生去發(fā)現(xiàn)存在的待設計研究解決的問題。

2.查閱和收集文獻和資料。學生確定自己的選題后，在課余時間，學生帶著問題利用教材圖書信息、期刊信息、互聯(lián)網(wǎng)信息和學校的電子期刊等查閱和收集有關的文獻和資料并進行整理分析加工。這環(huán)節(jié)教師的作用是指導學生查閱文獻和資料方法、工具，并幫助學生對文獻和資料進行評價等。

3.確定設計實驗方案——互動式教學法的展開。通過對文獻和資料的研究，學生提出初步的實驗方案，教師在實驗課開始之前，開設一次實驗方案的大討論課，鼓勵學生大膽自信地走上講臺。學生上講臺陳述各自實驗的初步方案，闡述實驗方案制定的根據(jù)、可行性，以及可能達到的效果、應用的前景等。其他同學積極參與方案討論，對各步驟和環(huán)節(jié)提出自己不同的意見或給予補充；教師及時對學生遺漏或講錯的問題進行補充和糾正，去偽存真，集思廣益，吸收有益的建議，使實驗方案朝著可靠、簡明、科學的方向進行，最終確定最佳實驗方案。通過這樣一個實驗方案的提出—討論—確定的過程，形成學生與學生，學生與教師之間的良好地互動局面。

4.實驗研究準備。為了不占用實驗課堂時間，學生需在課外完成各自設計實驗的準備工作，包括試劑的配制、設備的調(diào)試使用、儀器的改造加工等，同時讓學生了解學習實驗室工作基本流程，也為今后的工作實踐打下良好基礎。在這環(huán)節(jié)中教師的作用是給予必要的協(xié)助，特別是在儀器的改造加工方面，提供學生所需的試劑藥品和儀器設備等。

5.實驗研究探索和創(chuàng)新。實驗準備工作完成后，經(jīng)指導教師審查批準后，在課外學生進入實驗室進行設計性實驗的探索研究并進行攝像記錄。在實驗研究過程中，學生自主探索，獨立思考，主動發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、創(chuàng)造性地解決問題，或調(diào)整方案、或改變方法，經(jīng)過反復實驗摸索改進突破，使實驗過程成熟并可重復再現(xiàn)，實現(xiàn)實驗設計研究的目的。實驗研究活動實實在在展開，學生實驗研究能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)落到實處。在這個過程中，教師及時了解學生實驗研究時遇到的困難和需要，有針對性的進行指導，啟發(fā)學生的思維，引導他們?nèi)ニ伎己蛧L試，最后使學生創(chuàng)造性地完成設計性實驗。

6.實驗成果匯報和交流——互動式教學法的深入。自主選題的設計性實驗，作為實驗教學內(nèi)容的組成，分配有計劃教學課時，我們將這部分課時分解到常規(guī)實驗教學課中，即在每次常規(guī)實驗教學課前增加一節(jié)設計實驗匯報展示交流課，每次安排2～3位學生上講臺將各自設計改進的實驗進行演示并配合講解，以“教師”身份給任課教師及其他同學“授課”，將實驗研究過程中的發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)新和收獲與大家共享。其他20來位同學，對其教學過程和實驗研究進行評價，指出不足，給出中肯建議。經(jīng)過這樣一個環(huán)節(jié)，學生的教學能力提高相當明顯，獲益頗豐。在這過程中指導教師及時總結和評價設計性實驗研究的過程和結果，并對學生的實驗教學技巧進行指導等。這是設計性實驗互動式教學法達到最終目標的升華階段。

設計性實驗互動式教學流程示意圖如下：

三、效果和積極作用

通過幾年的具體教學實踐，設計性實驗互動式教學法具有良好的效果。

1.拓展課程內(nèi)容。作為教學內(nèi)容中的一個實驗項目，它包含有20個具體的選題，通過互動式教學法的實施特別是在實驗成果的匯報教學這一環(huán)節(jié)，在有限的時間內(nèi)學生直接和間接的學習了更多的實驗內(nèi)容，增加了實驗教學的廣度；另外，學生在實驗方案討論和實驗匯報的展示和交流中學會舉一反三，活躍思維。學生對一個實驗的理解不再是平視的，而是站在一個比較高的高度，學生收益頗豐，增加了教學的深度。

2.設計性實驗互動式教學法使學生研究和創(chuàng)新能力培養(yǎng)落到實處。正如上面我們提到，設計性實驗的研究過程實際上是個完整的科學研究的過程。首先是資料的查找、分析、加工、整理，確定實驗研究改進思路，然后制定實驗研究的方案；再到著手準備、研究，從理論到實踐，經(jīng)過反復探討和試驗，一點一點地改進突破，最終接近目標，從而寓學生的研究和創(chuàng)造能力培養(yǎng)于全部的教學過程中。從2009年實施設計性實驗互動式教學法以來，每年均有部分學生通過設計性實驗研究發(fā)表相關論文，迄今已發(fā)表論文10余篇。

3.“講”與“做”結合，提高了學生的實驗教學能力。學生在做實驗過程中普遍存在的問題是：只“做”不“講”，當走上講臺時只會“做”不會“講”，或者“講”和“做”脫節(jié)，還有在師范學生的教育實習中，不少學生對演示實驗的教學感到棘手?；邮浇虒W法給了學生一個很好的訓練平臺，在設計實驗匯報展示交流課中，學生將各自的實驗進行演示并配合講解。在這過程中，學生訓練自己用標準的普通話、科學的化學用語、清晰的邏輯思維進行“授課”，做到目的明確、要求具體、現(xiàn)象鮮明、裝置簡單、操作規(guī)范、面向?qū)W生、掌握時間、確保安全、啟發(fā)思維等實驗教學的各大要素，使自身的實驗教學技能得到切實地訓練和提高[6]。因此互動式教學法也是學生的教育教學實習實踐活動的一個有力支撐。學生普遍反映，通過互動式教學法的訓練，在教育教學實踐活動中明顯感到上手快，上講臺有自信，教態(tài)也較自然和老練。無論教學方法還是教學內(nèi)容組織以及授課技巧都有明顯地提高。

4.促進指導教師素質(zhì)的提高。設計性實驗的內(nèi)容的廣泛性、知識性、綜合性和實踐性，對指導教師提出了更高的要求。要求教師有較強的鉆研學習業(yè)務能力，不斷吸收新知識，更新自身的知識結構。設計性實驗的實踐性特點，要指導每個學生完成設計實驗任務，要求教師必須具備很高的實驗技術水平和很強的應變能力，以科學的方法和科學的態(tài)度去探索更多的實驗。因此通過對研究型設計性實驗的指導，教師自身素質(zhì)得到了一定的發(fā)展和提高，教育科研能力也得到了明顯的提高。

幾年的教學實踐，學生反映通過這一設計性實驗互動式教學法不僅大大開拓了他們的思路，激發(fā)了他們對實驗課的興趣，使他們掌握和提高了實驗技能，并對理論知識有了更深刻的理解，而且更重要的是培養(yǎng)了他們綜合運用所學知識的能力、收集和處理信息的能力、分析和解決問題的能力[7]、實驗研究和創(chuàng)新能力、實驗教學能力（包括語言文字表達能力）。設計性實驗互動式教學法勢必能激發(fā)學生的學習主動性和積極性，提高學生自主意識、實驗研究和創(chuàng)新能力，讓學生“愛學、會學、善學”，同時使學生的實驗教學技能也能得到切實的訓練和提高。

參考文獻：

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[6]陳迪妹，程亞倩.高師化學專業(yè)“開放實驗教學”的實踐[J].教育評論，2009，（01）：96-98.

[7]趙建芬，韋壽蓮.設計性實驗與學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].西江教育論叢，2007，（04）：57-59.

作者簡介：陳素琴（1972-），女，浙江溫州人，學士，實驗師，從事化學實驗教學和管理。