基于實景實驗教育價值的應(yīng)用研究

夏振洋+李偉華+田豐玲+劉光文

摘要：探究實驗是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中重要組成部分，選擇教材中實驗和改進實驗也是研究者研究的熱點，對于實景實驗的研發(fā)是教學(xué)設(shè)計的一個重要部分。從問題的提出、研究的設(shè)計與實施、結(jié)果與分析方面分別對實景實驗與教材中實驗進行比較；經(jīng)問卷調(diào)查和訪談指出：實景實驗采用現(xiàn)代化儀器教學(xué)，在實景認(rèn)知、教材理解、分解難度、思維提升、情感教育等方面均有顯著作用。

關(guān)鍵詞：實景實驗；探究實驗；教育價值

文章編號：1005–6629（2017）4–0017–04 中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：B

1 問題的提出

實驗在化學(xué)學(xué)科教育中具有核心地位。實驗是根據(jù)科學(xué)研究的目的，盡可能地排除外界的影響，突出主要因素并利用一些專門的儀器設(shè)備，人為地變革、控制或模擬研究對象，使某一些事物（或過程）發(fā)生或再現(xiàn)，從而去認(rèn)識自然現(xiàn)象、自然性質(zhì)、自然規(guī)律[1]。而現(xiàn)代化工業(yè)背景下的企校研發(fā)中為追求精準(zhǔn)而實用性較高的實驗儀器和操作，便于學(xué)生自主解決實際問題，筆者稱之為實景實驗。實景實驗具有專業(yè)性、社會性、可設(shè)計高水平實驗[2]的功能，與傳統(tǒng)實驗儀器比，實景儀器愈加高效、簡便、精準(zhǔn)、快捷，如：人教版選修4教材“中和熱的測定”用了環(huán)形玻璃攪拌棒，而實景實驗中用的是磁力攪拌器；又如實景實驗中稱重儀器為電子天平而不是托盤天平，見圖1。實景實驗在企業(yè)管理[3]、環(huán)境衛(wèi)生實景教學(xué)方面[4]、地理學(xué)和軍事學(xué)已有應(yīng)用。

維果茨基認(rèn)為所有知識在真正被兒童內(nèi)化之前總需要在社會環(huán)境下加以構(gòu)建。探究實驗的高級形式為實景實驗，二者比較見表1。

筆者通過多次調(diào)研訪談得知，大多數(shù)中學(xué)化學(xué)教師對教材中常規(guī)探究實驗（以下稱探究實驗）熟練掌握，但探究實驗在學(xué)生學(xué)習(xí)中的感知效用如何，讓人產(chǎn)生疑問？本文對實景實驗教學(xué)進行探究，并分析實景實驗和教材實驗在實景認(rèn)知、教材理解、分解難度、思維提升、情感教育等教育價值方面的異同。

2 研究的設(shè)計與實施

筆者就選修四《化學(xué)反應(yīng)原理》[5]教學(xué)難點：pH計算的應(yīng)用設(shè)計實景實驗，課題為《酸堿中和滴定實驗是一個嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灐罚ㄒ韵路Q《實驗》），并編制了“《實驗》教與學(xué)情況問卷調(diào)查”，然后在不同類型教學(xué)班級開展課堂教學(xué)實證研究，再將“教與學(xué)情況問卷調(diào)查”在課后安排學(xué)生以無記名的形式認(rèn)真填寫，獲得詳細數(shù)據(jù)，并通過逐項設(shè)計活動元來甄別探究實驗與實景實驗的異同。

2.1 《實驗》實景實驗教學(xué)設(shè)計

教學(xué)內(nèi)容設(shè)計見表2。

2.2 問卷調(diào)查情況

《實驗》教與學(xué)情況問卷調(diào)查是基于實景實驗的研究課教學(xué)活動。選擇了重慶市某中學(xué)的高二不同班型的213名學(xué)生為調(diào)查對象，于2016年5月施行了調(diào)查。共發(fā)放問卷230份，回收問卷 210份，有效問卷208份（有效率97.6%）。在調(diào)查10名學(xué)生的基礎(chǔ)上，筆者又于2016年6月在被測試的學(xué)校中選擇了3位教師進行了訪談，中級職稱1人，高級職稱2人，教齡在5～20年之間。

2.3 《實驗》實景實驗課程結(jié)構(gòu)可視化圖

《實驗》研究課的課程結(jié)構(gòu)可視化圖如圖2所示。

2.4 《實驗》實景實驗裝置圖示

《實驗》研究課的實驗裝置如圖3所示。

3 研究結(jié)果與分析

3.1 通過學(xué)生對教材中實驗的數(shù)字化改進，獲得較強的實景認(rèn)知體驗

問卷獲悉：“問題1.你喜歡老師做探究實驗嗎？原因是什么？”100%的學(xué)生都選“A.喜歡”，表明通過體驗實驗探究，找到了樂趣，并且愿意和教師一起進行更多的科學(xué)探究，促進學(xué)習(xí)方式的改變，培養(yǎng)自己的創(chuàng)新精神和實驗?zāi)芰Α！皢栴}9.通過這節(jié)課，你認(rèn)為酸堿中和滴定教學(xué)過程中需要化學(xué)實驗嗎？”83.1%的學(xué)生認(rèn)為本節(jié)課需要通過實驗來幫助他們理解酸堿中和滴定實驗的實質(zhì)；16.9%的學(xué)生回答說不需要，原因是教材探究實驗酸和堿的量規(guī)定正好是當(dāng)量，直接驗證即可。另外導(dǎo)致實驗過于死板，沒印象，交互性不強等問題。探究實驗內(nèi)容的設(shè)計留給學(xué)生主動探究的空間很少，中學(xué)生在實驗探究課中的興趣和問題質(zhì)疑能力較原來均有所下降。可見教材中實驗對于培養(yǎng)學(xué)生解決生活實際問題能力上仍然存在較大的問題，在喚醒學(xué)生自己動手做實驗的欲望方面不成功，對于學(xué)生在化學(xué)實驗的學(xué)以致用方面還需要很長的一段路要走。“問題7.本節(jié)課實景實驗中采用（含數(shù)字化實驗儀器）方案的優(yōu)缺點？”學(xué)生反饋：生動直觀，清晰，實驗誤差小，深刻記住操作錯誤，思維更敏捷，長見識了，貼近實際；有批評性；能提高注意力。可見，通過實景實驗，學(xué)生獲得了較強的實景認(rèn)知體驗。

3.2 通過創(chuàng)設(shè)實景實驗，使化學(xué)實驗與實際生活的有機結(jié)合，使學(xué)生對教材理解更加深刻

對問卷中“問題5.教材中酸堿中和滴定實驗方案的缺點”，22.5%的學(xué)生認(rèn)為教材中的探究實驗真實性不強，程序不清楚，不知道怎么開展實驗，導(dǎo)致無法親自（自學(xué)）實驗，無實物，難以想象，過于死板，不利于理解。在數(shù)字化探究實驗中，不再孤立強調(diào)化學(xué)實驗操作技能的訓(xùn)練，避免出現(xiàn)類似教材實驗內(nèi)容脫離學(xué)生的生活實際和社會實際，側(cè)重實驗的認(rèn)知性結(jié)果的情況，重視學(xué)生的過程性體驗、讓學(xué)生學(xué)會主動探究實驗。

3.3 開展實景實驗教學(xué)，可以促進學(xué)生解決實際問題的能力，提升思維的質(zhì)量

在甄別探究實驗與實景實驗教學(xué)使用儀器方面，采用體積小、精密準(zhǔn)確度相對較高的Vernier、Addest、因維克托及Edu-Science等數(shù)字化實驗儀器和磁力攪拌器進行研究。通過這些實景實驗儀器的遴選使用錘煉學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)性的科學(xué)意識形態(tài)。