區域教師數字化實驗教學能力及培訓現狀的調研分析

陸惠蓮

關鍵詞：DIS實驗;數字化實驗教學能力;數字化實驗培訓

一、問題的提出

區域教育教學設施的提升，為信息技術與化學教學的深度融合提供了條件，越來越多的教師運用數字化的教學資源及各種信息技術手段（電子白板、仿真實驗、DIS實驗等）進行化學實驗教學，他們立足課堂教學，突破教學難點、提升學生的化學學科素養。目前區域一線教師對數字化實驗如何認識？教師數字化實驗能力如何？為弄清這些情況，了解教師數字化實驗教學能力現狀，了解教師對數字化實驗教學的區域培訓需求，筆者進行了初步的調查和研究。

二、調查過程與方法

1.調查對象

調查對象共95人，均為本區高中化學教師。其中男教師為32人，女教師為63人。本次問卷調查對象職稱主要集中于一級教師（40人，42.11%）和高級教師（40人，42.11%），無正高級教師。本次問卷調查對象年齡分布均勻，基本上呈正態分布。在選擇調查對象時我們適當注意各個層次的情況，以使樣本能較好地反映存在的問題。

2.調查工具及方法

本次調查通過對數字化實驗教學能力的構成要素進行了整理、細化，編制了《教師數字化實驗教學能力水平的問卷》，通過問卷星發放問卷，對在職高中化學教師進行數字化實驗教學能力水平的調查。

問卷第1-4題調查教師基本情況，第5-16題調查教師實驗教學基本能力，第17-22題調查教師數字化實驗研究能力，第23-29題調查數字化教學能力。第30-37題調查數字化實驗培訓的現狀：教師使用數字化實驗教學的方式及原因、教師期待的數字化實驗培訓的主題和方式。數字化實驗教學能力調查題目對應內容見表1。

三、數字化實驗教學能力的調查結果

問卷中第5-29題是針對教師數字化實驗教學能力的調查，對每道題目的具體數據統計如下表2，同時按照程度進行分別賦權重，由程度高到程度低，權重分別為0.95-0.75-0.5-0.25-0.05，以第5題“對于危險性比較大、會有大量廢液的實驗，我會選擇數字化呈現”為例，“總是”賦權重0.95、“經常”賦權重0.75、“有時”賦權重0.5、“很少”賦權重0.25、“從不”賦權重0.05;以第10題“演示的過程中，因為時間等因素我會忽視儀器的正確使用”為例，“總是”賦權重0.05、“經常”賦權重0.25、“有時”賦權重0.5、“很少”賦權重0.75、“從不”賦權重0.95，分別計算相應得分。

從上表中得到：數字化實驗教學能力最后平均得分為0.680，說明在職教師普遍具有一定的數字化實驗教學能力，進一步對一級指標進行分析（見表3），我們發現實驗教學基本能力得分為0.817，數字化實驗研究能力得分為0.528，數字化教學能力得分為0.575。發現教師在實驗教學基本能力上得分較高，而數字化實驗研究能力和數字化教學能力上都有待進一步加強。

我們進一步對數字化實驗教學能力的二級指標進行分析（見圖1）后發現：教師在實驗儀器與設備的使用、安裝與洗滌和實驗基本規范操作上都比較關注，但是會忽視實驗安全和環保意識。教師在安全和環保意識上仍需要強化，特別是第5題“對于危險性比較大、會有大量廢液的實驗，我會選擇數字化呈現”上教師得分較低，有4位教師對于危險和污染的實驗，從不考慮用數字化手段呈現實驗來降低的危險性和減少廢棄物。

數字化實驗研究能力是教師最缺乏的，而其中設計能力是教師最有待提高的，根據第20題有4位教師從不、25位教師很少“嘗試將課本實驗內容進行數字化教學設計”，教師們自主設計數字化實驗比較少;第21題有22位教師從不、30位教師很少“將化學實驗主要聚焦于DIS傳感器”。教師還是主要依賴于課本實驗，很少或還沒有自主設計開發數字化實驗的能力，他們離DIS實驗還有一定距離。教師也很少“使用除DIS傳感器外的多種數字化手段進行實驗設計”。

教師在數字化教學能力也需要提高。DIS實驗能夠將實驗結果實時轉化為圖像和數據，更直觀理解化學反應的實質，學生可通過實驗現象、數據等證據，通過定性和定量相結合的分析推出合理的結論。從調查中發現，第25題“我會使用DIS等數字軟件幫助學生處理實驗數據”、第26題“我會對數字化實驗結果、現象和數據進行深入分析與加工，總結、歸納、提煉出相應的化學知識”、第29題“我會應用數字化手段設計拓展性、研究型實驗”得分均低于0.6。究其原因：一是數字化實驗的應用上仍然存在一定問題，教師也需要培訓和引導;二是拓展性實驗的開發需要有較強的化學實驗和數字化實驗的能力，這就需要資源庫提供一定的思路，僅僅空對空的思考和設計很難開發出拓展性和研究型的實驗。

四、數字化實驗培訓的現狀分析

第30-37題是調查數字化實驗培訓的現狀。從問卷中發現在化學實驗教學中，絕大多數教師都使用過數字化實驗教學手段，其中網絡視頻、動畫演示是使用最為廣泛的，如“遇到會產生有刺激性氣味的、課堂演示實驗現象不明顯的實驗使用動畫演示，既能節約課堂時間，也能確保學生直觀感受實驗”。調查發現大多數教師僅使用了多媒體實驗教學手段和交互白板，僅僅部分教師使用DIS實驗，而自主設計開發仿真實驗和程序的教師更加少。DIS等專業數字軟件和編程序制作實驗素材由于對教師提出了更高的要求，所以在使用上存在一定的限制。

多數教師也希望能夠進行相關的學習和培訓并愿意深入學習和研究數字化實驗教學，認為可以利用課余時間開展多種數字化實驗教學活動，但是需要一定的培訓，希望“有數字化實驗教學經驗的老師的幫助（76.84%）”“學校相關部門技術人員的支持和幫助（61.05%）”和“系統的數字化實驗教學模式、方法和技術的培訓（77.89%）”。教師希望能從新技術到數字化實驗教學理論等各個方面都進行相應的培訓，教師希望主要通過參觀考察、專題講座、觀摩示范課和進行案例教學的方式進行培訓，具體見圖2。

五、結論

數字化實驗能力的調查結果中可以發現，教師的數字化實驗研究和教學能力需要進一步加強，特別是DIS實驗設計和依據數字化實驗在課堂上進行突破重難點的方式方法上需要引導和培訓，多數教師認可數字化實驗并也期待著數字化實驗的培訓。

根據上述調查，區域教師數字化實驗能力的培訓主要可從以下幾方面開展：

1.有效整合各類數字化實驗資源

問卷調查過程中發現區域各學校數字平臺建設已經基本完善，學校都有電子白板等設備、教師手中也有較豐富的實驗視頻、動畫模擬實驗等數字化化學實驗資源，但教師在教學設計過程中面對豐富的數字化資源難以取舍，未能有效地與實驗教學整合。所以區域培訓的重點可以指向：分析實驗教學的目標及實驗的特點，根據學生特點，合理運用數字化實驗的教學策略的研究與實踐。

2.開發適用于課堂教學的化學DIS實驗

問卷調查過程中發現，教師教學中使用化學DIS實驗的比例較低，究其原因是區域的化學DIS實驗案例較少。所以區域教師培訓中，我們可以根據教師自身的特長，組織一個DIS實驗研究小組，集區域化學教師之力，根據2017年頒布的《高中化學課程標準》中的必修和選擇性必修的內容要求，研發適用于課堂教學的化學DIS實驗，形成數字化實驗教學的網絡課程、教學資源庫，再對全體教師進行實驗培訓。

3.聚焦課堂進行應用化學DIS實驗的教學實踐

數字化培訓的開展模式中教師更加傾向于觀摩示范課（69.47%）。所以在區域開發了適用于課堂教學的化學DIS實驗后，區域的數字化培訓需聚焦課堂，通過設計相應的教育教學案例將數字化實驗與課堂教學相融合，能夠直觀的呈現給教師數字化實驗教學的示范。

如以中和熱DIS實驗為例，可以運用到滬科版高一年級4.2化學變化中的能量變化一節的教學，通過相關實驗數據的分析，學生自主歸納出化學反應熱效應的影響因素，并通過中和熱的計算，讓學生理解化學熱效應的表示方式。并通過反應熱的實驗來探究中和反應的本質。從測定中和熱的DIS實驗入手，將實驗、數據分析、數據計算等結合將化學反應過程中的能量變化這一章節進行深度挖掘，發現反應內在的本質。

4.建立合理、可行的數字化實驗教學能力的評價系統

為了更好地衡量數字化實驗教學能力，更好地設計數字化實驗相關教學，需要研究、設計數字化實驗教學能力的評價系統，研究、制定有關的評價標準、評價方式、指標體系，以及評價的過程、原則、方法等等。我們擬在后續研究中對數字化實驗教學能力做進一步的思考和討論。