陸惠蓮

關(guān)鍵詞：DIS實驗;數(shù)字化實驗教學能力;數(shù)字化實驗培訓

一、問題的提出

區(qū)域教育教學設(shè)施的提升，為信息技術(shù)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(shù)字化的教學資源及各種信息技術(shù)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(yǎng)。目前區(qū)域一線教師對數(shù)字化實驗如何認識？教師數(shù)字化實驗能力如何？為弄清這些情況，了解教師數(shù)字化實驗教學能力現(xiàn)狀，了解教師對數(shù)字化實驗教學的區(qū)域培訓需求，筆者進行了初步的調(diào)查和研究。

二、調(diào)查過程與方法

1.調(diào)查對象

調(diào)查對象共95人，均為本區(qū)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(diào)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(diào)查對象年齡分布均勻，基本上呈正態(tài)分布。在選擇調(diào)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(diào)查工具及方法

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

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

三、數(shù)字化實驗教學能力的調(diào)查結(jié)果

問卷中第5-29題是針對教師數(shù)字化實驗教學能力的調(diào)查，對每道題目的具體數(shù)據(jù)統(tǒng)計如下表2，同時按照程度進行分別賦權(quán)重，由程度高到程度低，權(quán)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(shù)字化呈現(xiàn)”為例，“總是”賦權(quán)重0.95、“經(jīng)?！辟x權(quán)重0.75、“有時”賦權(quán)重0.5、“很少”賦權(quán)重0.25、“從不”賦權(quán)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(quán)重0.05、“經(jīng)?！辟x權(quán)重0.25、“有時”賦權(quán)重0.5、“很少”賦權(quán)重0.75、“從不”賦權(quán)重0.95，分別計算相應得分。

從上表中得到：數(shù)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(shù)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(fā)現(xiàn)實驗教學基本能力得分為0.817，數(shù)字化實驗研究能力得分為0.528，數(shù)字化教學能力得分為0.575。發(fā)現(xiàn)教師在實驗教學基本能力上得分較高，而數(shù)字化實驗研究能力和數(shù)字化教學能力上都有待進一步加強。

我們進一步對數(shù)字化實驗教學能力的二級指標進行分析（見圖1）后發(fā)現(xiàn)：教師在實驗儀器與設(shè)備的使用、安裝與洗滌和實驗基本規(guī)范操作上都比較關(guān)注，但是會忽視實驗安全和環(huán)保意識。教師在安全和環(huán)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(shù)字化呈現(xiàn)”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(shù)字化手段呈現(xiàn)實驗來降低的危險性和減少廢棄物。

數(shù)字化實驗研究能力是教師最缺乏的，而其中設(shè)計能力是教師最有待提高的，根據(jù)第20題有4位教師從不、25位教師很少“嘗試將課本實驗內(nèi)容進行數(shù)字化教學設(shè)計”，教師們自主設(shè)計數(shù)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(shè)計開發(fā)數(shù)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(shù)字化手段進行實驗設(shè)計”。

教師在數(shù)字化教學能力也需要提高。DIS實驗能夠?qū)嶒灲Y(jié)果實時轉(zhuǎn)化為圖像和數(shù)據(jù)，更直觀理解化學反應的實質(zhì)，學生可通過實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)等證據(jù)，通過定性和定量相結(jié)合的分析推出合理的結(jié)論。從調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，第25題“我會使用DIS等數(shù)字軟件幫助學生處理實驗數(shù)據(jù)”、第26題“我會對數(shù)字化實驗結(jié)果、現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進行深入分析與加工，總結(jié)、歸納、提煉出相應的化學知識”、第29題“我會應用數(shù)字化手段設(shè)計拓展性、研究型實驗”得分均低于0.6。究其原因：一是數(shù)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(fā)需要有較強的化學實驗和數(shù)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(shè)計很難開發(fā)出拓展性和研究型的實驗。

四、數(shù)字化實驗培訓的現(xiàn)狀分析

第30-37題是調(diào)查數(shù)字化實驗培訓的現(xiàn)狀。從問卷中發(fā)現(xiàn)在化學實驗教學中，絕大多數(shù)教師都使用過數(shù)字化實驗教學手段，其中網(wǎng)絡(luò)視頻、動畫演示是使用最為廣泛的，如“遇到會產(chǎn)生有刺激性氣味的、課堂演示實驗現(xiàn)象不明顯的實驗使用動畫演示，既能節(jié)約課堂時間，也能確保學生直觀感受實驗”。調(diào)查發(fā)現(xiàn)大多數(shù)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(shè)計開發(fā)仿真實驗和程序的教師更加少。DIS等專業(yè)數(shù)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(shù)教師也希望能夠進行相關(guān)的學習和培訓并愿意深入學習和研究數(shù)字化實驗教學，認為可以利用課余時間開展多種數(shù)字化實驗教學活動，但是需要一定的培訓，希望“有數(shù)字化實驗教學經(jīng)驗的老師的幫助（76.84%）”“學校相關(guān)部門技術(shù)人員的支持和幫助（61.05%）”和“系統(tǒng)的數(shù)字化實驗教學模式、方法和技術(shù)的培訓（77.89%）”。教師希望能從新技術(shù)到數(shù)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(jié)論

數(shù)字化實驗能力的調(diào)查結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，教師的數(shù)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(shè)計和依據(jù)數(shù)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(shù)教師認可數(shù)字化實驗并也期待著數(shù)字化實驗的培訓。

根據(jù)上述調(diào)查，區(qū)域教師數(shù)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(shù)字化實驗資源

問卷調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)區(qū)域各學校數(shù)字平臺建設(shè)已經(jīng)基本完善，學校都有電子白板等設(shè)備、教師手中也有較豐富的實驗視頻、動畫模擬實驗等數(shù)字化化學實驗資源，但教師在教學設(shè)計過程中面對豐富的數(shù)字化資源難以取舍，未能有效地與實驗教學整合。所以區(qū)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(jù)學生特點，合理運用數(shù)字化實驗的教學策略的研究與實踐。

2.開發(fā)適用于課堂教學的化學DIS實驗

問卷調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，教師教學中使用化學DIS實驗的比例較低，究其原因是區(qū)域的化學DIS實驗案例較少。所以區(qū)域教師培訓中，我們可以根據(jù)教師自身的特長，組織一個DIS實驗研究小組，集區(qū)域化學教師之力，根據(jù)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(nèi)容要求，研發(fā)適用于課堂教學的化學DIS實驗，形成數(shù)字化實驗教學的網(wǎng)絡(luò)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(shù)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(qū)域開發(fā)了適用于課堂教學的化學DIS實驗后，區(qū)域的數(shù)字化培訓需聚焦課堂，通過設(shè)計相應的教育教學案例將數(shù)字化實驗與課堂教學相融合，能夠直觀的呈現(xiàn)給教師數(shù)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(jié)的教學，通過相關(guān)實驗數(shù)據(jù)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(zhì)。從測定中和熱的DIS實驗入手，將實驗、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)計算等結(jié)合將化學反應過程中的能量變化這一章節(jié)進行深度挖掘，發(fā)現(xiàn)反應內(nèi)在的本質(zhì)。

4.建立合理、可行的數(shù)字化實驗教學能力的評價系統(tǒng)

為了更好地衡量數(shù)字化實驗教學能力，更好地設(shè)計數(shù)字化實驗相關(guān)教學，需要研究、設(shè)計數(shù)字化實驗教學能力的評價系統(tǒng)，研究、制定有關(guān)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(xù)研究中對數(shù)字化實驗教學能力做進一步的思考和討論。