營地教學中化學實驗課的課程開發(fā)與實踐

彭遠飛

摘要：以“洗手液的制取”為例，簡單討論了營地教學中化學實驗課程開發(fā)時的困境與解決方法。結合翻轉課堂、STEAM、CDIO先進的教學理念，開發(fā)出適應營地教學特點，適應營地學生學情的實驗課。在實施時，充分考慮學情需要，選擇合適的教學環(huán)境開展活動。

關鍵詞：翻轉課堂；STEAM教育；CDIO工程教育模式；化學實驗

文章編號：1008-0546（2021）11-0085-03中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.11.021

一、營地教學模式下，開展化學實驗課的處境

營地教學，是一種綜合性為主的體驗式教學。學生來校外營地，在一門實踐課中，體驗一個半小時到三個小時。而化學實驗課要在營地開展，就要適應這種課程時間的限制。那么，設計出一個在有限的時間內，調動學生的興趣，并完整地實施實驗方案就顯得十分重要。

教師設計時，一方面要考慮學生的總體學情，另一方面要考慮時間的限制下開展實驗的可行性。

二、營地教學的化學實驗課，學生的興趣是前提

由于營地教學的特殊性，我們教師在實驗課開發(fā)過程中，往往會遇到很多問題，比如每批學生的學情差距性、所選課題的課時限制等等。所以，教師選題時，要思考哪些實驗課題可以適應大部分學生的學情，并且能在規(guī)定時間內，完整呈現(xiàn)這個實驗。而能夠順利開展實驗，學習興趣非常關鍵。

那么，如何有效地引起同學們的興趣，就是我們教師該思考該設計的問題了。

首先，選中的課題必須是能夠快速地吸引同學們的注意力，能夠勾起同學們的好奇心。我在“洗手液的制取”的先導學習的篇章中，用鐵圈蘸水并吹出泡泡來吸引同學們的注意力，教學效果顯著，同學們都對如何制作這杯水很感興趣。

其次，選題要貼近生活，能夠引起同學們的共鳴。由于每批學生的學情都會有所區(qū)別，所以，在選題時，要照顧到大部分同學，而貼近生活的選題就是解決這個問題的好的捷徑。洗手液是生活中很常見的日化用品，同學們都接觸過。因此，選擇制取洗手液，能夠激發(fā)同學們的興趣，觸發(fā)同學們的動手欲望。

最后，課題的選擇上，最好是有作品的，讓同學們能夠事先了解到完成實驗可以得到作品留念，這樣也進一步調動同學們的積極性。

三、營地教學的化學實驗課，學生的知識儲備是基礎

營地化學實驗課的開展，會涉及到很多實驗儀器的使用和一些化學知識。如果要在營地里從頭開始學起來，顯然是不現(xiàn)實的。那么，這個難題又得如何解決呢？

顯然，須得學生有個知識儲備量，熟悉儀器的使用、試劑的基本功用和毒性等。而這些，只有學生在來營地前進行學習了解。像“洗手液的制取”這個課題，除了恒溫水浴鍋沒有接觸過，其它的儀器是學校學過的，那么學生可以將學過的儀器使用先復習，而沒有學過的儀器通過資料來預習了解。

所以，在教師開發(fā)設計課題時，選擇教學模式十分重要。

四、營地教學的化學實驗課，教學模式是關鍵

對于學生的知識儲備要求，選擇的教學模式如果好，那就是神助！

因此，在開發(fā)設計“洗手液的制取”實驗時，首先想到的是翻轉課堂的教學模式。

翻轉課堂，亦稱反轉課堂[1]，是把知識傳授和知識內化的發(fā)生地點調換，讓學生先在課前自習，自主選擇學習內容、安排學習進度[2]，而課上教師負責答疑解惑，幫助學生完成知識內化[3]，從而培養(yǎng)學生的獨立思考和實踐能力，增強創(chuàng)新意識[4]。

營地的實驗課，可以利用互聯(lián)網，讓同學們進行先導學習，將該涉及到的知識了解清楚，也可以將疑問帶來。這樣就很大程度上解決了知識儲備問題，使得在營地實踐時更得心應手。

而教師在開發(fā)設計化學實驗課程內容時，可以采用基于CDIO模式的STEAM教學組織形式。

CDIO工程教育模式，是由構思、設計、執(zhí)行和運作構成，該模式的目的在于培養(yǎng)學生的工程能力，工程能力包含個人的學術知識、學生的終生學習能力、團隊交流能力和大系統(tǒng)掌控能力[5]。

STEAM教育的基本內涵主要是基于真實問題的解決、學科整合和培養(yǎng)必需技能這三方面，圍繞這幾個基本內涵開展STEAM活動[6]。

化學，是一門綜合性很強的學科，是融合理論與實踐于一體的學科，它是與STEAM理念一致的。 CDIO模式是基于真實產品的構思、設計、執(zhí)行和運作過程的工程教育[5]，而洗手液就是一個真實的產品，該課題與CDIO模式一致。兩者有機結合后，更豐富了課堂形式。

實驗中，試劑量的不同，操作的不同都會導致最終產品的不一樣，因而在基于CDIO工程教育模式下有機結合STEAM的教學活動，既順應現(xiàn)代教育的發(fā)展方向，也符合學生的學情需要。

五、以“洗手液制取”為例，融合CDIO模式和STEAM教學進行實踐

“洗手液的制取”課題，首先利用翻轉課堂的理念，讓學生們進行先導學習。來營地后，融合CDIO模式和STEAM教學開展實踐活動。在“洗手液的制取”課題中，涉及的主要是有機化學知識，當然也將其它學科知識有機地整合其中。知識列表見表1：

1.洗手液的制取課程的思維導圖如圖1，以及具體實施過程：

（1）先導學習

①問題導入，引發(fā)思考

微視頻：教師展示一杯神奇的水，并用鐵圈來展示神奇水的妙用，引導學生思考，這神奇的水的具體物質。展示2個動畫視頻，揭示實驗主題。

②實驗儀器，溫故而知新

教師展示實驗儀器，示范儀器的使用。

先導學習在課前完成，它的設計意圖在于通過有趣的現(xiàn)象，激起同學們對于洗手液的興趣，并鞏固現(xiàn)有知識，為進營地學習打下基礎。

（2）實踐點撥

①肥皂與洗手液的區(qū)別。

教師由視頻來拋出問題，讓同學們思考肥皂與洗手液的區(qū)別。

設計意圖：通過討論，引發(fā)同學們的思考，并為活動最后的拓展性實驗打下基礎。

②欣賞圖片，識別洗手液。

教師展示常見的洗手液圖片，并引導學生們對洗手液的品種、功能進行思考。由學生歸納功能，引出洗手液分類以及挑選購買洗手液的方法。

設計意圖：讓同學們進一步認識洗手液，并意識到，今天的實驗是與我們的生活緊密聯(lián)系的，化學反應產物，很多就是我們生活中的常用產品。這樣的設計，比直接講“我們的生活離不開化學”這句話更容易被同學們接受，在比較與思考中實現(xiàn)了價值體認目標的達成。

③圖片對對碰，儀器規(guī)范用。

教師：以游戲的形式，對儀器的使用規(guī)范進行復習鞏固。如圖2。

設計意圖：將枯燥的儀器講解游戲化，更加貼近這一階段學生的學習特點，也很好地復習了所學過的儀器規(guī)范要求，對新儀器的學習也有加深印象的作用。

④整合資料，設計實驗。

教師提出任務，要求同學們結合所給資料，自行設計一個洗手液制取的實驗，以達到清潔的目的，并且盡量做到低毒低污染。

設計意圖：讓同學們目的明確，由項目待解決問題來設想方案、設計方案，培養(yǎng)學生的科學探究方法，初步形成科學探究思路。

⑤動手實踐，制作成品。

教師播放示范視頻，學生根據(jù)自己設計的實驗，動手制作洗手液，并將最終得到的洗手液進行效果試驗。

設計意圖：主動權完全在于同學們，教師不再手把手教實驗。這樣使得同學們自己思考更透徹，在失敗與嘗試中感悟。

⑥總結評估，探討實驗。

教師采用OIRD（由淺到深循序漸進的提問）的提問方式，由淺入深地拋出問題，引發(fā)同學們進一步思考。

設計意圖：這是本次課程的提升提煉階段，因而，同學們自我的總結評估很重要。采用討論與OIRD的提問方法，引導同學們進行思考總結。問題中涉及環(huán)保的理念，升華了課程。

⑦拓展延伸之洗手液趣味玩法。

教師引導同學們回顧先導學習時的那杯水，并請同學們自己試著調試這杯水。調試好后，帶領學生室外吹泡泡，重溫童年的美好記憶。

設計意圖：吹泡泡環(huán)節(jié)是整節(jié)課的拓展，也將課程推向了高潮。

在實施的過程中，老師的關注點要放在整個課程活動中同學們的表現(xiàn)，注重設計、合作與解決問題的能力上。

當然，在課題設計與實施時，教學環(huán)境的選擇也十分重要?！跋词忠旱闹迫　弊罱K選擇的是室內室外相結合的教學環(huán)境，實驗的構思、設計和執(zhí)行在實驗室完成，產品的拓展玩法在室外完成。這樣的環(huán)境選擇，有利于緩解學生的視覺疲勞，實踐證明，室內室外的結合教學，學生的體驗感非常好。

六、反思與探討

“洗手液的制取”開課后，深受同學們的喜愛。一方面，讓他們更近距離地接觸了化學實驗，另一方面，化學走進了生活，使他們更有代入感。

在“洗手液的制取”實驗教學中，幾經嘗試，明顯感覺到，CDIO與STEAM的教學思想的融入，增強了同學們的主動性，使課堂活了。同學們都是奔著自己的目標去設計、嘗試、驗證，整個過程忙中有序，不枯燥，不機械。而教師的角色在淡化，他不是權威，而是引導人甚至是討論的同伴。

室內室外教學場景的結合，更是放飛了同學們的心情。室外吹泡泡環(huán)節(jié)，是整節(jié)課設計的亮點。它勾起了同學們兒時的回憶，同時活動又增進了同學之間的友誼。寓樂于教，寓樂于學，寓樂于動。

營地教學中單次性實驗課的開展是有意義的。好的課題的開發(fā)與實施會給同學們留下深刻印象。而隨著教學理念的進步，翻轉課堂、CDIO與STEAM的融入，更立體了課堂。借用計算機空間語言，課堂由二維空間轉向了三維空間甚至四維空間。

參考文獻

[1]馬昌前，佘振兵，桑隆康.翻轉課堂教學模式在巖石學教學中的成功應用[J].中國地質教育，2014（1）：44-47

[2]劉立，陽小華，汪琳霞等.啟發(fā)式翻轉課堂教學模式研究[J].實驗技術與管理，2015，32（5）：31-34

[3]張明昕.微課與翻轉課堂淺談[J].大學教育，2013（12）：29-30

[4]Strayer J F. How learning in an inverted classroom influenc？ es cooperation，innovation and task orientation[J]. Learning Environments Research，2012，15（2）：171-193

[5]Crawley E. et al. Rethingking Engineering Education：The CDIO Approach[M]. New York：Springer Science Business Media，2007

[6]彭敏，郭夢嬌.STEAM教育的基本內涵與發(fā)展路徑研究[J].教育理論與實踐，2018，38（25）：14-18