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学校理化生实验室建设的四本原则

日期:2018-11-26 14:54:08

学科实验(专用)室是学科教学的场景与环境,是课程建构与课程实施的平台,是学科教师专业发展与实践能力培养的基础条件,是学生学习方式的技术支撑。理论上讲,所有学科都可以建设一个相应的学科实验(专用)教室,且其原则、方法、策略和路径基本相同。但实践操作上,不同学科实验室建设的内容与结果还是有较大差异的。

学科实验室是为学校教育教学服务的。作为一个物质技术建构的环境与场景,使用与应用的主体是教师与学生;其主要功能是承载与支撑学科的教与学,保障和支持课程的建构与实施更加符合学科本质和学生认知规律;其最大的目标是推动教学质量提升、促进人才培养模式与方法更加接近人才的成长规律、促进人才与真实世界之间的匹配要求。

学校理化生实验室建设的四本原则

学科实验室建设应遵循以下原则和要求:

一、以师生为本的原则

在建设学科实验室每一个环节与细节过程中,都应该时刻把两个人放在心中:一个是教师,另一个是学生。以师生为本这句话喊了不知多少年,但基本都只停留在口头上。师生为本的体现至少是学科实验室能容得下师生和用得上器材。

而现在存在的问题是大多数中小学实验室(专用教室)是容不下师生的;师生也不能充分使用实验仪器,他们到了实验室就只有一个目的,赶紧上完课做完实验任务离开,普遍没有留下来“享受”实验室时空的意愿。其原因在于根本就没有能让师生留下来的空间与环境,特别是理科实验室。

现今的理科实验室至少有三大可恶之处:

1、空间拥挤狭小,学生基本只能站着做实验,如果坐下来就不能动,连伸个腿都困难;

2、实验桌使地面空间不通透,柜子里除了细菌与灰尘之外别无他物,实验桌面第一年新,第二年便已脏得不忍直视。整个实验室里的空气质量与环境质量让人不舒服甚至恶心,其“风水”极差不聚人气;

3、教师只能站着上课,课中、课间和课余没有地方能坐下来歇歇脚,更没有能静下心来研究与思考的空间与条件。

理科实验室如此,其他任何一个学科实验(专用)教室,如音乐、美术等均有同样的问题。

那么,用得上呢?无论是理科实验室的实验仪器还是文科、艺术学科实验室的器材与工具,因为管理体制的问题,除了体育器材之外,学生想要自主使用实验室和实验仪器、工具和设备等,几乎都不可能。

本是为学生学习建的,却只能在教师带领下为了完成某个实验或上一节课时,才有权力和机会使用,这与“嗟来之食”没有差别。这不是“用得上”的现状,而是被绑架“上刑场”的方法,让你用就用,不让你用就别想。

以师生为本就是要从技术与设备到环境与空间的规划设计上,从管理体制到激励机制的改革创新上,综合解决好“容得下”师生和“用得上”实验室这两个基本问题。

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二、以学科为本的原则

学科实验室的立足点是学科,不是教材,不是考试大纲,不是配备标准或配备目录。以学科为本就是实验仪器与器材、教具与设备等不能说教材上有就配,教材上没有就不配;考试要考就配备,考试不考就不配备;配备标准上有就配,配备目录上没有就不配备。而应该以教材、考试和配备标准为基础,围绕学科教学和教师对学科教育、课程建设的理解与需求,开放性地、拓展性地和创造性地配备。

特别是要理解科技发达的社会,技术是在不断地进步与创新,新技术与新设备能更好地促进学科教学,促进学生认知和培养学生的学科素养时,就要有勇气与胆识去配备和应用。

举一个非常典型的例子,市场与科技已经淘汰了“红水温度计”和“水银温度计”这样的温度测量工具,取而代之的是传感技术的温度测量方法与工具,如激光温度计。但是教材落后没有改,许多学校和教师就死守教条,坚决不用先进的传感技术的温度计,而只教只用水银与红水温度计,这就是典型的教教材体现。如果说因为教材无法摒弃传统的水银温度计,那么至少你不能因此而拒绝传感技术的红外或激光温度计。

再举一例:理科数字传感器与采集器及其数字实验软件系统。许多学校因为教材上有了就配备了,但因为高考不考就闲置不用,有的学校甚至都不配备。这样的学校与教师根本不懂技术与内容的关系,不懂得课程建设与创新的要求的。理科高考不需要也不应该去考数字技术,因为它考的是物理、化学与生物学科的内容,数字传感技术在实验中改变的不是学科内容与实验内容,不是理科实验的方法与过程,而只是改变了测量技术与数据处理方法。

但是,面向未来的技术几乎都是传感与数字技术,它不仅提高了实验效率,提高了实验测量的数据精度,更让实验过程的观察与数据采集更加接近客观真实状态,免去人工的劳苦和数据做假的可能。同时,能让学科学习更好地与数学、自然、工程技术融合,能解决实际中的真实与模拟问题,使三维课程目标实现更加可能。

教材是单一而骨感的,但学科是丰富而丰满的。作为教师如果只教教材,连一个教书匠都称不上。只有以学科教育为理念与目标的人,才能真正称得上是“师”者。学科实验室以学科为本,就是通过实验室建设,追求学科教育教学的目标能更好地遵循专业规范,能更好地实现学科内容的要求。从而在仪器、设备配备和技术应用上,应该尊重学科而不是唯教材与考试,做到不拘一格和不守陈规。

学校理化生实验室建设的四本原则

三、以器材为本的原则

器材是指实验仪器、教具和设备等构建学科实验室的物质技术,从数学的图形计算器到体育的大型训练设备,本质上都属于实验教学器材。“工欲善其事,必先利其器”,这句名言如果对照基础学科的教育教学,那么选择好教学器材、建设好学科实验室、就是“利其器”。

回顾改革开放四十年来,中小学的学科教学器材可以说是一言难尽,其与“器材之殇”与“疫苗之殇”、“三鹿奶粉之殇”等事件完全处于同一个层面,只是因为没有直接伤害到人和人们对教学器材的“认知”,从而没有引起社会的重视和产生社会影响。虽然“毒校服”和“毒跑道”也曾引起社会反响,但与“疫苗”与“奶粉”相比较,其切肤之痛与情感伤害要小的多。

遍观现今中小学校,大量“垃圾”式的教学仪器与不合格的设备依然存在。之所以还没有产生社会影响,是因为学校根本不用这些设备而将其尘封,从而不被社会所知。“按图索骥”的达标都实现了,但实现的不是找到了“千里马”而是一头“骡子”。在“普九”和“均衡发展”这两次达标运动中,有不少地区的实验教学器材基本是如此。劣质的仪器、设备等教学器材,本质是反学科的,是对师生的伤害和对学科专业性的不尊重。

以“器材为本”,是指以器材质量与技术性能以及实现的学科教育教学功能为本。有三层关系和要求:

1、器材的产品质量是仪器性的。如材质、工艺、精密度、科技感等。它是一个实验仪器不是一个玩具,是一个精密仪器而不是一个粗制滥造的模型。

2、器材的教学功能是专业性的。无论是理科实验教学仪器还是体育设备,无论是艺术创作工具还是数学软件技术,它都是用来开展学科教育教学的,不是用来达标或是收藏着玩的。因此,学科教学功能与学科专业性要鲜明突出。

比如说,理科实验电源本是一个精密设备,后来有商家将其与电表集成装备到实验桌上。这一集成电源很好看却很不好用,质量差且不专业。再举例:单双杠的横杠本应该有弹性功能才是其专业要求,现在却被没有弹性的普通钢管替代了,其教学功能与专业性分离了。

器材的技术水平是时代性的。科技创新时代的主要目标是对产品技术与应用功能进行不断创新升级,教学器材也不应该例外。无论是什么学科的教学器材,无一例外的都应该不断创新升级技术与功能。其中,互联网与人工智能时代数字传感技术与物联网技术等是学科教学器材创新升级的重要内容与路径之一。仪器、设备等教学器材,不能是一成不变脱离时代的老家具。

以“器材为本”的本质是以师生为本、以学科教育教学为本。

学校理化生实验室建设的四本原则

四、以“互联网+” 为本的原则

教育信息化从何处升级,教育信息化2。0从哪里落脚,这是一个基本问题。二十年来基础教育犯了方向性失误和技术性歧途的错误,至今依然有点找不着北。学科实验室以“互联网+”为原则,是适应互联网时代的要求,更是为教育信息化2。0找落脚点和支点。学科实验室以“互联网+”为本的原则,是指学科实验室建设应该充分与互联网技术、数字技术和传感物联技术等深度融合。这一原则 ,理论与实践上,不论是什么学科均都可以实现。

实验室实现“互联网+”,本质是改变和创新学科教学的操作技术与数据处理技术,并不改变学科教学内容和教学方法。“互联网+”要从三个方面架构那就是“云、网、端”三维:

☞“云”是指学科教学应用的云计算与云服务方式。即课程资源的建设与应用、课堂教学的过程与策略均通过云计算与云服务协同;

☞“网”是指真实的网络环境,也是指教学关系。即教学过程中的教师与学生、学生与学生、教学内容与课程资源的关系,通过网络进行连接和实现关联,使课堂和学科教学的边界互联网化,而不仅是指应用终端通过互联网连接成一个系统;

☞“端”是指应用终端。包括学生端、器材端、教师端、工具端等,能采集与生成数据,能互联互通应用这里同时又可分为两个重要的端,即器材端与资源端。

器材是教学应用的工具与技术,“互联网+”的要求是实现教学器材的数字化再造或升级,能在教与学的过程中采集与生成数据,而不是通过独立的传感器与采集器,这样一个中间连接器材实现数字化应用。传感技术与物联技术已经应用到教学器材之中,成为器材的内在元素与工程结构。资源端,是指资源不仅是通过云服务能应用到教学过程中,更能在教学过程中生成资源而进入到云端存储和服务第三方。

以“互联网+”为本的原则,本质就是以教育信息化2.0行动为原则,是信息化社会与科技时代对学科教育教学方法的基本要求。


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