课改形势下的实验室建设与管理

 

 

 

作者：佚名  点击数： 353 更新时间：2007-5-8 11:40:1

 

谢戈平

    九年义务教育课程改革已全面启动。2004年9月，广东、山东、宁夏、海南四省(区)作为全国高中课改实验区率先进入新一轮高中课程改革。本次高中新课改，较以往的课程改革，在教育目标、课程结构、课程内容、教学方法、教学评价、课程管理等方面均有重大的变化。业内权威人士概括为：“是具有颠覆性的全面教学改革；是前所未见的一次关系民族未来的革命性的课程变革。”
1   从高中新课改的视角看实验室装备与建设
    依据新的课程标准编写的新教材，以粤教版物理必修教材为例，它的整个框架就是以实验作为线索，开展学科知识的陈述和教学活动。每一节都按[观察与思考]、[实践与探究]、[讨沦与交流]、[实践与拓展]、[资料活页]等栏目来展开，每一个栏目都紧扣着实验这个主题。而且这些实验并没有指明哪些是教师演示实验，哪些是学生分组实验，哪些是课后的学生动手研究课题。我们浏览了其他几套通过国家审查的教材，理化生三门课程无一例外地按分栏月的体例编写并突出实验这个唯一的主题。
    大家知道，如何将新课程所倡导的理念转化为实施者(教师+学生)的信念和行动哲学，是普通高中新一轮课改成败的关键。可见实验室的建设、管理与应用问题，已经成为了新课改的焦点问题，并被提升到一个前所未有的高度与不可替代的重要地位。
2  新课改环境下实验室建设与应用面临的新问题
    由于地区、学校等级的不同，地方经济条件的差异等原因，国家对实验室装备的要求有三类标准供参照执行。以深圳市宝安区的重点中学——宝安中学为例，它是按国家一类标准装备的实验室，广东省一级学校、教育部首批授牌的全国现代教育技术实验学校。目前高中部约40个班，现有理化实验室各4间，生物实验室2间。历年来，教师演示实验与学生分组实验的开出率都保持在100％，场地、现有仪器设备基本够用，并且在各间实验室都装配有网络多媒体教学平台(即所谓上网电脑、液晶投影机、实物视频展示台，音响设备、中控设备等)。长期以来，实验教学工作按部就班，秩序良好，没有什么大问题。可是，随着新课改的实施，直接导致了如下几个方面的问题：
(1)     场地严重不足
    这个问题是显而易见的。因为理化生几乎节节课都有实验，老师们希望每节课都在实验室上课。哪有这么多的实验室可用!
(2)     仪器数量不够
    场地严重不足，老师们只好课前多做准备，提着蓝子去常规教室上课。这样一来，常用演示仪器的套数就远远不够用了。这是问题的一个方面；另一方面，由于教材是全新的，实验的内容也焕然一新，很多原来必用的常规仪器，现在用不上了，或者不适合用了。
(3)     教学时间短缺
    教材中的实验主题，如某个问题、现象或者规律，其表述通常是：真的是这样吗?你不妨动手试试看；为什么是这样呢?你自己设计一个实验来验证一下吧；问题还不只是这么简单，请你如何如何做……。大家知道，说事容易做事难。做实验．尤其是具有探求性的实验，涉及仪器的恰当选用、实验方法的设计、反复操作调试、数据记录分析等等。每一个步骤、每一个环节，全都是费时、费力、费脑筋的事情。如果教师一句话，就把多数的实验推到学生在课外自主完成，似乎是不现实的，也是不负责任的做法。因为，它极有可能会成为一句空话。
3   面对新问题，我们的做法与解决思路
    问题尖锐地暴露出来了，我们不能选择等待，应积极采取一些办法，哪怕是临时的，过渡性的，总比什么也不做、什么也不想强的多，这是我们应该采取的工作态度。
    一下子就成倍地增加实验室的数量，或把常规教室一下子全部改造成实验室兼教室，对很多学校来说是不现实的。原因大家都知道，不再赘述。
    面对这些问题，我们的解决思路是：
(1)    高度重视、未雨绸缪、尽量先行
    新课改于2004年下半年在我区全面实施，我们本着早准备，早动手，早研究，早实施的工作思路做了各项准备工作。我们提前编制、下发了《宝安教育装备调查表》，并组织力量下到各校，现场对我区教育装备情况进行了全面的摸底。根据调查掌握的资料，结合(广东省小学教育装备标准(试行))．制定了我区《2004—2005年宝安区教育装备规划》及《2004—2005年宝安区新课标装备项目计划一览表》。同时，分别编制了《2004—2005新课标装备行事历(实验室功能室、常规教学仪器、图书)》、《2004—2005新课标装备行事历(信息化)》，进一步明确了规划实施的具体时间安排。争取在两年的时间内全面完成我区学校新课标装备项目的要求。
    为落实两年规划，经区教育局决定按照新课程标准，以“充实、整合、创新、高效”为原则，做好全区2004—2005年教育装备工作。要求充分论证，实事求是，分步实施，以补充、整合现有资源、提高使用效率为主。并分别选择天骄小学，宝安中学初中部、高中部，龙华街道学校作为配置标准装备和使用、维护的示范单位。与此同时，我们成立了由区内各主要学校的专业教师、区教学仪器装备中心、区教育局勤工办、区政府招标中心等人员组成的联合招标采购团，亲赴济南参加全国教学仪器设备年会，现场参观层位展品、现场与厂家沟通、现场招标采购新课标急用的仪器设备，并以最快的速度把设备充实到全区各个学校。
(2)    以新建探究实验室为主要突破口
    我们不断组织有关人员(包括专家教授、学校专业教师、仪器设备生产厂家、教学仪器设备系统集成商等在内)，研究新课标下探究实验室的装备方案，并率先在宝安中学、宝安高级中学、天骄小学等学校建设科学探究实验室。接着又分别在宝安高级中学、宝安中学再新建了生物探究实验室、物理探究实验室、化学探究实验室等，取得一定经验后，再逐步改进、推广到全区其他各个学校。
    为什么我们选择新建探究实验室，作为解决课改环境下实验室建设与应用问题的突破口呢?
第一，  真真实实地增加了实验室的数量，缓解了学校实验场地严重不足的矛盾。
第二，  探究实验室仪器装备有别于传统的实验室，实验室功能适应于更多实验的实施。
第三，  探究实验室采用新全的开放式模式，便于任科教师，尤其是学生根据自己的兴趣或需要，选择在课外时间来开展实验活动(包括周末、节假日、晚上时间等)。
第四，  探究实验室的装备，是以传感器、电脑数据采集与分析以及其他高科技的仪器设备为特色，使实验的步骤更简捷、结论更直观、操作更可靠，也就是说做实验比以往更省时省力了。效率提高了，就间接地缓解了教学时间严重不足的矛盾。因此，选择新建探究实验室，作为解决新课改环境下实验室建设与应用问题的突破口，可谓“一石数鸟。”
由于篇幅有限，下面我们仅提供物理新建探究室的核心项目配置。请同行、专家们批评指正。

仪器名称 单位 数量 性能参数
数据采集器件 13 八通道采集器（数字、模拟共用）；
附加程控输出口；
与计算机USB通讯；
采样速率20μS；
最大通讯速率1M；
功率低于2.5W；
采集器精度为14位；
支持自定义传感器
外形小巧（100*60mm）；
力传感器件 13 测量范围：±50N
加速度传感器件 13 量程：±1m/s2~±20m/s2   精度：0.2m／s2  分辨率：0.01 m／s2
电压传感器件 13 测量范围：±6V
电流传感器件 13 测量范围：±0.6A  
       
气压传感器件 13 范围；0~700Kpa 
光强传感器件 13 测量范围：15000Lux 
声音传感器件 13  
直线运动传感器件 13 测量范围：0.4～2.0m  分辨率：0.4m m
磁场传感器件 13 测量范围：：±6.4mT
温度传感器件 13 测量范围：—250C～1250C 
光电门传感器件 13 上升沿周期：<500ns  下降沿周期：<50 ns 

4    我们对探究实验的理解
    探究实验是一个很大的话题。下面仅以一些看法与顾虑为线索，谈谈我们对探究实验的理解。
(1)     中学生功课负担重、考试压力大，到底能够探究什么、又能探究多少
没错，中学生主要是学习现有的、已知的基础知识。一些常识的东西、理所当然的结论、一些小的知识点，如果都冠以“探究”之名，说大了吧?我们的理解是：探究不分大小、不分已知还是未知，我们是要通过这种有别于传统教学方式的学习形式与方法，来培养学生的动手能力与创新意识。即使是已知的、既定的东西，我们也要倡导探究的态度、鼓励怀疑的精神。因为，这才是科学的精神。
(2)     大量采用传感器等高科技自动化设备，会削弱学生的动手能力与分析处理问题的能力
这种担心也不是没有根据的。学生的动手能力本来就不高，现在好了，实验数据采集与分析过程全面自动化，情况岂不更糟?我们认为，一些经典的实验，使用传统的器材与操作方法，我们仍然是要坚持的，而并不是一味地废弃。只是我们需要与时俱进，让学生了解一些现代高科技的方法，同时提高实验教学的效率。    其实，装配高科技工具的做法，是目前前沿科学家们普遍采用的做法，让学生早接触、早体会、早使用，也是有好处的。何况，由于实验设备的限制，我们很多的传统实验，还一直只能停留在定性研究层面，无法开展定量研究。
(3)     高科技的仪器价格昂贵、更新淘汰周期很短，教育经费会吃不消的
这确实是一个很现实的问题，也是我区探究实验室的装备工作没有一下子全面铺开的原因。例如，建设一间生命科学探究实验室，目前来看，投资至少在30万元以上。这么多的钱可以购买多少常规仪器呀?
    对于这个很现实的问题，我们是这样理解的：随着社会的不断进步，国家经济实力的不断增强，将逐年给教育加大投入。只要我们的教学与科研有这个需求，只要我们能够用好这些设备，能够培养现代社会需要的人才，这些设备虽然贵一些，也就不能看成是浪费。“再穷不能穷教育，再苦不能苦孩子”，这是我们的共识。
(4)有了新式武器，传统的仪器会不会被视作破烂，束之高搁
    探究实验室的装备，大量采用高科技的自动化设备，这只是问题的一个方面，而不是探究实验室建设的充要条件，也自 然不是衡量一间实验室是否可以称为探究实验室的唯一标准。
    我们认为：一种仪器，只要它能够在多种实验上都能用得到，它就具备装配探究室的优良品质。即使是常规的仪器、简陋的仪器，也能够成为探究实验室的“明星”仪器。
    如果我们本着这样的一种思路去遴选，就会发现常规装备的仪器中，这种明星还真不少。例如万用表；例如试管、烧杯、铁架台……。所以，在新一轮课改的环境下，开展实验室的建设与应用工作，我们要有整合的思想。有的常规仪器能够组合出新；有的常规仪器能够拆分改装；实验教师、任课教师甚至是学生们的灵机一动、巧手一改，就实现了化腐朽为神奇。这本身就是探究!这本身就是创新!我们要尽快建立一个有效的机制，以便能够大力地激励这种创新。