1、国内外化学前实验教学研究的现状与启示房雨晴曾翠云陈水亮（江西师范大学化学与化工学院江西南昌 ；江西师范大学实验室建设与管理中心江西南昌 ）摘要实验教学在各个阶段的教育中都占据着非常重要的地位。前实验作为学生开展实验过程的先验知识，是实验教学的重要组成部分。本文系统地分析了近 年来国内外化学前实验教学研究的现状；首先通过中国知网检索分析了国内化学前实验教学研究的进展，并总结了其不足之处；之后通过 检索分析了国外化学前实验教学研究方面的进展，可将化学前实验教学研究分为创新前实验方式研究类、前实验方式比较类、前实验对学生认知变化研究类和完整实验研究类等大类，并分别展开详细分析和讨论；最后从研究对象、
2、研究内容、研究方法等方面总结了化学前实验教学研究的启示与建议。关键词化学前实验实验教学研究现状实验方式 ：早在 年中共中央国务院 关于深化教育改革全面推进素质教育的决定中就已明确指出：“实行素质教育要以培养学生的创新精神和实践能力为重点”“高等教育要重视培养大学生的创新能力、实践能力和创业能力”，并要求“加强课程的综合性和实践性，重视实验课教学，培养学生的实际操作能力”，决定中多次强调对“实践、实验”能力的培养。年教育部办公厅发布 国家级实验教学示范中心管理办法的通知，其中指出“加快实施国家创新驱动发展战略，提升大学创新人才培养能力，加强实践育人工作，进一步推进实验教学改革，促进优质教学资源整
3、合与共享”“开展实验教学研究，创新实验室管理机制，探索引领实验教学改革方向，共享优质实验教学资源，以高水平实验教学支撑高质量人才培养工作”。由此可见，实验教学研究一直占据着非常重要的地位，具有长远的教育意义。问题的提出实验教学通常由实验前的准备或预习、正式实验、实验后分析和总结等几个连续阶段组成。实验前的准备或预习，也称前实验，指学习者在进入实验室之前所做的与实验相关的一切知识和技能方面的准备，它是实验教学的重要组成部分。前实验这个概念近年来由国外引入，由英语词汇 （）或 （）直 接翻译过来，在国内还未得到广泛使用，只有少部分文献直接采用“前实验”这个概念。因此，以主题词“前实验”在中国知网中
4、搜索到的大部分文献的内容与搜索主题并不相关。国内一般将前实验称为“实验前准备”或“实验前预习”。因此，本论文以“实验前准备”或“实验前预习”为主题词搜索，时间范围为 年，并对搜索到的文献的具体研究内容进行逐一确认，确认后其获得 篇相关研究的文献。经过仔细分析 发现，目前国内关于前实验的教学研究主要涉及化学、物理、数 学、生 物（医 学、体 育）、英 语 等 学 科。其中，化学学科的前实验教学研究最为广泛，其占比为。采用限定词“化学”进一步搜索，获得关于化学前实验教学研究的论文 篇；其中，许多研究涉及化学与生物、医药等学科之间的交叉，如医学化学、生物化学、药物化学 等。在进一步搜索时将“期刊类别
5、”限定为“来源 期 刊、来源 期 刊、北 大核心、”等高影响力期刊，搜索结果仅剩篇文献 。经过仔细阅读分析文献，发现国内的化学前实验教学研究总体上还存在以下不足：（）研究不够深入和全面，仅简要地陈述实验预习过程和罗列预习方式，对学习效果的探讨相对较少。（）研究类型较为单一，研究广度不够。大部分文献主要为介绍前实验方式或实验教学改革，没有拓展到研究前实验方式对学生学习效果的影响或者比较前实验方化学教育（中英文）（：）年第 卷第 期通信联系人，：；式的适用范围。（）过于偏重研究结果，而忽略了研究过程，大部分文献直接列举出研究结果，没有列出研究步骤和方法，对问题的阐述不够深入，导致论文的篇幅普遍偏短
6、。国外已经针对前实验对化学实验教学的影响开展了较为深入的研究，而且研究结果显示，合适的前实验有助于学生更好地理解知识、提高学习兴趣和培养自主学习能力。鉴于目前国内化学前实验教学研究所存在的不足，本研究对国外期刊发表的前实验教学研究文献进行了系统分析。数据来源及研究设计文献 数 据 来 源 于 （：）：选择 核心合集，文献类型选择“论文”，主题词“”“”“”“”“”“”，时间 年（至 ），经过筛选后得到 篇 相 关文献。在 年间，国外期刊每年发表的有关“化学前实验”的教学研究论文数量见图。（）图国外期刊 年发表的有关化学前实验教学研究论文统计（年的论文只统计到月日）二次文本阅读分析通过仔细阅读分
7、析上述搜索到的国外期刊论文，根据它们的研究内容将化学相关的前实验教学研究分为以下类：创新前实验方式研究类、前实验方式比较研究类、前实验对学生认知变化研究类和完整实验研究类等。代表性文献列举在表，并对各类别的部分文献进行了详细分析和讨论。表文献分类及代表文献列举 研究类别研究简介相关文献创新前实验方式研究类在线测验教师实验前在线上发布与实验相关的题目；学生根据所学基础进行回答，并达到一定的正确率 ，等课堂问题讨论学习教师提出问题或者话题，学生通过合作讨论得到问题的解决方案 ，等交互式模拟学生在实验前利用计算机模拟实验室中的某些过程 ，等在线视频利用线上资源，开发适合学生使用的实验讲解视频 等前实
8、验方式比较研究类通过研究种或多种前实验方式来观察学生学习效果的差异 ，等前实验对学生认知变化研究类研究前实验对学生的认知方式、情感态度、自主学习能力、内在动机等的影响 ，等完整实验研究类研究整个实验过程，包含实验前（前实验）、实验中和实验后，对实验学习效果的影响 ，等 年第 卷第 期化学教育（中英文）（：）创新前实验方式研究类创新前实验方式研究类主要采用与传统前实验方式比较来说明新前实验方式的可行性，它是前实验教学研究相关文献中发表量最多的一类。传统前实验方式主要是预习报告结合课前讲授。在国外文献中报道的创新前实验方式主要包括在线测验、课堂问题讨论学习、交互式仿真模拟、在线视频等。创新前实验方
9、式的“创新”概念是与时间有关的，某些当时的创新前实验方式，在目前已经属于常用前实验方式了。在线测验前实验方式是指教师实验前在线上发布与实验相关的题目，学生根据所学的基础知识进行回答，并达到一定的正确率才能进行实验的前实验方式。年 等人率先在化学实验课上引入了在线测验的前实验方式，并通过即时反馈来检验学生的前实验学习效果。在线测验的前实验方式设计如下：学生在每周的实验课前在线获取约个与实验相关的测验题目，题目的形式包括多项选择题、简答题和配对题；学生根据题目类型在 之内完成并提交答案；学生提交答案后，网络会即时反馈测验结果，当学生回答错误时，会给出提示，从而帮助他们识别错误的概念；学生有次答题机
10、会；在线测验成绩占最终成绩的；后期作者经过实践调查，将答题机会缩减为次。研究对比结果发现，参与本研究的大部分学生认为完成在线前实验练习增加了他们的学习机会，促进了对实验的认识。与此前最常用的书写预习报告和选择题测验等方式 相比，等人的在线测验方法给学生提供了更多针对性信息且能够反馈检测学习错题后的效果。新型的在线测验能更全面地反馈测评结果，能够根据学生的基础变换题目和讲解。这种前实验方式也同样适用于化学通识教育的实验课程（针对非化学相关专业的学生）。课堂问题讨论学习前实验方式是由教师提出问题或者话题，学生通过合作讨论得到问题的解决方案。年 针对普通化学实验课开展了课堂问题讨论学习的前实验方式研
11、究。学生在实验前周会得到一份与实验相关的问题陈述。学生通过阅读课程教科书的相关章节来解决相关问题。同时，教学团队会开发一个程序，以帮助学生在阅读教材之后解决这些实验相关问题。实验进行中教师可以直接与各小组进行互动，这些互动包括回答问题，解决安全问题，演示如何使用特定的设备等，并利用苏格拉底式的方法引导学生找到可行的解决方法。与说明性前实验方式（阅读实验教材等）相比，课堂问题讨论的前实验方式能够让学生对概念的理解更加深入，且在实验室的活动中能最大化概念发展。课堂问题讨论的前实验教学方式类似于“翻转课堂”模式（即学生在课前完成学习，并提出学习中的问题，接着在教师开发的程序的辅助下解决部分问题，最后
12、在实际实验课堂上通过大量互动解决全部问题），有助于调动学生的积极性，但是前提是学生需要具备自主学习的能力，能够主动思考并提出问题，这也是这种前实验教学方式在实施过程中的难点。交互式模拟前实验方式主要是学生在实验前利用计算机模拟化学实验室中的某些过程。年 等人将一个交互式的黏度模拟器应用到实验教学中。在化学实验前期，将学生分为实验组和对照组。实验组的学生参加交互式模拟前实验课程，在前实验结束后利用模拟器设计实验，并在电子表格上处理、汇总数据。而对照组的学生按照传统的教学程序进行实验，并没有参加前实验活动。组学生的对比显示，的实验组学生认为进入实验室时，他们感到更有信心，能够更好地理解实验背后的理
13、论。大部分关于创新前实验方式的研究主要采用与传统前实验方式对比（简称对比法）来突出新的前实验方式优点，而 等人在 年提出利用学生提出的问题作为评价指标，摆脱了传统比较法的桎梏。他们进行了一次基于酸碱滴定实验的计算机模拟活动，在面试考试中以学生对化学知识的“自发”使用频率和水平作为知识可用性的指标；结果表明，无论学生起初的学习态度如何，他们在之后进行的面试中都能更正确、更全面地运用化学知识。在线视频前实验方式是课程团队利用线上资源，开发适合学生使用的实验讲解视频，这是前实验方 式 中研 究 最多 的一 种。年 等人发现有机化学教学中使用在线视频前实验可以提高测验分数，看了实验视频的学生在测试前后
14、成绩增加了 以上，而没有看视频的学生成绩只增加了。同时在线视频的方式还在药学专业、科学与工程类专业、健康科学专业、生物类专业等实验教学得到了广泛应用。年 等人在一项针对大学二年级药学专业学生的前实验研究中，采用了在线视频前实验方式，在线视频资源包括视觉信息、测验、安全和理论等，并将化学教育（中英文）（：）年第 卷第 期其与传统的采用实验教材学习前实验方式进行了比较。研究发现 的学生使用了在线学习视频的资源，在使用过后学生提出的问题更少，学生在实验课上的表现更加自信，在实践技能上的错误也更少，甚至可以在不需要其他条件支撑的情况下正确使用仪器。等人在 年进行了类似的研究，为了改善有机化学实验培训，
15、课程团队制作了前实验短片供学生在实验前观看；实验视频得到了学生积极的回应，调查显示超过 的学生认为该视频可以提升实验学习效果，且应该推广到其他实验教学中。前实验方式比较类前实验方式比较类文献主要通过比较种或多种前实验方式来观察学生学习效果的差异，其主要目的不在于介绍前实验方式，而是通过比较不同前实验方式对学生学习效果的影响，以此来改进实验教学。年 等人采用准实验设计的方式，比较了参加在线视频和实验讲座的 名普通化学课程学生的表现。在研究中，先让这些学生观看个实验的在线视频，再参加另外个实验的面对面实验课程，通过评估学生对实验基本原理的理解、在规定时间内完成每项活动的效率、在实验期间寻求帮助的行
16、为来评价学习效果。研究发现，前实验方式对学生寻求帮助的行为没有明显影响，但是在线视频前实验方式能显著提高学生在普通化学实验室的学习效果和减少对相关课程的资源需求。研究结果显示，使用在线实验视频学生的实验成绩（平均数 ，标准差 ）明显高于使 用 面 对 面 课 程 学 生 的 实 验 成 绩（，）。此外，参与者通过在线视频完成项活动所需的平均时间要比通过面对面课程完成项活动所需的平均时间少（面对面课程：；，中位数 ；在线视频：，）。该研究的特别之处在于，除了采用对比成绩来评价学生以外，研究还采用对比学习所用的时间、寻求帮助的行为等多种方法来评价前实验的效果，具有更高的可信性。等人的上述研究中主要研究相同文化背景的学生在不同条件下的学习效果差异，研究对象均来自同一国家和同一专业，文化背景相同，没有将学生的学习背景作为变量。年 等人针对不同文化（国家）背景但是专业背景和知识水平相似的学生开展论文前实验方式比较研究。他们分别将来自希腊和英国的学生分为实验组和对照组，让实验组的学生都参加的酸碱滴定实 验 室 前 培 训 课 程，并 分 别 在 计 算 机 集 群 和 上使用相同的 模拟器进行虚拟
