“产教研”模式在化学创新实验课程中的应用及效果分析

王 书 玉

(华东师范大学第一附属中学，上海 200086)

随着教育改革不断向纵深发展，中学教育愈加重视对学生创新能力的培养，创新课程建设已经成为中学教学工作的重要组成部分，是提升学生综合素质、落实化学学科核心素养的重要途径[1]。而如何提升该类课程教学效果，充分调动学生的学习兴趣和创新潜质，探索与时俱进的全新教学模式，使授课形式不再拘泥于传统，授课内容彰显时代特色，是当前中学创新教育工作者面临的机遇和挑战[2]。教育部《中国教育改革和发展纲要》指出：高等教育要“加强实践环节的教学和训练，发展同社会实际工作部门的合作培养，促进教学、科研、生产三结合”。为了更好地为高等院校输入优秀人才，并为学生进入大学深造做好衔接和铺垫，中等教育中的创新课程也可以大胆尝试，将“产教研”相结合的教学模式引入创新教育体系中。

笔者全面负责学校的创新实践教学工作，特别注重创新实验课程建设以及新型教学模式探索。我们在开设《高中化学创新实验》课程时，首次引入了生产、教学和科研一体化的教学模式，在这种集知识性、趣味性、实用性及前瞻性为一体的授课模式下，学生的创新原动力得到充分激发，创新行为得到全面夯实，显著提升了化学创新课程的育人效果。

一、“产教研”教学模式的内涵

所谓“产教研”教学，是指将生产(生活)实际、课程教学和科技前沿三者相互渗透、有机结合、相互促进的一种教学模式。

化学创新课程不同于传统的以知识习得为主的基础型课程，而是以问题解决为目标、以课题研究为载体、以知识应用为手段、以能力提升为宗旨的综合性创新实践活动。学生只有在充分理解理论知识、了解实际应用的基础上，结合相关科学领域的前沿热点，才能发现具有创新性、可行性和实用性的研究课题，采用科学的研究方法和技术路线进行探究。“产教研”教学模式无疑是与化学创新课程最匹配的教学模式之一，该模式包含三点内涵：一是结合生产实际，可以使知识更鲜活、问题更明确、研究更有价值。化学是一门实践学科，人类探索自然是为了更好地生活，根植于实践的知识更具生命力。二是关注科学前沿，可以使研究方向更精准，研究效果更显著。与当今科研前沿热点的关联，既可以为课题注入新鲜血液，又能避免无价值的研究，切实提高研究效果。三是立足课程教学，可以使内容更现代，实施更顺畅，育人更有成效。有了生产和科研的支撑，扩大了课程教学的时空，课程内容也更具时代气息；先进的科学方法与技术手段保障了课程的顺利实施，从而有效实现对学生创新素养和实践能力的提升。

笔者在创新教育工作中，结合自己的课题研究和生产实践，充分利用高校、科普场馆和企业的资源，为学生创造生产见习、观摩、科学研究等机会。比如，上海宝钢集团、上海玻璃厂、上海化工厂等为我校学生提供生产见习机会；崇明东滩湿地等科普场馆为学生提供丰富的实践体验资源；同济大学、华东师范大学、华东理工大学等高校的实验室资源对我们的学生开放，扩大了科学研究平台。另外，我们充分利用多媒体资源和网络数据库，将生产场景、科研过程“搬进”课堂，引领学生从传统课堂中走出来，带着学习新知识的热情和对新鲜事物的好奇心，接触化学学科的最前沿领域。通过生产场地实习、参与科学研究、现场视频播放、实验图片观看及原材料、成品实物展示等，让学生如身临其境，使创新教育课程更具实用性和现代化特征。

二、“产教研”教学模式实施流程

下面以我校的校本课程《高中化学创新实验》为例，系统阐述“产教研”教学模式如何实施。

1.实施原则

开设《高中化学创新实验》课程的目的在于，以课题研究为载体，将高中化学理论知识在实际生产和高科技领域中的应用展示给学生，并通过对实际存在问题的探究，调动学生学习化学的积极性，加深对化学理论知识的理解，提升学生创新能力。

在“产教研”教学模式实施过程中，需要遵循四个基本原则：

(1)课程的设计要兼顾基础与前沿。在进行“产教研”教学设计时，在高中化学理论知识的基础上，结合学科前沿热点，制订集前瞻性、趣味性与可行性于一体的课题作为课程内容。

(2)教学内容的撷取要有代表性。生产实践内容、最新科研成果信息，都要通过创新课程这一载体传递给学生，因此，要服务于课程，根据课程教学内容需要和教学目标对相关信息进行选择。

(3)接近生产，重视安全。带领学生参观工厂或者走进研究基地，一定要注意学生的人身安全问题。学生知识面尚窄，社会经验不足，课程开展必须把安全工作放在重中之重的位置。

(4)实事求是，效果第一。创新教育课引入产教研教学模式要视实际情况而定，适时、适度引入，将教学效果放在第一位，切忌盲目、牵强。

2.教学设计

引入“产教研”教学模式，首先要根据创新教育课程的教学大纲，将课程内容及教学目标进行归类划分，再根据各部分教学内容的特征，判断哪一部分教学内容适合引入“产教研”教学模式。下面以课程中的一个研究专题“纳米银的制备及杀菌性能改进”为例进行探讨，该专题是在了解纳米银生产、应用的前提下，对其使用过程中存在的易团聚等问题进行改进，并对其杀菌增效作用进行研究。其中一种方案便是将纳米银附着在具有较强吸附性的材料(氢氧化镁纳米组装材料)表面，以减少纳米银的团聚，提高杀菌效果。对于纳米银的生产及应用部分，强调与生产实践相结合，而纳米银的杀菌机理及性能改进部分，侧重与科学研究相结合[3]。其次，在系统分析课程内容及授课教师科研背景、生产生活阅历的基础上，与相关企业及高等院校、研究所建立联系，获得他们的支持和帮助，明确为学生提供见习的时间和地点。再次，搜集整理课程相关的多媒体资料，这些资料要能够反映课程内容的最新进展，且适合课堂观看或使用。最后是恰当选择专题中的实验内容，让学生们通过实验操作，丰富和提升生产案例中涉及的纳米材料的制备工艺设计、无机材料的粒径调控等相关理论知识，实现科研丰富理论、理论指导实践的良性循环。

3.实施过程

《高中化学创新实验》课程引入“产教研”教学模式，学生的角色发生根本转变，由被动听讲变为主动观察，积极思考，真正成为课堂的主角，使课堂气氛异常活跃，学习热情空前高涨。

还以《高中化学创新实验》课程的一个专题“纳米银的制备及杀菌性能改进”为例，可采用“产教研”教学模式的内容如表1所示。从表1不难看出，将教学内容进行模块化后，教师起到的作用是创造见习条件、指引研究方向、梳理理论知识以及在实验过程中对学生进行必要的指导。

表1 可以采用“产教研”教学模式的课程内容

“产教研”教学模式实施包括以下五个方面：

(1)展示生产现状，激发学生兴趣，寻找存在问题。推荐学生课堂或者课后观看多媒体视频如《纳米世界》《走进纳米世界》《纳米技术》等公开课或纪录片，让学生了解纳米科技，体会科技的魅力。在此基础上选择与生活密切联系的纳米材料——纳米银作为研究对象，在充分调研纳米银材料制备及应用的前提下，联系本市相关厂家进行现场参观，让学生身临其境，避免了将生产线、实验路线等建立在黑板上的枯燥呈现模式。通过这一环节，学生了解了纳米银生产、应用中存在的团聚与稳定性问题，以此为研究对象，设计研究方案。

(2)关注科研前沿，确定研究方向，设计探究方案。针对上述研究方向学生充分发挥想象，提出各种设想，并通过文献调研及专家指导，最终确定设计一种具有较高表面积比和吸附性的负载材料来吸附纳米银，使其分散在负载材料表面，可以达到有效减小团聚的目的。而在负载材料的选择和制备方面，更加需要紧密联系现有的科学研究，以期方案更加可行。

(3)立足课堂教学，学习相关理论，助推课题研究。在这样的创新实验课程中，既涉及高中化学基础知识，比如银、氢氧化镁的制备、化学键原理，又包含像晶体生长相关理论、表面活性剂性质、纳米材料表征等拓展性知识，这就需要利用课堂探讨，加深对基础化学知识的理解和应用；通过课堂讲解，掌握拓展性知识，为课题研究的顺利进行提供理论保障。另外，方案的提出、优化过程，需要教师在课堂上鼓励学生充分发挥想象力，大胆提出科学问题，敢于阐述自己的观点和见解，教师及时解惑，帮助学生理解理论知识，真正实现“非学无以致疑，非问无以广识”。

(4)依托高校资源，拓展教学时空，确保研究效果。在实验阶段，根据学校现有实验条件，一部分实验内容在本校实验室完成(比如上述专题中纳米银的制备、氢氧化镁组装材料的制备等)；另一部分实验内容则需借助高等院校的实验设备(比如，我们带学生到同济大学材料学院进行纳米银和氢氧化镁的透射电子显微镜和X射线粉末衍射检测，研究材料的微观形貌和结构；到同济大学生命科学学院进行纳米银杀菌性能测试)。通过这样的环节，学生现场感受高端检测仪器和先进的实验环境，在探究知识的同时，心中研究的种子也开始生根发芽。

(5)模拟科研过程，学习研究方法，提升创新能力。整个创新实验课程以课题研究为主线，学生体验科研的全过程，包含选题、开题、中期、结题四个阶段，经历文献调研、实验方案制订、实验操作、大型仪器分析测试、数据归纳整理、报告或论文撰写、答辩交流等环节，对科研有了初步的认识，了解到每个研究阶段应该把握的关键问题，掌握了基本的研究方法，综合运用所学基础知识并进一步拓展了个性化知识；在课题研究中进行合作学习，使知识、能力、人格等方面的创新素养得以全面提升。

4.教学效果

通过“产教研”教学模式，学生能够切实感受化学学科的魅力，乐于进行新知识探索和科学研究。同以往相比，该教学模式的引入，起到了如下几个方面作用：

(1)拓宽了学生的视野。通过 “产教研”教学模式，将学生带到生产和科学研究的第一线，由被动接受教育转变为主动学习，接触企业生产现状和科学研究的最新进展，掌握书本上没有的知识，有效拓展了课堂学习的时间和空间。

(2)激发学生对科研的热爱。从新功能材料的研发试用，到生产过程中遇到问题的解决，往往都离不开化学经典理论的支持。由于采用“产教研”模式的教学案例真实具体，学生作为课堂的主体积极参与，学习热情异常高涨，对科研表现出浓厚的兴趣，教学效果非常好。

(3)实现学以致用。在高中化学创新教育课中，通过引入“产教研”教学模式，使学生掌握的化学理论知识得到充分利用，这将有助于学生在日常生活中遇到实际问题时，运用高中所学的理论知识寻找解决方案，加深对事物的认知程度，提高处理问题的能力。

(4)提升学生的创新能力。“产教研”教学模式的引入，充分调动了学生学习的积极性和主动性，通过“产教研”教学模式，学生拥有更加丰富的创新体验过程，使发现问题、思考问题和解决问题的能力得到全面锻炼，创新思维获得提升。通过产教研结合，学生更有信心参加各学科技能竞赛、科技创新、化学课题研究等活动，取得的成绩也明显好于以往。特别值得一提的是，参加《高中化学创新实验》课程学习的学生中，已有11人取得了原创性研究成果，其中包括申请国家发明专利1项，在国际学术期刊发表SCI英文论文2篇[3-5]。

三、结论与展望

拓宽创新课程开设思路，探索新型教学模式，对于落实化学学科核心素养、提升中学化学创新课程育人效果极具现实意义。在当前国家提出提升科学素养的大环境下，“产教研”教学模式的引入，能够克服课程内容陈旧、教学模式单一等不足，有利于激发学生对科学研究的热爱，鼓励青少年志存高远、勇攀高峰。而全面提升学生创新综合素养，推进“产教研”教学模式的大范围实施，还需要我们加强与企事业单位的交流合作，把握化学学科生产、科研最新动态，为“产教研”教学模式在化学创新教育课程中的推广创造必要条件。

[参 考 文 献]

[1] 王书玉.巧用《化学小报》，提升育人效果[J].化学教学，2017，39(2)：36-38.

[2] 王书玉.高中与大学化学创新实践教育的衔接与铺垫[J].中学化学教学参考，2017(6)：67-69.

[3] 王书玉，梁辕臣，曹奕超，等.纳米银/氢氧化镁纳米组装球复合杀菌剂及其制备方法：中国，2017103130994[P].

[4] WANG SHU-YU，HE WEN-ZHI，LIU CHANG，et al.Characterizations and preparation of Mg(OH)2nanocrystals through ultrasonic- hydrothermal route [J].Research on Chemical Intermediates，2016，42(5)：4135-4145.

[5] WANG SHU-YU，ZOU LE-YAN，LIANG YUAN-CHEN，et al.Controlled synthesis and enhanced bacteriostatic activity of Mg(OH)2/Ag nanocomposite[J].Research on Chemical Intermediates.2017，doi.org/10.1007/s11164-017-3150-x.