朱慶　錢揚義　麥裕華　杜慧鳴　石光

摘要： 對“國培計劃（2018）”專職培訓團隊研修項目華南師范大學化學班60名學員教師進行調查，了解對手持技術實驗功能、應用影響因素的態(tài)度。結果顯示： （1）不同類別教師一致顯著認同手持技術實驗的實驗信息化功能;（2）不同類別教師均認同“實驗資源與支持”是最影響手持技術實驗應用的因素;（3）不同類別教師對手持技術實驗的功能和應用的影響因素有不同的態(tài)度取向。態(tài)度調查結果有助于根據(jù)不同類別教師的態(tài)度取向，預期，優(yōu)化手持技術實驗的應用情況。

關鍵詞： 手持技術; 數(shù)字化實驗; 化學教師; 態(tài)度調查

文章編號： 10056629（2019）10001306中圖分類號： G633.8文獻標識碼： B

1 問題提出

手持技術是由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和裝有配套軟件的電腦端組成，收集與處理實驗數(shù)據(jù)的信息技術系統(tǒng)[1]。該系統(tǒng)能夠定量收集溫度、pH、電導率、色度、壓強、氧氣濃度（包括溶解氧）、二氧化碳濃度以及多種離子濃度等數(shù)據(jù)，并以曲線形式呈現(xiàn)在電腦上。應用手持技術的化學實驗可以稱為手持技術數(shù)字化化學實驗，簡稱為手持技術實驗。與傳統(tǒng)實驗相比，手持技術實驗具有測量儀器攜帶方便，測量操作簡單快捷等功能。由于手持技術實驗能夠實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)可視化，具有幫助學生探析微觀世界，促進學生抽象概念認知，提高學生學習興趣和信息技術能力等一系列教學功能[2]。

教育部《教育信息化“十三五”規(guī)劃》要求進一步推進教育信息化，實現(xiàn)信息技術與學科教育教學的深度融合[3]。近十幾年，研究者在手持技術實驗的案例開發(fā)[4～7]、教學實踐應用[8～10]和認知模型建構[11]等方面相繼取得豐碩成果，對提升中學化學教師的信息化教學能力，優(yōu)化中學化學教育教學質量起到重要作用?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（2017年版）》提出化學教科書和教學實踐要增加數(shù)字化實驗[12]。這說明手持技術實驗的應用得到國內中學化學教育領域的高度認可，將在新一輪化學課程改革中發(fā)揮重要作用。

態(tài)度是個體在社會生活中對某種對象形成的、相對穩(wěn)定的心理反應傾向，包括認知成分、情感成分和行為意向成分[13]。了解個體以及群體對于某種對象的態(tài)度，既能夠了解個體目前的心理狀態(tài)，還能夠預測個體的可能性行為?；瘜W教師對于手持技術實驗的功能和影響因素，也會有相應的態(tài)度。最理想的狀態(tài)是化學教師對手持技術實驗的不同功能均具有積極的認同，對影響手持技術實驗應用的因素有清晰的認識。由于化學教師對手持技術實驗的態(tài)度，會影響著其應用手持技術實驗的行為，因而關注化學教師態(tài)度的具體狀況是有意義的研究問題。然而，國內卻較少有相關的態(tài)度調查研究，已報道的研究結果[14]也難以反映當下現(xiàn)實。在信息技術與化學教育教學需要高度融合的今天，有必要充分了解化學教師對手持技術實驗的真實想法，為進一步推廣手持技術實驗提供必要的參考。

基于上述考慮，本研究以“國培計劃（2018）”示范性項目專職培訓團隊研修項目華南師范大學化學班的學員教師為調查對象，了解他們對手持技術實驗功能和影響因素的態(tài)度。具體的研究問題是： （1）對比傳統(tǒng)實驗，不同類別教師主要認同手持技術實驗哪些功能？（2）不同類別教師主要認同哪些影響手持技術實驗應用的因素？

2 研究方法

2.1 研究參與者

研究對象共來自19個省份，其中來自高校、教研機構和教師進修學校（以下簡稱教育支撐機構）、中學的教師分別有21人、12人、27人，包括從初級職稱到正高級職稱的教師。他們具有一定的代表性，其作答結果也一定程度地代表國內各類型教育機構化學教師對手持技術實驗的態(tài)度。

2.2 研究工具

自編手持技術實驗態(tài)度調查問卷作為研究工具，包括2個題組共21道題。

題組1了解教師在對比傳統(tǒng)實驗時，對手持技術實驗最突出的功能的認同。筆者認為手持技術實驗的功能主要表現(xiàn)在使用信息技術優(yōu)化了定量實驗過程，豐富了教學方法、策略和資源等教學實踐內容，促進學生在化學學科思維、知識和能力等方面的發(fā)展，可以概括為“實驗操作”“教學實踐”“能力提升”“認知發(fā)展”4個維度。題組1設置1道多項選擇題，選擇了16個有代表性的功能作為選項。每4個選項對應1個維度。教師需要在16個選項中選擇個人認為手持技術實驗最突出的4個功能（占總數(shù)的25%）。選擇的每個選項均計1分，總分是4分。由于總分固定且選項限選，各選項和各維度的均分是相互競爭的。某選項和某維度的均分越大，表示教師群體越認同該選項和該維度反映的功能。題組1是多選題，經(jīng)研判后具有內容效度和專家效度。

題組2了解教師在不考慮經(jīng)濟條件時，對影響手持技術實驗應用的重要因素的認同。影響手持技術實驗應用的重要因素主要表現(xiàn)在教師獲得的實驗資源和單位提供的支持保障、教學內容的需要和教學時數(shù)的安排、師生對手持技術實驗的知識和應用能力、應用手持技術實驗能夠獲得的教學效果，可以概括為“實驗資源和支持”“教學需求和安排”“教師知識和能力”“數(shù)字化實驗效果”“學生能力表現(xiàn)”5個維度。題組2設置20題選擇題，選擇了20個有代表性的影響因素作為題目內容?！皩嶒炠Y源和支持”等維度分別有4、 4、 5、 4、 3題。問題使用Likert 7點量表計分形式，選項從“極其影響”到“極其不影響”，分別計分7分至1分。教師需要在每題選擇最符合個人真實想法的選項。某題和某維度的均分越大，表示參訓教師越認同該題和該維度反映的影響因素。各題均分與所在維度均分、各維度均分和題組均分均具有顯著強相關（r>0.7， p<0.001）。題組的Cronbachs a系數(shù)是0.963，“實驗資源和支持”等維度的Cronbachs a系數(shù)是0.822～0.960。這顯示題組2具有良好的結構效度和內部一致性信度。

2.3 研究流程

研修班安排手持技術實驗專題培訓活動，為教師詳細介紹手持技術實驗的實驗案例和教學案例、研究進展和成果。在專題培訓活動結束后，教師進行15分鐘問卷調查。筆者回收調查問卷，進行數(shù)據(jù)處理和分析。

3 結果與討論

3.1 教師一致顯著認同手持技術實驗的實驗信息化功能

首先，通過單因素方差分析，對不同工作單位（高校、教育支撐機構、中學）教師在手持技術實驗功能的態(tài)度評分進行差異性檢驗。表1顯示3類教師在各功能維度均分的差異均不顯著（p>0.05），這表示3類教師對各功能維度有類似的態(tài)度。例如，3類教師在“實驗操作”維度的均分均最高，尤其是教育支撐機構教師的均分達到2.18分，而在其他功能維度的均分均在1.00分附近或以下。

其次，通過重復測量方差分析，對每類教師各自在手持技術實驗功能的態(tài)度評分進行差異性檢驗。表2顯示3類教師各自在各功能維度的均分均存在顯著差異，多重比較顯示主要是“實驗操作”維度與其他功能維度的均分存在顯著差異（p<0.05）。這表示3類教師內部對各功能維度有不同程度的態(tài)度，均顯著地認同實驗信息化功能是手持技術實驗最突出的功能。

再者，通過描述統(tǒng)計，了解各類教師在各功能的具體態(tài)度情況（見表3）。3類教師均首選“實驗操作”維度“能夠呈現(xiàn)定量、準確、直觀的實驗結果”功能和“能夠實時、快捷測量多種物理量的數(shù)據(jù)”功能，均分均為0.50分以上，教育支撐機構教師的均分更達到0.80分以上。對于其他功能的態(tài)度，3類教師體現(xiàn)出不同的傾向性。中學教師更認同“教學實踐”維度“幫助學生理解化學概念，提高課堂教學效率”功能。教育支撐機構教師相當重視手持技術實驗“發(fā)展學生使用證據(jù)的論證能力”功能。高校教師主要認同“教學實踐”維度“激發(fā)學生化學學習興趣，培養(yǎng)內在學習動機”功能。

最后，在未被選的功能中，高校教師均不選“促進學生建立化學變化的學科觀念”功能，教育支撐機構教師均不選“增強學生參與化學學習活動的機會和空間”“發(fā)展學生自主學習和合作學習的能力”“發(fā)展學生使用信息的數(shù)字化學習能力”功能。這表示相應教師群體可能不認同這些功能。

總體而言，3類教師均一致顯著地認同定量、實時和簡便等實驗信息化功能是手持技術實驗最突出的功能。他們在態(tài)度認同的相異之處主要是，中學教師更認同手持技術實驗提高教師課堂教學效率和質量的功能，教育支撐機構教師更認同手持技術實驗促進學生論證能力發(fā)展的功能，高校參訓教師更認同手持技術實驗激發(fā)學生學習興趣和動機方面的功能。3類教師是從個人工作內容和經(jīng)歷的角度看待手持技術實驗的功能，所以會對手持技術實驗較突出的功能有不一致的考量。由于中學教師需要直面中學化學教學實踐現(xiàn)場，所以會比其他類別教師，更突出考慮手持技術實驗解決教學問題和提供教學效益方面的功能。該研究結果充分展示3類教師對手持技術實驗功能的不同態(tài)度，也符合人們對中學教師相關態(tài)度的預期。

3.2 教師一致認同“實驗資源和支持”最影響手持技術實驗

首先，通過單因素方差分析，對3類教師在手持技術實驗應用影響因素的態(tài)度評分進行差異性檢驗。表4顯示3類教師在各影響因素維度均分的差異均不顯著（p>0.05）。其次，通過重復測量方差分析，對每類教師各自在手持技術實驗影響因素的態(tài)度評分進行差異性檢驗。結果顯示3類教師各自在各影響因素維度均分的差異均不顯著（p>0.05）。綜合這兩方面結果，可知3類教師無論在群體間或群體內部，對各影響因素維度均有類似的態(tài)度，認同各種影響因素的重要性。

再者，通過描述統(tǒng)計，了解各類教師在各影響因素的具體態(tài)度情況。在表4中，高校、教育支撐機構教師在“實驗資源和支持”維度的均分均最高，中學教師在“教師知識和能力”“實驗資源和支持”“學生能力表現(xiàn)”維度的均分均最高，這表示中學教師對影響手持技術實驗的因素有更廣泛的認同。

由于3類教師對各影響因素的態(tài)度評分基本上都在5分以上（見表5），各影響因素均可以作為“重要”的影響因素。為了更好地分析3類教師最關切的影響因素，特別以5.60分作為分界線，選取出部分均分較高的影響因素。其中，“實驗資源和支持”維度的“單位對使用數(shù)字化實驗的支持”“實驗裝備的日常維護和更新”影響因素都獲得3類教師的重視，畢竟實驗設備是手持技術實驗得以存在和應用的基礎。中學教師和教育支持機構教師均認同“教師知識和能力”維度的“教師接受新事物的意識”“教師設計手持技術實驗的能力”是很重要的影響因素，特別關注中學教師在應用和發(fā)揮手持技術實驗作用中的獨特作用。中學教師還特別重視學生的情況，認為“學生能力表現(xiàn)”維度的“學生分析手持技術實驗結果的能力”是很重要的影響因素。相對地，教育支撐機構教師從實現(xiàn)效果的角度思考問題，在意“實驗資源和支持”維度的“化學實驗室的使用和安排”和“數(shù)字化實驗效果”維度的“手持技術實驗提高學生化學知識認知效果”影響因素。

總體而言，3類教師均一致地認同“實驗資源和支持”維度有關的影響因素是手持技術實驗最重要的影響因素。結合個人工作內容和經(jīng)歷，不同類別教師對手持技術實驗其他重要的影響因素有不同的認同。中學教師從個人教學實際工作出發(fā)，對手持技術實驗與化學教學實踐的關系有更深入的認識。他們把參與課堂教學的師生放在主要地位，重視將教師的專業(yè)素養(yǎng)、學生的學習能力作為重要的影響因素。中學教師是否具有接受新事物的意識對手持技術實驗能否得到應用影響極大，學生能否具有分析手持技術實驗結果的能力對手持技術實驗的應用效果影響極大。因此，中學教師對手持技術實驗應用影響因素的判斷非常深刻。相對地，教育支撐機構教師將手持技術實驗可能帶來的教學效果作為很重要的影響因素。這是從教學效果導向和“反撥”教學實踐的角度，認識教學效果對手持技術實驗應用的潛在影響。該研究結果充分展示3類教師在認同手持技術實驗應用影響因素的差異性，為理解不同類別教師的關注度和行為選擇提供參考。

3.3 討論和建議

不同類別教師在本研究的作答反映出各自教師群體對手持技術實驗應用的鮮明態(tài)度。由于不同類別教師有不同的工作內容和經(jīng)歷，導致他們對手持技術實驗應用的功能和影響因素有不同認同。但他們的態(tài)度和重要關切均沒有高低之分，需要得到人們的尊重和理解。只是不同的態(tài)度取向可以為不同類別教師帶來不同的行為意向和具體行為。因此，可以結合本研究結果，更好地預期和優(yōu)化不同類別教師應用手持技術實驗的具體情況。

3.3.1 做好物質資源和支持建設

“實驗資源與支持”是人們認為影響手持技術實驗應用的最重要因素，也是制約手持技術實驗應用的主要矛盾。為解決中學教師缺乏“實驗資源與支持”的后顧之憂，中學適宜盡量配備手持技術實驗設備和營造鼓勵教師應用手持技術實驗的良好氛圍;中學教師適宜主動積累優(yōu)質的手持技術實驗設計和教學案例，建立個人的、可供參考的案例庫;大學和教育支撐機構也適宜主動向中學教師提供一系列有教學創(chuàng)新和思考價值的案例。

3.3.2 培養(yǎng)有創(chuàng)新意識的種子教師

手持技術實驗的應用不僅只是教師簡單地使用信息技術工具，還會為師生帶來教學方式和學習方式的深度改變。誠如研究結果所指出，中學教師和教育支持機構教師均認同： 一名教師是否具有良好接受新事物的意識和設計手持技術實驗的能力，是影響手持技術實驗從嘗試性應用到常態(tài)性應用的重要因素。因此，中學、教育支撐機構和大學適宜聯(lián)合選擇有創(chuàng)新意識的教師開展系統(tǒng)的手持技術實驗應用研究，為他們搭建教學探索和展示的各層次平臺，優(yōu)先把他們培養(yǎng)成為有專長的種子教師，再通過他們的示范效應帶動更多的教師參與手持技術實驗應用研究。

3.3.3 研討學生論證能力培養(yǎng)問題

本研究發(fā)現(xiàn)，一方面，“學生分析手持技術實驗結果的能力”作為中學教師認同的很重要因素，是手持技術實驗得以順利應用的“因”;另一方面，“促進學生論證能力發(fā)展”作為教育支撐機構教師非常認同的功能，是手持技術實驗順利應用的“果”。這兩者其實是內容一致的。學生分析手持技術實驗結果時，需要分析數(shù)據(jù)曲線的變化趨勢和特殊點的化學意義，更好地理解物質變化的規(guī)律，以便證實或證偽研究假設。而結合主張（研究假設）、證據(jù)（曲線）和理由（化學概念和原理），回應反駁和質疑，就是學生需要經(jīng)歷的論證過程。因此，學生分析和論證能力的培養(yǎng)以手持技術實驗作為良好載體，并且與手持技術實驗的廣泛應用相輔相成。錢揚義等人提出“四重表征”理論用于師生更好地理解和解釋實驗結果[15]，但仍然缺少從論證教學角度，對師生在該學習任務的教學實施展開探討。這是值得人們深入研討的教學實踐問題。

3.3.4 提供差異化的教師培訓內容

在各類型教師培訓活動中，可以結合不同類別教師的態(tài)度取向，提供差異化的手持技術實驗培訓內容，讓教師對手持技術實驗產(chǎn)生更全面的認識，以便教師的認識和態(tài)度不局限在原來最認可的功能和影響因素上，而是具有更客觀的認識和更理性的判斷，愿意更積極地應用手持技術實驗解決教學實踐問題。

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