在过去的18个月里,化学教师在准备和实施实践中面临着巨大的挑战。克莱尔·桑瑟姆调查了他们的表现

如果你回想在学校上的化学课,你记得最清楚的是什么?它通常是实践、实验或演示。我自己最喜欢的化学课是我记得的第一堂课:碱金属与水反应的著名演示,以及由此而来的第一组反应系列。即使在20世纪70年代,也没有人会疯狂到让一个11岁的班级随意使用这种试剂。这是由老师演示的——尽管在我的记忆中,不是在塑料屏幕后面演示的——由此产生的爆炸和鲜艳的火焰是一件令人愉快的事情。今天,这个演示仍然在课堂上进行,如果学生们想知道元素周期表底部的铷和铯发生了什么,YouTube上提供了大量视频。

现在担任谢菲尔德高中化学主任的瑞秋·威利(Rachel Willie)也感到了同样的兴奋。“七年级的时候,我们做了一个氯含量测试,必须自己找到答案,我就迷上了它。这种调查的味道使我成为一名科学家。但并不是所有的化学老师都像她一样热衷于在学校里进行实践。2019年,尼娜·布尔开始在剑桥郡的康伯顿村学院教化学,她说:“现在我完全理解了理论,作为老师,我比当学生时更喜欢实践化学。”

在实际化学中仍然有一个令人惊叹的因素。许多中学化学教师报告说,特别是他们的年轻学生,对实践课充满热情,并表示,没有实践元素的化学将是一门相当枯燥、实事求是的学科。实验,即使被证明,也有非常有用的教学功能。许多化学专业的学生都同意一位9年级学生(13-14岁)的评论:“(这个蒸馏过程)是老师的演示,但在我们看到之后,它会更有趣,更容易理解。”

我享受实用的化学,比老师更喜欢,而不是我作为学生

自20世纪60年代以来,英国和威尔士的实用科学和技术教学得到了CleApss,举办了学校和学院的会员领导的咨询服务(包括小学)。最初,它产生了发布给会员学校的指南;目前导游在线提供会员组织,但其关联的YouTube频道上的视频演示是自由的。他们还提供了一种帮助热线,他们的成员认为这是至关重要的。

质量而不是数量

Cleapss的副主任Matt Endean没有注意到,在过去20年里,英国学校提供的实用化学课程的质量有任何明显的下降,尽管用于实用科学的时间总体上有所下降。他说:“除了顶级私立学校以外,所有学校都存在资金问题,但据我所知,他们都设法资助了必要的实践课程。”尽管GCSE和A-level课程中“规定的实践”数量的增加在一定程度上减少了创新的机会,但更严格的健康和安全法规并没有抑制人们对实际科学的兴趣或热情,特别是化学。

与教师相比,技术人员的工资少得可怜

然而,伊迪恩确实注意到一个近年来恶化的关键问题:学校化学技术人员的缺乏。许多学校削减了技术人员的工作时间,现在技术人员招聘出现了某种危机。只要政府和州长们准备好了,这个问题就会有一个简单的答案。他说,如果你看看学校给技术人员的薪水,你就不会惊讶地发现,申请这些职位的化学专业毕业生很少,更不用说研究生了。与教师相比,技术人员的工资低得可怜,通常只比最低工资高不了多少。

“规定实习”盛行的另一个问题,尤其是在普通中等教育证书(GCSE)水平上,是即使在流行病之前,学生们往往只有一次实践的机会。布尔说:“理想情况下,每一次实践都需要至少做两次,这样他们第一次就能学会如何操作设备,然后就能专注于实践的意义。”学生的反馈也表明他们愿意重复实验。

任何在上世纪七八十年代学习过a级化学课程的人都有在考试条件下做实验的记忆,这些记忆往往会让人神经紧张。这样的实际评估不再在英格兰发生,尽管在威尔士和北爱尔兰有。相反,在为期两年的课程中,a -level学生被要求承担一系列既定的实践任务,如果他们能够胜任这些任务,就会被授予及格分数。笔试的目的是进一步测试学生对实际工作的理解。虽然你可以不通过实践考试而在化学方面获得A*,但许多大学在入学要求中要求实践考试及格。

但是英国的中学似乎对他们的年轻学生做得更好,至少和其他一些欧洲国家相比是这样。Yair Doza最近在剑桥的一所学校教国际学士学位科学,这所学校招收了很多来自欧洲大陆的16岁以上的学生,他记得很多学生在IB课程开始的时候“甚至连本生灯都没开过”。

大流行的问题

但那都是2019年的事了,现在是现在。不用说,疫情改变了一切,在学校,实用科学课程的变化比大多数其他课程更大。在英国,学校不得不进出家庭教育,适应或多或少繁重的距离和卫生措施,而没有比社会其他地方更多的通知。康伯顿化学中心主任莎莉·哈丁(Sally Harding)说:“我们被告知周三要关门,实验室必须在周五前关闭。”不仅实验室关闭了,一些设备也消失了:疫情开始时,全国各地有很多学校向当地医院送去了护目镜、实验室大褂和其他防护用品,康伯顿高中和牛津高中就是其中之一。

在第一次锁定中,我们选择学习大气层的化学,因为它没有许多实践

员工Cleapss没有比在学校更注意第一锁定,但他们工作很努力生产两套新指南:一个用于实验,可以做在家里,和一个指导Covid-safe运行方式科学实验室在学校新兴封锁。“随着疫情的起起落落,我们将至少在未来两个学年保持这些设备的可用性,”迪恩说。“当市场衰退时,他们很可能会离开我们的头版,但如果需要,他们还是会出现的。”“Cleapss提供的家庭实验主要是基于那些为小学设计的实验,但也有许多是由中学生完成并享受的。”

没有获得实验室的情况比其他化学主题更容易。“在第一次锁定中,我们选择与我们的10名学生一起学习大气层的化学,因为它没有许多实践,”Harding说。Comberton教师记得正在学习材料科学的学生被要求在家庭周围捕猎物品,这些物品由具有特定性质的材料制成,包括聚合物和复合材料。家庭物理课程看到瞳孔从卧室窗口扔掉物体,以研究重力和沸腾的水壶来测量热量。

在线解决方案

与许多其他科目一样,化学依赖于视频 - 毫无疑问,碱金属与水反应的碱性金属 - 这一优惠。一个GCSE年度学生在剑桥综合上学生,将化学作为一个单独的科学,解释说,“我们被提供了看实验的视频,从这些实验中观察和数据,以便我们习惯的图形。他们并不像活着演示那样有趣,但它们比工作表更有趣,这是非常重复的。“牛津大学的化学负责人的Emma关于化学,同意:”视频是做实验的替代品。“

使用在线模拟器显示科罗拉多州学生的一个图象设计电路

资料来源:©Glenn J Asakawa/科罗拉多大学博尔德分校

世界各地的学生都利用了科罗拉多大学博尔德分校开发的免费互动科学模拟

但是,化学领域的一些主题特别适合于在线实验。最好的分子规模模拟比任何物理演示更能帮助学生建立精确的分子结构和动力学的心理模型,现在有很多选择。免费的“模拟来自于美国科罗拉多大学的美国似乎在英国广泛使用。“我们在周期表中使用了Phet的”建立分子“模拟,它的模拟也很受到GCSE学生进入实验室的第六个形式的一天,”Harding说。然而,没有说过,一些学校发现它比其他学校更难,以确保所有学生至少有“足够好”的WiFi连接,并在学校封闭期间进入正确的设备。

视频根本不能代替现场实验

当封锁放松,学生们回到教室时,学校化学实验室面临着一系列不同的挑战。由于需要保持社交距离,实验室受到了严格限制,学生被要求面对面,学生和老师之间的任何身体互动要么被禁止,要么被严格限制。威利说:“很难进行任何实验,如果学生答错了,老师可能需要亲自干预。”“在我们回到课堂教学后不久,我们就失去了一名工作人员,因为他们去帮助一名在实际操作中遇到困难的学生,当这名学生第二天检测呈阳性时,他们被迫自我隔离。”学生们也不得不单独或在更小的小组中工作,这更贵,因为需要更多的试剂(和更多的技术人员的时间)。最后,需要在每个“泡泡”学生之间的一段时间内隔离设备,这进一步限制了可用的实践时间。

因此,许多学校优先为年龄较大的学生,特别是那年面临考试的学生安排实践活动也就不足为奇了。年龄最小的中学学生,11 - 13岁的7岁和8岁,无疑受到了最大的影响。有些学校根本就没有给这些孩子安排实验时间,因为这些孩子正处于易受影响的年龄,而且经常喜欢做实验。再过几年,我们就会知道他们对化学的兴趣是否会比一般学生的兴趣减退得更厉害。相比之下,regarsoe将一组12年级的学生完全从课程表中取消,让他们进入实验室进行两天紧张的训练,这样他们就可以完成所有他们错过的练习。

和以往一样,社会经济问题也会产生影响。条件较差地区的学校和学生将比条件较好的地区遭受更多的破坏。和去年一样化学对所有报告,我们知道家庭中弱势学生,“科学资本”较少,在不太可能继续学习化学。

老师管道

大流行对最不经验丰富的员工尤其困难。当公牛通过她的第一个教训年度开始时,锁定命中,她描述了轻描淡写的“有趣”。“我很清楚我错过了多少实用经历,这诱惑了我的信心,但我知道我幸运的是我收到了我经验丰富的同事,特别是莎莉[Harding],”她说。并非每一位年轻的老师都有这样的支持,而今年的新教师也将在教学实践中失去大部分预定的实验室时间。

我在封城期间获得的IT专业知识对我的整个职业生涯都是无价的

这个问题的深度揭示在一个皇家化学学会调查在英国,超过8%的新化学教师和实习化学教师对此表示赞同。不足为奇的是,大多数学生报告说,他们在教学实验工作中既缺乏实践,也缺乏信心。“我们认为,直接向学校或培训机构提供用于实践技能开发的资金,对弥合这一差距至关重要。”RSC的教育政策专家帕尔默(Michelle Palmer)说,因此,我们呼吁政府提供额外的资金,以满足这些紧迫的CPD需求。但也有一线希望。“我在封城期间意外获得的IT专业知识将对我的职业生涯非常宝贵,”布尔说。更有经验的教师也学习了新的IT技能,康伯顿的哈丁打算在进行演示时播放视频,“这样后排的孩子可以看得更清楚”。

一旦我们摆脱大流行,实际化学将如何适应:哪些变化将保留,哪些将消失?隔离工具肯定在第二个清单上,但许多教师希望卫生状况的改善能够持续下去。最让人担心的是,那些被淘汰的学生能否在实际工作中重拾信心。温布尔登高中的化学主任玛丽·麦戈文说:“自从回到学校,我们一直非常努力地提供尽可能多的实践机会,让我们的女孩们恢复自信。”

希望,该国将增强我们需要化学家需要多大的欣赏,以促进药物和疫苗,以抵消Covid并在蔓延之前解决下一个大流行。但主题会吸引那个值得拥有的年轻人吗?任何化学教育的关键部分都是实际的工作,要么由学生完成或由老师讲声,所以投资更多资源是关键,因为RSC正在呼吁政府做。另一个至关重要的是经常被忽视的因素是野蛮的学校化学技术人员:他们需要更多的工资,更大的尊重他们的热情,奉献精神和专业。

克莱尔·桑瑟姆是英国剑桥的一位科学作家