在大流行中进行实验

如果你回想在学校上的化学课，你记得最清楚的是什么?它通常是实用的、实验的或示范的。我自己最喜欢的化学课是我记忆中的第一课:碱金属与水反应的著名演示，以及由此而来的第一类反应系列。即使在20世纪70年代，也没有人会疯狂到让一群11岁的孩子随意使用这种试剂。这是由老师演示的——尽管据我所知，不是在一个塑料屏幕后面演示的——由此产生的爆炸和色彩鲜艳的火焰令人愉悦。这个演示现在仍在课堂上进行，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上有很多视频。

蕾切尔·威利(Rachel Willie)也感受到了同样的兴奋，她现在是谢菲尔德高中的化学主任。“七年级的时候，我们做了一次氯气测试，我们必须自己找到答案。这种探索的味道使我成为了一名科学家。但并不是所有的化学老师都喜欢在学校实践。妮娜·布尔从2019年开始在剑桥郡康姆伯顿乡村学院教化学，她说:“比起学生时代，我更喜欢当老师时的实用化学，现在我完全理解了理论。”

在实际化学中仍有令人惊叹的因素。许多中学化学教师报告说，他们的小学生尤其热切地期待着实践课，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。而实验，即使经过演示，也具有非常有用的教学功能。许多化学专业的学生都会同意一位9年级学生(13-14岁)的评论:“(这种蒸馏)是老师演示的，但在我们看过之后，它更有趣，更容易理解。”

我当老师时比当学生时更喜欢实用化学

自20世纪60年代以来，英格兰和威尔士的实用科学技术教学一直得到Cleapss的支持，Cleapss是一家为学校和大学(包括小学)提供会员主导的咨询服务机构。最初，它制作指南，张贴给会员学校;现在会员机构可以在网上看到指南，但YouTube相关频道上的视频演示对所有人免费。他们还提供帮助热线，他们的成员认为这至关重要。

质胜于量

Cleapss的副主任马特•安登(Matt endan)没有注意到，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，所有学校都存在资金问题，但据我所知，它们都设法为必需的实践课程提供了资金。”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减弱人们对实践科学的兴趣或热情，特别是化学。

与教师相比，技术人员的工资低得可怜

然而，endan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可用性。许多学校缩短了技术人员的工作时间，现在技术人员的招聘出现了危机。这个问题很容易解决，只要政府和州长们准备好了。他说:“如果你看看学校为技术人员提供的薪水，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，通常比最低工资高不了多少。”

“规定的实践课程”占主导地位的另一个问题是，尤其是在普通中等教育证书(GCSE)水平，即使在大流行之前，学生们通常也只有一次实践课程的机会。布尔说:“理想情况下，每一次实践都至少需要做两次，这样他们第一次就能学会如何使用设备，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过A-level化学的人都有在考试条件下做实验的记忆——通常是伤脑筋的记忆。尽管在威尔士和北爱尔兰会进行这样的实际评估，但在英格兰已经不再进行了。相反，a -level学生被要求在两年的课程中完成一系列既定的实践任务，如果他们能够胜任这些任务，他们将获得及格分数。笔试旨在进一步测试学生对实际工作的理解。虽然你不通过实践部分也可以在化学上得到A*，但许多大学在招生要求中要求实践及格。

但是英国的中学似乎对低年级学生做得更好，至少与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授国际学士学位课程，这所学校招收了许多来自欧洲大陆的16岁后学生，他记得这些学生中有许多人在IB课程开始时“从来没有开过本生灯”。

大流行的问题

但这一切都发生在2019年，而现在。毋庸置疑，这场大流行改变了一切，在学校里，实用科学课程的变化比其他大多数课程都要大。在英国，学校不得不在没有比社会其他地方更多的通知的情况下，断断续续地接受家庭教育，并适应或多或少繁重的距离和卫生措施。“我们被告知周三就要关门了，实验室必须在周五结束前全部关闭。”康伯顿的化学主管莎莉·哈丁(Sally Harding)说。不仅实验室被关闭，而且一些设备也消失了:康伯顿和牛津高中等全国许多学校在大流行开始时向当地医院运送了护目镜、实验服和其他防护装备。

在第一次禁闭中，我们选择了研究大气化学，因为它没有太多的实用性

克利普斯的工作人员对第一次封锁的注意并不比学校的工作人员多，但他们非常努力地制作了两套新的指南:一套是可以在家里做的实验，另一套是在封锁后的学校运行科学实验室的安全方法指南。endan说:“随着疫情的起起伏伏，我们将至少在未来两个学年保留这些课程。”“当它退潮时，它们很可能会移出我们的头版，但如果需要的话，它们会出现在那里。”“Cleapss提供的家庭实验主要是基于那些为小学设计的实验，但许多实验已经被中学生做过并喜欢上了。”

在没有实验室的情况下，教一些化学科目比教其他科目更容易。哈丁说:“在第一次禁闭期间，我们选择让10年级的学生学习大气化学，因为这门课没有太多实际应用。”康姆伯顿学院的老师们还记得，当时学习材料科学的学生被要求在家周围寻找由聚合物和复合材料等具有特定性能的材料制成的物体。在以家庭为基础的物理课上，学生们把物体扔出卧室窗户来研究重力，煮沸水壶来测量热容。

在线解决方案

而化学，像许多其他学科一样，在很大程度上依赖于视频——毫无疑问，包括碱金属与水反应的视频。剑桥综合学校的一名GCSE一年级学生把化学作为一门独立的科学来学习，他解释说:“和我们过去习惯的一样，他们给我们看实验视频，给我们实验数据绘制图表;它们不像现场演示那么有趣，但比工作表有趣多了，因为工作表非常重复。牛津高中化学系主任艾玛·雷戈德索(Emma Regardsoe)对此表示赞同:“视频无法代替现场实验。”

但化学中有一些主题特别适合在线实验。最好的分子尺度模拟比任何物理演示都能更好地帮助学生建立分子结构和动力学的精确心理模型，而且现在有很多可供选择的模型。免费的“模拟来自美国科罗拉多大学的研究结果似乎在英国被广泛使用。哈丁说:“我们在八年级单元的元素周期表上使用了PhET的‘构建分子’模拟，它的模拟也很受普通中等教育证书学生的欢迎，他们来到实验室参加六年级的试吃日。”然而，不言而喻，一些学校发现，在学校停课期间，要确保所有学生至少有“足够好的”WiFi连接，并能使用正确的设备，比其他学校要难得多。

视频无法代替现场实验

当封锁解除、学生们重返教室后，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，实验室受到了严格的限制，学生被要求面对前方，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:“很难设置任何实验，如果学生做错了，老师可能需要进行身体干预。”“在恢复课堂教学后不久，我们就失去了一名工作人员，因为他们去帮助一名在实践过程中遇到困难的学生，当这名学生第二天检测呈阳性时，他们被迫自我隔离。”学生们还不得不独自或以更小的小组工作，这是更昂贵的，因为需要更多的试剂(和更多的技术人员时间)。最后，在每个“泡泡”学生之间需要隔离设备一段时间，这进一步限制了可用的实际时数。

因此，许多学校将实践课程优先安排给年龄较大的学生，尤其是那些面临考试的学生，这并不奇怪。最年轻的学生，11 - 13岁的7年级和8年级，无疑遭受了最大的破坏。有些学校根本无法为这些孩子安排实验时间，他们正处于易受影响的年龄，通常喜欢做实验。几年后，我们就会知道，他们对化学的兴趣是否会比普通学生一年的化学摄入量下降得更多。相比之下，Regardsoe让一组12年级的学生完全脱离课程表，进入实验室进行为期两天的紧张训练，这样他们就可以完成所有他们错过的练习。

与以往一样，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大的干扰。还有去年的所有人的化学报告中，我们知道家庭中“科学资本”较少的弱势学生已经不太可能继续学习化学。

教师管道

大流行对经验最缺乏的工作人员来说也尤其困难。封锁发生在布尔第一学年的中途，她轻描淡写地形容为“有趣”。她说:“我很清楚我错过了多少实践经验，这打击了我的信心，但我知道我很幸运，因为我从经验丰富的同事那里得到了帮助，尤其是莎莉(哈丁)。”并不是每个年轻教师都能得到这样的支持，今年的新教师在教学实践中也将失去大部分预定的实验室时间。

我在封锁期间获得的IT专业知识将在我的职业生涯中非常宝贵

这个问题的深度在一篇文章中得到了揭示万博代理皇家化学学会调查来自英国8%以上的新化学教师和实习化学教师。不足为奇的是，绝大多数人报告说，他们在教学实验工作中既缺乏实践，也缺乏信心。“我们认为，无论是直接向学校还是培训机构提供，专注于实用技能开发的资金，对于弥合这一差距至关重要。”因此，我们呼吁各国政府投入额外资金，以满足这些迫切的CPD需求，”RSC的教育政策专家米歇尔·帕尔默(Michelle Palmer)说。但也有一线希望。布尔说:“我在封锁期间意外获得的IT专业知识在我的职业生涯中将是无价的。”更有经验的老师也学习了新的IT技能，康伯顿大学的哈丁打算在教学过程中播放演示视频，“这样后排的孩子就能看得更清楚”。

一旦我们摆脱了大流行，实用化学将如何适应:哪些变化会留下来，哪些会消失?隔离用具肯定是第二项，但许多教师希望卫生状况的改善能够持续下去。最令人担忧的是，那些落选的学生能否在实际作业中重拾信心。温布尔登高中化学主管玛丽·麦戈文说:“自从回到学校以来，我们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。”

希望这个国家能更好地认识到我们有多需要化学家，开发药物和疫苗来对抗Covid，并在下一次大流行蔓延之前应对它。但这门学科能吸引到它应得的有才华的年轻人吗?任何化学教育的关键部分都是实践工作，要么由学生完成，要么由老师进行生动的演示，所以投资更多的资源是关键，正如RSC呼吁政府所做的那样。另一个关键但经常被忽视的因素是饱受困扰的学校化学技术人员:他们需要更高的工资，他们的热情、奉献和专业精神需要得到更多的尊重。

克莱尔·桑瑟姆是一位生活在英国剑桥的科学作家