第六届全国中小学实验教学说课活动案例分析
中国教育装备行业协会理论研究部
为发挥实验教学的育人功能，提高教师实验教学水平，推动中小学实验教学广泛开展，2013年教育部组织发起了全国中小学实验教学说课活动，截至2018年底已举办六届。第六届全国中小学实验教学说课活动于2018年11月17~18日在江西南昌举行，来自全国31个省、直辖市、自治区(不含香港、澳门、台湾)及新疆生产建设兵团的170名教师分综合、小学科学、物理、化学、生物五个组别进行了现场展示。在现场展示的170节实验课中，共有综合作品15件、小学科学作品28件、物理作品43件(初中21件、高中22件)、化学作品46件(初中23件、高中23件)、生物作品38件(初中17件、高中21件)。全国中小学实验教学说课活动的现场展示课均由各地推选产生，具有较强的代表性。本文旨在通过对第六届活动全部现场展示作品的分析，侧面了解我国中小学实验教学的基本现状。
一、优点及特色
总体说来，170节现场展示课都经过精心设计，值得全国广大相关学科教师学习和借鉴，总结起来主要有以下几个方面的优点及特色。
(一)关注学科素养，体现实验教学的育人价值
大多数教师能够从培养学生核心素养的角度来设计和实施实验课，通过实验教学指导学生掌握基本的实验方法和实验技能，培养学生发现和解决问题的能力，培养学生的社会责任感、创新精神、实践能力，通过基于核心素养的教学，帮助学生形成必备品格和关键能力，实现学科课程目标。
多数教师能够将先进的教育理念融入实验教学中，以提升学生素养。例如，五个组别中均有教师基于STEM或STEAM理念设计的实验课程，以工程设计为主导，让学生在真实的问题中学习。多数教师在实验设计中充分体现了绿色环保的理念。除此之外，也有少数教师尝试以学习进阶等理念来设计实验教学活动。
(二)将教育技术与实验教学深度融合
技术可以延伸人的感官、肢体与思想，使人超越生物极限，增强人类认识、解释、改造世界的能力。在实验教学中恰当地使用先进技术装备，可以有效激发学生学习兴趣、降低认知负荷，将更多精力投入更有价值的教与学活动中去。
我们欣喜地看到，本次活动中多数教师能够熟练合理地运用技术，将技术与实验教学进行深度融合。远程网络、3D打印技术、数字同屏实验数据等教育技术手段的引入，较好地辅助了实验教学，让课堂实验活动的进行更加高效。教学中引入了先进技术装备，使实验现象更加明显，提高了教学效率，为学生提供了多彩的实践、体验和探究性学习环境。传感器和DIS软件在实验中的使用更加普遍，部分教师还能够在现有传感器设备的基础上对仪器和实验进行改进，使实验结果显示更加直观、数据采集更加高效。备授课系统等教学产品也普遍应用于实验教学课堂中，此类软件能够将学生分组实验的数据同步显示出来，便于教师分析对比，提高了课堂效率。在需要课堂展示和实验数据交换时，部分教师灵活使用QQ、微信、飞鸽传书等通用软件，替代了部分备授课系统的功能，使得课堂组织更加灵活。
(三)关注学生自主探究过程中形成的问题
在实验教学过程中，教师普遍能够重视学生自主探究过程中自然生成的问题，这类问题能够激发学生学习的兴趣，有助于学生养成科学思维，落实学科核心素养。部分教师还能够在实验设计中主动创设情境，引导学生主动提出问题。例如，高中生物学科在进行“光合作用”实验时，学生观察发现同一株植物顶层叶片颜色和底层叶片颜色有差异，教师根据教材中介绍的知识内容，引导学生联想到不同部位叶片的叶绿素组成存在差异，在此基础上继续引导学生设计实验，通过“定量”的方法比较同一植物不同部位叶片叶绿素a和叶绿素b的含量;高中化学学科在进行浓硫酸与铜反应实验时，学生观察到铜片表面变黑的现象，教师引导学生提出猜想并制定实验方案验证猜想，深入探究，确定黑色物质的化学成分。
(四)实验创新水平较高
实验的创新主要有以下几个方面：
一是实验内容的创新。内容基于教材又不拘泥于教材，根据不同学科的特点进行创新。例如，物理学科突出从物理走向生活的实际应用，突出物理在通信技术、航空航天等方面的重要作用，突出物理对生活、社会发展和科技进步的重要作用;小学科学学科表现了对科学探究、思维训练、工程技术思想、信息技术应用的探索;音乐学科表现了现代数码技术对艺术表达和创新上的意义;体育学科深挖技能训练与器材创新之间的联系等。还有教师根据地域特色编制了校本课程进行实验教学。例如，有教师根据本地区古建筑较多的特点，编制了探究建筑原理和特色的校本STEAM课程。
二是实验方法和设备的创新。通过实验创新化繁为简，帮助学生观察和理解掌握科学原理。根据教师个人能力和学生特点，用生活中的物品制作仪器进行实验，增强实验趣味性和实验效果，增强可操作性，使实验更加生动、易于观察。例如，有物理学科教师自制激光发射和接收装置，实现用激光传递声音、文字等信息的通信;有化学学科教师用宣纸吸收溶液，再在宣纸上做铁与硫酸铜溶液、硝酸银溶液的置换反应实验，形成“铜树”“银树”等美观奇特的图案;有生物学科教师引导学生参与自制气孔模型、运动系统模型、眼球模型、呼吸运动模型进行教学。
三是绿色环保方面的创新。这类创新不但能有效降低有毒有害物质的排放量，还能提高学生的环保意识。例如，在对有毒气体的性质进行探究时，将仪器设备改进为全封闭式;在粉尘爆炸试验中，改进点火方案以降低粉尘遗撒;利用废旧塑料瓶制作各学科演示仪器等。
此外，有些教师还能从学生的认知规律出发，打通学科的横向联系，对实验进行整合、创新。例如，在进行化学学科空气中氧气含量的测定实验时，利用学生学过的物理学科中关于大气压强的“瓶吞鸡蛋”实验引入，提升学习兴趣和效果。
(五)地区实验教学水平更加均衡
优秀的教学设计不再集中于传统意义上经济和教育发达的地区，新疆、西藏等地的教师说课作品有耳目一新的感觉。例如，一个西藏的初中物理实验课作品，打破西藏农牧区物理教学中教师讲实验学生观看多媒体、教师演示学生模仿的传统观念，不仅利用音叉、闹钟等现有仪器设备，还利用生活中的锣、乒乓球、面粉、吉他、口哨等物品，完成了“探究声音的产生与传播”的实验课。
二、问题及思考
通过实验课作品分析，我们也发现了一些值得商榷的共性问题，并对这些问题进行了思考。
(一)要根据教学内容具体地制定教学目标
教师在制定教学目标时，要杜绝教学目标与实际教学内容不符的“两张皮”现象。
有些教师在制定教学目标内容时过于宽泛，教学目标的内容几乎在所有课中都可以使用，如“渗透爱国主义情怀”“培养严谨的科学态度”“体验逻辑思维之美”等;还有些教学目标内容过于牵强，如“通过探究光的偏振现象”与“使学生懂得科学探究需要实事求是的科学态度”，实验活动和目标之间的距离就比较大。
无论是基于三维目标制定的教学目标，还是基于学科核心素养制定的教学目标，都应言之有物，应该是能够在本节课上达成的，尤其应避免标签式的罗列目标。一节课的容量是有限的，不应将一节课的教学目标与一阶段或整个学段的目标混淆，每节课应有每节课的侧重。
(二)要依据学生认知水平设计实验内容
教师在设计实验内容时，要注意根据学生的年龄特点和认知水平设计实验内容。在各学科的课程标准中，均有符合各学段、各认知水平的具体要求，应将其作为基本依据，对小学、初中、高中在知识概念、方法技能、设计操作上分别作不同层次的要求。
在小学科学学科的实验课作品中，很多教师使用了传感器等能够获取精准数据的仪器设备，这样的设计确实提供了一般用具无法获得的信息，但小学阶段学生的数理逻辑和分析能力不强，高精度的数据作用有限，不宜将学生运用感觉器官直接感受力、声、光的变化，改由传感器代劳。在实验设计中，教师应根据教学目标细化实验方法和手段。在小学低年龄段中，学生直接观察获取的信息已可以用于初步的判断和分析，而学生从中也能够直接感受被观察事物、现象的外在表现，此时通过比较即可完成教学任务;而在小学中、高年龄段需要深入探究其规律或者展开数理分析的时候，测量这种方法才进入视野。初中、高中的实验中会有更多的对测量的要求，对数据做出复杂分析的要求。小学阶段的数据和图表的泛化，值得教师考虑是否有其价值。
在中学物理、化学、生物学科的实验课设计中，要正确处理好定性与定量实验之间的关系。初中实验教学以定性实验为主，当需要定量测量得出规律时，要关注学生数学知识的基础，尤其是关注初中学生年龄段所能达到的理解水平和理解能力。例如，在进行观察大气压随高度变化的实验时，利用自制气压计进行定性观察已经能够达到教学要求，如果要求定量测量，显然超出了大多数初中学生的理解能力。高中教学可以设计半定量或定量测量的实验，设计时应注意定量测量的实验条件(或实验环境)的优化处理方式，做好对比实验，合理得出结论。
(三)要处理好教材提供的实验和改进实验的关系
教材是课堂上落实课程标准的载体，是一种课程资源。对于教学设计来说，有继承才会有发展。教师在改进仪器和实验时，不能止步于奇思妙想的创新，而应将创新落实在实验教学上来，通过改进和创新更好地发挥实验教学的育人功能。
(四)要让培养学生核心素养进一步落地生根
2017版高中物理、化学、生物等学科课程标准中均明确了各学科的核心素养。在设定实验教学目标时，不能简单地认为学科核心素养是三维课程目标的替代。在设计一节具体的实验教学课程时，可将重点放在如何将上述素养中的某一个或几个维度与某一教学片段中知识与技能的学习、思想观念的建构等方面进行紧密结合并更多体现、细化、落实。
三、结束语
纵观六届全国中小学实验教学说课活动，无论是活动的组织水平，还是活动作品的内容质量，都呈现出逐年上升的趋势。全国广大教师在参与活动时，可以充分借鉴和吸收之前实验说课作品的优点，给全国教师呈现出更好更优质的作品。
