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第七届全国中小学实验教学说课活动案例特点分析

来源:《中国教育装备行业蓝皮书(2020版)》发布日期:2021-01-07浏览人数:1260

  中国教育装备行业协会理论研究部

  自2013年起,全国中小学实验教学说课活动(以下简称“说课活动”)已成功举办七届。七年来,说课活动的地域和学科覆盖、参与人数、学历层次、观摩人数逐年提升,内涵质量持续优化。2019年的活动中,各地共推荐优秀案例463个,其中151个案例入围现场说课展示环节,150件优秀说课作品入选《第七届全国中小学实验教学说课活动优秀作品集》。本文从学科、内容、形式、效果等视角,对上述150件说课作品进行了归纳分析,旨在为相关学科教师提供参考,以便在今后的教学中取长补短并结合自身特点和优势提升实验教学效果。

  一、整体数据分析

  (一)学科覆盖

  与往年相同,本届入选优秀作品集的说课作品分综合、小学科学、中学物理、中学化学、中学生物五大类别。其中,中学物理、化学、生物包括初中及高中的学科内容,综合则涉及通用技术、综合实践、拓展型课程及创客等多方面内容。就数量来看,除综合类说课作品外,其他四类入选优秀作品集的说课作品占比均超过20%,分布较为平衡。另外,说课作品的内容分布也较为广泛,从小学一年级的科学实验到高中三年级的学科探究实验均有涉及。

  (二)地域分布

  除宁夏回族自治区(未参与2019年说课活动)外,我国其他22个省、4个直辖市、4个自治区及新疆生产建设兵团均有作品入选本届说课活动优秀作品集。与往届情况相似,不同地区入选优秀作品集的案例数量差异较大(从1个案例到10个案例不等),反映出各地实验教学水平的不均衡性。然而,从近几届各地入选案例的数量变化看,这种地区间的不均衡性不断得到改善。之前明显落后的西部地区(特别是新疆、兵团和西藏)教师,通过因地制宜的方式,发挥自身特色,不断改进实验教学的形式和内容,出现了不少独具特点的作品。由此可见,说课活动的持续举办对提高偏远地区实验教学水平具有显著的作用。

  (三)发展趋势

  由本届作品集可以看出,随着新课标的陆续颁布和启用,大部分教师在进行实验教学设计时,都能有意识地从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观出发,围绕科学概念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四方面对教学课题进行改进创新,以期促进学生核心素养的发展。

  总体而言,实验教学说课作品呈现以下趋势特点:一是课型呈现形式日趋多样,有概念探究活动、教材实验拓展活动,也有技术工程内容,以及基于STEM、基于项目的实验设计;二是教学手段日益丰富,智慧教育设备开始被广泛使用,教师自制教具更加多样化、精细化,大部分教师都能较为熟练地将教育技术与学科教学进行融合;三是学生探究活动由课上实验逐渐延伸至课前和课后的自主探究,教师能逐步引导学生从所学知识走向实际生活应用,突出应用知识解决实际问题的能力。

  二、教学内容分析

  (一)作品选题

  通过持续举办实验教学说课活动,教师的课题选题逐渐多元化。所选课题不再局限于教材及课上内容,而是延伸到了课外和家庭自制实验;一些课题还将实际生活或我国优秀传统文化作为出发点,引导学生运用所学知识解决实际问题,了解传统文化。作品的选题内容更加注重融合和创新,不局限于单一实验的完成和讲解,而是将多个有关联的实验用一种实验用具或实验器材进行探究,形成对照和参考;或者用一种实验方法探究多个实验,通过实验找出实验原理之间的联系,加深学生对学科理论的印象;部分教师还将课本中不涉及实验但理解难度较大的理论性内容与其他实验内容相结合,用实验的方式帮助学生加深理解。

  (二)教学设计

  根据新课标的要求,实验教学的作用不再是单纯的实验演示,而是以全面培养学生的科学素养为最终目标。因此,探究式教学成为教学设计的一个热点,由传统的“教师教,学生听”向“教师引导,学生探究”转变。从本届作品集所收录的说课作品中可以观察到,教师在进行实验教学设计时注重以学生为主导,有意识地强调学生的自我设计、自我建构、自我探究,同时通过项目化学习等手段,唤起学生的求知欲;教师也能够从具体学情出发,判断实验教学的教学目标制定是否合理、采取的措施是否有效,积极设计和完善多元化评价(包括学生自我评价、小组评价等),为教学提供更具针对性的建议和改进策略。

  对于小学阶段的实验教学,教学设计注重学生的直观感受和思维的培养。教师敢于化简为繁,采用更高级的实验装置,激发学生的兴趣,引导学生产生科学探究的思想。例如,小学科学说课作品“能量的控制”,就引入了很多智能控制教具。在教学过程中,教师绕过复杂的传感器结构原理,只关注其基本功能和产生的效果,将科技改变生活渗透到实验教学中,让学生感受科技的魅力。

  对于中学阶段的实验教学,教学设计注重细节和知识的融会贯通。教师转而选取化繁为简的教学思路,采用更简单直观的操作,建立与实际生活的联系,让学生体会利用所学知识解释实际生活中的各种现象和解决实际生活中的各种问题的乐趣,感受知识的力量。

  (三)实验创新

  对入选本届优秀作品集的说课作品进行分析可知,教师对实验的改进和创新集中体现在实验材料、实验教具、实验装置、实验方法、实验效果这五方面。

  (1)实验材料的改进创新。教材中给出的实验材料大都只针对某一种实验,不利于学生拓展思维的发展。因此,教师在设计实验教学时会首先选择对实验材料进行改进创新,包括拓展实验材料种类或选择日常生活中常见的材料来代替教材中的材料等。例如,高中化学中的“银镜反应”,无论是从实验名称还是从教材中的实验材料来看,都仅反映出是和银有关的反应,但是学生可能会对其他金属是否会有类似反应存在疑惑。教师在查阅资料并动手实践后,通过实验也制得了光亮的铜镜,既解决了学生的疑惑,又巩固了学生对实验所蕴含的化学原理的理解。

  (2)实验教具的改进创新。自制实验教具成为部分教师进行拓展创新的着眼点。自制教具创新往往根据教师多年的教学经验及所在学校和学生的实际情况,大部分取材于日常生活用品,简单、实用、便携、直观,给学生一种亲切感,拉近了所学知识与生活的距离,让学生感受到科学的实际价值。自制教具通常还可以使实验现象更加直观有趣,从而进一步激发学生的求知欲和探索欲。除自制演示实验教具外,一些教师还自制了学生教具,引导学生利用身边的常见物品在课后完成拓展性小实验,锻炼学生的动手能力,实现课堂教学到课后实践活动的延伸,突出了从科学走向生活的实际应用。现代信息技术的应用是实验教具的另一个创新点。部分教师将传统实验与信息技术有机结合,极大地提高了实验结果的精确度及实验现象的趣味性。

  (3)实验装置的改进创新。实验装置是实验教学的载体,也是完善实验教学效果的重要媒介。适宜的实验装置能够实现实验材料和实验教具的有机融合;只有不断优化与改进实验装置,才能将实验教学的效果发挥到最大。入选本届优秀作品集的说课作品对实验装置的改进主要体现在以下三个方面。一是整合实验装置。把多个实验整合在一个实验装置上完成,即将零散的实验汇集成一体式系统化的实验,由浅入深、由表及里,提升实验装置的完整性和可操作性。二是优化实验装置。对于过于简单、无法满足深层次探究需要的传统实验装置,利用3D打印等新技术进行优化,以实现实验内容的拓展。优化后的实验装置不仅可在本节课上使用,在探究整单元或整节知识的系列实验中都可得到应用。三是集成实验装置。融合多学科知识,实现实验装置功能的集成化、智能化,使实验的动态过程和效果更加立体直观。高度集成的实验装置让学生通过简单的操作即取得显著的实验效果,有助于激发学生(尤其是刚开始接触科学知识的小学生)进一步开展科学探究的热情。

  (4)实验方法的改进创新。学习使用科学的实验方法进行探究,既符合科学学科的特点,也符合学生学习科学知识的认知特点,是通过实验教学实施素质教育的基本手段。从入选本届优秀作品集的说课作品可以看出,教师非常注重实验方法的教授,通过引导学生选用科学合理的方法开展实验、处理数据,培养学生分析、解决实际问题的能力。出现频率较高的方法包括控制变量法、对比法(比较、分析、归纳)、类比迁移法、等效替代法、转换法、观察法等。通过有意识地引入和强化上述方法,实现对实验教学内容的改进及创新,发展学生进行科学探究所需的能力,增进其对科学探究的理解。

  (5)实验效果的改进创新。传统实验教学中,一些实验的现象不够明显,难以带给学生直观的感受;一些实验的变化过程太快,难以呈现清晰的实验过程;一些实验的条件不易满足,难以通过实操取得满意的教学效果。本届优秀作品集所收录的说课作品中有不少从实验效果入手进行改进创新的案例,教师利用多种实验手段优化实验效果的呈现。比如,通过改变实验材料颜色或利用颜色的改变使实验效果显性化;又如,利用手机或数码相机对实验过程进行摄录,通过重放、定格、缩放、慢镜头等手段让学生清楚地观察到实验变化的全过程;再如,通过实物等比例模拟或利用多媒体技术虚拟涉及天体运动或微观粒子等的实验,进而得到让学生能够直观感受到的实验效果。

  三、教学形式分析

  (一)教学形式创新

  (1)情境引入。随着新课标的深入,教师已经逐渐意识到提出问题和做出猜想对于科学探究的重要性。入选本届优秀作品集的说课作品中,绝大多数教师在实验教学过程中的第一步都选择先创设情境,启发学生思考后提出问题,引起学生兴趣后再导入新课教学或自主开展实验探究。教师所采取的情境引入方式多种多样,包括游戏、故事、视频、生活或工业生产实例、传统文化、微课(自制小实验或演示实验)等形式或不同形式的交叉组合。

  (2)量“生”定制。学情分析是对以学生为中心的教学理念的具体落实,是实现实验教学内容及形式设计量“生”定制的前提。实验教学前的学情分析在入选本届优秀作品集的说课作品中已十分普遍,大部分教师都针对具体学情界定了教学的重点、难点和关键点。总体可概括为:对低年龄段学生强调整合和直观感受,注重科学思维的培养;对高年龄段学生强调细节和量化实验,注重知识的融会贯通及动手能力的培养。在具体的实验教学实践中则落实为前文所述的“化简为繁”和“化繁为简”的两类设计思路。

  (二)信息技术应用

  现代信息技术对实验教学的影响日渐显著,特别是一些“数显”教学仪器的问世,更为实验教学注入了新的活力。本届优秀作品集收录的说课作品中,教师将教学内容与信息技术有机结合,弥补了传统实验教学的不足,主要体现在以下四个方面:一是利用“数显”仪器将定性实验变为定量实验,便于学生从定量、定性及宏观、微观等多角度进行分析,化平凡为新奇;二是运用传感器提高数据结果的精确度,增强学生对数据精准性的认识;三是使用投影仪在保证实验真实性的同时放大空间,增强可见度,让细微变化清楚地展示在学生面前;四是应用计算机多媒体教学系统及手机App,使某些受条件限制无法实操的实验成为可能,令先前只能靠学生抽象理解的知识可视化。

  当然,信息技术只是一种辅助手段,是在传统实验受限情况下的有益补充,只有充分实现传统实验教学和现代教育技术的优势互补,才能更好地提高学生的观察能力、分析能力、归纳能力、动手能力和解决问题能力,将实验教学提高到新的层次。

  (三)学生参与模式

  新课标中强调以知识和技能为载体,让学生经历科学探究的过程、学习科学探究的方法、培养科学探究的实践能力和创新意识。从入选本届优秀作品集的说课作品可以看出,教师正逐渐打破传统的学生被动接受的教学方法,以问题为导向,让学生更加主动地去发现和探索,引导学生自己设计实验、自己动手验证,从而充分发挥学生的主体作用。

  在组织学生开展自主探究的过程中,教师多采用以小组为单位的项目式学习。教师不直接给出问题的解决方案,而是协助学生完善思路,鼓励学生尝试创新,在一次次的试错过程中积累属于自己的经验,帮助学生形成“提出问题—方案设计—实验验证—分析比较—建构新知—学以致用”的科学探究意识,培养学生通过自主、合作、探究与实践的方式发现并解决问题。

  四、问题分析及思考

  纵观历届优秀作品集所收录的实验教学说课作品可以发现,中小学教师的实验教学水平在逐年上升,实验教学创新不断涌现。通过对本届优秀作品集所收录的说课作品的分析,笔者总结了实验教学创新过程中应重点考虑的问题并给出了相关的分析思考。

  (一)实验教学创新的正确理解

  实验教学的创新应基于学生发展的需求及教材重点难点突破的需要,应是在教学实践、反思总结、发现问题和解决问题的过程中自然形成的,应由有能力的教师和学有余力的学生在传统实验的基础之上做出。在创新过程中,不能忽视传统实验教学在自然科学发展进程中的重要作用和价值,不能本末倒置,一味追求创新而摒弃传统的实验教学方法。实验教学的创新应当用好教材,对现有实验教育资源进行合理的开发和利用,服务于学科知识的建设。

  (二)现代信息技术的正确应用

  如前文所述,运用现代信息技术可以弥补传统实验的诸多不足。但在实验教学中,掌握实验的基本操作、基本方法和基本技能是对学生的基础性要求,是帮助学生形成科学概念、理解和巩固科学知识的重要途径。信息技术的过度使用会在一定程度上固化学生的思维,导致学生忽视真实实验中因人工操作而造成的问题,影响对学生发现问题、分析问题、解决问题能力的培养。因此,在应用现代信息技术进行实验教学创新时,应把握好实验操作与信息技术的平衡,做到扬长避短、各取所长。

  (三)实验教学创新需遵循的原则

  实验内容的创新应遵循基本技能实验与设计性实验相结合、验证型实验与探究型实验相结合的原则,在学习科学知识、提升实验技能的基础上培养实验思维能力。同时,创新过程中还需注意科学方法的运用,注重实验操作的准确性、严谨性和规范性。

  实验设计的创新需符合自身实际情况(学校的条件和学生的情况),教师要先完成验证实验,确保实验的可行性;需体现实用性,不一味追求先进的器材和绚丽的效果;应当具有启发性,即实验设计的创新能够启迪学生的思维,使学生在实验过程中有意识地跟随实验进程去思考,同时对实验结果有自己的判断和评价。

  (四)自制实验教具时应注意的问题

  随着实验教学改革的不断深入,标准教具可能无法及时满足实验教学创新活动的需要。然而,自制教具的研发不应是为了创新而创新,而应以服务教学、服务学生为目的。自制教具的研发制作应遵循以下原则。一是科学性原则。在研发制作中需准确理解教材内容,充分查阅文献资料,反复验证,以确认自制教具在简单实用的同时符合科学性原则。二是简单性原则。自制教具应操作简单、不易失误,能激发学生动手操作的兴趣,所用材料应容易准备、价格低廉。三是安全环保性原则。自制教具需选择安全环保的材料进行制作,且实验过程中不会有有害物质产生。四是符合学生认知规律的原则。自制教具不能存在较大误差,以免学生对知识的认知产生混乱和偏差。五是灵活性原则。自制教育要从教材和教学实际需要出发,考虑学科的深度和广度,尽量做到能根据需求拆卸、组装。

  五、结语

  全国中小学实验教学说课活动自举办以来,得到了各省、自治区教育厅及直辖市教委的高度重视。总体来看,入选本届优秀作品集的说课作品呈现了较高的实验教学创新拓展水平,基本形成了以学生为主体的教学模式,实现了学科核心素养目标在教学中的进一步落实。随着《教育部关于加强和改进中小学实验教学的意见》的贯彻落实和实验教学评价改革的推进,实验教学在中小学教育工作中的地位将进一步提升。可以预见,未来将有更多的优秀实验教学说课作品不断涌现,进一步推动全国中小学实验教学内涵质量的优化和均衡,继而更好地提升学生的观察能力、动手实践能力、创造性思维能力和团队合作能力,培育其兴趣爱好、创新精神、科学素养和意志品质。