中小學(xué)實驗課程的價值意蘊

丁偉 | 華東師范大學(xué)教師教育學(xué)院副教授

習(xí)近平總書記在黨的二十大報告中強調(diào)，必須堅持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力，深入實施科教興國戰(zhàn)略、人才強國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略。教育是科技興旺、國家強盛的基石?？萍寂d旺的根本要靠科技人才，科技人才的培養(yǎng)歸根結(jié)底要靠高質(zhì)量教育?；A(chǔ)教育是科技教育發(fā)展的戰(zhàn)略重點，是科技人才培根鑄魂的關(guān)鍵時期。

正確定位并高度重視中小學(xué)實驗課程的育人功能

建立既扎根又超越學(xué)科知識的育人課程體系，是基礎(chǔ)教育追求的目標，也是建設(shè)高質(zhì)量基礎(chǔ)教育體系的核心內(nèi)容。目前中小學(xué)科學(xué)教育中存在的關(guān)鍵現(xiàn)實問題，是忽視了實驗課程的功能，不清楚如何通過實驗課程將學(xué)科知識理論轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)者的核心素養(yǎng)。高質(zhì)量的科學(xué)教育依賴于高效的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式，單純地靠教師傳遞講授和學(xué)生惰性接受的學(xué)習(xí)方式并不能實現(xiàn)最理想的教育效果，需要結(jié)合以“實踐活動”為基本學(xué)習(xí)方式的實驗課程，將理論知識與實踐應(yīng)用相融合?！读x務(wù)教育課程方案和課程標準（2022年版）》強調(diào)變革育人方式，突出實踐，注重“做中學(xué)”，引導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)科探究活動，經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、建構(gòu)知識、運用知識的過程，體會學(xué)科思想和方法。

實驗活動是科學(xué)知識和技術(shù)應(yīng)用的基本習(xí)得方式

實驗是自然科學(xué)研究最重要、最基本的方法之一。實驗過程中，通過借助科學(xué)儀器等拓展人類感知覺器官的工具設(shè)備，可以對所探究問題的答案提出猜想、設(shè)計方案、控制變量，研究自變量對因變量的影響，基于證據(jù)推理來回答問題，揭示問題的本質(zhì)。《義務(wù)教育課程方案和課程標準（2022年版）》明確，科學(xué)、生物、地理、物理、化學(xué)等自然科學(xué)學(xué)科，應(yīng)以實驗活動為基本教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式。這些學(xué)科的學(xué)習(xí)不僅包含在教室里學(xué)習(xí)學(xué)科知識的理論課程，還包含在實驗室里通過學(xué)生親自動手操作應(yīng)用科學(xué)技術(shù)的實驗課程，二者相輔相成，不可分割。中小學(xué)實驗課程不僅加強了教科書上的知識內(nèi)容與真實實驗情境的聯(lián)系，還能夠有效促進學(xué)生對課程知識理論的深入理解并轉(zhuǎn)化為科學(xué)問題解決的能力。

中小學(xué)實驗課程是學(xué)生在教師指導(dǎo)下，在物理、化學(xué)、生物、地理等自然科學(xué)學(xué)科實驗室里，根據(jù)課程標準的要求和教科書中的內(nèi)容，應(yīng)用學(xué)科知識和科學(xué)方法對特定問題展開探究，經(jīng)歷現(xiàn)象觀察、儀器測量、證據(jù)分析、推斷結(jié)論等基本環(huán)節(jié)的科學(xué)實踐課程。目的在于增加學(xué)生從事科學(xué)實驗的體驗和見識，培養(yǎng)學(xué)生初步運用科學(xué)實驗方法觀察、探索客觀物質(zhì)運動現(xiàn)象和規(guī)律的基本能力，體驗并學(xué)會像科學(xué)家一樣從事科學(xué)研究的工作方式和思維范式，養(yǎng)成基于科學(xué)實驗活動來理解科學(xué)知識和掌握科學(xué)技術(shù)的基本學(xué)習(xí)習(xí)慣。

實驗活動不僅可以讓學(xué)生學(xué)會應(yīng)用科學(xué)知識，鞏固和擴展課堂上學(xué)過的理論內(nèi)容，遵循科學(xué)規(guī)范，運用實驗技術(shù)，從事科學(xué)探究，同時還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，陶冶科學(xué)品性，建立科學(xué)觀念，培育科學(xué)素養(yǎng)。

中小學(xué)實驗課程是高質(zhì)量基礎(chǔ)教育的重要組成

中小學(xué)實驗課程和理論課程共同實現(xiàn)全面育人宗旨。實驗課程是將“培養(yǎng)什么樣的人”和“如何培養(yǎng)人”的教育理想從觀念轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的中介?；A(chǔ)教育中有關(guān)自然科學(xué)的課程，都包含了理論內(nèi)容與實驗內(nèi)容。作為完整學(xué)科課程的重要組成部分，實驗課程具有動態(tài)性、生長性，可以將系統(tǒng)的科學(xué)知識轉(zhuǎn)化并改造成中小學(xué)生的個體經(jīng)驗，落實全面育人。

實驗活動創(chuàng)生了促進中小學(xué)生知識理解的真實情境。在任何情境里，一個因素就其本身而言可能是沒有意義的，它的意義事實上由它和既定情境中的其他因素之間的關(guān)系所決定，學(xué)習(xí)者的概念建構(gòu)或意義產(chǎn)生是通過感知系統(tǒng)與實驗活動的全部要素相互作用而形成的。因此，在真實場景下實施的實驗課程，可以促進學(xué)生對科學(xué)抽象概念和原理的理解，提升學(xué)生學(xué)以致用的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，把教科書中惰性的知識轉(zhuǎn)化為靈動的思想和解決問題的能力，為學(xué)生將來從事科學(xué)研究打下堅實的專業(yè)基礎(chǔ)。實驗課程中，學(xué)習(xí)者運用科學(xué)知識，借助實驗工具，能動地作用于客觀實驗對象，獲得感性直觀的認識，繼而在教師的引導(dǎo)下對感性材料進行加工，對實驗證據(jù)抽象概括，把握事物的本質(zhì)，以科學(xué)觀念的方式確立下來，將感性認識升華為理性認識。

實驗活動促進高效學(xué)習(xí)。實驗課程是學(xué)習(xí)者在實驗室的真實情境下親身經(jīng)歷和體驗的科學(xué)實踐，實驗活動之后留下的具有學(xué)習(xí)者個人特色的內(nèi)容，既可以是感知覺的認識，也可以是經(jīng)過反思后的經(jīng)驗。學(xué)習(xí)者對已有體驗、經(jīng)歷加工的深度和廣度，直接影響著學(xué)習(xí)者獲得學(xué)科知識的質(zhì)量。積累基本實驗活動經(jīng)驗，不僅能夠幫助學(xué)習(xí)者理解掌握抽象的科學(xué)知識，還可以讓學(xué)習(xí)者有機會認識和應(yīng)用科學(xué)技術(shù)方法。因此，中小學(xué)實驗課程是發(fā)展高質(zhì)量科學(xué)教育的重要組成。學(xué)生既要通過理論課程學(xué)習(xí)科學(xué)知識，又要通過實踐課程應(yīng)用科學(xué)知識，二者相輔相成，學(xué)以致用，才能實現(xiàn)高效學(xué)習(xí)。

中小學(xué)實驗課程是科技創(chuàng)新人才專業(yè)發(fā)展的堅實基礎(chǔ)

自然科學(xué)的學(xué)習(xí)離不開專業(yè)領(lǐng)域的實驗活動。在實驗課程中，學(xué)生須使用一系列學(xué)科專業(yè)基本概念、術(shù)語、原理及其邏輯關(guān)系，解決實驗室中的真實問題。實驗室由科學(xué)儀器、科學(xué)規(guī)范和科學(xué)術(shù)語符號構(gòu)成，實驗活動遵循領(lǐng)域規(guī)范，因此，學(xué)習(xí)者也要掌握實驗安全和操作規(guī)范。實驗活動提供了一種實踐性、具身性和文化性的理解，學(xué)生除了習(xí)得專業(yè)領(lǐng)域知識外，還要將科學(xué)方法融會貫通，應(yīng)用技術(shù)手段或科學(xué)儀器，探究解決具體問題，提出猜想或假設(shè)，設(shè)計方案或計劃，實施執(zhí)行實驗方案，觀察現(xiàn)象采集數(shù)據(jù)，推斷證據(jù)得出結(jié)論。換言之，只有經(jīng)歷一系列“像科學(xué)家一樣地思考和工作”的實踐，學(xué)生的科學(xué)范式、科學(xué)思維和科學(xué)品性才能得到塑造。

中小學(xué)實驗課程是科技創(chuàng)新人才茁壯成長的必由之路

中小學(xué)實驗課程創(chuàng)生了知識背景和應(yīng)用情境，能夠更好地幫助學(xué)生在感知與實踐中生成知識。中小學(xué)實驗課程的目的不是讓學(xué)生掌握脫離實踐情境的科學(xué)知識和紙上談兵的技術(shù)應(yīng)用能力，而是通過將科學(xué)知識轉(zhuǎn)化應(yīng)用于實驗等實踐過程，幫助學(xué)生深層次地理解與掌握科學(xué)知識，進一步激發(fā)他們認識科學(xué)知識的動力，形成應(yīng)用科學(xué)技術(shù)的能力。中小學(xué)生從事科學(xué)實驗探究活動，能夠體驗實驗活動的真實感和場景感，從而“活化”科學(xué)知識和科學(xué)技術(shù)本身，讓科學(xué)知識和技術(shù)變得鮮活立體、生動形象。學(xué)生在實驗活動中獲得的經(jīng)驗，不僅能夠強化對自然科學(xué)各學(xué)科知識的理解和技能的運用，還能夠在發(fā)現(xiàn)新知的經(jīng)歷和體驗中，強化動機、情感、態(tài)度和價值觀，并積累凝聚成穩(wěn)定的情緒特征，如興趣、愛好等。這些積極的情緒特征對于學(xué)生進一步投入科學(xué)實驗活動、養(yǎng)成創(chuàng)新意識具有順勢推動作用。中小學(xué)生從事科學(xué)實驗活動，其中積累的部分經(jīng)驗會發(fā)展為學(xué)科思維方式和思考模式；部分經(jīng)驗會轉(zhuǎn)化為策略性知識和基本科學(xué)思想；還有部分經(jīng)驗則生成了科學(xué)智慧和科學(xué)解決問題的能力。在實驗活動中所積累的經(jīng)歷、見識等經(jīng)驗，以及依附于經(jīng)驗而存在的學(xué)習(xí)方法和策略，都將經(jīng)過學(xué)生的個人詮釋后，轉(zhuǎn)化為靈活可用的、具有個性化特征的關(guān)鍵能力，成為益于個人未來發(fā)展的重要財富。培養(yǎng)學(xué)生的必備品格與正確價值觀，不是簡單地將其當作知識進行傳授，而是要引導(dǎo)學(xué)生在實驗課程的具體活動情境中，學(xué)會如何調(diào)整與優(yōu)化所面對的問題，做出科學(xué)判斷和決策，養(yǎng)成科學(xué)品格和正確價值觀。中小學(xué)實驗課程可以真正地將教科書中對科技知識的靜態(tài)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生親自動腦思考與動手操作的動態(tài)學(xué)習(xí)，為提升學(xué)生知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀內(nèi)化的效率和質(zhì)量提供了強有力的支持。