國(guó)外學(xué)校如何上實(shí)驗(yàn)課

王靜

近年來(lái)，隨著教育改革的深入，國(guó)際社會(huì)日益重視科學(xué)教育，而科學(xué)教育的發(fā)展離不開(kāi)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置和實(shí)施。實(shí)驗(yàn)課程作為科學(xué)課程學(xué)習(xí)和教學(xué)的獨(dú)特媒介，是一種特殊的學(xué)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)，能夠激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的熱愛(ài)和興趣，引導(dǎo)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)的手段去驗(yàn)證真理，加深對(duì)于科學(xué)概念的理解，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要求學(xué)生能夠識(shí)別探究問(wèn)題，將科學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活建立聯(lián)系，進(jìn)行交流和合作，正確制定目標(biāo)，合理選取方法，正確收集、分析數(shù)據(jù)，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行合理解釋，適當(dāng)呈現(xiàn)探究成果，并且進(jìn)行分析、反思以及自我評(píng)估。完整的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程能夠讓學(xué)生有機(jī)會(huì)體驗(yàn)科學(xué)家的工作方式和思考方式，能夠培養(yǎng)學(xué)生細(xì)心觀察和全面分析的能力，形成創(chuàng)新性和批判性思維，進(jìn)而提升科學(xué)素養(yǎng)。

2022年最新頒布的義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，也對(duì)實(shí)驗(yàn)探究提出了更明確、更具體的要求和指導(dǎo)。筆者根據(jù)自己對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的調(diào)查研究和理解，以芬蘭一節(jié)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課為例，分享國(guó)外如何看待和組織實(shí)施實(shí)驗(yàn)課堂，以及對(duì)我國(guó)實(shí)驗(yàn)課堂的啟示。

國(guó)外實(shí)驗(yàn)課堂案例

筆者曾經(jīng)看過(guò)一堂芬蘭的初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)課，內(nèi)容為肺的結(jié)構(gòu)與功能，其中教師大膽采用真實(shí)的豬肺作為實(shí)驗(yàn)材料，令筆者印象深刻。

這一課程的主要目標(biāo)是學(xué)習(xí)呼吸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)其各個(gè)組成部分和功能，組織的結(jié)構(gòu)、外觀、質(zhì)感等。學(xué)生從來(lái)沒(méi)有見(jiàn)過(guò)這些器官的實(shí)物，因此缺乏這方面的認(rèn)識(shí)。課堂上教師設(shè)置了三個(gè)站點(diǎn)，一組學(xué)生由助教和學(xué)生討論復(fù)雜的生物問(wèn)題，一組學(xué)生在另一個(gè)站點(diǎn)測(cè)量自己的肺活量，而教師則帶領(lǐng)另一組學(xué)生在教室中間解剖豬肺。學(xué)生以小組的形式輪流完成三個(gè)站點(diǎn)的工作，這樣的站點(diǎn)設(shè)置能夠極大地增加每一位學(xué)生的參與度。課程開(kāi)始后，教師讓學(xué)生辨認(rèn)不同的身體部位，簡(jiǎn)單講解過(guò)后，教師便讓學(xué)生分組進(jìn)行解剖，并與學(xué)生討論交流。教師將一段塑料管連接到豬的肺部，說(shuō)有時(shí)這個(gè)實(shí)驗(yàn)會(huì)失敗，學(xué)生提出教師應(yīng)該第一個(gè)來(lái)吹塑料管，教師欣然接受，并且坦率地表示不一定能保證成功。在吹之前，教師提醒學(xué)生不要按壓，當(dāng)學(xué)生輕輕用手抬起被吹起來(lái)的豬肺時(shí)，非常自然地說(shuō)出了觸摸的感受：“像氣球一樣！”還有學(xué)生說(shuō)道：“這里面包含了滿滿的信任感！”整個(gè)過(guò)程中，師生之間的溝通平等自然、輕松愉悅。豬肺的氣味比較難聞，有的學(xué)生會(huì)感到抵觸和害怕，但通過(guò)教師營(yíng)造的輕松氛圍，從孩子們歡樂(lè)的笑臉以及勇敢的嘗試中可以感受到他們的濃厚興趣，教師也成功地通過(guò)實(shí)物給學(xué)生提供了更真切的感受。解剖之后，教師又通過(guò)一系列的問(wèn)題設(shè)置引導(dǎo)學(xué)生去了解肺的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，排除學(xué)生之前的錯(cuò)誤認(rèn)知，讓學(xué)生知道纖毛具有清除灰塵的作用，并推測(cè)和想象抽煙的人在纖毛被破壞之后吸入灰塵和污染物的癥狀，以及戒煙之后的改變。

雖然采用實(shí)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的成本較高，并且處理起來(lái)工作量很大，但是芬蘭的教師非常熱衷于此項(xiàng)工作，認(rèn)為實(shí)物可以幫助學(xué)生進(jìn)行批判性思考。學(xué)生看到了真實(shí)的肺，看到了肺的結(jié)構(gòu)非常脆弱。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，每年都有學(xué)生提醒教師要主動(dòng)戒煙，或者表示自己永遠(yuǎn)不會(huì)吸煙。學(xué)生們也非常喜歡這樣的實(shí)驗(yàn)課，因?yàn)檫@樣的學(xué)習(xí)經(jīng)歷更容易被記住，比看幾張肺的圖片或者模擬實(shí)驗(yàn)的效果要更好。授課教師表示，將課堂與實(shí)際生活相聯(lián)系，讓學(xué)生主動(dòng)從實(shí)踐中尋找問(wèn)題的答案，得到的答案會(huì)非常自然。

國(guó)外實(shí)驗(yàn)課堂的指導(dǎo)思想

芬蘭從2016年開(kāi)始實(shí)施的《國(guó)家基礎(chǔ)教育核心課程》中，將實(shí)驗(yàn)探究作為達(dá)成理解核心概念的重要方式。筆者通過(guò)這節(jié)課例，也看到了芬蘭科學(xué)實(shí)驗(yàn)課的指導(dǎo)思想：更注重實(shí)驗(yàn)與日常生活的關(guān)聯(lián)，將科學(xué)實(shí)驗(yàn)與技術(shù)、社會(huì)問(wèn)題緊密聯(lián)系在一起，同時(shí)注重增強(qiáng)學(xué)科間的關(guān)聯(lián)，引導(dǎo)學(xué)生去思考和解決實(shí)際問(wèn)題。大多數(shù)的科學(xué)教師都會(huì)采用實(shí)踐教學(xué)方法，將科學(xué)與真實(shí)的生活和自然相聯(lián)系。他們會(huì)盡可能帶學(xué)生去訪問(wèn)一些地方，比如醫(yī)院，或者去考察森林、河流，通過(guò)實(shí)地采集樣本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，以此讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到周邊生態(tài)環(huán)境的重要性，帶學(xué)生回歸自然。這也是芬蘭居于世界教育高地、學(xué)生在PISA評(píng)估中科學(xué)素養(yǎng)結(jié)果一直位居世界前列的原因之一。

除此之外，在芬蘭的實(shí)驗(yàn)課堂上，筆者還看到教師始終以學(xué)生為主體，并且明確自己的教學(xué)目標(biāo)——教師通過(guò)站點(diǎn)式的合作學(xué)習(xí)方式，增強(qiáng)學(xué)生的參與感，為每一位學(xué)生提供親自動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)和近距離觀察的機(jī)會(huì)。通過(guò)問(wèn)題的引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的興趣，引發(fā)學(xué)生思考，這樣的交流討論使得課堂實(shí)驗(yàn)活動(dòng)更為有效。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生的防護(hù)設(shè)施（護(hù)目鏡、手套等）以及教師對(duì)于學(xué)生安全要求的明確指令等細(xì)節(jié)，還體現(xiàn)了對(duì)于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安全教育。

除了芬蘭之外，美國(guó)自1894年便開(kāi)始有報(bào)告專門(mén)強(qiáng)調(diào)“科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)及其必要”。之后不論是杜威提出的“學(xué)生中心”“活動(dòng)中心”“經(jīng)驗(yàn)中心”的“新三中心論”，抑或施瓦布提出的探究型課程思想，以及建構(gòu)主義理論強(qiáng)調(diào)的發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，都為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索實(shí)踐提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)。

2011年， 美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)研制并發(fā)布了《K-12科學(xué)教育框架：實(shí)踐、跨學(xué)科概念和學(xué)科核心概念》。2013年，以此框架為基礎(chǔ)，美國(guó)組織國(guó)家研究理事會(huì)、科學(xué)教師協(xié)會(huì)、科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)以及各州教育工作者共同制定了《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（NGSS），提出了K-12科學(xué)和工程實(shí)踐的8個(gè)元素，即提出問(wèn)題（科學(xué)）和確定問(wèn)題（工程）；創(chuàng)建和應(yīng)用模型；計(jì)劃和實(shí)施調(diào)查；分析和解釋數(shù)據(jù)；運(yùn)用數(shù)學(xué)、信息、計(jì)算機(jī)思維；形成解釋（科學(xué)）和設(shè)計(jì)解決方案（工程）；通過(guò)證據(jù)形成論證以及獲取、評(píng)價(jià)和交流信息，并對(duì)不同學(xué)段和年級(jí)提出了具體的實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)。其中還特別強(qiáng)調(diào)了在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)于學(xué)生批判性思維的培養(yǎng)。學(xué)生需要依據(jù)證據(jù)對(duì)可靠的數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，從可能的解釋中選擇最恰當(dāng)?shù)模谶@個(gè)評(píng)估過(guò)程中形成批判性思維，知道錯(cuò)誤答案為什么是錯(cuò)的，以此幫助學(xué)生加深對(duì)于正確答案的理解，而這點(diǎn)往往是很多實(shí)驗(yàn)課堂中容易被忽略的。

對(duì)我國(guó)實(shí)驗(yàn)課的啟示

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑，也是我國(guó)國(guó)家課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重要教學(xué)內(nèi)容。最新頒布的2022年義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，繼承了我國(guó)科學(xué)教育的歷史經(jīng)驗(yàn)，借鑒了世界各國(guó)的研究成果，順應(yīng)了國(guó)內(nèi)外科學(xué)教育的發(fā)展趨勢(shì)。但在實(shí)際的教學(xué)中，我們的實(shí)驗(yàn)課仍存在諸多問(wèn)題，比如客觀因素上的班級(jí)容量大、實(shí)驗(yàn)器材短缺等，以及教學(xué)上，為了安全，以教師演示代替學(xué)生動(dòng)手操作，以實(shí)驗(yàn)視頻代替實(shí)驗(yàn)本身，或者實(shí)驗(yàn)過(guò)于注重操作，學(xué)生跟隨教師逐步的指導(dǎo)完成實(shí)驗(yàn)，缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析討論，缺乏實(shí)驗(yàn)課程與真實(shí)生活的連接等。

結(jié)合新課標(biāo)的要求，以及國(guó)外科學(xué)實(shí)驗(yàn)課的案例，可以為我們的實(shí)驗(yàn)課堂組織帶來(lái)一些啟發(fā)。比如：采取站點(diǎn)式的學(xué)習(xí)方式，不僅可以最大限度地利用實(shí)驗(yàn)材料，幫助教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)，也可以讓學(xué)生有更多機(jī)會(huì)親自動(dòng)手操作，獲得更直觀的體驗(yàn)；在實(shí)驗(yàn)之前，教師要建立和培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)；在實(shí)驗(yàn)的選取和設(shè)置中，可以更多地考慮與現(xiàn)實(shí)世界的關(guān)聯(lián)，采取實(shí)地參觀、走訪、取樣等方式，幫助學(xué)生將科學(xué)概念、知識(shí)與實(shí)際生活和問(wèn)題相連接，提升通過(guò)實(shí)驗(yàn)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在學(xué)生出現(xiàn)錯(cuò)誤之后，教師不用急于進(jìn)行糾正，可以通過(guò)與學(xué)生對(duì)話、討論等，分析出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因，讓學(xué)生加深理解，自然得出答案或者結(jié)論，切實(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程提升科學(xué)素養(yǎng)。

責(zé)任編輯：周麗