實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培育科技創(chuàng)新人才之源

摘 要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要路徑，《中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本目錄》的發(fā)布對落實(shí)培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才具有重要意義。文章從學(xué)科基礎(chǔ)、實(shí)踐探究能力、共通素養(yǎng)、科學(xué)態(tài)度與精神四個(gè)角度解讀《中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本目錄》如何架起實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)之間的橋梁，由此深化全國廣大中小學(xué)校對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視，保障學(xué)科教學(xué)育人方式的變革。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；科技創(chuàng)新人才；中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本目錄

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

2019年11月20日，《教育部關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見》[1]提出實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要路徑，需通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)提升學(xué)生的觀察能力、動手實(shí)踐能力、創(chuàng)造性思維能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，培養(yǎng)學(xué)生的興趣愛好、創(chuàng)新精神、科學(xué)素質(zhì)和意志品質(zhì)。2023年5月，教育部等十八部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》[2]，強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)學(xué)生廣泛參與實(shí)驗(yàn)和探究實(shí)踐活動，以激發(fā)學(xué)生的好奇心、想象力和探求欲，并要求與校外課堂進(jìn)行資源的交互和整合。同月，教育部印發(fā)《基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革深化行動方案》[3]，提出學(xué)科實(shí)踐（實(shí)驗(yàn)教學(xué)）是教學(xué)改革的攻堅(jiān)重難點(diǎn)，需完善裝備配置標(biāo)準(zhǔn)、研制中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本目錄、加強(qiáng)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、建設(shè)復(fù)合型綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境?？梢?，實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為重要的教學(xué)內(nèi)容和方式，在教學(xué)改革中占據(jù)核心地位，同時(shí)也間接反映出現(xiàn)今實(shí)驗(yàn)教學(xué)亟待推動變革。此次教育部教育技術(shù)與資源發(fā)展中心（中央電化教育館）正式發(fā)布初中和高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本目錄（以下簡稱《基本目錄》）將為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供重要指導(dǎo)。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)將為科技創(chuàng)新人才鋪墊堅(jiān)實(shí)的學(xué)科基礎(chǔ)

《基本目錄》根據(jù)《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》及《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》編制，旨在促進(jìn)學(xué)生對化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)理解和實(shí)踐應(yīng)用?！痘灸夸洝钒凑照n程標(biāo)準(zhǔn)中課程內(nèi)容的結(jié)構(gòu)層次架構(gòu)進(jìn)行編排，初中《基本目錄》分為科學(xué)探究與化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用、物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)、物質(zhì)的化學(xué)變化四個(gè)學(xué)習(xí)主題，精準(zhǔn)對應(yīng)初中化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容；高中《基本目錄》按照必修和選擇性必修的模塊與主題進(jìn)行組織，覆蓋高中化學(xué)學(xué)科必修與選擇性必修的基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容。每個(gè)學(xué)習(xí)主題都根據(jù)細(xì)化的內(nèi)容主題、具體課程標(biāo)準(zhǔn)條目進(jìn)一步拆解，對應(yīng)規(guī)劃緊密凸顯課標(biāo)條目的實(shí)驗(yàn)活動。同時(shí)，《基本目錄》中的實(shí)驗(yàn)活動緊密關(guān)聯(lián)真實(shí)世界，體現(xiàn)資源、能源、環(huán)境、健康等可持續(xù)發(fā)展問題，如“探究土壤酸堿性及氮、磷、鉀元素與植物生長的關(guān)系”“補(bǔ)鐵劑、抗酸性胃藥中有效成分的檢驗(yàn)”“實(shí)驗(yàn)室模擬海水提溴、提鎂”等。通過開展這些實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動，學(xué)生可以充分學(xué)習(xí)化學(xué)學(xué)科知識并進(jìn)一步加深對其的理解與應(yīng)用，建構(gòu)化學(xué)知識結(jié)構(gòu)層級與體系。對于科技創(chuàng)新人才來說，堅(jiān)實(shí)的領(lǐng)域?qū)W科知識是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新行為的重要基礎(chǔ)。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)將推動科技創(chuàng)新人才形成實(shí)踐探究的問題解決思路

在《基本目錄》中，特別強(qiáng)調(diào)了科學(xué)探究能力的培養(yǎng)?？茖W(xué)探究的能力包括科學(xué)觀察、提出問題、形成假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐/調(diào)查方案、實(shí)施方案、獲取證據(jù)、分析解釋數(shù)據(jù)、形成結(jié)論、建構(gòu)模型、反思評價(jià)、表達(dá)交流等要素[4][5]。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生深入開展科學(xué)探究，經(jīng)歷科學(xué)探究的各個(gè)重要步驟，應(yīng)用科學(xué)探究的重要策略，能夠幫助學(xué)生更好地體驗(yàn)科學(xué)探究的過程、掌握科學(xué)探究的方法、理解科學(xué)的本質(zhì)。

除了一般性的科學(xué)探究過程和方法外，《基本目錄》中所包含的實(shí)驗(yàn)活動還充分體現(xiàn)了多類型的化學(xué)領(lǐng)域問題[6]：分析檢驗(yàn)物質(zhì)（“使用pH試紙等檢測生活中常見溶液的酸堿度”“溶液中常見離子的檢驗(yàn)”等實(shí)驗(yàn)活動）、進(jìn)行物質(zhì)分離（“粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除”“用化學(xué)沉淀法去除粗鹽中的雜質(zhì)離子等實(shí)驗(yàn)活動”）、制備合成物質(zhì)（“二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取”“氯氣的制備”等實(shí)驗(yàn)活動）、研究物質(zhì)性質(zhì)（“探究常見金屬的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)”“探究乙烯的化學(xué)性質(zhì)”等實(shí)驗(yàn)活動）、探究反應(yīng)規(guī)律（“探究鐵釘生銹的條件”“探究化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素”等實(shí)驗(yàn)活動）、認(rèn)識物質(zhì)結(jié)構(gòu)（“搭建球棍模型認(rèn)識有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)”“制作典型的晶體結(jié)構(gòu)模型”等實(shí)驗(yàn)活動）、技術(shù)工程設(shè)計(jì)（“制作簡單的燃料電池”“模擬侯氏制堿法”等實(shí)驗(yàn)活動）……通過這些實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)不同類型的化學(xué)領(lǐng)域問題，發(fā)展形成對其問題解決思路的認(rèn)識。

通過有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生能夠發(fā)展形成一般性的科學(xué)探究的問題解決思路和化學(xué)領(lǐng)域問題的解決思路[7][8]。面對陌生實(shí)驗(yàn)情境時(shí)，才能夠有效遷移應(yīng)用問題解決思路，實(shí)現(xiàn)程序化、有思路的實(shí)驗(yàn)探究與問題解決，這是科技創(chuàng)新發(fā)生的重要策略和路徑。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)將發(fā)展科技創(chuàng)新人才的共通素養(yǎng)

科技創(chuàng)新人才的核心共通素養(yǎng)包括底層科學(xué)思維、動手實(shí)踐能力、技術(shù)應(yīng)用能力、合作與交流能力等。作為科技創(chuàng)新人才不可或缺的重要能力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)能在如上素養(yǎng)生長發(fā)展過程中起到推動性作用。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的底層科學(xué)思維?！痘灸夸洝分械拇罅繉?shí)驗(yàn)活動需學(xué)生開展分析、比較、抽象、歸納、發(fā)散等思維活動，例如“辨別物理變化和化學(xué)變化”“觀察比較不同溶質(zhì)在不同溶劑中的溶解性差異”“探究活性炭和明礬等凈水劑的凈水作用”“研究化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能”等。因此開展實(shí)驗(yàn)活動能夠有效輔助培養(yǎng)分析與綜合、比較與分類、抽象與概括、歸納與演繹、聯(lián)想與想象、重組思維、聚合思維、發(fā)散思維、突破定勢等科學(xué)思維，為科技創(chuàng)新人才提供底層的思維基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的動手實(shí)踐能力。化學(xué)實(shí)驗(yàn)是具有實(shí)踐性質(zhì)的活動，《基本目錄》中規(guī)劃了“化學(xué)藥品的取用”“物質(zhì)的加熱”“儀器裝置的連接”“玻璃儀器的洗滌”“配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液”等實(shí)驗(yàn)活動，通過操作和練習(xí)，學(xué)生可以熟練掌握實(shí)驗(yàn)中各類型操作的技巧，發(fā)展觀察、測量、使用儀器、搭建儀器、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)方案、解決實(shí)操中的問題等綜合能力，將為科技創(chuàng)新人才提供堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力。除使用基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)儀器外，《基本目錄》中也融入了部分需現(xiàn)代技術(shù)及現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)裝備輔助的實(shí)驗(yàn)，例如“利用計(jì)算機(jī)作圖分析元素性質(zhì)相關(guān)參數(shù)的變化規(guī)律”等，將有效發(fā)展學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)和實(shí)驗(yàn)裝備開展實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的能力，助力學(xué)生探索化學(xué)及其交叉學(xué)科的前沿發(fā)展問題[9]，這是現(xiàn)代化社會背景下實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新需必備的核心能力。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的合作與交流能力。在真實(shí)發(fā)生的實(shí)驗(yàn)活動中，學(xué)生通常需要組成小組合作完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，相互配合、分工合作。通過合作開展實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以學(xué)會與他人有效溝通、協(xié)調(diào)合作，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作和協(xié)作解決問題的能力，為科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)合作技能和團(tuán)隊(duì)精神。

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)將支撐科技創(chuàng)新人才形成科學(xué)態(tài)度與精神

科學(xué)態(tài)度與精神包括對科學(xué)問題的好奇心和探究欲、專注堅(jiān)持與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、學(xué)術(shù)倫理和科研誠信等，實(shí)驗(yàn)教學(xué)將為學(xué)生發(fā)展科學(xué)態(tài)度與精神提供真實(shí)的實(shí)踐情境。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠激發(fā)學(xué)生對科學(xué)問題的好奇心和探究欲。通過操作和觀察，學(xué)生可以直接觀察和體驗(yàn)科學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生對于未知現(xiàn)象的興趣，主動提出問題和探索問題的動力得到激發(fā)，在解決問題的過程中不斷得到正向反饋，保持其好奇心和探求欲。這是創(chuàng)新的驅(qū)動力。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠推動學(xué)生形成專注堅(jiān)持與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神。實(shí)驗(yàn)探究中，學(xué)生將面對未知，需要勇于嘗試，勤于動手動腦，專注探究，認(rèn)真實(shí)證，不斷探索，追求真理，這些品質(zhì)的形成需要學(xué)生在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)活動中體悟與反思。這是創(chuàng)新的基石。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)術(shù)倫理和科研誠信。實(shí)驗(yàn)探究中，學(xué)生需要精準(zhǔn)地操作、真實(shí)準(zhǔn)確地記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亻_展數(shù)據(jù)分析和結(jié)論推理、進(jìn)行自主思考和獨(dú)立發(fā)現(xiàn)，涌現(xiàn)創(chuàng)新的認(rèn)識等，如上實(shí)踐活動能夠使學(xué)生形成學(xué)術(shù)倫理和科研誠信的意識和態(tài)度。這是創(chuàng)新的保障。

總之，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在化學(xué)教學(xué)中具有重要的地位和作用?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)作為學(xué)生直接觀察物質(zhì)變化、探究化學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律、制備與分離物質(zhì)的重要途徑，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能、科學(xué)思維和創(chuàng)新意識的重要手段。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生可以親身體驗(yàn)化學(xué)的奧妙，感受科學(xué)的魅力，培養(yǎng)對科學(xué)的興趣和熱愛?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)學(xué)科中不可或缺的一部分，是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。希望《基本目錄》的發(fā)布能夠引起區(qū)域、學(xué)校和教師的重視，為此制定切實(shí)有效的落實(shí)方案，助力打贏初高中化學(xué)教學(xué)改革的攻堅(jiān)戰(zhàn)，為我國科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部.關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見[EB/ OL]. （2019-11-29）[2023-11-25]. http：/ / www. moe. gov. cn/ srcsite/ A06/ s3321/ 201911/ t2019 1128_409958. html.

[2]教育部等十八部門.關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見[EB/ OL]. （2023-05-26）[2023-11- 25]. http：/ / www. moe. gov. cn/ srcsite/ A29/ 202305/ t20230529_1061838. html.

[3]教育部辦公廳.基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革深化行動方案[EB/ OL]. （2023- 05- 26） [2023- 11- 25]. http：/ / www. moe. gov. cn/ srcsite/ A26/ jcj _ kcjcgh/ 202306/ t20230601_1062380. html.

[4]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[S]. 北京：人民教育出版社，2022.

[5]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[6]錢揚(yáng)義.《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》解讀———科學(xué)探究與化學(xué)實(shí)驗(yàn)[J].化學(xué)教育（中英文），2022，43（21）：13-20.

[7]魏銳.科學(xué)教育如何促進(jìn)學(xué)生“學(xué)會思考”[J].科學(xué)與社會，2020，10（3）：22-31.

[8]魏銳，朱葉，黨育杰，等.促進(jìn)學(xué)生“學(xué)會思考”的項(xiàng)目式課程開發(fā)程序[J]. 基礎(chǔ)教育課程， 2023（22）： 4-11.

[9]魏銳.助推化學(xué)教育高質(zhì)量發(fā)展，開啟化學(xué)教學(xué)裝備新時(shí)代[EB/ OL]. （2019-05-31）[2023-11-25]. http：/ / www. moe. gov. cn/ jyb _ xwfb/ moe _ 2082/ zl _ 2019n/ 2019 _ zl39/ 201905/ t20190531 _ 383953. html.

（責(zé)任編輯：邢西深）