王静

近年来，随着教育改革的深入，国际社会日益重视科学教育，而科学教育的发展离不开科学实验课程的设置和实施。实验课程作为科学课程学习和教学的独特媒介，是一种特殊的学习实践活动，能够激发学生对科学的热爱和兴趣，引导学生用实验的手段去验证真理，加深对于科学概念的理解，养成良好的思维习惯。在实验过程中，要求学生能够识别探究问题，将科学与现实生活建立联系，进行交流和合作，正确制定目标，合理选取方法，正确收集、分析数据，对原始数据进行合理解释，适当呈现探究成果，并且进行分析、反思以及自我评估。完整的实验探究过程能够让学生有机会体验科学家的工作方式和思考方式，能够培养学生细心观察和全面分析的能力，形成创新性和批判性思维，进而提升科学素养。

2022年最新颁布的义务教育科学课程标准，也对实验探究提出了更明确、更具体的要求和指导。笔者根据自己对实验教学的调查研究和理解，以芬兰一节科学实验课为例，分享国外如何看待和组织实施实验课堂，以及对我国实验课堂的启示。

国外实验课堂案例

笔者曾经看过一堂芬兰的初中科学实验课，内容为肺的结构与功能，其中教师大胆采用真实的猪肺作为实验材料，令笔者印象深刻。

这一课程的主要目标是学习呼吸系统的结构，学习其各个组成部分和功能，组织的结构、外观、质感等。学生从来没有见过这些器官的实物，因此缺乏这方面的认识。课堂上教师设置了三个站点，一组学生由助教和学生讨论复杂的生物问题，一组学生在另一个站点测量自己的肺活量，而教师则带领另一组学生在教室中间解剖猪肺。学生以小组的形式轮流完成三个站点的工作，这样的站点设置能够极大地增加每一位学生的参与度。课程开始后，教师让学生辨认不同的身体部位，简单讲解过后，教师便让学生分组进行解剖，并与学生讨论交流。教师将一段塑料管连接到猪的肺部，说有时这个实验会失败，学生提出教师应该第一个来吹塑料管，教师欣然接受，并且坦率地表示不一定能保证成功。在吹之前，教师提醒学生不要按压，当学生轻轻用手抬起被吹起来的猪肺时，非常自然地说出了触摸的感受：“像气球一样！”还有学生说道：“这里面包含了满满的信任感！”整个过程中，师生之间的沟通平等自然、轻松愉悦。猪肺的气味比较难闻，有的学生会感到抵触和害怕，但通过教师营造的轻松氛围，从孩子们欢乐的笑脸以及勇敢的尝试中可以感受到他们的浓厚兴趣，教师也成功地通过实物给学生提供了更真切的感受。解剖之后，教師又通过一系列的问题设置引导学生去了解肺的内部结构，排除学生之前的错误认知，让学生知道纤毛具有清除灰尘的作用，并推测和想象抽烟的人在纤毛被破坏之后吸入灰尘和污染物的症状，以及戒烟之后的改变。

虽然采用实物进行实验的成本较高，并且处理起来工作量很大，但是芬兰的教师非常热衷于此项工作，认为实物可以帮助学生进行批判性思考。学生看到了真实的肺，看到了肺的结构非常脆弱。通过这个实验，每年都有学生提醒教师要主动戒烟，或者表示自己永远不会吸烟。学生们也非常喜欢这样的实验课，因为这样的学习经历更容易被记住，比看几张肺的图片或者模拟实验的效果要更好。授课教师表示，将课堂与实际生活相联系，让学生主动从实践中寻找问题的答案，得到的答案会非常自然。

国外实验课堂的指导思想

芬兰从2016年开始实施的《国家基础教育核心课程》中，将实验探究作为达成理解核心概念的重要方式。笔者通过这节课例，也看到了芬兰科学实验课的指导思想：更注重实验与日常生活的关联，将科学实验与技术、社会问题紧密联系在一起，同时注重增强学科间的关联，引导学生去思考和解决实际问题。大多数的科学教师都会采用实践教学方法，将科学与真实的生活和自然相联系。他们会尽可能带学生去访问一些地方，比如医院，或者去考察森林、河流，通过实地采集样本进行实验研究，以此让学生认识到周边生态环境的重要性，带学生回归自然。这也是芬兰居于世界教育高地、学生在PISA评估中科学素养结果一直位居世界前列的原因之一。

除此之外，在芬兰的实验课堂上，笔者还看到教师始终以学生为主体，并且明确自己的教学目标——教师通过站点式的合作学习方式，增强学生的参与感，为每一位学生提供亲自动手操作的机会和近距离观察的机会。通过问题的引导，激发学生的兴趣，引发学生思考，这样的交流讨论使得课堂实验活动更为有效。在实验教学中，学生的防护设施（护目镜、手套等）以及教师对于学生安全要求的明确指令等细节，还体现了对于学生的实验安全教育。

除了芬兰之外，美国自1894年便开始有报告专门强调“科学实验教学及其必要”。之后不论是杜威提出的“学生中心”“活动中心”“经验中心”的“新三中心论”，抑或施瓦布提出的探究型课程思想，以及建构主义理论强调的发挥学生的主观能动性，都为实验教学的探索实践提供了坚实的理论基础和指导。

2011年， 美国国家研究理事会研制并发布了《K-12科学教育框架：实践、跨学科概念和学科核心概念》。2013年，以此框架为基础，美国组织国家研究理事会、科学教师协会、科学促进协会以及各州教育工作者共同制定了《新一代科学教育标准》（NGSS），提出了K-12科学和工程实践的8个元素，即提出问题（科学）和确定问题（工程）；创建和应用模型；计划和实施调查；分析和解释数据；运用数学、信息、计算机思维；形成解释（科学）和设计解决方案（工程）；通过证据形成论证以及获取、评价和交流信息，并对不同学段和年级提出了具体的实验课程目标。其中还特别强调了在实验过程中对于学生批判性思维的培养。学生需要依据证据对可靠的数据进行评估，从可能的解释中选择最恰当的，在这个评估过程中形成批判性思维，知道错误答案为什么是错的，以此帮助学生加深对于正确答案的理解，而这点往往是很多实验课堂中容易被忽略的。

对我国实验课的启示

实验教学是培养创新人才的重要途径，也是我国国家课程方案和课程标准规定的重要教学内容。最新颁布的2022年义务教育科学课程标准，继承了我国科学教育的历史经验，借鉴了世界各国的研究成果，顺应了国内外科学教育的发展趋势。但在实际的教学中，我们的实验课仍存在诸多问题，比如客观因素上的班级容量大、实验器材短缺等，以及教学上，为了安全，以教师演示代替学生动手操作，以实验视频代替实验本身，或者实验过于注重操作，学生跟随教师逐步的指导完成实验，缺乏对实验结果的分析讨论，缺乏实验课程与真实生活的连接等。

结合新课标的要求，以及国外科学实验课的案例，可以为我们的实验课堂组织带来一些启发。比如：采取站点式的学习方式，不仅可以最大限度地利用实验材料，帮助教师对学生进行个性化指导，也可以让学生有更多机会亲自动手操作，获得更直观的体验；在实验之前，教师要建立和培养学生的实验安全意识；在实验的选取和设置中，可以更多地考虑与现实世界的关联，采取实地参观、走访、取样等方式，帮助学生将科学概念、知识与实际生活和问题相连接，提升通过实验解决实际问题的能力。在学生出现错误之后，教师不用急于进行纠正，可以通过与学生对话、讨论等，分析出现错误的原因，让学生加深理解，自然得出答案或者结论，切实通过实验课程提升科学素养。

责任编辑：周丽