“科學精神”素養下的小學科學實驗教學問題調查

首都師范大學附屬小學 張一晨

中國學生發展核心素養研究成果于2016 年9 月13 日發布，其中將“科學精神”作為學生的核心素養之一。2017 年2 月，教育部關于印發《義務教育小學科學課程標準》（以下簡稱《科學課標》）的通知中，明確指出：“充分認識小學科學教育的重要性。科學教育是立德樹人工作的重要組成部分，是提升全民科學素質、建設創新型國家的基礎。小學科學教育對從小激發和保護孩子的好奇心和求知欲，培養學生的科學精神和實踐創新能力具有重要意義。各地要高度重視，以課程為統領，切實加強小學科學教育。”

就學校教育而言，科學課是培養學生科學精神的重要途徑，探究活動是學生學習科學的重要方式，實驗是科學課堂中重要探究活動載體，教師的教學和學生的學習都圍繞著實驗展開。但是，在實際教學和實驗準備的過程中，教師也會遇到一些問題和困難。對此，我對來自北京市海淀區的125 位小學科學一線教師通過問卷和訪談的形式進行了小學科學實驗教學的相關調查。并對調查結果進行剖析，給出建議。

一、教師開展實驗時的現狀及問題

盡管科學課堂是培養學生科學精神的重要陣地，但在實際的教育教學中，師生對科學課的認真程度不足。如學生常常抱著“玩”的心態上課，滿足于看到現象或者做了好玩兒的實驗，不動手記錄，也不深入思考；很多教師在教學設計方面缺乏創新，教學模式固定呆板，激發不出學生主動探索的欲望。此外，根據調查，還存在以下問題。

（一）科學實驗室數量少，基本實驗器材及耗材不充足

本次研究共收集了海淀區約40 所學校的數據，通過對調查問卷中實驗室數量與學生數量的統計分析，海淀區參與調研的學校，學生數與實驗室數量的比約為491∶1，如果按照每班40 人計算，平均12.25 個班的學生共用一間實驗室，容易出現兩個班同時上科學課的情況，導致有一個班的學生無法正常上課。在調查中，還有個別學校沒有實驗室，科學實驗的質量和數量難以保障。（注：此段中的學生人數與實驗室數量比是所有本課題有效問卷經匯總后計算的結果，同一所學校、不同教師填寫的學生人數和實驗室數量差別不大。）

俗話說“巧婦難為無米之炊”，合適、充足的實驗器材是保障實驗順利開展的基本條件。但在被調查的125 位教師中，有55.32%的教師在日常教學中，經常會遇到教材中的實驗沒有現成的實驗用具的情況。認為學校實驗室的設備有待改進和更新的占69.15%。

實驗器材包括可以重復使用的如顯微鏡、昆蟲實驗盒等；還有實驗耗材的如酒精、濾紙、蓋玻片、種子、玻璃燒杯、溫度計等。大多數教師認為基本器材比較充足，但對于實驗耗材，59.62%的學校會統一采買，其余40.38%則需要教師自行購買或學生自備，但教師自行購買后報銷的過程煩瑣、耗時，這對開展實驗教學的不利。

（二）科學教師工作強度高，實驗準備時間少

根據問卷顯示，97 位科學教師的周課時數在14～20 節課。這其中，31.74%的教師平均周課時數為14～15節；31.73%的教師平均周課時數為16節；36.53%的教師平均周課時數為18節。但97 位教師中，78.9%的教師沒有計入工作量的實驗準備時間，其余教師即使實驗準備時間計入工作量，最多為2 課時。科學教師的工作強度普遍較高，平均每天2.8～4 課時（以97 位科學教師的周課時數在14～20節課計算）。跨年級教學的現象也比較普遍，多個年級的實驗課同時準備，對教師的備課和實驗準備、收拾整理等都提出了非常高的要求，消耗著教師大量的時間和精力。

（三）課堂缺少對科學思維方法的關注

目前，大多數教師對實驗的關注和研究還停留在實驗器材是否合適或學生操作起來是否合理的層面。教師在日常教學的過程中，對遇到的實驗進行改進和替代，但缺乏對實驗的更加系統的分析和梳理，提升至科學思維或本質層面。葉寶生教授曾提出：“小學科學教師如何選擇實驗和安排實驗，有很大的靈活性和自由度，也具有很大的創造性空間，但同時也帶來問題，即實驗內容和實驗流程的依據是什么，實驗方法又是如何確定或選擇的。”對此，在調查的教師中針對實驗具體改進的不同方面，調查結果為：78.76%的教師認為實驗器材需要改進，67.26%的教師認為實驗記錄單需要改進，57.52%的教師認為實驗需要更加嚴謹，48.67%的教師認為實驗思路需要改進。

二、小學科學實驗教學問題的解決策略

（一）加大對科學學科的重視程度

要想加強學校對科學學科的重視，學校的課時安排要嚴格按照《科學課標》規定執行，即一至二年級每周1 課時，三至六年級每周2 課時，杜絕被語文、數學等學科占課現象。在校園文化建設方面，要注重對科學精神的宣傳，要注重體現科學元素如建立試驗田、地震小屋等。此外，還需要學校定期舉辦科技節，組織科學講座等；開展豐富多彩的科學社團，以激發師生對科學研究的興趣，將科學精神的培養和探索習慣的培養根植于師生的心田。

（二）增加實驗室數量、環境和實驗材料保障

1.增加實驗室數量

在條件允許的情況下，學校應增加實驗室的數量。保證每6～10 個班級能夠有一間科學實驗室，并為每間實驗室搭配相應的實驗準備室，用于存放實驗儀器、方便教師進行實驗準備等。如果不能做到每間實驗室都有準備室，在實驗室中設置儲物柜也可以有效地進行實驗儀器的存放。如果空間允許，則建議開辟可以存放實驗器材、進行實驗準備的教室，并且不宜距實驗室太遠。

2.改善實驗室的實驗環境

科學實驗室是學生進行實驗的重要場所，因此對實驗環境和設備要求也較為嚴格，例如，在講光沿直線傳播、反射的相關知識時，需要學生用手電筒形成光路進行實驗，這就需要實驗室配備帶有遮光布或者較厚的窗簾，而不是普通窗簾，這樣才能在實驗室中形成相對較暗的環境，方便學生進行實驗。調查顯示：16%的教師對學校的實驗室環境表示滿意；54.4%的教師表示基本滿意，但仍有改進空間；20.8%的教師不太滿意；8.8%的教師對學校實驗室環境非常不滿意。實驗桌過大或過小、不方便移動，不能隨學生身高等進行調整、教室中沒有水龍頭等，這些都是亟須改善的地方。

3.保障實驗進行需補充實驗室耗材

調查顯示，44.63%的學校沒有用于教具研發或實驗創新的經費；52.89%的教師不知道是否有相關經費；只有2.28%的教師明確說明學校分別有一萬元和兩萬元相關經費可供使用。對此，建議學校增加用于教具研發或實驗創新的經費投入，為教師的教學、科研提供更多的便利。

目前，教科版教材有配套的教師教具箱和學生學具袋，可以解決一部分耗材的問題。但因為成本等的限制，有些材料不能取得良好的實驗效果，如教科版新版教材六年級下冊“美麗的化學”這個單元的學具袋中，紫甘藍粉不能很好地遇酸變紅、遇堿變藍，實驗效果不明顯。教師教具箱中基本上用塑料燒杯代替了玻璃燒杯。但三年級、五年級觀察水的沸騰的時候，必須用玻璃燒杯做實驗。

此外，教師教具箱中的耗材建議根據需要，可以有相應的訂購的途徑，這樣既可以不重復購買學具箱，又可以及時補充耗材，節約資源、減小成本的同時，為教師和學生提供便利。

（三）將教師實驗準備計入課時

科學課需要種類豐富、數量繁多的實驗材料，有的課甚至會用到十幾種不同的實驗材料，教師準備起來非常煩瑣，加上有的實驗材料實驗室沒有，需要購買，需要花費更多的時間、精力甚至金錢。學校應通過調研及意見征詢等方式，實際了解本校教師這部分工作量，并在課時中給予一定的照顧。目前，海淀區很多初中、高中都有專門的實驗員負責管理實驗室、準備實驗器材，建議小學也可以適當增加實驗員崗，更加高效、專業地進行實驗室管理和實驗準備工作。

（四）加強理論培訓，促進教師交流

小學科學課注重培養學生的科學思維，教師在對實驗進行選擇設計的時候，不僅注重實驗操作及實驗現象，更要注重實驗背后的科學思維，要站在理論的高度去思考、改進、替代實驗，采用大概念、大單元的形式進行備課，關注實驗之間的邏輯及關聯，更好地引導學生科學思維的發展。這就需要教師不斷地進行深入的學習和研究，55.20%的教師表示會積極參加有關實驗的培訓；42.4%的教師表示希望參加，但沒有時間；只有2.4%的教師表示不會參加相關培訓。

在任何事情上“閉門造車”都是不可取的，要想更快地進步，就需要進行交流。受新冠肺炎疫情的影響，教師們大多都可以通過網絡對教研內容進行觀看或回放，大大方便了教師進行學習。但教師間的交流，尤其是不同學校教師間的交流、一線教師與出版社或教材編者的交流仍然不多，建議增加此類的交流機會及平臺，促進科學實驗教學的改進。

三、結語

科學實驗教學的改進需要教育部門，學校和教師的共同努力，從思想和行動上重視小學科學實驗，進一步完善實驗條件的同時，教師自身也需要加強學習，不斷更新教學理念，從而帶給學生更好的小學科學課堂，提升學生的科學素養。