國外學校如何上實驗課

王靜

近年來，隨著教育改革的深入，國際社會日益重視科學教育，而科學教育的發展離不開科學實驗課程的設置和實施。實驗課程作為科學課程學習和教學的獨特媒介，是一種特殊的學習實踐活動，能夠激發學生對科學的熱愛和興趣，引導學生用實驗的手段去驗證真理，加深對于科學概念的理解，養成良好的思維習慣。在實驗過程中，要求學生能夠識別探究問題，將科學與現實生活建立聯系，進行交流和合作，正確制定目標，合理選取方法，正確收集、分析數據，對原始數據進行合理解釋，適當呈現探究成果，并且進行分析、反思以及自我評估。完整的實驗探究過程能夠讓學生有機會體驗科學家的工作方式和思考方式，能夠培養學生細心觀察和全面分析的能力，形成創新性和批判性思維，進而提升科學素養。

2022年最新頒布的義務教育科學課程標準，也對實驗探究提出了更明確、更具體的要求和指導。筆者根據自己對實驗教學的調查研究和理解，以芬蘭一節科學實驗課為例，分享國外如何看待和組織實施實驗課堂，以及對我國實驗課堂的啟示。

國外實驗課堂案例

筆者曾經看過一堂芬蘭的初中科學實驗課，內容為肺的結構與功能，其中教師大膽采用真實的豬肺作為實驗材料，令筆者印象深刻。

這一課程的主要目標是學習呼吸系統的結構，學習其各個組成部分和功能，組織的結構、外觀、質感等。學生從來沒有見過這些器官的實物，因此缺乏這方面的認識。課堂上教師設置了三個站點，一組學生由助教和學生討論復雜的生物問題，一組學生在另一個站點測量自己的肺活量，而教師則帶領另一組學生在教室中間解剖豬肺。學生以小組的形式輪流完成三個站點的工作，這樣的站點設置能夠極大地增加每一位學生的參與度。課程開始后，教師讓學生辨認不同的身體部位，簡單講解過后，教師便讓學生分組進行解剖，并與學生討論交流。教師將一段塑料管連接到豬的肺部，說有時這個實驗會失敗，學生提出教師應該第一個來吹塑料管，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，教師提醒學生不要按壓，當學生輕輕用手抬起被吹起來的豬肺時，非常自然地說出了觸摸的感受：“像氣球一樣！”還有學生說道：“這里面包含了滿滿的信任感！”整個過程中，師生之間的溝通平等自然、輕松愉悅。豬肺的氣味比較難聞，有的學生會感到抵觸和害怕，但通過教師營造的輕松氛圍，從孩子們歡樂的笑臉以及勇敢的嘗試中可以感受到他們的濃厚興趣，教師也成功地通過實物給學生提供了更真切的感受。解剖之后，教師又通過一系列的問題設置引導學生去了解肺的內部結構，排除學生之前的錯誤認知，讓學生知道纖毛具有清除灰塵的作用，并推測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。

雖然采用實物進行實驗的成本較高，并且處理起來工作量很大，但是芬蘭的教師非常熱衷于此項工作，認為實物可以幫助學生進行批判性思考。學生看到了真實的肺，看到了肺的結構非常脆弱。通過這個實驗，每年都有學生提醒教師要主動戒煙，或者表示自己永遠不會吸煙。學生們也非常喜歡這樣的實驗課，因為這樣的學習經歷更容易被記住，比看幾張肺的圖片或者模擬實驗的效果要更好。授課教師表示，將課堂與實際生活相聯系，讓學生主動從實踐中尋找問題的答案，得到的答案會非常自然。

國外實驗課堂的指導思想

芬蘭從2016年開始實施的《國家基礎教育核心課程》中，將實驗探究作為達成理解核心概念的重要方式。筆者通過這節課例，也看到了芬蘭科學實驗課的指導思想：更注重實驗與日常生活的關聯，將科學實驗與技術、社會問題緊密聯系在一起，同時注重增強學科間的關聯，引導學生去思考和解決實際問題。大多數的科學教師都會采用實踐教學方法，將科學與真實的生活和自然相聯系。他們會盡可能帶學生去訪問一些地方，比如醫院，或者去考察森林、河流，通過實地采集樣本進行實驗研究，以此讓學生認識到周邊生態環境的重要性，帶學生回歸自然。這也是芬蘭居于世界教育高地、學生在PISA評估中科學素養結果一直位居世界前列的原因之一。

除此之外，在芬蘭的實驗課堂上，筆者還看到教師始終以學生為主體，并且明確自己的教學目標——教師通過站點式的合作學習方式，增強學生的參與感，為每一位學生提供親自動手操作的機會和近距離觀察的機會。通過問題的引導，激發學生的興趣，引發學生思考，這樣的交流討論使得課堂實驗活動更為有效。在實驗教學中，學生的防護設施（護目鏡、手套等）以及教師對于學生安全要求的明確指令等細節，還體現了對于學生的實驗安全教育。

除了芬蘭之外，美國自1894年便開始有報告專門強調“科學實驗教學及其必要”。之后不論是杜威提出的“學生中心”“活動中心”“經驗中心”的“新三中心論”，抑或施瓦布提出的探究型課程思想，以及建構主義理論強調的發揮學生的主觀能動性，都為實驗教學的探索實踐提供了堅實的理論基礎和指導。

2011年， 美國國家研究理事會研制并發布了《K-12科學教育框架：實踐、跨學科概念和學科核心概念》。2013年，以此框架為基礎，美國組織國家研究理事會、科學教師協會、科學促進協會以及各州教育工作者共同制定了《新一代科學教育標準》（NGSS），提出了K-12科學和工程實踐的8個元素，即提出問題（科學）和確定問題（工程）；創建和應用模型；計劃和實施調查；分析和解釋數據；運用數學、信息、計算機思維；形成解釋（科學）和設計解決方案（工程）；通過證據形成論證以及獲取、評價和交流信息，并對不同學段和年級提出了具體的實驗課程目標。其中還特別強調了在實驗過程中對于學生批判性思維的培養。學生需要依據證據對可靠的數據進行評估，從可能的解釋中選擇最恰當的，在這個評估過程中形成批判性思維，知道錯誤答案為什么是錯的，以此幫助學生加深對于正確答案的理解，而這點往往是很多實驗課堂中容易被忽略的。

對我國實驗課的啟示

實驗教學是培養創新人才的重要途徑，也是我國國家課程方案和課程標準規定的重要教學內容。最新頒布的2022年義務教育科學課程標準，繼承了我國科學教育的歷史經驗，借鑒了世界各國的研究成果，順應了國內外科學教育的發展趨勢。但在實際的教學中，我們的實驗課仍存在諸多問題，比如客觀因素上的班級容量大、實驗器材短缺等，以及教學上，為了安全，以教師演示代替學生動手操作，以實驗視頻代替實驗本身，或者實驗過于注重操作，學生跟隨教師逐步的指導完成實驗，缺乏對實驗結果的分析討論，缺乏實驗課程與真實生活的連接等。

結合新課標的要求，以及國外科學實驗課的案例，可以為我們的實驗課堂組織帶來一些啟發。比如：采取站點式的學習方式，不僅可以最大限度地利用實驗材料，幫助教師對學生進行個性化指導，也可以讓學生有更多機會親自動手操作，獲得更直觀的體驗；在實驗之前，教師要建立和培養學生的實驗安全意識；在實驗的選取和設置中，可以更多地考慮與現實世界的關聯，采取實地參觀、走訪、取樣等方式，幫助學生將科學概念、知識與實際生活和問題相連接，提升通過實驗解決實際問題的能力。在學生出現錯誤之后，教師不用急于進行糾正，可以通過與學生對話、討論等，分析出現錯誤的原因，讓學生加深理解，自然得出答案或者結論，切實通過實驗課程提升科學素養。

責任編輯：周麗