第四至八屆全國中小學(xué)實驗教學(xué)說課活動案例分布特點分析
——以高中生物學(xué)科為例

步東軍 鮑亞培

1 濟南市教育教學(xué)研究院 濟南 250002 2 中國教育裝備行業(yè)協(xié)會 北京 100082

0 引言

實驗教學(xué)是國家課程方案和課程標準規(guī)定的重要教學(xué)內(nèi)容，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑。為深入貫徹全國教育大會精神，落實全國基礎(chǔ)教育工作會議部署，深化教育教學(xué)改革，全面提高基礎(chǔ)教育質(zhì)量，2019 年11 月，教育部印發(fā)《關(guān)于加強和改進中小學(xué)實驗教學(xué)的意見》（下文簡稱《意見》）。

實驗是科學(xué)研究的一種基本方法。通過實驗研究，人們能夠在較短時間、有限空間內(nèi)模擬和了解某一知識、原理被發(fā)現(xiàn)和認識的過程；它還是一種重要的科學(xué)認識方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力，幫助學(xué)生在解決實際問題時作出科學(xué)性決策，從而能夠高效、快速、正確地解決問題。實驗教學(xué)不僅是教學(xué)過程中重要的模式和方法，也是教學(xué)實施的必要手段和環(huán)節(jié)，更是學(xué)科教學(xué)的重要內(nèi)容[1]。加強實驗教學(xué)對于各學(xué)科理論體系基礎(chǔ)的構(gòu)建以及課程標準的深入實施具有極其重要的推動作用。實驗教學(xué)的過程是學(xué)生探索求知、體驗創(chuàng)新的過程，在實驗設(shè)計與完善過程中，學(xué)生得以展示個人創(chuàng)新潛質(zhì)，提升個人探究智慧，完成團隊合作[1]。

教育部基礎(chǔ)教育司已連續(xù)舉辦八屆全國中小學(xué)實驗教學(xué)說課活動，在這八屆活動中，參與教師的人數(shù)、提交作品的質(zhì)量穩(wěn)步提升，教學(xué)內(nèi)容涉及的范圍漸深漸廣。為方便后續(xù)參與活動的教師在提交作品的內(nèi)容和形式上進行借鑒和參考，筆者選取了第四至八屆報送的高中生物學(xué)科作品進行統(tǒng)計和分析。

1 活動案例分布特點分析

經(jīng)統(tǒng)計，第四屆全國中小學(xué)實驗教學(xué)說課活動高中生物學(xué)科提交作品32 件，第五屆提交作品42件，第六屆提交作品28 件，第七屆提交作品59 件，第八屆提交作品63 件，作品合計224 件。依據(jù)作品內(nèi)容及形式，進行分類統(tǒng)計。

1.1 教學(xué)模塊分布特點分析

《普通高中生物學(xué)課程標準（2017 年版）》將高中生物教學(xué)內(nèi)容分為必修與選修兩部分內(nèi)容。必修部分兩個模塊，選修部分三個模塊。

通過對參加活動的作品統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，大量的作品集中在必修一模塊“分子與細胞”中，涉及“遺傳與進化”“穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”“生物與環(huán)境”這三個模塊中的實驗作品較少，涉及“生物技術(shù)與工程”模塊內(nèi)容的實驗在作品中的數(shù)量呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。教學(xué)模塊作品數(shù)量分布統(tǒng)計如圖1 所示。

圖1 作品數(shù)量分布統(tǒng)計（教學(xué)模塊）

1.2 核心概念分布特點分析

概念，即反映事物的本質(zhì)屬性的思維形式。新課程標準提出了大概念，并且明確了每個教學(xué)模塊的大概念內(nèi)容。必修和選修Ⅰ課程的模塊內(nèi)容聚焦大概念，精簡容量、突出重點。大概念是教學(xué)的長期目標，每個教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計是為了讓學(xué)生逐漸認識大概念，逐步理解大概念。因此，在實驗教學(xué)中，也要抓住核心概念，利用概念構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，輔助形成生命觀念，培養(yǎng)核心素養(yǎng)。因此，筆者根據(jù)課程標準中提出的大概念，對參賽作品進行了分類統(tǒng)計，結(jié)果如圖2 所示。

圖2 作品數(shù)量分布統(tǒng)計（核心概念）

可以看出，實驗作品基本集中在“細胞的生存需要能量和營養(yǎng)物質(zhì)，并通過分裂實現(xiàn)增殖”這一大概念下；“生物的多樣性和適應(yīng)性是進化的結(jié)果”這一概念下的實驗和實踐活動幾乎沒有作品。

1.3 實驗類型分布特點分析

從近年來提交的眾多參賽作品來看，組織形式基本是以隨堂分組實驗形式展開的，符合傳統(tǒng)意義上的實驗教學(xué)形式，未見與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相關(guān)的新型實驗?zāi)Ｊ健８鶕?jù)實驗的教學(xué)目標和教學(xué)內(nèi)容，將參加活動的作品重新整理分類，結(jié)果如圖3 所示。

圖3 作品數(shù)量分布統(tǒng)計（實驗類型）

通過統(tǒng)計可以看出，實驗教學(xué)的內(nèi)容和形式相對傳統(tǒng)且集中在探究類，觀察類實驗涉及較少，數(shù)字模擬類實驗?zāi)壳吧袨榭瞻住?/p>

1.4 知識內(nèi)容覆蓋情況分析

對課程標準涉及的實驗和實踐活動進行梳理，對照近五年參賽作品進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，結(jié)果如表1 所示。

表1 作品數(shù)量統(tǒng)計（參考課程標準實驗教學(xué)主題）

另外，還有34 件作品不屬于上述節(jié)點。內(nèi)容分別為：探究低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)量變化、探究植物向光性、探究細胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P(guān)系、觀察細胞的減數(shù)分裂，以及原人教版選修教材中的酵母細胞固定化、植物芳香油提取、泡菜中亞硝酸鹽測定等。這些作品一方面體現(xiàn)了教師設(shè)計實驗教學(xué)時，深入挖掘教材，保證教材實驗的全面落地；另一方面說明新舊教材和課程標準的教學(xué)內(nèi)容的差異性。

通過這個表格的梳理，可以看到還有大部分實驗教學(xué)內(nèi)容在參賽作品中未能體現(xiàn)，為后續(xù)參賽教師選題開闊了思路。

2 結(jié)論與建議

2.1 結(jié)論

筆者結(jié)合新課標和教材對第四至八屆高中生物學(xué)科224 件作品進行統(tǒng)計和分析，發(fā)現(xiàn)以下幾方面的特點。

1）作品內(nèi)容相對集中，某些熱門實驗重復(fù)率較高。細胞的新陳代謝部分，特別是酶、光合作用、細胞呼吸等相關(guān)實驗熱度高、作品數(shù)量相對較多。觀察類實驗、模擬類實驗以及模型制作類實驗幾乎無人涉及。隨著實驗教學(xué)熱度上升，近幾年，生物技術(shù)相關(guān)實驗出現(xiàn)的比例有所提升。

2）實驗教學(xué)形式較傳統(tǒng)，大多數(shù)作品囿于課時、困于實驗室、局限于實驗條件，缺乏實踐類、數(shù)字模擬類等實驗內(nèi)容。實驗教學(xué)的時長多局限于一節(jié)課內(nèi)完成，鮮有需要多節(jié)課甚至更長時間來完成的調(diào)查類、培養(yǎng)類實驗。缺乏走出校園、深入社會的實踐類活動。

3）作品內(nèi)容在形式、儀器、選材等方面求新、求變，忽視了實驗教學(xué)深度和廣度的擴展。很多參加活動的教師和團隊在參賽作品中充分展示了教學(xué)團隊、實驗團隊的聰明才智，對課標、教材的原有實驗進行了改進。但是有些教師忽視了實驗教學(xué)的主體——學(xué)生的需求，沒有對教學(xué)中的實驗進行充分挖掘和擴展，不能很好地體現(xiàn)對學(xué)生核心素養(yǎng)提升的助力。

2.2 建議

《普通高中生物學(xué)課程標準（2017 年版）》的一個顯著特點是凝練了學(xué)科核心素養(yǎng)，“素養(yǎng)”的“養(yǎng)”字指明了教師在教學(xué)與育人方面的目標是培養(yǎng)和塑造學(xué)生的相關(guān)品質(zhì)、價值觀和能力，更具有前瞻性和育人價值。對比新舊高中生物學(xué)課程標準不難看出，關(guān)于科學(xué)探究，新課標重要變化之一是明確提出要通過探究活動培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神，讓學(xué)生深入學(xué)習(xí)和理解生物學(xué)核心概念，提升學(xué)生的知識遷移能力，使其具備科學(xué)決策能力，有意識地參與社會問題討論，能夠有效解決現(xiàn)實生活中的某些問題[2]。

據(jù)此，筆者針對有意參加后續(xù)全國中小學(xué)實驗教學(xué)說課活動的教師和教學(xué)團隊提出以下建議。

1）建議參賽教師在選擇作品內(nèi)容時關(guān)注全局，關(guān)注課程標準設(shè)計的五個教學(xué)模塊，不能只將眼光集中在熱點內(nèi)容上?！兑庖姟芬髽?gòu)建與“德智體美勞”全面培養(yǎng)的教育體系相適應(yīng)、與國家課程標準要求相統(tǒng)一的實驗教學(xué)體系。學(xué)校要緊跟政策，認真研讀教育部制定的中小學(xué)實驗教學(xué)基本目錄和操作指南，依據(jù)省級教育行政部門按學(xué)科制定實驗教學(xué)基本規(guī)范，開足開齊實驗課程，組織好基礎(chǔ)性實驗和拓展性實驗[1]。參賽教師在實驗教學(xué)內(nèi)容選擇上，不要只看到細胞的新陳代謝部分實驗，所有的生物學(xué)知識都是通過實驗探究、驗證、總結(jié)得來，要將視野放開，格局打開，從多角度、多方面選擇實驗教學(xué)內(nèi)容。

2）建議參賽教師在設(shè)計實驗教學(xué)時大膽創(chuàng)新，選擇、設(shè)計多種實驗形式?！兑庖姟诽岢?，教師在實驗教學(xué)的形式和內(nèi)容上可以突破傳統(tǒng)實驗教學(xué)的框架，將學(xué)生實踐操作、情境體驗、探索求知、親身感悟和創(chuàng)新創(chuàng)造等實踐性活動都納入實驗教學(xué)體系。教師可以引導(dǎo)學(xué)生對實驗材料、對象進行觀察、觀測、飼養(yǎng)、種植，在實驗環(huán)節(jié)中增加模擬、體驗、加工、參觀、調(diào)查等多種方式，鼓勵學(xué)生參與實踐活動的設(shè)計、編程、制作，突破傳統(tǒng)實驗教學(xué)的舒適區(qū)，借力新型科技手段，增加實驗方法和形式。在實驗教學(xué)中加強多學(xué)科融合教育，讓數(shù)字化實驗手段和社會實踐等成為實驗教學(xué)的有益補充[1]。讓實驗教學(xué)不囿于教室，要走出校園，擴大實踐的天地，在真實情境中觀察、觀測；讓學(xué)生不僅要拿起紙筆記錄，還要打開電腦，架起網(wǎng)絡(luò)，全面學(xué)習(xí)建模、編程與設(shè)計，在虛擬的情境中探求真實可靠的實驗數(shù)據(jù)；帶領(lǐng)學(xué)生嘗試種植、飼養(yǎng)，體驗加工、制作，組織參觀、調(diào)查……在實驗教學(xué)中滲透勞動教育。這些都是科學(xué)實驗學(xué)科教師可以做、應(yīng)該做、能夠做的。

3）建議參賽教師在對實驗進行改進和創(chuàng)新時，不僅要體現(xiàn)教師個人的實驗教學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力、動手能力，更要凸顯對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與提升。《意見》明確指出，要著力提升學(xué)生的觀察及動手實踐能力，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維，鼓勵團隊合作，致力于培育學(xué)生的興趣愛好，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和意志品質(zhì)，落實立德樹人根本任務(wù)。學(xué)生的實驗實踐探究能力的提高需要教師的培養(yǎng)和引導(dǎo)。在這類活動中，教師要做好教學(xué)設(shè)計，確保指導(dǎo)到位、引導(dǎo)有方、評價有據(jù)。不同的活動可以培養(yǎng)學(xué)生不同的能力側(cè)重點。

4）“教學(xué)評一體化設(shè)計”是當今教學(xué)設(shè)計的一項新的重要的要求?？茖W(xué)實驗實踐學(xué)科教師對學(xué)生活動的評價成為教師研究的重要內(nèi)容之一。教師對于學(xué)生科學(xué)實驗實踐活動的評價不僅是對學(xué)生活動的評判，還應(yīng)當對于學(xué)生活動有指導(dǎo)意義，有鼓勵和推動效果。要鼓勵學(xué)生參與，表揚學(xué)生工作，指導(dǎo)學(xué)生操作，指出學(xué)生失誤，言之有物，評之有據(jù)，著力提升學(xué)生的科學(xué)思維和探究實踐能力。對于學(xué)生活動的成果，要充分給予展示時間和空間，讓學(xué)生制作PPT，上臺演講，對制作成品進行展覽評獎，對科研小成果的論文進行展示等，都有利于激發(fā)學(xué)生實驗實踐的積極性，發(fā)展學(xué)生的興趣愛好，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，磨煉學(xué)生的意志品質(zhì)，達成生物學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標[3]。