全國中小學實驗教學說課活動小學科學案例分析

摘 要 以第4～9屆“全國中小學實驗教學說課活動”中各省（自治區、直轄市）報送的532件小學科學作品為例，主要通過對其中符合《義務教育科學課程標準》（2022年版）的420件作品進行分類統計，分析該項活動中小學科學報送作品內容的分布特點，對今后活動報送作品的選題內容提出方向性的建議。

關鍵詞 實驗教學；實驗教學說課；小學科學；課程標準

中圖分類號：G623.6 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）19-00-06

0 引言

《教育部關于加強和改進中小學實驗教學的意見》指出：實驗教學是國家課程方案和課程標準規定的重要教學內容，是培養創新人才的重要途徑[1]。關于實驗教學的具身認知理論和知行合一理念是認知心理學領域的共識，它在培養個人科學素養和科學精神方面的有效性已被廣泛接受和實踐。

全國中小學實驗教學說課活動自2013年起已成功舉辦九屆，是全國中小學實驗教學領域的品牌活動。自2015年起，活動由教育部基礎教育司發文主辦，中國教育裝備行業協會負責具體實施。各省（自治區、直轄市）每年報送15節實驗教學相關學科（包括但不限于小學科學、初高中物理/化學/生物）的優秀說課案例，通過部級評審遴選出約150節最優案例進行現場展示及專家點評。

這九屆活動的作品質量逐年提高。截至目前已經積累了大量的優秀報送作品。因小學科學教材版本較多，為了解報送作品的分布特點，筆者將水平較高的第4～9屆活動中各省（自治區、直轄市）報送的小學組532件作品按報送時的《義務教育小學科學課程標準》（2017年版）概念點進行初步歸類，再依目前實行的《義務教育科學課程標準》（2022年版）的概念點進行二次統計，以期為今后參與活動的教師和管理部門的負責人提供借鑒和參考。

注：后文中“課程標準”未說明的均指2022年版。

1 總體情況分析

1.1 知識領域分布情況

《義務教育小學科學課程標準》（2017年版）將小學科學課程內容劃分為物質科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程四個領域，再從四個領域中選擇了適合小學生學習的18個主要概念[2]。《義務教育科學課程標準》（2022年版）設置了13個科學學科核心概念，以及物質與能量、結構與功能、系統與模型、穩定與變化四個跨學科概念[3]，

雖未明確劃分領域，但13個學科核心概念依然呈現出相當于2017版四個領域的排列方式。

各屆作品按《義務教育小學科學課程標準》（2017年版）知識領域分布如圖1所示。物質科學領域作品占據多數，技術與工程領域作品也是越來越多。這兩個領域作品數量合計占80%左右，是生命科學領域作品數的十幾倍。這可能與傳統上物理實驗創新先例較多、現象明顯、直觀的探究性較強有關。在一些自制教具、科技創新等賽事的作品中也存在類似現象。在課程標準中，生命科學領域加上天文地理類的核心概念數量與物理、工程類相當，出于完善實驗教學體系、豐富實驗教學實施形式的目的，希望今后主辦單位能鼓勵教師多創作生命科學、天文地理類的實驗教學內容。

1.2 年級分布情況

所有作品按《義務教育科學課程標準》（2022年版）的建議年級劃分，1～2年級最少，僅有15件，3～4年級有175件，5～6年級有230件，另有112件原本在《義務教育小學科學課程標準》（2017年版）中的內容在《義務教育科學課程標準》（2022年版）中被調到7～9年級或取消。與課程標準中學習內容的分布比例相比（課程標準中低中高年級知識點數量比為20%∶44%∶36%），更顯得低年級實驗過于稀少。

參與活動的教師多以小學高年級甚至更高的水平為基礎設計實驗說課作品，可能與教師追求以增加思維量作為實驗創新的目標之一有關，忽視了從降低學習難度的角度創新實驗教學。

總體而言，跨學科概念的作品逐漸涌現，但過多的作品集中在傳統物理領域，整體上對低年級實驗教學關注不夠。

2 知識點覆蓋情況分析

為更好地對今后參與活動的教師提供參考，筆者選取了符合課程標準小學學段的420件作品，統計了課程標準中各核心概念的作品數量，以及各個核心概念下作品數量占比和入圍現場展示作品數量的占比，詳見表1。

注：由于四舍五入的原因，可能會出現部分數據分項相加之和與總數不一致的情況，下同。

可以明顯看到，即使核心概念三的知識點在所有學習內容中占比較大（16.05%），報送作品中涉及此概念的作品還是達到了這個比例的近兩倍，涉及核心概念四的作品更是將近六倍于其知識點在課程標準中的占比。而涉及核心概念二、六、七、八、十一的作品件數合計不足3%，尤其“（七）生物與環境的相互關系”“（十一）人類活動與環境”，尚未有作品涉及。

從入圍展示率來看，地球與宇宙領域（核心概念九、十、十一）入圍率較高，延伸自傳統物理領域，但更早介入跨學科概念的核心概念十二、十三也獲得了更多入圍現場展示的機會，而涉及傳統物理領域（核心概念一、二、三、四）的作品入圍展示的難度明顯高于平均值。從選送作品關鍵詞上，同樣可看到大量重復的選題來自傳統物理領域（表2）。可以預見，今后涉及這些實驗內容的作品的創新壓力必將越來越高，與往屆作品雷同或相似的思路可能很難得到推薦。

課程標準將核心概念分解為47條學習內容，再分年級提出了161條具體要求（知識點）。420件活動作品只涉及了小學階段47條學習內容中的26條，尚有21條學習內容的實驗教學創新無作品涉及，如表3所示。

這26條學習內容有109個知識點，現有作品只涉及了其中的63個（見表4）。即使在傳統物理領域，也還有約1/3的知識點缺少作品。從知識點覆蓋率來看，歷屆活動作品覆蓋面不足一半，尚有大量的知識點有待發掘。作品數量為零的知識點詳見表5。雖然其中有部分知識點較難單獨形成實驗教學作品，但也有大量的知識點可供今后參與活動的教師挖掘，尤其值得關注的是相近知識點在較低年級段的教學要求。

3 學生必做實驗分析

課程標準在附錄4中給出小學階段78個學生必做探究實踐活動，分別是1～2年級13個、3～4年級31個、5～6年級34個，現有作品能夠對應78個必做探究實踐活動中的51個，分別是低年級5個、中年級23個、高年級23個，如圖2所示。

尚未明確有作品關聯的27個必做探究實踐活動見表6，其中觀察類15個、探究類3個、測量類1個、制作類8個。比起不便設計實驗的知識點，必做實驗的教學創新更值得教師開發。

《義務教育科學課程標準》（2022年版）從課程理念上更強調真實情景與解決問題，重視知識與技能在生產生活中的應用，核心概念和學習內容條目都比《義務教育小學科學課程標準》（2017年版）減少。以往很多“探究改變**的方法”“探究影響**的因素”“探索**的原因”“探究**與什么有關”的實驗內容，在《義務教育科學課程標準》（2022年版）中的描述變成了“觀察**現象”“觀察**的應用”“制作一個**的簡易裝置/模型”。

為方便統計，將78個必做探究實踐活動分為觀察、探究、測量、制作四大類。實際上，所有的實踐活動都需要觀察、記錄，這樣的分類僅表示實驗側重點不同，不代表實踐活動行為的割裂。比如“觀測太陽高度”會歸類到觀察，而“測量物體的溫度”歸到測量類。

以課程標準中學生必做探究實踐活動的類型分布為基準（見圖3），可以看到即使中高年級增加了探究類、制作類實踐活動，無論低中高年級，多數必做實驗的要求還是觀察，直到初中才以探究為主。例如，很多“探究電磁鐵磁力強弱的影響因素”的實驗說課作品按課程標準就屬于初中要求，5～6年級只要求“制作簡易電磁鐵、觀察現象、體會能量轉換”。觀察、探究、測量、制作四大類活動的比例大約為62%∶29%∶3%∶6%。課程標準對觀察能力的強調，是今后實驗說課活動一個創新方向。

同樣地，統計420項作品與必做探究實踐活動的關系（見表7）。高年級的作品對應到必做探究實踐活動的比例較低，可能是非必做實驗可供教師創新的空間更大。然而必做實驗是實驗教學的基本要求，也是實驗教學的重點。

即使是對應必做探究實踐活動的創新作品，也有近3/4體現深度探究，這雖然從另一方面支持了之前教師源于增加思維量而選擇高年級實驗的推測，但這些作品對應的必做實驗在課程標準中的要求僅僅是觀察。也就是說，如何在課程標準的要求下凸顯探究性實驗中的觀察與記錄，需要教師多多思考。

4 問題與建議

4.1 作品分布不均衡的問題

如前述統計，可見第4～9屆作品在年級分布、知識領域分布、知識點分布、實驗類型分布上不均衡，簡單歸納有以下問題。

4.1.1 低年級作品偏少，實驗教學難度偏高

許多實驗說課作品在改進、優化教具、放大實驗現象或降低學生實驗難度的情況下，不是把節約出來的時間用于強化學習效果，而是給學生提出更多、更高的要求，曲解了提高教學有效性的目的，導致實驗教學難度偏高，匹配到螺旋上升的學習內容，中高年級的要求甚至超出小學學段的要求。

4.1.2 物理領域作品扎堆，生物領域作品偏少

出于說課展示的目的，教師可能會選擇實驗現象明顯、視覺效果好的實驗內容，導致物理類作品偏多，生物類作品較少。所有作品只覆蓋了約1/3的知識點，哪怕物理領域的知識點也只覆蓋了大概2/3。一邊是許多知識點作品空缺，一邊是熱門實驗的創新壓力越來越大。

4.1.3 強調深度探究，忽視基本的觀察

實驗說課活動評價細則里多處提及實驗的創新性，小學科學課程理念也提出加強探究實踐。可以看到許多作品中在課程標準中屬于觀察的實驗被設計以探究為主，可能是教師在設計實驗內容時已經完成了基本的測量和觀察技能教學，報送后續的探究環節參與活動，也可能是因為教師著力于通過改進教具結構、應用新材料、融入新技術等直觀的措施來體現創新，把不斷深入探究當作踐行課標理念。然而科學實驗不僅需要探究思維和動手操作，也需要有序、準確、系統、客觀的觀察。課堂教學時間有限，只有落實觀察能力的培養，才能有基于觀察的探究實踐和思維提升。

4.2 對參與活動教師和主辦方的建議

4.2.1 關注基礎實驗

建議教師充分辨析同一個大概念、同一個學習內容在低中高年級的不同要求，關注每個學習內容最基礎的內容要求，設計基礎實驗的教學創新。比如：與其扎堆中年級的“空氣占據空間”，不如研究低年級的“認識空氣”；扎堆高年級的“熱脹冷縮”，不如關注中年級的“正確使用溫度計”。

4.2.2 重視基本方法

建議教師充分理解課程標準對知識點、必做實驗的要求，立足學生核心素養的發展，依據核心素養的內涵及學段特征，設計適宜的探究問題，重視觀察、測量、制作模型等基本的科學方法。

實驗教學并非只有探究性實驗一種，實驗創新也不局限于教具和技術創新，探索實驗教學內容、改進實驗教學方法、設計實驗教學評價，只要能獲得比傳統教學更科學、更高效的教學效果，都是很好的創新點。

4.2.3 均衡實驗選題

歷屆作品均有作品集出版，建議活動的主辦方和各地組織單位加大培訓和推廣力度，參加活動的教師要多查閱，以免“重新發明輪子”。

各地組織單位可以鼓勵教師選擇無人參與的知識點創設實驗教學，也可以在保證質量的前提下適當傾斜選送生命科學領域、天文地理領域、跨學科概念類的作品。

活動的主辦方可以通過優化創新性評價指標，指定某知識領域的作品選送率、入圍現場展示率，或干脆設定年度主題領域等，逐步擴大實驗教學說課內容對課程標準知識點的覆蓋面，提升本活動平臺對全國科學教師的示范和引領作用。

5 參考文獻

[1] 教育部關于加強和改進中小學實驗教學的意見[A/OL].（2019-11-29）[2023-11-23].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A06/s3321/201911/t20191128_409958.html.

[2] 中華人民共和國教育部.義務教育小學科學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2017.

[3] 中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.19.0