基于實踐活動加強科學教育的策略

2023年5月，教育部等18部門印發《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》，為我們開展中小學科學教育提供了重要政策依據和實踐路徑。

作為教育工作者，我們要緊跟時代步伐，積極投身科學教育，努力發揮實踐育人優勢，為經濟社會發展培養一批又一批具備科學素養的高素質人才。

一、實踐育人的教育價值

（一）能夠幫助學生將抽象的科學理論轉化為具體的操作和體驗

學生通過動手實踐和實際觀察，將理論知識與實際應用相結合，不僅加深了對科學原理的理解，還提升了他們的動手能力和科學探究精神。例如，在水火箭制作中，學生首先需要理解牛頓第三定律。當學生在塑料瓶中充入水并增加氣壓時，他們會觀察到，當氣壓達到一定程度時，水會通過瓶口噴出，火箭因此也會被推向空中。這生動地展示了作用力與反作用力的關系。學生在制作水火箭時需要調整水量和氣壓，這個過程使他們能夠直接探索流體動力學的基本原理。不同的水量和氣壓會對火箭的飛行高度和穩定性產生顯著影響，這促使學生在實驗中思考和分析這些變量的作用。尾翼的形狀和位置直接影響到火箭的飛行穩定性，不斷調整和優化設計的過程能夠幫助學生理解空氣動力學中的穩定性和氣流控制問題。

（二）實踐能夠激發學生的學習興趣和自我探索的動力

實踐活動不僅僅是知識的傳授，更是一種學習過程中的積極體驗，能夠激發學生的學習動機，使他們更愿意深入學習和探索科學領域。例如，開展“創建微型生態系統”實踐活動，讓學生設計并構建一個封閉的生態瓶——通過觀察生物在微型生態系統中的互動，學生不僅能夠看到生態系統的動態平衡，還能夠親自體驗生物之間的相互作用，如光合作用和食物鏈的運作。在維護和監測生態瓶的過程中，學生探索如何調整光照、溫度或水質，以維持生態系統的平衡。這種真實的觀察經歷激發了學生對生物學現象的好奇心和探索欲，促使他們主動提出問題，并尋找答案，從而加深對生態學原理的理解。

（三）實踐有助于學生發展實際操作和解決問題的能力

通過參與科學實驗、技術項目設計、工程制作等實踐活動，學生可以鍛煉動手能力和邏輯思維能力。例如，開展“制作天然指示劑”實踐活動，讓學生煮沸紫甘藍提取花青素，測試各種溶液，如醋、檸檬水、礦泉水、蘇打水、鹽水、肥皂水、洗潔精等，以確定酸堿性。活動中學生需要準確操作，確保提取液的濃度適中，并根據顏色變化判斷溶液的酸堿性。這一系列操作步驟鍛煉了他們的實驗操作技能，包括溶液的配制、顏色觀察以及數據記錄。通過動手實踐，學生不僅增強了對化學原理的理解，還提升了獨立思考和解決問題的能力。

（四）實踐有助于培養學生的創新精神和科學精神

通過開展科學探究和實驗設計，學生可以探索多樣的方法和解決方案，從而培養創造力和實驗性思維能力。例如，開展“彩虹玻璃”實踐活動，學生準備透明玻璃杯、水、少量食用油和幾滴食用色素，將水倒入玻璃杯中，然后在水面上輕輕地倒入少量食用油。接著，將不同顏色的食用色素滴入水中，觀察顏色在水和油的界面上如何分層。當光線穿過這個多層液體系統時，光的反射和折射效果使得顏色分布變得更加豐富多彩。學生可以使用手電筒或手機的閃光燈從不同角度照射，觀察彩虹般的光斑和色彩變化。通過親身體驗和實際操作的直接反饋，學生的實驗精神得以強化，更愿意接受新事物，勇于探索未知領域。

二、通過實踐活動加強科學教育的實施策略

（一）參與實驗，激發好奇心

通過親自動手進行實驗，學生能夠直接觀察現象、操作儀器、收集數據，并從中得出結論。這種實踐操作不僅能提高學生的操作技能，還能幫助他們建立起對實驗過程中各種因素影響的直觀認識。例如，DNA的提取實驗，學生需要準備一些簡單的材料：新鮮草莓、洗滌劑、食鹽、冷水、酒精和一些基本的實驗工具如試管、攪拌棒等。實驗開始時，每個學生或小組將草莓放入試管中，并加入適量的洗滌劑和食鹽，然后充分攪拌使草莓細胞破裂釋放出DNA。之后加入冷水，靜置幾分鐘，讓DNA從細胞中分離出來。接著，慢慢倒入酒精，可以看到液體分層，而DNA則在分層之間形成白色絮狀物。使用攪拌棒輕輕挑起這些絮狀物，將其轉移到另一個盛有清水的試管中，DNA會在水中重新分散開來。這個實驗不僅讓學生理解了DNA的基本屬性和從生物材料中提取的方法，還激發了他們對遺傳學的興趣。

（二）科學探究與調研，激發探索精神

通過選擇感興趣的主題進行學習探究，如地方生態環境變化、物種多樣性、水質監測等，學生可以深入探索這些問題背后的科學原理和社會意義。例如，“社區噪聲污染調查”實踐活動中，學生可選擇一個社區作為調查對象，使用噪聲測量儀在不同時間段和地點記錄環境噪聲水平。通過收集數據，學生能夠計算不同地點和時間的噪音平均值，繪制出噪聲污染的空間和時間分布圖，并使用統計方法對噪音水平進行比較，識別噪聲源和高污染區域。在調查報告中，學生可以提出調整交通流量、增加綠化帶或設置噪聲屏障等改善社區噪聲污染的建議。這激發了學生對科學探究的持續熱情。

（三）科學觀察和數據記錄，深入理解科學原理

科學觀察讓學生從直接感知開始，通過親身實踐和深入觀察，探索科學奧秘。例如，學生可以通過觀察天文現象，記錄月相變化、行星運動以及流星雨等天文事件。這種觀察不僅能讓學生感受宇宙的神秘和無限可能，還能夠啟發他們對天文學的興趣，促進對科學知識的深入探索。在觀察植物生長過程中，學生可以記錄種子發芽、幼苗生長、開花、結果的過程，通過詳細觀察和記錄不同環境因素對植物生長的影響，有助于深化對植物生長規律的理解。學生通過清晰地描述和準確的數值記錄，可以培養科學的研究方法和實驗設計能力。

（四）科學研學和實地考察，拓展學科視野

參觀科技館、研究所或實驗室是學生接觸科學研究前沿和技術應用的重要途徑。在科技館，學生可以通過豐富的展品和互動實驗，了解科學的發展歷程、重要發現和技術革新，激發他們對科學知識和探索的興趣。在研究所或實驗室的參觀中，學生能夠親身見證科學家正在進行的實驗和研究項目，觀察先進的實驗設備和技術手段，深入了解科學研究的實際操作和技術應用的現狀，直觀感受科學研究的嚴謹性和創新性，了解科學家如何通過實驗驗證假設、分析數據并得出結論。這種體驗不僅可以拓展學生的學科視野，還激發了他們對將來從事科學研究或工程技術工作的動力。

（五）科學討論和辯論，培養批判性思維

學生可以選擇涉及物理、化學、生物等各個科學領域的話題進行深入探討，如氣候變化的影響、基因編輯技術的倫理問題或人工智能的發展方向等。通過研讀相關文獻資料、理解專家觀點和數據，學生不僅能加深對科學問題本質的理解，還能培養獲取和分析信息的能力。在辯論的過程中，學生需要分析論點的邏輯關系，提出合理的論據，提升批判性思維能力，這使他們能夠在面對科學技術發展時，綜合考慮其潛在的社會影響和倫理問題，培養科學素養和社會責任感。

（六）科學文獻閱讀和綜述撰寫，培養學術洞察力

科學文獻閱讀是學生掌握科學知識和了解最新科技進展的重要途徑。例如，“抗生素耐藥性的研究進展”，學生選擇與抗生素耐藥機制、使用規范、耐藥菌株的流行趨勢以及新型治療策略等相關的科學文獻，進行系統閱讀和分析。在綜述撰寫階段，學生需要整合所閱讀的文獻，形成對抗生素耐藥性研究的全面理解，并清晰地組織文章結構，包括引言、方法、結果、討論和結論部分，確保綜述內容的全面性和系統性。通過撰寫綜述文章，學生不僅能夠綜合他人的研究成果，還能夠開拓新的研究問題并探索未來的研究方向，初步培養批判性思維和學術洞察力。

（七）科學展示和演示，提升科學溝通能力

通過設計和展示科學模型，學生能夠將抽象的科學理論轉化為具體的形象展示。例如制作地球的地殼構造模型、太陽系的天文模型或分子結構的立體模型時，學生通過設計和制作展板，用清晰簡潔的語言和圖表展示科學項目和實驗數據，不僅鍛煉了學術寫作和圖表設計能力，還培養了組織信息和表達觀點的能力，從而能夠將復雜的科學研究成果以易于理解的方式呈現給觀眾。學生進行科學演示，展示在實驗設計和數據處理方面的技能，不僅要求他們能精準操作實驗設備，還需要能夠清晰地解釋實驗目的、操作步驟和觀察到的現象，從而提升語言表達和科學溝通能力。

（八）科學競賽和獎勵，提高學術成就

科學競賽為學生提供了展示才智和挑戰自我能力的機會。參與科學競賽不僅是運用知識和實踐的過程，更是對學術能力和創造力的深度考驗。學生可以參加物理、化學、生物、人工智能、編程、機器人等競賽，通過實驗設計、數據收集和結果分析，全面展示他們在科學研究中的成果和探索。設立科學競賽的獎勵機制能夠有效激勵學生的學習動力和積極性，促進他們持續深入探索和發展。許多科學競賽項目要求學生組成團隊，在團隊合作中，學生學會了如何有效溝通、協調分工、集思廣益、共同達成目標。此外，比賽還為學生提供了與各地優秀青少年交流的機會，擴展了他們的知識視野和社交層面，激發了深入探尋科學知識的熱情。

（責 編 佳 琪）