第七屆全國中小學實驗教學說課活動案例特點分析

　　中國教育裝備行業協會理論研究部

　　自2013年起，全國中小學實驗教學說課活動(以下簡稱“說課活動”)已成功舉辦七屆。七年來，說課活動的地域和學科覆蓋、參與人數、學歷層次、觀摩人數逐年提升，內涵質量持續優化。2019年的活動中，各地共推薦優秀案例463個，其中151個案例入圍現場說課展示環節，150件優秀說課作品入選《第七屆全國中小學實驗教學說課活動優秀作品集》。本文從學科、內容、形式、效果等視角，對上述150件說課作品進行了歸納分析，旨在為相關學科教師提供參考，以便在今后的教學中取長補短并結合自身特點和優勢提升實驗教學效果。

　　一、整體數據分析

　　(一)學科覆蓋

　　與往年相同，本屆入選優秀作品集的說課作品分綜合、小學科學、中學物理、中學化學、中學生物五大類別。其中，中學物理、化學、生物包括初中及高中的學科內容，綜合則涉及通用技術、綜合實踐、拓展型課程及創客等多方面內容。就數量來看，除綜合類說課作品外，其他四類入選優秀作品集的說課作品占比均超過20%，分布較為平衡。另外，說課作品的內容分布也較為廣泛，從小學一年級的科學實驗到高中三年級的學科探究實驗均有涉及。

　　(二)地域分布

　　除寧夏回族自治區(未參與2019年說課活動)外，我國其他22個省、4個直轄市、4個自治區及新疆生產建設兵團均有作品入選本屆說課活動優秀作品集。與往屆情況相似，不同地區入選優秀作品集的案例數量差異較大(從1個案例到10個案例不等)，反映出各地實驗教學水平的不均衡性。然而，從近幾屆各地入選案例的數量變化看，這種地區間的不均衡性不斷得到改善。之前明顯落后的西部地區(特別是新疆、兵團和西藏)教師，通過因地制宜的方式，發揮自身特色，不斷改進實驗教學的形式和內容，出現了不少獨具特點的作品。由此可見，說課活動的持續舉辦對提高偏遠地區實驗教學水平具有顯著的作用。

　　(三)發展趨勢

　　由本屆作品集可以看出，隨著新課標的陸續頒布和啟用，大部分教師在進行實驗教學設計時，都能有意識地從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀出發，圍繞科學概念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四方面對教學課題進行改進創新，以期促進學生核心素養的發展。

　　總體而言，實驗教學說課作品呈現以下趨勢特點：一是課型呈現形式日趨多樣，有概念探究活動、教材實驗拓展活動，也有技術工程內容，以及基于STEM、基于項目的實驗設計;二是教學手段日益豐富，智慧教育設備開始被廣泛使用，教師自制教具更加多樣化、精細化，大部分教師都能較為熟練地將教育技術與學科教學進行融合;三是學生探究活動由課上實驗逐漸延伸至課前和課后的自主探究，教師能逐步引導學生從所學知識走向實際生活應用，突出應用知識解決實際問題的能力。

　　二、教學內容分析

　　(一)作品選題

　　通過持續舉辦實驗教學說課活動，教師的課題選題逐漸多元化。所選課題不再局限于教材及課上內容，而是延伸到了課外和家庭自制實驗;一些課題還將實際生活或我國優秀傳統文化作為出發點，引導學生運用所學知識解決實際問題，了解傳統文化。作品的選題內容更加注重融合和創新，不局限于單一實驗的完成和講解，而是將多個有關聯的實驗用一種實驗用具或實驗器材進行探究，形成對照和參考;或者用一種實驗方法探究多個實驗，通過實驗找出實驗原理之間的聯系，加深學生對學科理論的印象;部分教師還將課本中不涉及實驗但理解難度較大的理論性內容與其他實驗內容相結合，用實驗的方式幫助學生加深理解。

　　(二)教學設計

　　根據新課標的要求，實驗教學的作用不再是單純的實驗演示，而是以全面培養學生的科學素養為最終目標。因此，探究式教學成為教學設計的一個熱點，由傳統的“教師教，學生聽”向“教師引導，學生探究”轉變。從本屆作品集所收錄的說課作品中可以觀察到，教師在進行實驗教學設計時注重以學生為主導，有意識地強調學生的自我設計、自我建構、自我探究，同時通過項目化學習等手段，喚起學生的求知欲;教師也能夠從具體學情出發，判斷實驗教學的教學目標制定是否合理、采取的措施是否有效，積極設計和完善多元化評價(包括學生自我評價、小組評價等)，為教學提供更具針對性的建議和改進策略。

　　對于小學階段的實驗教學，教學設計注重學生的直觀感受和思維的培養。教師敢于化簡為繁，采用更高級的實驗裝置，激發學生的興趣，引導學生產生科學探究的思想。例如，小學科學說課作品“能量的控制”，就引入了很多智能控制教具。在教學過程中，教師繞過復雜的傳感器結構原理，只關注其基本功能和產生的效果，將科技改變生活滲透到實驗教學中，讓學生感受科技的魅力。

　　對于中學階段的實驗教學，教學設計注重細節和知識的融會貫通。教師轉而選取化繁為簡的教學思路，采用更簡單直觀的操作，建立與實際生活的聯系，讓學生體會利用所學知識解釋實際生活中的各種現象和解決實際生活中的各種問題的樂趣，感受知識的力量。

　　(三)實驗創新

　　對入選本屆優秀作品集的說課作品進行分析可知，教師對實驗的改進和創新集中體現在實驗材料、實驗教具、實驗裝置、實驗方法、實驗效果這五方面。

　　(1)實驗材料的改進創新。教材中給出的實驗材料大都只針對某一種實驗，不利于學生拓展思維的發展。因此，教師在設計實驗教學時會首先選擇對實驗材料進行改進創新，包括拓展實驗材料種類或選擇日常生活中常見的材料來代替教材中的材料等。例如，高中化學中的“銀鏡反應”，無論是從實驗名稱還是從教材中的實驗材料來看，都僅反映出是和銀有關的反應，但是學生可能會對其他金屬是否會有類似反應存在疑惑。教師在查閱資料并動手實踐后，通過實驗也制得了光亮的銅鏡，既解決了學生的疑惑，又鞏固了學生對實驗所蘊含的化學原理的理解。

　　(2)實驗教具的改進創新。自制實驗教具成為部分教師進行拓展創新的著眼點。自制教具創新往往根據教師多年的教學經驗及所在學校和學生的實際情況，大部分取材于日常生活用品，簡單、實用、便攜、直觀，給學生一種親切感，拉近了所學知識與生活的距離，讓學生感受到科學的實際價值。自制教具通常還可以使實驗現象更加直觀有趣，從而進一步激發學生的求知欲和探索欲。除自制演示實驗教具外，一些教師還自制了學生教具，引導學生利用身邊的常見物品在課后完成拓展性小實驗，鍛煉學生的動手能力，實現課堂教學到課后實踐活動的延伸，突出了從科學走向生活的實際應用?，F代信息技術的應用是實驗教具的另一個創新點。部分教師將傳統實驗與信息技術有機結合，極大地提高了實驗結果的精確度及實驗現象的趣味性。

　　(3)實驗裝置的改進創新。實驗裝置是實驗教學的載體，也是完善實驗教學效果的重要媒介。適宜的實驗裝置能夠實現實驗材料和實驗教具的有機融合;只有不斷優化與改進實驗裝置，才能將實驗教學的效果發揮到最大。入選本屆優秀作品集的說課作品對實驗裝置的改進主要體現在以下三個方面。一是整合實驗裝置。把多個實驗整合在一個實驗裝置上完成，即將零散的實驗匯集成一體式系統化的實驗，由淺入深、由表及里，提升實驗裝置的完整性和可操作性。二是優化實驗裝置。對于過于簡單、無法滿足深層次探究需要的傳統實驗裝置，利用3D打印等新技術進行優化，以實現實驗內容的拓展。優化后的實驗裝置不僅可在本節課上使用，在探究整單元或整節知識的系列實驗中都可得到應用。三是集成實驗裝置。融合多學科知識，實現實驗裝置功能的集成化、智能化，使實驗的動態過程和效果更加立體直觀。高度集成的實驗裝置讓學生通過簡單的操作即取得顯著的實驗效果，有助于激發學生(尤其是剛開始接觸科學知識的小學生)進一步開展科學探究的熱情。

　　(4)實驗方法的改進創新。學習使用科學的實驗方法進行探究，既符合科學學科的特點，也符合學生學習科學知識的認知特點，是通過實驗教學實施素質教育的基本手段。從入選本屆優秀作品集的說課作品可以看出，教師非常注重實驗方法的教授，通過引導學生選用科學合理的方法開展實驗、處理數據，培養學生分析、解決實際問題的能力。出現頻率較高的方法包括控制變量法、對比法(比較、分析、歸納)、類比遷移法、等效替代法、轉換法、觀察法等。通過有意識地引入和強化上述方法，實現對實驗教學內容的改進及創新，發展學生進行科學探究所需的能力，增進其對科學探究的理解。

　　(5)實驗效果的改進創新。傳統實驗教學中，一些實驗的現象不夠明顯，難以帶給學生直觀的感受;一些實驗的變化過程太快，難以呈現清晰的實驗過程;一些實驗的條件不易滿足，難以通過實操取得滿意的教學效果。本屆優秀作品集所收錄的說課作品中有不少從實驗效果入手進行改進創新的案例，教師利用多種實驗手段優化實驗效果的呈現。比如，通過改變實驗材料顏色或利用顏色的改變使實驗效果顯性化;又如，利用手機或數碼相機對實驗過程進行攝錄，通過重放、定格、縮放、慢鏡頭等手段讓學生清楚地觀察到實驗變化的全過程;再如，通過實物等比例模擬或利用多媒體技術虛擬涉及天體運動或微觀粒子等的實驗，進而得到讓學生能夠直觀感受到的實驗效果。

　　三、教學形式分析

　　(一)教學形式創新

　　(1)情境引入。隨著新課標的深入，教師已經逐漸意識到提出問題和做出猜想對于科學探究的重要性。入選本屆優秀作品集的說課作品中，絕大多數教師在實驗教學過程中的第一步都選擇先創設情境，啟發學生思考后提出問題，引起學生興趣后再導入新課教學或自主開展實驗探究。教師所采取的情境引入方式多種多樣，包括游戲、故事、視頻、生活或工業生產實例、傳統文化、微課(自制小實驗或演示實驗)等形式或不同形式的交叉組合。

　　(2)量“生”定制。學情分析是對以學生為中心的教學理念的具體落實，是實現實驗教學內容及形式設計量“生”定制的前提。實驗教學前的學情分析在入選本屆優秀作品集的說課作品中已十分普遍，大部分教師都針對具體學情界定了教學的重點、難點和關鍵點?？傮w可概括為：對低年齡段學生強調整合和直觀感受，注重科學思維的培養;對高年齡段學生強調細節和量化實驗，注重知識的融會貫通及動手能力的培養。在具體的實驗教學實踐中則落實為前文所述的“化簡為繁”和“化繁為簡”的兩類設計思路。

　　(二)信息技術應用

　　現代信息技術對實驗教學的影響日漸顯著，特別是一些“數顯”教學儀器的問世，更為實驗教學注入了新的活力。本屆優秀作品集收錄的說課作品中，教師將教學內容與信息技術有機結合，彌補了傳統實驗教學的不足，主要體現在以下四個方面：一是利用“數顯”儀器將定性實驗變為定量實驗，便于學生從定量、定性及宏觀、微觀等多角度進行分析，化平凡為新奇;二是運用傳感器提高數據結果的精確度，增強學生對數據精準性的認識;三是使用投影儀在保證實驗真實性的同時放大空間，增強可見度，讓細微變化清楚地展示在學生面前;四是應用計算機多媒體教學系統及手機App，使某些受條件限制無法實操的實驗成為可能，令先前只能靠學生抽象理解的知識可視化。

　　當然，信息技術只是一種輔助手段，是在傳統實驗受限情況下的有益補充，只有充分實現傳統實驗教學和現代教育技術的優勢互補，才能更好地提高學生的觀察能力、分析能力、歸納能力、動手能力和解決問題能力，將實驗教學提高到新的層次。

　　(三)學生參與模式

　　新課標中強調以知識和技能為載體，讓學生經歷科學探究的過程、學習科學探究的方法、培養科學探究的實踐能力和創新意識。從入選本屆優秀作品集的說課作品可以看出，教師正逐漸打破傳統的學生被動接受的教學方法，以問題為導向，讓學生更加主動地去發現和探索，引導學生自己設計實驗、自己動手驗證，從而充分發揮學生的主體作用。

　　在組織學生開展自主探究的過程中，教師多采用以小組為單位的項目式學習。教師不直接給出問題的解決方案，而是協助學生完善思路，鼓勵學生嘗試創新，在一次次的試錯過程中積累屬于自己的經驗，幫助學生形成“提出問題—方案設計—實驗驗證—分析比較—建構新知—學以致用”的科學探究意識，培養學生通過自主、合作、探究與實踐的方式發現并解決問題。

　　四、問題分析及思考

　　縱觀歷屆優秀作品集所收錄的實驗教學說課作品可以發現，中小學教師的實驗教學水平在逐年上升，實驗教學創新不斷涌現。通過對本屆優秀作品集所收錄的說課作品的分析，筆者總結了實驗教學創新過程中應重點考慮的問題并給出了相關的分析思考。

　　(一)實驗教學創新的正確理解

　　實驗教學的創新應基于學生發展的需求及教材重點難點突破的需要，應是在教學實踐、反思總結、發現問題和解決問題的過程中自然形成的，應由有能力的教師和學有余力的學生在傳統實驗的基礎之上做出。在創新過程中，不能忽視傳統實驗教學在自然科學發展進程中的重要作用和價值，不能本末倒置，一味追求創新而摒棄傳統的實驗教學方法。實驗教學的創新應當用好教材，對現有實驗教育資源進行合理的開發和利用，服務于學科知識的建設。

　　(二)現代信息技術的正確應用

　　如前文所述，運用現代信息技術可以彌補傳統實驗的諸多不足。但在實驗教學中，掌握實驗的基本操作、基本方法和基本技能是對學生的基礎性要求，是幫助學生形成科學概念、理解和鞏固科學知識的重要途徑。信息技術的過度使用會在一定程度上固化學生的思維，導致學生忽視真實實驗中因人工操作而造成的問題，影響對學生發現問題、分析問題、解決問題能力的培養。因此，在應用現代信息技術進行實驗教學創新時，應把握好實驗操作與信息技術的平衡，做到揚長避短、各取所長。

　　(三)實驗教學創新需遵循的原則

　　實驗內容的創新應遵循基本技能實驗與設計性實驗相結合、驗證型實驗與探究型實驗相結合的原則，在學習科學知識、提升實驗技能的基礎上培養實驗思維能力。同時，創新過程中還需注意科學方法的運用，注重實驗操作的準確性、嚴謹性和規范性。

　　實驗設計的創新需符合自身實際情況(學校的條件和學生的情況)，教師要先完成驗證實驗，確保實驗的可行性;需體現實用性，不一味追求先進的器材和絢麗的效果;應當具有啟發性，即實驗設計的創新能夠啟迪學生的思維，使學生在實驗過程中有意識地跟隨實驗進程去思考，同時對實驗結果有自己的判斷和評價。

　　(四)自制實驗教具時應注意的問題

　　隨著實驗教學改革的不斷深入，標準教具可能無法及時滿足實驗教學創新活動的需要。然而，自制教具的研發不應是為了創新而創新，而應以服務教學、服務學生為目的。自制教具的研發制作應遵循以下原則。一是科學性原則。在研發制作中需準確理解教材內容，充分查閱文獻資料，反復驗證，以確認自制教具在簡單實用的同時符合科學性原則。二是簡單性原則。自制教具應操作簡單、不易失誤，能激發學生動手操作的興趣，所用材料應容易準備、價格低廉。三是安全環保性原則。自制教具需選擇安全環保的材料進行制作，且實驗過程中不會有有害物質產生。四是符合學生認知規律的原則。自制教具不能存在較大誤差，以免學生對知識的認知產生混亂和偏差。五是靈活性原則。自制教育要從教材和教學實際需要出發，考慮學科的深度和廣度，盡量做到能根據需求拆卸、組裝。

　　五、結語

　　全國中小學實驗教學說課活動自舉辦以來，得到了各省、自治區教育廳及直轄市教委的高度重視?？傮w來看，入選本屆優秀作品集的說課作品呈現了較高的實驗教學創新拓展水平，基本形成了以學生為主體的教學模式，實現了學科核心素養目標在教學中的進一步落實。隨著《教育部關于加強和改進中小學實驗教學的意見》的貫徹落實和實驗教學評價改革的推進，實驗教學在中小學教育工作中的地位將進一步提升?？梢灶A見，未來將有更多的優秀實驗教學說課作品不斷涌現，進一步推動全國中小學實驗教學內涵質量的優化和均衡，繼而更好地提升學生的觀察能力、動手實踐能力、創造性思維能力和團隊合作能力，培育其興趣愛好、創新精神、科學素養和意志品質。