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          第六屆全國中小學實驗教學說課活動案例分析

          來源:《中國教育裝備行業藍皮書(2019版)》發布日期:2021-01-05瀏覽人數:7268

            中國教育裝備行業協會理論研究部

            為發揮實驗教學的育人功能,提高教師實驗教學水平,推動中小學實驗教學廣泛開展,2013年教育部組織發起了全國中小學實驗教學說課活動,截至2018年底已舉辦六屆。第六屆全國中小學實驗教學說課活動于2018年11月17~18日在江西南昌舉行,來自全國31個省、直轄市、自治區(不含香港、澳門、臺灣)及新疆生產建設兵團的170名教師分綜合、小學科學、物理、化學、生物五個組別進行了現場展示。在現場展示的170節實驗課中,共有綜合作品15件、小學科學作品28件、物理作品43件(初中21件、高中22件)、化學作品46件(初中23件、高中23件)、生物作品38件(初中17件、高中21件)。全國中小學實驗教學說課活動的現場展示課均由各地推選產生,具有較強的代表性。本文旨在通過對第六屆活動全部現場展示作品的分析,側面了解我國中小學實驗教學的基本現狀。

            一、優點及特色

            總體說來,170節現場展示課都經過精心設計,值得全國廣大相關學科教師學習和借鑒,總結起來主要有以下幾個方面的優點及特色。

            (一)關注學科素養,體現實驗教學的育人價值

            大多數教師能夠從培養學生核心素養的角度來設計和實施實驗課,通過實驗教學指導學生掌握基本的實驗方法和實驗技能,培養學生發現和解決問題的能力,培養學生的社會責任感、創新精神、實踐能力,通過基于核心素養的教學,幫助學生形成必備品格和關鍵能力,實現學科課程目標。

            多數教師能夠將先進的教育理念融入實驗教學中,以提升學生素養。例如,五個組別中均有教師基于STEM或STEAM理念設計的實驗課程,以工程設計為主導,讓學生在真實的問題中學習。多數教師在實驗設計中充分體現了綠色環保的理念。除此之外,也有少數教師嘗試以學習進階等理念來設計實驗教學活動。

            (二)將教育技術與實驗教學深度融合

            技術可以延伸人的感官、肢體與思想,使人超越生物極限,增強人類認識、解釋、改造世界的能力。在實驗教學中恰當地使用先進技術裝備,可以有效激發學生學習興趣、降低認知負荷,將更多精力投入更有價值的教與學活動中去。

            我們欣喜地看到,本次活動中多數教師能夠熟練合理地運用技術,將技術與實驗教學進行深度融合。遠程網絡、3D打印技術、數字同屏實驗數據等教育技術手段的引入,較好地輔助了實驗教學,讓課堂實驗活動的進行更加高效。教學中引入了先進技術裝備,使實驗現象更加明顯,提高了教學效率,為學生提供了多彩的實踐、體驗和探究性學習環境。傳感器和DIS軟件在實驗中的使用更加普遍,部分教師還能夠在現有傳感器設備的基礎上對儀器和實驗進行改進,使實驗結果顯示更加直觀、數據采集更加高效。備授課系統等教學產品也普遍應用于實驗教學課堂中,此類軟件能夠將學生分組實驗的數據同步顯示出來,便于教師分析對比,提高了課堂效率。在需要課堂展示和實驗數據交換時,部分教師靈活使用QQ、微信、飛鴿傳書等通用軟件,替代了部分備授課系統的功能,使得課堂組織更加靈活。

            (三)關注學生自主探究過程中形成的問題

            在實驗教學過程中,教師普遍能夠重視學生自主探究過程中自然生成的問題,這類問題能夠激發學生學習的興趣,有助于學生養成科學思維,落實學科核心素養。部分教師還能夠在實驗設計中主動創設情境,引導學生主動提出問題。例如,高中生物學科在進行“光合作用”實驗時,學生觀察發現同一株植物頂層葉片顏色和底層葉片顏色有差異,教師根據教材中介紹的知識內容,引導學生聯想到不同部位葉片的葉綠素組成存在差異,在此基礎上繼續引導學生設計實驗,通過“定量”的方法比較同一植物不同部位葉片葉綠素a和葉綠素b的含量;高中化學學科在進行濃硫酸與銅反應實驗時,學生觀察到銅片表面變黑的現象,教師引導學生提出猜想并制定實驗方案驗證猜想,深入探究,確定黑色物質的化學成分。

            (四)實驗創新水平較高

            實驗的創新主要有以下幾個方面:

            一是實驗內容的創新。內容基于教材又不拘泥于教材,根據不同學科的特點進行創新。例如,物理學科突出從物理走向生活的實際應用,突出物理在通信技術、航空航天等方面的重要作用,突出物理對生活、社會發展和科技進步的重要作用;小學科學學科表現了對科學探究、思維訓練、工程技術思想、信息技術應用的探索;音樂學科表現了現代數碼技術對藝術表達和創新上的意義;體育學科深挖技能訓練與器材創新之間的聯系等。還有教師根據地域特色編制了校本課程進行實驗教學。例如,有教師根據本地區古建筑較多的特點,編制了探究建筑原理和特色的校本STEAM課程。

            二是實驗方法和設備的創新。通過實驗創新化繁為簡,幫助學生觀察和理解掌握科學原理。根據教師個人能力和學生特點,用生活中的物品制作儀器進行實驗,增強實驗趣味性和實驗效果,增強可操作性,使實驗更加生動、易于觀察。例如,有物理學科教師自制激光發射和接收裝置,實現用激光傳遞聲音、文字等信息的通信;有化學學科教師用宣紙吸收溶液,再在宣紙上做鐵與硫酸銅溶液、硝酸銀溶液的置換反應實驗,形成“銅樹”“銀樹”等美觀奇特的圖案;有生物學科教師引導學生參與自制氣孔模型、運動系統模型、眼球模型、呼吸運動模型進行教學。

            三是綠色環保方面的創新。這類創新不但能有效降低有毒有害物質的排放量,還能提高學生的環保意識。例如,在對有毒氣體的性質進行探究時,將儀器設備改進為全封閉式;在粉塵爆炸試驗中,改進點火方案以降低粉塵遺撒;利用廢舊塑料瓶制作各學科演示儀器等。

            此外,有些教師還能從學生的認知規律出發,打通學科的橫向聯系,對實驗進行整合、創新。例如,在進行化學學科空氣中氧氣含量的測定實驗時,利用學生學過的物理學科中關于大氣壓強的“瓶吞雞蛋”實驗引入,提升學習興趣和效果。

            (五)地區實驗教學水平更加均衡

            優秀的教學設計不再集中于傳統意義上經濟和教育發達的地區,新疆、西藏等地的教師說課作品有耳目一新的感覺。例如,一個西藏的初中物理實驗課作品,打破西藏農牧區物理教學中教師講實驗學生觀看多媒體、教師演示學生模仿的傳統觀念,不僅利用音叉、鬧鐘等現有儀器設備,還利用生活中的鑼、乒乓球、面粉、吉他、口哨等物品,完成了“探究聲音的產生與傳播”的實驗課。

            二、問題及思考

            通過實驗課作品分析,我們也發現了一些值得商榷的共性問題,并對這些問題進行了思考。

            (一)要根據教學內容具體地制定教學目標

            教師在制定教學目標時,要杜絕教學目標與實際教學內容不符的“兩張皮”現象。

            有些教師在制定教學目標內容時過于寬泛,教學目標的內容幾乎在所有課中都可以使用,如“滲透愛國主義情懷”“培養嚴謹的科學態度”“體驗邏輯思維之美”等;還有些教學目標內容過于牽強,如“通過探究光的偏振現象”與“使學生懂得科學探究需要實事求是的科學態度”,實驗活動和目標之間的距離就比較大。

            無論是基于三維目標制定的教學目標,還是基于學科核心素養制定的教學目標,都應言之有物,應該是能夠在本節課上達成的,尤其應避免標簽式的羅列目標。一節課的容量是有限的,不應將一節課的教學目標與一階段或整個學段的目標混淆,每節課應有每節課的側重。

            (二)要依據學生認知水平設計實驗內容

            教師在設計實驗內容時,要注意根據學生的年齡特點和認知水平設計實驗內容。在各學科的課程標準中,均有符合各學段、各認知水平的具體要求,應將其作為基本依據,對小學、初中、高中在知識概念、方法技能、設計操作上分別作不同層次的要求。

            在小學科學學科的實驗課作品中,很多教師使用了傳感器等能夠獲取精準數據的儀器設備,這樣的設計確實提供了一般用具無法獲得的信息,但小學階段學生的數理邏輯和分析能力不強,高精度的數據作用有限,不宜將學生運用感覺器官直接感受力、聲、光的變化,改由傳感器代勞。在實驗設計中,教師應根據教學目標細化實驗方法和手段。在小學低年齡段中,學生直接觀察獲取的信息已可以用于初步的判斷和分析,而學生從中也能夠直接感受被觀察事物、現象的外在表現,此時通過比較即可完成教學任務;而在小學中、高年齡段需要深入探究其規律或者展開數理分析的時候,測量這種方法才進入視野。初中、高中的實驗中會有更多的對測量的要求,對數據做出復雜分析的要求。小學階段的數據和圖表的泛化,值得教師考慮是否有其價值。

            在中學物理、化學、生物學科的實驗課設計中,要正確處理好定性與定量實驗之間的關系。初中實驗教學以定性實驗為主,當需要定量測量得出規律時,要關注學生數學知識的基礎,尤其是關注初中學生年齡段所能達到的理解水平和理解能力。例如,在進行觀察大氣壓隨高度變化的實驗時,利用自制氣壓計進行定性觀察已經能夠達到教學要求,如果要求定量測量,顯然超出了大多數初中學生的理解能力。高中教學可以設計半定量或定量測量的實驗,設計時應注意定量測量的實驗條件(或實驗環境)的優化處理方式,做好對比實驗,合理得出結論。

            (三)要處理好教材提供的實驗和改進實驗的關系

            教材是課堂上落實課程標準的載體,是一種課程資源。對于教學設計來說,有繼承才會有發展。教師在改進儀器和實驗時,不能止步于奇思妙想的創新,而應將創新落實在實驗教學上來,通過改進和創新更好地發揮實驗教學的育人功能。

            (四)要讓培養學生核心素養進一步落地生根

            2017版高中物理、化學、生物等學科課程標準中均明確了各學科的核心素養。在設定實驗教學目標時,不能簡單地認為學科核心素養是三維課程目標的替代。在設計一節具體的實驗教學課程時,可將重點放在如何將上述素養中的某一個或幾個維度與某一教學片段中知識與技能的學習、思想觀念的建構等方面進行緊密結合并更多體現、細化、落實。

            三、結束語

            縱觀六屆全國中小學實驗教學說課活動,無論是活動的組織水平,還是活動作品的內容質量,都呈現出逐年上升的趨勢。全國廣大教師在參與活動時,可以充分借鑒和吸收之前實驗說課作品的優點,給全國教師呈現出更好更優質的作品。

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