中小学实验课程的价值意蕴

丁伟 | 华东师范大学教师教育学院副教授

习近平总书记在党的二十大报告中强调，必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略。教育是科技兴旺、国家强盛的基石。科技兴旺的根本要靠科技人才，科技人才的培养归根结底要靠高质量教育。基础教育是科技教育发展的战略重点，是科技人才培根铸魂的关键时期。

正确定位并高度重视中小学实验课程的育人功能

建立既扎根又超越学科知识的育人课程体系，是基础教育追求的目标，也是建设高质量基础教育体系的核心内容。目前中小学科学教育中存在的关键现实问题，是忽视了实验课程的功能，不清楚如何通过实验课程将学科知识理论转化为学习者的核心素养。高质量的科学教育依赖于高效的教学方式和学习方式，单纯地靠教师传递讲授和学生惰性接受的学习方式并不能实现最理想的教育效果，需要结合以“实践活动”为基本学习方式的实验课程，将理论知识与实践应用相融合。《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》强调变革育人方式，突出实践，注重“做中学”，引导学生参与学科探究活动，经历发现问题、解决问题、建构知识、运用知识的过程，体会学科思想和方法。

实验活动是科学知识和技术应用的基本习得方式

实验是自然科学研究最重要、最基本的方法之一。实验过程中，通过借助科学仪器等拓展人类感知觉器官的工具设备，可以对所探究问题的答案提出猜想、设计方案、控制变量，研究自变量对因变量的影响，基于证据推理来回答问题，揭示问题的本质。《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》明确，科学、生物、地理、物理、化学等自然科学学科，应以实验活动为基本教学方式和学习方式。这些学科的学习不仅包含在教室里学习学科知识的理论课程，还包含在实验室里通过学生亲自动手操作应用科学技术的实验课程，二者相辅相成，不可分割。中小学实验课程不仅加强了教科书上的知识内容与真实实验情境的联系，还能够有效促进学生对课程知识理论的深入理解并转化为科学问题解决的能力。

中小学实验课程是学生在教师指导下，在物理、化学、生物、地理等自然科学学科实验室里，根据课程标准的要求和教科书中的内容，应用学科知识和科学方法对特定问题展开探究，经历现象观察、仪器测量、证据分析、推断结论等基本环节的科学实践课程。目的在于增加学生从事科学实验的体验和见识，培养学生初步运用科学实验方法观察、探索客观物质运动现象和规律的基本能力，体验并学会像科学家一样从事科学研究的工作方式和思维范式，养成基于科学实验活动来理解科学知识和掌握科学技术的基本学习习惯。

实验活动不仅可以让学生学会应用科学知识，巩固和扩展课堂上学过的理论内容，遵循科学规范，运用实验技术，从事科学探究，同时还可以激发学生的学习热情和兴趣，陶冶科学品性，建立科学观念，培育科学素养。

中小学实验课程是高质量基础教育的重要组成

中小学实验课程和理论课程共同实现全面育人宗旨。实验课程是将“培养什么样的人”和“如何培养人”的教育理想从观念转化为现实的中介。基础教育中有关自然科学的课程，都包含了理论内容与实验内容。作为完整学科课程的重要组成部分，实验课程具有动态性、生长性，可以将系统的科学知识转化并改造成中小学生的个体经验，落实全面育人。

实验活动创生了促进中小学生知识理解的真实情境。在任何情境里，一个因素就其本身而言可能是没有意义的，它的意义事实上由它和既定情境中的其他因素之间的关系所决定，学习者的概念建构或意义产生是通过感知系统与实验活动的全部要素相互作用而形成的。因此，在真实场景下实施的实验课程，可以促进学生对科学抽象概念和原理的理解，提升学生学以致用的能力，激发学生的学习热情，把教科书中惰性的知识转化为灵动的思想和解决问题的能力，为学生将来从事科学研究打下坚实的专业基础。实验课程中，学习者运用科学知识，借助实验工具，能动地作用于客观实验对象，获得感性直观的认识，继而在教师的引导下对感性材料进行加工，对实验证据抽象概括，把握事物的本质，以科学观念的方式确立下来，将感性认识升华为理性认识。

实验活动促进高效学习。实验课程是学习者在实验室的真实情境下亲身经历和体验的科学实践，实验活动之后留下的具有学习者个人特色的内容，既可以是感知觉的认识，也可以是经过反思后的经验。学习者对已有体验、经历加工的深度和广度，直接影响着学习者获得学科知识的质量。积累基本实验活动经验，不仅能够帮助学习者理解掌握抽象的科学知识，还可以让学习者有机会认识和应用科学技术方法。因此，中小学实验课程是发展高质量科学教育的重要组成。学生既要通过理论课程学习科学知识，又要通过实践课程应用科学知识，二者相辅相成，学以致用，才能实现高效学习。

中小学实验课程是科技创新人才专业发展的坚实基础

自然科学的学习离不开专业领域的实验活动。在实验课程中，学生须使用一系列学科专业基本概念、术语、原理及其逻辑关系，解决实验室中的真实问题。实验室由科学仪器、科学规范和科学术语符号构成，实验活动遵循领域规范，因此，学习者也要掌握实验安全和操作规范。实验活动提供了一种实践性、具身性和文化性的理解，学生除了习得专业领域知识外，还要将科学方法融会贯通，应用技术手段或科学仪器，探究解决具体问题，提出猜想或假设，设计方案或计划，实施执行实验方案，观察现象采集数据，推断证据得出结论。换言之，只有经历一系列“像科学家一样地思考和工作”的实践，学生的科学范式、科学思维和科学品性才能得到塑造。

中小学实验课程是科技创新人才茁壮成长的必由之路

中小学实验课程创生了知识背景和应用情境，能够更好地帮助学生在感知与实践中生成知识。中小学实验课程的目的不是让学生掌握脱离实践情境的科学知识和纸上谈兵的技术应用能力，而是通过将科学知识转化应用于实验等实践过程，帮助学生深层次地理解与掌握科学知识，进一步激发他们认识科学知识的动力，形成应用科学技术的能力。中小学生从事科学实验探究活动，能够体验实验活动的真实感和场景感，从而“活化”科学知识和科学技术本身，让科学知识和技术变得鲜活立体、生动形象。学生在实验活动中获得的经验，不仅能够强化对自然科学各学科知识的理解和技能的运用，还能够在发现新知的经历和体验中，强化动机、情感、态度和价值观，并积累凝聚成稳定的情绪特征，如兴趣、爱好等。这些积极的情绪特征对于学生进一步投入科学实验活动、养成创新意识具有顺势推动作用。中小学生从事科学实验活动，其中积累的部分经验会发展为学科思维方式和思考模式；部分经验会转化为策略性知识和基本科学思想；还有部分经验则生成了科学智慧和科学解决问题的能力。在实验活动中所积累的经历、见识等经验，以及依附于经验而存在的学习方法和策略，都将经过学生的个人诠释后，转化为灵活可用的、具有个性化特征的关键能力，成为益于个人未来发展的重要财富。培养学生的必备品格与正确价值观，不是简单地将其当作知识进行传授，而是要引导学生在实验课程的具体活动情境中，学会如何调整与优化所面对的问题，做出科学判断和决策，养成科学品格和正确价值观。中小学实验课程可以真正地将教科书中对科技知识的静态学习转化为学生亲自动脑思考与动手操作的动态学习，为提升学生知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观内化的效率和质量提供了强有力的支持。