深化实验教学改革，重在提升教师实验教学素养

林长春 | 重庆市儿童发展与教师教育研究中心主任，重庆师范大学科技教育与传播研究中心教授

实验在科学教育中具有不可替代的育人价值，是开展科学探究的重要手段。因此，在义务教育及高中阶段的科学、物理、化学、生物等科学类课程中，都倍加强调实验在发展学生核心素养中的重要地位，并且将实验作为“探究实践”或者“科学探究”的重要手段和关键环节。

科学教师作为课堂教学中开展科学探究的设计者、组织者、指导者和评价者，其实验教学素养将直接影响实验探究教学的效果，乃至科学教学整体的质量水平。可以说，实验教学素养是科学教师核心教学素养中最重要的组成部分，且具有显著的学科特征。2019年，国务院办公厅印发了《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》，明确要求“加强科学教育和实验教学”；同年，教育部发布了《关于加强和改进中小学实验教学的意见》，强调“提高教师实验教学能力”。在实施人才强国战略、建设创新型国家的新时代背景下，科学教师如何提升自己的实验教学素养，成为我国当下基础教育科学课程与教学改革中值得关注和探讨的话题。

树立正确的实验教学观

正确的实验教学观是科学教师能否积极开展实验教学的方向性指南，对科学教师的教学行为起着决定性作用。实验教学观是指科学教师对科学实验及其实验教学总的看法和根本观点，主要包括以下几方面——

科学实验的本质。能够认识到科学实验既是科学实践活动，也是一种重要的科学方法；既是一种探索性、创造性的感性物质活动，也是一种物化的理性活动。

科学实验的价值观。能够认识科学实验是科学认识的来源和基础，是检验科学认识真理性的根本标准和科学发展的直接动力。要明白，没有科学实验，就没有科学的产生和发展，也就没有现代科学。

科学教学实验的功能。科学教师应该认识到，没有实验就不可能有效开展科学探究，就没有真正意义上的科学教学。在实际教学工作中，不少科学教师对实验及其教学存在认识上的误区，比如认为“做实验不如画实验，画实验不如讲实验，只要能让学生获得高分就行”“做实验主要是为了提高学生的学习兴趣，更好地理解所学的科学知识”“做实验主要是培养学生的实验技能”，等等。这些观点都不同程度地反映出一些科学教师尚未形成正确的实验教学观，从而严重影响了探究教学的实施效果，不利于对学生探究能力的培养，也不利于学生掌握基本的科学方法、发展科学思维。

具备扎实的实验知识与熟练的实验技能

扎实的实验知识与熟练的实验技能是开展实验教学的重要基础和前提。与对自然科学理论基础知识的学习和掌握相比，许多科学教师对实验的认识和知识掌握明显不足，在实验技能方面更是存在不少短板。

实验知识主要包括实验仪器与药品知识、实验方法论知识和实验安全知识。其中，掌握实验方法论知识是提高教师实验教学水平的关键。实验方法论是关于实验方法在科学认识中产生、形成和发展的理论，科学教师要熟练掌握实验方法及其在科学实验教学中的应用，如实验观察方法、实验变量控制方法、测定方法、实验记录方法、实验数据处理的表格化和线图化方法等。实验仪器与药品知识主要包括基本实验仪器的名称、构造、规格、用途、操作原理，化学药品的颜色、状态、主要化学性质以及存放、取用等知识。实验安全知识主要包括科学实验中易燃、易爆、有毒和腐蚀性药品的使用、贮存，以及一些安全操作和防止事故发生（如防止玻璃割伤、触电、中毒）等方面的知识。

实验技能主要指实验基本工具和基本仪器的使用技能，以及实验基本操作技能。常见的实验仪器和工具主要有酒精灯、刻度尺、量筒、天平、秒表、温度计、弹簧测力计、电流表、电压表、放大镜、显微镜、地图和地球仪、指南针、星图等；实验基本操作技能主要有收集和制取某种气体、配制溶液、分离混合物、过滤、蒸发、鉴别物质、制作临时装片、采集与制作标本、动物解剖、器皿连接、连接简单电路等。

在科学教学实践中提升实验教学创新能力

这是科学教师教学创造性的重要体现，主要包括以下几方面——

实验教学模式创新。科学教师要根据不同的教学内容和教学目标，精心设计、组织学生的实验探究活动，并进行有针对性的指导。例如，在实验设计、实验观察、实验测定、变量控制、实验记录、实验数据分析与处理、实验结论及知识建构等实验探究过程中，引导学生积极思考，勇于动手操作，针对学生可能产生的问题或困难，给予及时的帮助和指导，让学生在实验探究活动中拓展思维，领悟科学本质，学习科学方法，培养科学态度。

实验教学用具或实验仪器的改进创新。这要求教师灵活运用身边的一切事物，积极开发实验教学资源，创新实验的思路与方法，形成实验创新思维，如收敛思维、发散思维、联想思维、组合思维等。在一些实验教学中，存在实验现象不明显、操作不易成功、实验成本较高、实验耗时长或实验不安全等客观因素，这就要求科学教师因地制宜、因陋制简、土法上马，寻找实验的代用品或者对实验仪器、设备、装置进行改进，甚至完全创新。

实验手段与技术应用的创新。主要包括信息技术与实验教学的整合，基于手持技术的实验改革创新等。比如，为了避免一些实验不安全因素或不可控因素，或者方便获得实验数据并迅速进行有效分析，教师可以运用微型实验、计算机模拟实验或基于数字化传感技术的手持技术实验等现代技术手段，提高实验教学效果。因此，科学教师要与时俱进，不断更新现代化教育理念，学习先进技术，大胆使用新仪器、新技术，推进新技术与实验教学的有机融合。

实验教学设计的创新。教师要深刻领会学科课程标准，结合实验教学内容，基于核心素养制定合理、优化的实验教学目标，精心设计实验探究活动，最大限度调动学生的探究积极性，不断提升学生的实验兴趣和水平，帮助学生由“感觉兴趣”向操作兴趣、探究兴趣发展，最终进阶为创造兴趣。同时，通过实验探究活动培养学生的科学态度，训练科学思维，发展实验探究能力。

基于跨学科的实验创新。这是当前中小学科学课程改革发展的新趋势，也是实验教学改革创新的热点，是科学教师实验教学素养的重要组成部分。在新的人才培养理念和需求下，科学教师应树立跨学科教学理念，结合学生生活实际，挖掘STEM教育因素，融合物理、化学、生物，以及工程、技术、数学等学科，设计综合性实验，解决真实生活中的实际问题，培养学生的跨学科学习能力、创造性高阶思维能力和创新精神。

实验教学评价创新。教师要及时、适时地评价学生在实验探究活动中的表现情况，充分发挥实验教学评价的激励功能。科学教师要善于观察学生在实验探究活动中的表现，包括探究实验设计方案、参与态度、小组合作、实验操作技能、实验记录、实验信息处理分析与探究结论、交流分享与评价等情况，发现和表扬学生的闪光点，以发展的眼光、科学的评价理念为学生指明学习和实践的方向，呵护学生对科学的好奇心与求知欲，形成积极可持续的科学学习动机。

创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。实验教学肩负着培养创新人才的重任，亟待深化改革、强化科学教师实验能力建设。各地各校要大力开展科学教师实验专项培训，全面提升教师实验教学素养，真正扭转实验教学的困境，从源头上解决创新人才培养的诸多问题。