第四至八届全国中小学实验教学说课活动案例分布特点分析——以高中生物学科为例

步东军 鲍亚培

1 济南市教育教学研究院 济南 250002 2 中国教育装备行业协会 北京 100082

0 引言

实验教学是国家课程方案和课程标准规定的重要教学内容，是培养创新人才的重要途径。为深入贯彻全国教育大会精神，落实全国基础教育工作会议部署，深化教育教学改革，全面提高基础教育质量，2019 年11 月，教育部印发《关于加强和改进中小学实验教学的意见》（下文简称《意见》）。

实验是科学研究的一种基本方法。通过实验研究，人们能够在较短时间、有限空间内模拟和了解某一知识、原理被发现和认识的过程；它还是一种重要的科学认识方法，有利于培养学生的创造性思维能力，帮助学生在解决实际问题时作出科学性决策，从而能够高效、快速、正确地解决问题。实验教学不仅是教学过程中重要的模式和方法，也是教学实施的必要手段和环节，更是学科教学的重要内容[1]。加强实验教学对于各学科理论体系基础的构建以及课程标准的深入实施具有极其重要的推动作用。实验教学的过程是学生探索求知、体验创新的过程，在实验设计与完善过程中，学生得以展示个人创新潜质，提升个人探究智慧，完成团队合作[1]。

教育部基础教育司已连续举办八届全国中小学实验教学说课活动，在这八届活动中，参与教师的人数、提交作品的质量稳步提升，教学内容涉及的范围渐深渐广。为方便后续参与活动的教师在提交作品的内容和形式上进行借鉴和参考，笔者选取了第四至八届报送的高中生物学科作品进行统计和分析。

1 活动案例分布特点分析

经统计，第四届全国中小学实验教学说课活动高中生物学科提交作品32 件，第五届提交作品42件，第六届提交作品28 件，第七届提交作品59 件，第八届提交作品63 件，作品合计224 件。依据作品内容及形式，进行分类统计。

1.1 教学模块分布特点分析

《普通高中生物学课程标准（2017 年版）》将高中生物教学内容分为必修与选修两部分内容。必修部分两个模块，选修部分三个模块。

通过对参加活动的作品统计分析发现，大量的作品集中在必修一模块“分子与细胞”中，涉及“遗传与进化”“稳态与调节”“生物与环境”这三个模块中的实验作品较少，涉及“生物技术与工程”模块内容的实验在作品中的数量呈现逐渐上升的趋势。教学模块作品数量分布统计如图1 所示。

图1 作品数量分布统计（教学模块）

1.2 核心概念分布特点分析

概念，即反映事物的本质属性的思维形式。新课程标准提出了大概念，并且明确了每个教学模块的大概念内容。必修和选修Ⅰ课程的模块内容聚焦大概念，精简容量、突出重点。大概念是教学的长期目标，每个教学环节的设计是为了让学生逐渐认识大概念，逐步理解大概念。因此，在实验教学中，也要抓住核心概念，利用概念构建知识网络，辅助形成生命观念，培养核心素养。因此，笔者根据课程标准中提出的大概念，对参赛作品进行了分类统计，结果如图2 所示。

图2 作品数量分布统计（核心概念）

可以看出，实验作品基本集中在“细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖”这一大概念下；“生物的多样性和适应性是进化的结果”这一概念下的实验和实践活动几乎没有作品。

1.3 实验类型分布特点分析

从近年来提交的众多参赛作品来看，组织形式基本是以随堂分组实验形式展开的，符合传统意义上的实验教学形式，未见与现代科学技术相关的新型实验模式。根据实验的教学目标和教学内容，将参加活动的作品重新整理分类，结果如图3 所示。

图3 作品数量分布统计（实验类型）

通过统计可以看出，实验教学的内容和形式相对传统且集中在探究类，观察类实验涉及较少，数字模拟类实验目前尚为空白。

1.4 知识内容覆盖情况分析

对课程标准涉及的实验和实践活动进行梳理，对照近五年参赛作品进行数据统计，结果如表1 所示。

表1 作品数量统计（参考课程标准实验教学主题）

另外，还有34 件作品不属于上述节点。内容分别为：探究低温诱导染色体数量变化、探究植物向光性、探究细胞大小与物质运输的关系、观察细胞的减数分裂，以及原人教版选修教材中的酵母细胞固定化、植物芳香油提取、泡菜中亚硝酸盐测定等。这些作品一方面体现了教师设计实验教学时，深入挖掘教材，保证教材实验的全面落地；另一方面说明新旧教材和课程标准的教学内容的差异性。

通过这个表格的梳理，可以看到还有大部分实验教学内容在参赛作品中未能体现，为后续参赛教师选题开阔了思路。

2 结论与建议

2.1 结论

笔者结合新课标和教材对第四至八届高中生物学科224 件作品进行统计和分析，发现以下几方面的特点。

1）作品内容相对集中，某些热门实验重复率较高。细胞的新陈代谢部分，特别是酶、光合作用、细胞呼吸等相关实验热度高、作品数量相对较多。观察类实验、模拟类实验以及模型制作类实验几乎无人涉及。随着实验教学热度上升，近几年，生物技术相关实验出现的比例有所提升。

2）实验教学形式较传统，大多数作品囿于课时、困于实验室、局限于实验条件，缺乏实践类、数字模拟类等实验内容。实验教学的时长多局限于一节课内完成，鲜有需要多节课甚至更长时间来完成的调查类、培养类实验。缺乏走出校园、深入社会的实践类活动。

3）作品内容在形式、仪器、选材等方面求新、求变，忽视了实验教学深度和广度的扩展。很多参加活动的教师和团队在参赛作品中充分展示了教学团队、实验团队的聪明才智，对课标、教材的原有实验进行了改进。但是有些教师忽视了实验教学的主体——学生的需求，没有对教学中的实验进行充分挖掘和扩展，不能很好地体现对学生核心素养提升的助力。

2.2 建议

《普通高中生物学课程标准（2017 年版）》的一个显著特点是凝练了学科核心素养，“素养”的“养”字指明了教师在教学与育人方面的目标是培养和塑造学生的相关品质、价值观和能力，更具有前瞻性和育人价值。对比新旧高中生物学课程标准不难看出，关于科学探究，新课标重要变化之一是明确提出要通过探究活动培养学生的实践能力和创新精神，让学生深入学习和理解生物学核心概念，提升学生的知识迁移能力，使其具备科学决策能力，有意识地参与社会问题讨论，能够有效解决现实生活中的某些问题[2]。

据此，笔者针对有意参加后续全国中小学实验教学说课活动的教师和教学团队提出以下建议。

1）建议参赛教师在选择作品内容时关注全局，关注课程标准设计的五个教学模块，不能只将眼光集中在热点内容上。《意见》要求构建与“德智体美劳”全面培养的教育体系相适应、与国家课程标准要求相统一的实验教学体系。学校要紧跟政策，认真研读教育部制定的中小学实验教学基本目录和操作指南，依据省级教育行政部门按学科制定实验教学基本规范，开足开齐实验课程，组织好基础性实验和拓展性实验[1]。参赛教师在实验教学内容选择上，不要只看到细胞的新陈代谢部分实验，所有的生物学知识都是通过实验探究、验证、总结得来，要将视野放开，格局打开，从多角度、多方面选择实验教学内容。

2）建议参赛教师在设计实验教学时大胆创新，选择、设计多种实验形式。《意见》提出，教师在实验教学的形式和内容上可以突破传统实验教学的框架，将学生实践操作、情境体验、探索求知、亲身感悟和创新创造等实践性活动都纳入实验教学体系。教师可以引导学生对实验材料、对象进行观察、观测、饲养、种植，在实验环节中增加模拟、体验、加工、参观、调查等多种方式，鼓励学生参与实践活动的设计、编程、制作，突破传统实验教学的舒适区，借力新型科技手段，增加实验方法和形式。在实验教学中加强多学科融合教育，让数字化实验手段和社会实践等成为实验教学的有益补充[1]。让实验教学不囿于教室，要走出校园，扩大实践的天地，在真实情境中观察、观测；让学生不仅要拿起纸笔记录，还要打开电脑，架起网络，全面学习建模、编程与设计，在虚拟的情境中探求真实可靠的实验数据；带领学生尝试种植、饲养，体验加工、制作，组织参观、调查……在实验教学中渗透劳动教育。这些都是科学实验学科教师可以做、应该做、能够做的。

3）建议参赛教师在对实验进行改进和创新时，不仅要体现教师个人的实验教学素养、创新能力、动手能力，更要凸显对学生核心素养的培养与提升。《意见》明确指出，要着力提升学生的观察及动手实践能力，培养创造性思维，鼓励团队合作，致力于培育学生的兴趣爱好，开发学生的创新精神，提升学生的科学素养和意志品质，落实立德树人根本任务。学生的实验实践探究能力的提高需要教师的培养和引导。在这类活动中，教师要做好教学设计，确保指导到位、引导有方、评价有据。不同的活动可以培养学生不同的能力侧重点。

4）“教学评一体化设计”是当今教学设计的一项新的重要的要求。科学实验实践学科教师对学生活动的评价成为教师研究的重要内容之一。教师对于学生科学实验实践活动的评价不仅是对学生活动的评判，还应当对于学生活动有指导意义，有鼓励和推动效果。要鼓励学生参与，表扬学生工作，指导学生操作，指出学生失误，言之有物，评之有据，着力提升学生的科学思维和探究实践能力。对于学生活动的成果，要充分给予展示时间和空间，让学生制作PPT，上台演讲，对制作成品进行展览评奖，对科研小成果的论文进行展示等，都有利于激发学生实验实践的积极性，发展学生的兴趣爱好，培养学生的创新精神，磨炼学生的意志品质，达成生物学科核心素养的培养目标[3]。