“科學(xué)精神”素養(yǎng)下的小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)問題調(diào)查

首都師范大學(xué)附屬小學(xué) 張一晨

中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)研究成果于2016 年9 月13 日發(fā)布，其中將“科學(xué)精神”作為學(xué)生的核心素養(yǎng)之一。2017 年2 月，教育部關(guān)于印發(fā)《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《科學(xué)課標(biāo)》）的通知中，明確指出：“充分認識小學(xué)科學(xué)教育的重要性?？茖W(xué)教育是立德樹人工作的重要組成部分，是提升全民科學(xué)素質(zhì)、建設(shè)創(chuàng)新型國家的基礎(chǔ)。小學(xué)科學(xué)教育對從小激發(fā)和保護孩子的好奇心和求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和實踐創(chuàng)新能力具有重要意義。各地要高度重視，以課程為統(tǒng)領(lǐng)，切實加強小學(xué)科學(xué)教育?！?/p>

就學(xué)校教育而言，科學(xué)課是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神的重要途徑，探究活動是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的重要方式，實驗是科學(xué)課堂中重要探究活動載體，教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)都圍繞著實驗展開。但是，在實際教學(xué)和實驗準(zhǔn)備的過程中，教師也會遇到一些問題和困難。對此，我對來自北京市海淀區(qū)的125 位小學(xué)科學(xué)一線教師通過問卷和訪談的形式進行了小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)的相關(guān)調(diào)查。并對調(diào)查結(jié)果進行剖析，給出建議。

一、教師開展實驗時的現(xiàn)狀及問題

盡管科學(xué)課堂是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神的重要陣地，但在實際的教育教學(xué)中，師生對科學(xué)課的認真程度不足。如學(xué)生常常抱著“玩”的心態(tài)上課，滿足于看到現(xiàn)象或者做了好玩兒的實驗，不動手記錄，也不深入思考；很多教師在教學(xué)設(shè)計方面缺乏創(chuàng)新，教學(xué)模式固定呆板，激發(fā)不出學(xué)生主動探索的欲望。此外，根據(jù)調(diào)查，還存在以下問題。

（一）科學(xué)實驗室數(shù)量少，基本實驗器材及耗材不充足

本次研究共收集了海淀區(qū)約40 所學(xué)校的數(shù)據(jù)，通過對調(diào)查問卷中實驗室數(shù)量與學(xué)生數(shù)量的統(tǒng)計分析，海淀區(qū)參與調(diào)研的學(xué)校，學(xué)生數(shù)與實驗室數(shù)量的比約為491∶1，如果按照每班40 人計算，平均12.25 個班的學(xué)生共用一間實驗室，容易出現(xiàn)兩個班同時上科學(xué)課的情況，導(dǎo)致有一個班的學(xué)生無法正常上課。在調(diào)查中，還有個別學(xué)校沒有實驗室，科學(xué)實驗的質(zhì)量和數(shù)量難以保障。（注：此段中的學(xué)生人數(shù)與實驗室數(shù)量比是所有本課題有效問卷經(jīng)匯總后計算的結(jié)果，同一所學(xué)校、不同教師填寫的學(xué)生人數(shù)和實驗室數(shù)量差別不大。）

俗話說“巧婦難為無米之炊”，合適、充足的實驗器材是保障實驗順利開展的基本條件。但在被調(diào)查的125 位教師中，有55.32%的教師在日常教學(xué)中，經(jīng)常會遇到教材中的實驗沒有現(xiàn)成的實驗用具的情況。認為學(xué)校實驗室的設(shè)備有待改進和更新的占69.15%。

實驗器材包括可以重復(fù)使用的如顯微鏡、昆蟲實驗盒等；還有實驗耗材的如酒精、濾紙、蓋玻片、種子、玻璃燒杯、溫度計等。大多數(shù)教師認為基本器材比較充足，但對于實驗耗材，59.62%的學(xué)校會統(tǒng)一采買，其余40.38%則需要教師自行購買或?qū)W生自備，但教師自行購買后報銷的過程煩瑣、耗時，這對開展實驗教學(xué)的不利。

（二）科學(xué)教師工作強度高，實驗準(zhǔn)備時間少

根據(jù)問卷顯示，97 位科學(xué)教師的周課時數(shù)在14～20 節(jié)課。這其中，31.74%的教師平均周課時數(shù)為14～15節(jié)；31.73%的教師平均周課時數(shù)為16節(jié)；36.53%的教師平均周課時數(shù)為18節(jié)。但97 位教師中，78.9%的教師沒有計入工作量的實驗準(zhǔn)備時間，其余教師即使實驗準(zhǔn)備時間計入工作量，最多為2 課時?？茖W(xué)教師的工作強度普遍較高，平均每天2.8～4 課時（以97 位科學(xué)教師的周課時數(shù)在14～20節(jié)課計算）?？缒昙壗虒W(xué)的現(xiàn)象也比較普遍，多個年級的實驗課同時準(zhǔn)備，對教師的備課和實驗準(zhǔn)備、收拾整理等都提出了非常高的要求，消耗著教師大量的時間和精力。

（三）課堂缺少對科學(xué)思維方法的關(guān)注

目前，大多數(shù)教師對實驗的關(guān)注和研究還停留在實驗器材是否合適或?qū)W生操作起來是否合理的層面。教師在日常教學(xué)的過程中，對遇到的實驗進行改進和替代，但缺乏對實驗的更加系統(tǒng)的分析和梳理，提升至科學(xué)思維或本質(zhì)層面。葉寶生教授曾提出：“小學(xué)科學(xué)教師如何選擇實驗和安排實驗，有很大的靈活性和自由度，也具有很大的創(chuàng)造性空間，但同時也帶來問題，即實驗內(nèi)容和實驗流程的依據(jù)是什么，實驗方法又是如何確定或選擇的。”對此，在調(diào)查的教師中針對實驗具體改進的不同方面，調(diào)查結(jié)果為：78.76%的教師認為實驗器材需要改進，67.26%的教師認為實驗記錄單需要改進，57.52%的教師認為實驗需要更加嚴(yán)謹，48.67%的教師認為實驗思路需要改進。

二、小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)問題的解決策略

（一）加大對科學(xué)學(xué)科的重視程度

要想加強學(xué)校對科學(xué)學(xué)科的重視，學(xué)校的課時安排要嚴(yán)格按照《科學(xué)課標(biāo)》規(guī)定執(zhí)行，即一至二年級每周1 課時，三至六年級每周2 課時，杜絕被語文、數(shù)學(xué)等學(xué)科占課現(xiàn)象。在校園文化建設(shè)方面，要注重對科學(xué)精神的宣傳，要注重體現(xiàn)科學(xué)元素如建立試驗田、地震小屋等。此外，還需要學(xué)校定期舉辦科技節(jié)，組織科學(xué)講座等；開展豐富多彩的科學(xué)社團，以激發(fā)師生對科學(xué)研究的興趣，將科學(xué)精神的培養(yǎng)和探索習(xí)慣的培養(yǎng)根植于師生的心田。

（二）增加實驗室數(shù)量、環(huán)境和實驗材料保障

1.增加實驗室數(shù)量

在條件允許的情況下，學(xué)校應(yīng)增加實驗室的數(shù)量。保證每6～10 個班級能夠有一間科學(xué)實驗室，并為每間實驗室搭配相應(yīng)的實驗準(zhǔn)備室，用于存放實驗儀器、方便教師進行實驗準(zhǔn)備等。如果不能做到每間實驗室都有準(zhǔn)備室，在實驗室中設(shè)置儲物柜也可以有效地進行實驗儀器的存放。如果空間允許，則建議開辟可以存放實驗器材、進行實驗準(zhǔn)備的教室，并且不宜距實驗室太遠。

2.改善實驗室的實驗環(huán)境

科學(xué)實驗室是學(xué)生進行實驗的重要場所，因此對實驗環(huán)境和設(shè)備要求也較為嚴(yán)格，例如，在講光沿直線傳播、反射的相關(guān)知識時，需要學(xué)生用手電筒形成光路進行實驗，這就需要實驗室配備帶有遮光布或者較厚的窗簾，而不是普通窗簾，這樣才能在實驗室中形成相對較暗的環(huán)境，方便學(xué)生進行實驗。調(diào)查顯示：16%的教師對學(xué)校的實驗室環(huán)境表示滿意；54.4%的教師表示基本滿意，但仍有改進空間；20.8%的教師不太滿意；8.8%的教師對學(xué)校實驗室環(huán)境非常不滿意。實驗桌過大或過小、不方便移動，不能隨學(xué)生身高等進行調(diào)整、教室中沒有水龍頭等，這些都是亟須改善的地方。

3.保障實驗進行需補充實驗室耗材

調(diào)查顯示，44.63%的學(xué)校沒有用于教具研發(fā)或?qū)嶒瀯?chuàng)新的經(jīng)費；52.89%的教師不知道是否有相關(guān)經(jīng)費；只有2.28%的教師明確說明學(xué)校分別有一萬元和兩萬元相關(guān)經(jīng)費可供使用。對此，建議學(xué)校增加用于教具研發(fā)或?qū)嶒瀯?chuàng)新的經(jīng)費投入，為教師的教學(xué)、科研提供更多的便利。

目前，教科版教材有配套的教師教具箱和學(xué)生學(xué)具袋，可以解決一部分耗材的問題。但因為成本等的限制，有些材料不能取得良好的實驗效果，如教科版新版教材六年級下冊“美麗的化學(xué)”這個單元的學(xué)具袋中，紫甘藍粉不能很好地遇酸變紅、遇堿變藍，實驗效果不明顯。教師教具箱中基本上用塑料燒杯代替了玻璃燒杯。但三年級、五年級觀察水的沸騰的時候，必須用玻璃燒杯做實驗。

此外，教師教具箱中的耗材建議根據(jù)需要，可以有相應(yīng)的訂購的途徑，這樣既可以不重復(fù)購買學(xué)具箱，又可以及時補充耗材，節(jié)約資源、減小成本的同時，為教師和學(xué)生提供便利。

（三）將教師實驗準(zhǔn)備計入課時

科學(xué)課需要種類豐富、數(shù)量繁多的實驗材料，有的課甚至?xí)玫绞畮追N不同的實驗材料，教師準(zhǔn)備起來非常煩瑣，加上有的實驗材料實驗室沒有，需要購買，需要花費更多的時間、精力甚至金錢。學(xué)校應(yīng)通過調(diào)研及意見征詢等方式，實際了解本校教師這部分工作量，并在課時中給予一定的照顧。目前，海淀區(qū)很多初中、高中都有專門的實驗員負責(zé)管理實驗室、準(zhǔn)備實驗器材，建議小學(xué)也可以適當(dāng)增加實驗員崗，更加高效、專業(yè)地進行實驗室管理和實驗準(zhǔn)備工作。

（四）加強理論培訓(xùn)，促進教師交流

小學(xué)科學(xué)課注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，教師在對實驗進行選擇設(shè)計的時候，不僅注重實驗操作及實驗現(xiàn)象，更要注重實驗背后的科學(xué)思維，要站在理論的高度去思考、改進、替代實驗，采用大概念、大單元的形式進行備課，關(guān)注實驗之間的邏輯及關(guān)聯(lián)，更好地引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。這就需要教師不斷地進行深入的學(xué)習(xí)和研究，55.20%的教師表示會積極參加有關(guān)實驗的培訓(xùn)；42.4%的教師表示希望參加，但沒有時間；只有2.4%的教師表示不會參加相關(guān)培訓(xùn)。

在任何事情上“閉門造車”都是不可取的，要想更快地進步，就需要進行交流。受新冠肺炎疫情的影響，教師們大多都可以通過網(wǎng)絡(luò)對教研內(nèi)容進行觀看或回放，大大方便了教師進行學(xué)習(xí)。但教師間的交流，尤其是不同學(xué)校教師間的交流、一線教師與出版社或教材編者的交流仍然不多，建議增加此類的交流機會及平臺，促進科學(xué)實驗教學(xué)的改進。

三、結(jié)語

科學(xué)實驗教學(xué)的改進需要教育部門，學(xué)校和教師的共同努力，從思想和行動上重視小學(xué)科學(xué)實驗，進一步完善實驗條件的同時，教師自身也需要加強學(xué)習(xí)，不斷更新教學(xué)理念，從而帶給學(xué)生更好的小學(xué)科學(xué)課堂，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。