榮曉芳

[摘要] 近年來(lái)，國(guó)家越來(lái)越重視中學(xué)理科實(shí)驗(yàn)教學(xué)和考查。從教育部到各省教育廳，相繼出臺(tái)各類(lèi)相關(guān)文件，加大中學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)推進(jìn)力度。根據(jù)當(dāng)前中學(xué)理科實(shí)驗(yàn)教學(xué)和考查現(xiàn)狀，從學(xué)校和教師角度，提出幾點(diǎn)推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略。

[關(guān)鍵詞] 理科實(shí)驗(yàn);考查方式;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

近年來(lái)，國(guó)家越來(lái)越重視中學(xué)理科實(shí)驗(yàn)教學(xué)和考查。2019年6月，中共中央、國(guó)務(wù)院頒發(fā)了《關(guān)于深化教育教學(xué)改革全面提高義務(wù)教育質(zhì)量的意見(jiàn)》，要求加強(qiáng)科學(xué)教育和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。2019年11月，教育部頒發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見(jiàn)》，提出實(shí)驗(yàn)教學(xué)是國(guó)家課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重要教學(xué)內(nèi)容，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑，要加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。

一、中學(xué)理科實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

中學(xué)物理、化學(xué)、生物學(xué)是以實(shí)驗(yàn)探究為基礎(chǔ)的學(xué)科。但是中學(xué)階段，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，受到實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)、教學(xué)條件和環(huán)境等客觀原因的限制，一些實(shí)驗(yàn)條件不理想的學(xué)校，實(shí)驗(yàn)教學(xué)日常開(kāi)展比較困難，很多實(shí)驗(yàn)無(wú)法達(dá)到理想效果，學(xué)生不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)觀察結(jié)果得出結(jié)論。而教師只能在小范圍內(nèi)、特定時(shí)間內(nèi)按照學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)的固定步驟給學(xué)生做示范，學(xué)生很難觀察到動(dòng)作細(xì)節(jié)，動(dòng)手實(shí)際操作的機(jī)會(huì)很少，這不利于學(xué)生理解較為抽象的科學(xué)規(guī)律，不利于科學(xué)探究思維、創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，從而給實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)考查帶來(lái)了一定困難。

另外，部分學(xué)校和教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性認(rèn)識(shí)不足。在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)校更重視知識(shí)點(diǎn)的傳授，而忽視實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，長(zhǎng)期的應(yīng)試教育也讓教師、學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課不夠重視。加上學(xué)校的實(shí)驗(yàn)裝備條件的限制，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展情況不太理想。另外，由于是合格性考試，有的學(xué)校不夠重視，寧愿多花點(diǎn)時(shí)間教學(xué)生刷題，也不愿意在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上費(fèi)工夫。此外，受到實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)、教學(xué)條件、教學(xué)環(huán)境和教學(xué)模式等限制，部分學(xué)校在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面開(kāi)展的并不多。學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力都未能得到發(fā)展。

二、中學(xué)理科實(shí)驗(yàn)考查現(xiàn)狀

1.傳統(tǒng)考查方式：人工現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分

以江蘇省13大市為例，目前初高中理科實(shí)驗(yàn)考試均為合格性考試，只有少部分地區(qū)在中考錄取層面增加了理科實(shí)驗(yàn)考試結(jié)果的權(quán)重?？己朔绞饺匀皇菍W(xué)校自己考、自己打分?jǐn)?shù)，市里乃至省教育廳進(jìn)行抽查，來(lái)考查學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和考試管理、執(zhí)行情況?？偟膩?lái)說(shuō)，目前的實(shí)驗(yàn)考查還是人考人、現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分的模式，方式比較原始。

江蘇省各大市分別統(tǒng)一命題，考前2周左右下發(fā)考查內(nèi)容，一般會(huì)進(jìn)行集中訓(xùn)練。由于考試人數(shù)較多，學(xué)校在考試前有繁雜的考務(wù)工作。學(xué)校考試場(chǎng)地分為抽簽室、候考室、考查室，抽簽室與考查室既要互相隔離，又不能相距過(guò)遠(yuǎn)，以免路程較長(zhǎng)延誤考試時(shí)間。學(xué)校需要負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)器材、藥品、材料的準(zhǔn)備工作，并且還要準(zhǔn)備備用器材，以防止考試過(guò)程中的意外狀況。學(xué)生在考前10分鐘進(jìn)行抽簽，短暫準(zhǔn)備后，進(jìn)入考場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，操作時(shí)間為15～20分鐘。學(xué)生分組、抽簽、候考、考試，均需要教師組織，以小組為單位進(jìn)入考場(chǎng)，1～4位監(jiān)考老師（有的學(xué)校還會(huì)配有副監(jiān)考）監(jiān)考2～7位學(xué)生。學(xué)生考試結(jié)束后，離開(kāi)考場(chǎng)時(shí)，仍然需要教師組織，要與進(jìn)入考場(chǎng)的線(xiàn)路錯(cuò)開(kāi)，且不能有交叉，以防止對(duì)尚未考試的學(xué)生造成干擾。結(jié)束后，教師要及時(shí)按照考試標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)分細(xì)則進(jìn)行評(píng)分，并記錄考查結(jié)果。評(píng)分等級(jí)分為合格、不合格，或者優(yōu)秀、良好、合格、不合格。為了確?？荚嚬剑绻?位監(jiān)考老師給出的等級(jí)不一致，需要進(jìn)行復(fù)核，然后給出最終復(fù)核后的等級(jí)。通常由專(zhuān)門(mén)人員填寫(xiě)考查結(jié)果的電子文本，紙質(zhì)文檔封存?zhèn)洳?，電子文檔上傳到教育局。

一般學(xué)校組織一場(chǎng)實(shí)驗(yàn)考試需要耗時(shí)2天左右，不一定能做到公平公正;現(xiàn)場(chǎng)操作過(guò)程無(wú)記錄，結(jié)果不可追溯。若不合格，學(xué)生可參加補(bǔ)考，需重新抽簽確定考題。合格的考生，參加中考，實(shí)驗(yàn)技能考核結(jié)果不計(jì)入中考總分，僅作為升學(xué)的參考依據(jù)。但是，部分地區(qū)，如上海、南昌等已經(jīng)將理科實(shí)驗(yàn)考試結(jié)果計(jì)入中考總分。

2.信息技術(shù)手段下的考查方式

除了傳統(tǒng)的人工現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分考查方式，還有利用信息技術(shù)手段的考查方式。比如深圳中考理科實(shí)驗(yàn)考試采取兩種方式，一種是現(xiàn)場(chǎng)操作現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分，另一種是現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)時(shí)錄像、考后網(wǎng)上集中評(píng)分，基本還是利用了傳統(tǒng)的信息化手段，最終采取人工看錄像的方式進(jìn)行評(píng)分，離智能化還有一定距離。又如，廣州市化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作考試采取考生現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作的方式進(jìn)行，利用信息技術(shù)手段，實(shí)時(shí)錄制存儲(chǔ)學(xué)生的考試過(guò)程。物理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作考試采取網(wǎng)上集中評(píng)分或考場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分的方式，并逐步探索人工智能輔助評(píng)分的方式。

還有一種考查方式，利用人工智能識(shí)別技術(shù)來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作考試評(píng)價(jià)。這是未來(lái)的發(fā)展方向，目前已有很多技術(shù)公司開(kāi)展了相關(guān)研究工作。學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作，通過(guò)人工智能進(jìn)行即時(shí)評(píng)判，其優(yōu)點(diǎn)是符合實(shí)驗(yàn)測(cè)評(píng)的本質(zhì)需求，效率更高，模式不易被復(fù)制。但在標(biāo)準(zhǔn)化判定方面，需要大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行人工智能深度學(xué)習(xí)，通過(guò)訓(xùn)練最終達(dá)到測(cè)評(píng)要求。缺點(diǎn)是開(kāi)發(fā)和落地周期長(zhǎng)、成本較高、投入周期較長(zhǎng)，學(xué)校常態(tài)化應(yīng)用需要時(shí)間。

三、中學(xué)理科實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

2022年1月，江蘇省教育廳發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施意見(jiàn)》提出，“十四五”期間，將全面加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課程體系建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源保障、實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力提升、實(shí)驗(yàn)方法手段創(chuàng)新，切實(shí)加強(qiáng)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，加快構(gòu)建與德智體美勞全面培養(yǎng)的教育體系相適應(yīng)、與課程標(biāo)準(zhǔn)要求相統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。由此可見(jiàn)，從教育部到地方教育行政部門(mén)，都很重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。從學(xué)?；蚪處熃嵌?，可以結(jié)合以下幾個(gè)方面推進(jìn)：

1.加大實(shí)驗(yàn)考核力度，促進(jìn)日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)考查方式要公平、公正、公開(kāi)，評(píng)價(jià)體系完善，要有精確詳細(xì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，考試盡量做到嚴(yán)密性、真實(shí)性、科學(xué)性、公平性、便捷性的要求?？疾榉绞揭趯?shí)施，做到過(guò)程性評(píng)價(jià)與結(jié)果性評(píng)價(jià)相結(jié)合。結(jié)果性評(píng)價(jià)要減少或者完全避免由教師進(jìn)行人工打分，可以保留過(guò)程性數(shù)據(jù)，做到有據(jù)可查，如記錄現(xiàn)場(chǎng)視頻等。行政管理部門(mén)能遠(yuǎn)程查看或調(diào)閱考試相關(guān)的各種數(shù)據(jù)，追溯考查過(guò)程。考查的最終目的是促進(jìn)日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的育人功能。

2.充分利用教材和數(shù)字化資源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中學(xué)物理教材中包含基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和拓展性實(shí)驗(yàn)，基礎(chǔ)性試驗(yàn)即學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，必須做到每個(gè)學(xué)生都有動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，教師要給予學(xué)生思考、探究的空間。拓展性實(shí)驗(yàn)鼓勵(lì)進(jìn)行探究和創(chuàng)新，鼓勵(lì)教師，將多學(xué)科知識(shí)融合，進(jìn)行項(xiàng)目式的綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。支持教師引導(dǎo)學(xué)生利用多種材料、工具，通過(guò)不同的手段實(shí)現(xiàn)探究學(xué)習(xí)的過(guò)程，如“覆杯實(shí)驗(yàn)”“隔空炸彈”實(shí)驗(yàn)等。重點(diǎn)在于激發(fā)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的興趣，培養(yǎng)科學(xué)思維和科學(xué)探究精神。可以利用多媒體數(shù)字資源幫助教師進(jìn)行演示教學(xué)，或者幫助學(xué)生進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，熟悉規(guī)范的操作流程和技巧。

3.合理運(yùn)用信息技術(shù)手段開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)和考查

近幾年，虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越趨于成熟。如卡耐基梅隆大學(xué)開(kāi)發(fā)的虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，教師和學(xué)生可以通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行數(shù)百項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)試劑實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行討論、提交作業(yè)、復(fù)習(xí)課程等一系列學(xué)習(xí)活動(dòng)。北京樂(lè)步教育科技有限公司開(kāi)發(fā)的Nobook虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，涉及初高中物理、化學(xué)、生物學(xué)，以及小學(xué)科學(xué)等學(xué)科，分教學(xué)演示版、學(xué)生操作版、學(xué)生加試版、校園資源版，已在部分學(xué)校的智慧教室中進(jìn)行了教學(xué)應(yīng)用。廣州市同實(shí)網(wǎng)絡(luò)科技有限公司開(kāi)發(fā)的同步實(shí)驗(yàn)室“中小學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)平臺(tái)”，涵蓋物理、化學(xué)、生物學(xué)、小學(xué)科學(xué)、通用技術(shù)等學(xué)科，與紙質(zhì)《實(shí)驗(yàn)冊(cè)》進(jìn)行配套使用。上海矩道網(wǎng)絡(luò)科技有限公司海矩道的VR/3D實(shí)驗(yàn)室，以開(kāi)放性、探究性、科學(xué)性為主要特點(diǎn)，提供同步虛擬實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)工具和自主學(xué)習(xí)平臺(tái)，可用于日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)、模擬操作。

理科實(shí)驗(yàn)的全面開(kāi)展對(duì)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的器材等有一定的要求，特別是具有一定危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)，成本高的實(shí)驗(yàn)，以及過(guò)于微觀或宏觀的實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)象的得出也需要長(zhǎng)時(shí)間的觀察。在時(shí)間、空間、條件有限的情況下，虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)可以作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)和考查手段之一。教師可運(yùn)用虛擬實(shí)訓(xùn)或3D平臺(tái)，開(kāi)展理科實(shí)驗(yàn)的日常教學(xué)和考查，學(xué)生可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作日常訓(xùn)練、探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等，幫助學(xué)校提升教學(xué)質(zhì)量和效果，使得教學(xué)更加直觀化。虛擬實(shí)訓(xùn)或3D平臺(tái)不受時(shí)間和空間的制約，恰好可填補(bǔ)真實(shí)實(shí)驗(yàn)考查實(shí)驗(yàn)器材等準(zhǔn)備工作量巨大、難以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、在考查中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯、實(shí)驗(yàn)結(jié)果受多方面影響的短板。虛擬仿真平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是考場(chǎng)布置成本低，市場(chǎng)上已有比較成熟的模塊，開(kāi)發(fā)難度相對(duì)較低。缺點(diǎn)是缺乏真實(shí)感，離真正動(dòng)手操作有一定距離。因此，一般作為日常教學(xué)演示使用。

4.加強(qiáng)教研，創(chuàng)新教學(xué)手段

加強(qiáng)教研，對(duì)教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)和操作能力，實(shí)驗(yàn)安全教育等各方面的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，提升教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力，轉(zhuǎn)變教學(xué)思維，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程和設(shè)計(jì)，將普遍的“講實(shí)驗(yàn)”轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考、觀察學(xué)習(xí)的過(guò)程。學(xué)校層面也要制定相應(yīng)的績(jī)效考核方式，改革教學(xué)模式。