丁偉 | 華東師范大學(xué)教師教育學(xué)院副教授

習(xí)近平總書(shū)記在黨的二十大報(bào)告中強(qiáng)調(diào)，必須堅(jiān)持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動(dòng)力，深入實(shí)施科教興國(guó)戰(zhàn)略、人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略。教育是科技興旺、國(guó)家強(qiáng)盛的基石?？萍寂d旺的根本要靠科技人才，科技人才的培養(yǎng)歸根結(jié)底要靠高質(zhì)量教育。基礎(chǔ)教育是科技教育發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)，是科技人才培根鑄魂的關(guān)鍵時(shí)期。

正確定位并高度重視中小學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的育人功能

建立既扎根又超越學(xué)科知識(shí)的育人課程體系，是基礎(chǔ)教育追求的目標(biāo)，也是建設(shè)高質(zhì)量基礎(chǔ)教育體系的核心內(nèi)容。目前中小學(xué)科學(xué)教育中存在的關(guān)鍵現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，是忽視了實(shí)驗(yàn)課程的功能，不清楚如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程將學(xué)科知識(shí)理論轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)者的核心素養(yǎng)。高質(zhì)量的科學(xué)教育依賴于高效的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式，單純地靠教師傳遞講授和學(xué)生惰性接受的學(xué)習(xí)方式并不能實(shí)現(xiàn)最理想的教育效果，需要結(jié)合以“實(shí)踐活動(dòng)”為基本學(xué)習(xí)方式的實(shí)驗(yàn)課程，將理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用相融合?！读x務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》強(qiáng)調(diào)變革育人方式，突出實(shí)踐，注重“做中學(xué)”，引導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)科探究活動(dòng)，經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題、建構(gòu)知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)的過(guò)程，體會(huì)學(xué)科思想和方法。

實(shí)驗(yàn)活動(dòng)是科學(xué)知識(shí)和技術(shù)應(yīng)用的基本習(xí)得方式

實(shí)驗(yàn)是自然科學(xué)研究最重要、最基本的方法之一。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)借助科學(xué)儀器等拓展人類(lèi)感知覺(jué)器官的工具設(shè)備，可以對(duì)所探究問(wèn)題的答案提出猜想、設(shè)計(jì)方案、控制變量，研究自變量對(duì)因變量的影響，基于證據(jù)推理來(lái)回答問(wèn)題，揭示問(wèn)題的本質(zhì)?！读x務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確，科學(xué)、生物、地理、物理、化學(xué)等自然科學(xué)學(xué)科，應(yīng)以實(shí)驗(yàn)活動(dòng)為基本教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式。這些學(xué)科的學(xué)習(xí)不僅包含在教室里學(xué)習(xí)學(xué)科知識(shí)的理論課程，還包含在實(shí)驗(yàn)室里通過(guò)學(xué)生親自動(dòng)手操作應(yīng)用科學(xué)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)課程，二者相輔相成，不可分割。中小學(xué)實(shí)驗(yàn)課程不僅加強(qiáng)了教科書(shū)上的知識(shí)內(nèi)容與真實(shí)實(shí)驗(yàn)情境的聯(lián)系，還能夠有效促進(jìn)學(xué)生對(duì)課程知識(shí)理論的深入理解并轉(zhuǎn)化為科學(xué)問(wèn)題解決的能力。

中小學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是學(xué)生在教師指導(dǎo)下，在物理、化學(xué)、生物、地理等自然科學(xué)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室里，根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求和教科書(shū)中的內(nèi)容，應(yīng)用學(xué)科知識(shí)和科學(xué)方法對(duì)特定問(wèn)題展開(kāi)探究，經(jīng)歷現(xiàn)象觀察、儀器測(cè)量、證據(jù)分析、推斷結(jié)論等基本環(huán)節(jié)的科學(xué)實(shí)踐課程。目的在于增加學(xué)生從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)和見(jiàn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生初步運(yùn)用科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法觀察、探索客觀物質(zhì)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象和規(guī)律的基本能力，體驗(yàn)并學(xué)會(huì)像科學(xué)家一樣從事科學(xué)研究的工作方式和思維范式，養(yǎng)成基于科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)來(lái)理解科學(xué)知識(shí)和掌握科學(xué)技術(shù)的基本學(xué)習(xí)習(xí)慣。

實(shí)驗(yàn)活動(dòng)不僅可以讓學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用科學(xué)知識(shí)，鞏固和擴(kuò)展課堂上學(xué)過(guò)的理論內(nèi)容，遵循科學(xué)規(guī)范，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)技術(shù)，從事科學(xué)探究，同時(shí)還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，陶冶科學(xué)品性，建立科學(xué)觀念，培育科學(xué)素養(yǎng)。

中小學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是高質(zhì)量基礎(chǔ)教育的重要組成

中小學(xué)實(shí)驗(yàn)課程和理論課程共同實(shí)現(xiàn)全面育人宗旨。實(shí)驗(yàn)課程是將“培養(yǎng)什么樣的人”和“如何培養(yǎng)人”的教育理想從觀念轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的中介?；A(chǔ)教育中有關(guān)自然科學(xué)的課程，都包含了理論內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。作為完整學(xué)科課程的重要組成部分，實(shí)驗(yàn)課程具有動(dòng)態(tài)性、生長(zhǎng)性，可以將系統(tǒng)的科學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化并改造成中小學(xué)生的個(gè)體經(jīng)驗(yàn)，落實(shí)全面育人。

實(shí)驗(yàn)活動(dòng)創(chuàng)生了促進(jìn)中小學(xué)生知識(shí)理解的真實(shí)情境。在任何情境里，一個(gè)因素就其本身而言可能是沒(méi)有意義的，它的意義事實(shí)上由它和既定情境中的其他因素之間的關(guān)系所決定，學(xué)習(xí)者的概念建構(gòu)或意義產(chǎn)生是通過(guò)感知系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的全部要素相互作用而形成的。因此，在真實(shí)場(chǎng)景下實(shí)施的實(shí)驗(yàn)課程，可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)抽象概念和原理的理解，提升學(xué)生學(xué)以致用的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，把教科書(shū)中惰性的知識(shí)轉(zhuǎn)化為靈動(dòng)的思想和解決問(wèn)題的能力，為學(xué)生將來(lái)從事科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)課程中，學(xué)習(xí)者運(yùn)用科學(xué)知識(shí)，借助實(shí)驗(yàn)工具，能動(dòng)地作用于客觀實(shí)驗(yàn)對(duì)象，獲得感性直觀的認(rèn)識(shí)，繼而在教師的引導(dǎo)下對(duì)感性材料進(jìn)行加工，對(duì)實(shí)驗(yàn)證據(jù)抽象概括，把握事物的本質(zhì)，以科學(xué)觀念的方式確立下來(lái)，將感性認(rèn)識(shí)升華為理性認(rèn)識(shí)。

實(shí)驗(yàn)活動(dòng)促進(jìn)高效學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)課程是學(xué)習(xí)者在實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)情境下親身經(jīng)歷和體驗(yàn)的科學(xué)實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)之后留下的具有學(xué)習(xí)者個(gè)人特色的內(nèi)容，既可以是感知覺(jué)的認(rèn)識(shí)，也可以是經(jīng)過(guò)反思后的經(jīng)驗(yàn)。學(xué)習(xí)者對(duì)已有體驗(yàn)、經(jīng)歷加工的深度和廣度，直接影響著學(xué)習(xí)者獲得學(xué)科知識(shí)的質(zhì)量。積累基本實(shí)驗(yàn)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，不僅能夠幫助學(xué)習(xí)者理解掌握抽象的科學(xué)知識(shí)，還可以讓學(xué)習(xí)者有機(jī)會(huì)認(rèn)識(shí)和應(yīng)用科學(xué)技術(shù)方法。因此，中小學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是發(fā)展高質(zhì)量科學(xué)教育的重要組成。學(xué)生既要通過(guò)理論課程學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，又要通過(guò)實(shí)踐課程應(yīng)用科學(xué)知識(shí)，二者相輔相成，學(xué)以致用，才能實(shí)現(xiàn)高效學(xué)習(xí)。

中小學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是科技創(chuàng)新人才專(zhuān)業(yè)發(fā)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)

自然科學(xué)的學(xué)習(xí)離不開(kāi)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)課程中，學(xué)生須使用一系列學(xué)科專(zhuān)業(yè)基本概念、術(shù)語(yǔ)、原理及其邏輯關(guān)系，解決實(shí)驗(yàn)室中的真實(shí)問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)室由科學(xué)儀器、科學(xué)規(guī)范和科學(xué)術(shù)語(yǔ)符號(hào)構(gòu)成，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)遵循領(lǐng)域規(guī)范，因此，學(xué)習(xí)者也要掌握實(shí)驗(yàn)安全和操作規(guī)范。實(shí)驗(yàn)活動(dòng)提供了一種實(shí)踐性、具身性和文化性的理解，學(xué)生除了習(xí)得專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)外，還要將科學(xué)方法融會(huì)貫通，應(yīng)用技術(shù)手段或科學(xué)儀器，探究解決具體問(wèn)題，提出猜想或假設(shè)，設(shè)計(jì)方案或計(jì)劃，實(shí)施執(zhí)行實(shí)驗(yàn)方案，觀察現(xiàn)象采集數(shù)據(jù)，推斷證據(jù)得出結(jié)論。換言之，只有經(jīng)歷一系列“像科學(xué)家一樣地思考和工作”的實(shí)踐，學(xué)生的科學(xué)范式、科學(xué)思維和科學(xué)品性才能得到塑造。

中小學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是科技創(chuàng)新人才茁壯成長(zhǎng)的必由之路

中小學(xué)實(shí)驗(yàn)課程創(chuàng)生了知識(shí)背景和應(yīng)用情境，能夠更好地幫助學(xué)生在感知與實(shí)踐中生成知識(shí)。中小學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的目的不是讓學(xué)生掌握脫離實(shí)踐情境的科學(xué)知識(shí)和紙上談兵的技術(shù)應(yīng)用能力，而是通過(guò)將科學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐過(guò)程，幫助學(xué)生深層次地理解與掌握科學(xué)知識(shí)，進(jìn)一步激發(fā)他們認(rèn)識(shí)科學(xué)知識(shí)的動(dòng)力，形成應(yīng)用科學(xué)技術(shù)的能力。中小學(xué)生從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，能夠體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的真實(shí)感和場(chǎng)景感，從而“活化”科學(xué)知識(shí)和科學(xué)技術(shù)本身，讓科學(xué)知識(shí)和技術(shù)變得鮮活立體、生動(dòng)形象。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中獲得的經(jīng)驗(yàn)，不僅能夠強(qiáng)化對(duì)自然科學(xué)各學(xué)科知識(shí)的理解和技能的運(yùn)用，還能夠在發(fā)現(xiàn)新知的經(jīng)歷和體驗(yàn)中，強(qiáng)化動(dòng)機(jī)、情感、態(tài)度和價(jià)值觀，并積累凝聚成穩(wěn)定的情緒特征，如興趣、愛(ài)好等。這些積極的情緒特征對(duì)于學(xué)生進(jìn)一步投入科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、養(yǎng)成創(chuàng)新意識(shí)具有順勢(shì)推動(dòng)作用。中小學(xué)生從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，其中積累的部分經(jīng)驗(yàn)會(huì)發(fā)展為學(xué)科思維方式和思考模式；部分經(jīng)驗(yàn)會(huì)轉(zhuǎn)化為策略性知識(shí)和基本科學(xué)思想；還有部分經(jīng)驗(yàn)則生成了科學(xué)智慧和科學(xué)解決問(wèn)題的能力。在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中所積累的經(jīng)歷、見(jiàn)識(shí)等經(jīng)驗(yàn)，以及依附于經(jīng)驗(yàn)而存在的學(xué)習(xí)方法和策略，都將經(jīng)過(guò)學(xué)生的個(gè)人詮釋后，轉(zhuǎn)化為靈活可用的、具有個(gè)性化特征的關(guān)鍵能力，成為益于個(gè)人未來(lái)發(fā)展的重要財(cái)富。培養(yǎng)學(xué)生的必備品格與正確價(jià)值觀，不是簡(jiǎn)單地將其當(dāng)作知識(shí)進(jìn)行傳授，而是要引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程的具體活動(dòng)情境中，學(xué)會(huì)如何調(diào)整與優(yōu)化所面對(duì)的問(wèn)題，做出科學(xué)判斷和決策，養(yǎng)成科學(xué)品格和正確價(jià)值觀。中小學(xué)實(shí)驗(yàn)課程可以真正地將教科書(shū)中對(duì)科技知識(shí)的靜態(tài)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生親自動(dòng)腦思考與動(dòng)手操作的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)，為提升學(xué)生知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀內(nèi)化的效率和質(zhì)量提供了強(qiáng)有力的支持。