“科学精神”素养下的小学科学实验教学问题调查

首都师范大学附属小学 张一晨

中国学生发展核心素养研究成果于2016 年9 月13 日发布，其中将“科学精神”作为学生的核心素养之一。2017 年2 月，教育部关于印发《义务教育小学科学课程标准》（以下简称《科学课标》）的通知中，明确指出：“充分认识小学科学教育的重要性。科学教育是立德树人工作的重要组成部分，是提升全民科学素质、建设创新型国家的基础。小学科学教育对从小激发和保护孩子的好奇心和求知欲，培养学生的科学精神和实践创新能力具有重要意义。各地要高度重视，以课程为统领，切实加强小学科学教育。”

就学校教育而言，科学课是培养学生科学精神的重要途径，探究活动是学生学习科学的重要方式，实验是科学课堂中重要探究活动载体，教师的教学和学生的学习都围绕着实验展开。但是，在实际教学和实验准备的过程中，教师也会遇到一些问题和困难。对此，我对来自北京市海淀区的125 位小学科学一线教师通过问卷和访谈的形式进行了小学科学实验教学的相关调查。并对调查结果进行剖析，给出建议。

一、教师开展实验时的现状及问题

尽管科学课堂是培养学生科学精神的重要阵地，但在实际的教育教学中，师生对科学课的认真程度不足。如学生常常抱着“玩”的心态上课，满足于看到现象或者做了好玩儿的实验，不动手记录，也不深入思考；很多教师在教学设计方面缺乏创新，教学模式固定呆板，激发不出学生主动探索的欲望。此外，根据调查，还存在以下问题。

（一）科学实验室数量少，基本实验器材及耗材不充足

本次研究共收集了海淀区约40 所学校的数据，通过对调查问卷中实验室数量与学生数量的统计分析，海淀区参与调研的学校，学生数与实验室数量的比约为491∶1，如果按照每班40 人计算，平均12.25 个班的学生共用一间实验室，容易出现两个班同时上科学课的情况，导致有一个班的学生无法正常上课。在调查中，还有个别学校没有实验室，科学实验的质量和数量难以保障。（注：此段中的学生人数与实验室数量比是所有本课题有效问卷经汇总后计算的结果，同一所学校、不同教师填写的学生人数和实验室数量差别不大。）

俗话说“巧妇难为无米之炊”，合适、充足的实验器材是保障实验顺利开展的基本条件。但在被调查的125 位教师中，有55.32%的教师在日常教学中，经常会遇到教材中的实验没有现成的实验用具的情况。认为学校实验室的设备有待改进和更新的占69.15%。

实验器材包括可以重复使用的如显微镜、昆虫实验盒等；还有实验耗材的如酒精、滤纸、盖玻片、种子、玻璃烧杯、温度计等。大多数教师认为基本器材比较充足，但对于实验耗材，59.62%的学校会统一采买，其余40.38%则需要教师自行购买或学生自备，但教师自行购买后报销的过程烦琐、耗时，这对开展实验教学的不利。

（二）科学教师工作强度高，实验准备时间少

根据问卷显示，97 位科学教师的周课时数在14～20 节课。这其中，31.74%的教师平均周课时数为14～15节；31.73%的教师平均周课时数为16节；36.53%的教师平均周课时数为18节。但97 位教师中，78.9%的教师没有计入工作量的实验准备时间，其余教师即使实验准备时间计入工作量，最多为2 课时。科学教师的工作强度普遍较高，平均每天2.8～4 课时（以97 位科学教师的周课时数在14～20节课计算）。跨年级教学的现象也比较普遍，多个年级的实验课同时准备，对教师的备课和实验准备、收拾整理等都提出了非常高的要求，消耗着教师大量的时间和精力。

（三）课堂缺少对科学思维方法的关注

目前，大多数教师对实验的关注和研究还停留在实验器材是否合适或学生操作起来是否合理的层面。教师在日常教学的过程中，对遇到的实验进行改进和替代，但缺乏对实验的更加系统的分析和梳理，提升至科学思维或本质层面。叶宝生教授曾提出：“小学科学教师如何选择实验和安排实验，有很大的灵活性和自由度，也具有很大的创造性空间，但同时也带来问题，即实验内容和实验流程的依据是什么，实验方法又是如何确定或选择的。”对此，在调查的教师中针对实验具体改进的不同方面，调查结果为：78.76%的教师认为实验器材需要改进，67.26%的教师认为实验记录单需要改进，57.52%的教师认为实验需要更加严谨，48.67%的教师认为实验思路需要改进。

二、小学科学实验教学问题的解决策略

（一）加大对科学学科的重视程度

要想加强学校对科学学科的重视，学校的课时安排要严格按照《科学课标》规定执行，即一至二年级每周1 课时，三至六年级每周2 课时，杜绝被语文、数学等学科占课现象。在校园文化建设方面，要注重对科学精神的宣传，要注重体现科学元素如建立试验田、地震小屋等。此外，还需要学校定期举办科技节，组织科学讲座等；开展丰富多彩的科学社团，以激发师生对科学研究的兴趣，将科学精神的培养和探索习惯的培养根植于师生的心田。

（二）增加实验室数量、环境和实验材料保障

1.增加实验室数量

在条件允许的情况下，学校应增加实验室的数量。保证每6～10 个班级能够有一间科学实验室，并为每间实验室搭配相应的实验准备室，用于存放实验仪器、方便教师进行实验准备等。如果不能做到每间实验室都有准备室，在实验室中设置储物柜也可以有效地进行实验仪器的存放。如果空间允许，则建议开辟可以存放实验器材、进行实验准备的教室，并且不宜距实验室太远。

2.改善实验室的实验环境

科学实验室是学生进行实验的重要场所，因此对实验环境和设备要求也较为严格，例如，在讲光沿直线传播、反射的相关知识时，需要学生用手电筒形成光路进行实验，这就需要实验室配备带有遮光布或者较厚的窗帘，而不是普通窗帘，这样才能在实验室中形成相对较暗的环境，方便学生进行实验。调查显示：16%的教师对学校的实验室环境表示满意；54.4%的教师表示基本满意，但仍有改进空间；20.8%的教师不太满意；8.8%的教师对学校实验室环境非常不满意。实验桌过大或过小、不方便移动，不能随学生身高等进行调整、教室中没有水龙头等，这些都是亟须改善的地方。

3.保障实验进行需补充实验室耗材

调查显示，44.63%的学校没有用于教具研发或实验创新的经费；52.89%的教师不知道是否有相关经费；只有2.28%的教师明确说明学校分别有一万元和两万元相关经费可供使用。对此，建议学校增加用于教具研发或实验创新的经费投入，为教师的教学、科研提供更多的便利。

目前，教科版教材有配套的教师教具箱和学生学具袋，可以解决一部分耗材的问题。但因为成本等的限制，有些材料不能取得良好的实验效果，如教科版新版教材六年级下册“美丽的化学”这个单元的学具袋中，紫甘蓝粉不能很好地遇酸变红、遇碱变蓝，实验效果不明显。教师教具箱中基本上用塑料烧杯代替了玻璃烧杯。但三年级、五年级观察水的沸腾的时候，必须用玻璃烧杯做实验。

此外，教师教具箱中的耗材建议根据需要，可以有相应的订购的途径，这样既可以不重复购买学具箱，又可以及时补充耗材，节约资源、减小成本的同时，为教师和学生提供便利。

（三）将教师实验准备计入课时

科学课需要种类丰富、数量繁多的实验材料，有的课甚至会用到十几种不同的实验材料，教师准备起来非常烦琐，加上有的实验材料实验室没有，需要购买，需要花费更多的时间、精力甚至金钱。学校应通过调研及意见征询等方式，实际了解本校教师这部分工作量，并在课时中给予一定的照顾。目前，海淀区很多初中、高中都有专门的实验员负责管理实验室、准备实验器材，建议小学也可以适当增加实验员岗，更加高效、专业地进行实验室管理和实验准备工作。

（四）加强理论培训，促进教师交流

小学科学课注重培养学生的科学思维，教师在对实验进行选择设计的时候，不仅注重实验操作及实验现象，更要注重实验背后的科学思维，要站在理论的高度去思考、改进、替代实验，采用大概念、大单元的形式进行备课，关注实验之间的逻辑及关联，更好地引导学生科学思维的发展。这就需要教师不断地进行深入的学习和研究，55.20%的教师表示会积极参加有关实验的培训；42.4%的教师表示希望参加，但没有时间；只有2.4%的教师表示不会参加相关培训。

在任何事情上“闭门造车”都是不可取的，要想更快地进步，就需要进行交流。受新冠肺炎疫情的影响，教师们大多都可以通过网络对教研内容进行观看或回放，大大方便了教师进行学习。但教师间的交流，尤其是不同学校教师间的交流、一线教师与出版社或教材编者的交流仍然不多，建议增加此类的交流机会及平台，促进科学实验教学的改进。

三、结语

科学实验教学的改进需要教育部门，学校和教师的共同努力，从思想和行动上重视小学科学实验，进一步完善实验条件的同时，教师自身也需要加强学习，不断更新教学理念，从而带给学生更好的小学科学课堂，提升学生的科学素养。