實踐是檢驗實驗課的重要標準——記寧波市江北區教研室科學實驗改進與創新實踐

　　理性思維、科學探究、批判質疑、創新應用是科學教育理論與實踐的關注核心，與國際上提倡的“科學關鍵能力”一脈相承。目前在全國初中理科教材中,實驗課教學內容涵蓋幾百個知識點。在實驗教學中，應摒棄僅以知識量作為評價指標的傳統教學模式，以提升學生科學核心素養為根本目標，通過實驗教學，讓學生自己動手，親自觀察和體會實驗過程，加深認知和記憶，從而達到知其然且知其所以然的學習效果。培養學生的理性思維意識，將創新精神隨著兼具趣味性和高效性的真實教學情境，注入他們的成長歷程。然而部分教師卻在實際教學中，將學生成績作為單一指標，忽視了學生動手探究的部分，用講實驗、看實驗代替學生做實驗，以提綱、題目的形式灌輸知識點，不免使學生在日常的學習中喪失了積極性和趣味性，阻礙了學生的動手能力和創新思維的發展。

　　鑒于此，2019年11月國家教育部門頒布了《教育部關于加強和改進中小學實驗教學的意見》(以下簡稱《意見》)，特別強調“實驗教學是國家課程方案和課程標準規定的重要教學內容，是培養創新人才的重要途徑”;要求“各地教育行政部門要全面貫徹黨的教育方針，堅持‘五育并舉’，發展素質教育，提高基礎教育質量的戰略高度，切實加強對中小學實驗教學工作的組織領導”。對于中小學校，要求“將實驗教學作為教學工作的重要內容，找準薄弱環節，強化實驗教學管理，落實實驗教學任務，不斷提高實驗教學水平”。

　　早在《意見》頒布之前的2010年，寧波市江北區教研室就已經開始著手創新實驗課的改革工作。通過創建創新科學實驗室，將信息技術與課堂教學深度融合，用富有活力的課堂教學增強學習的魅力，有效促進學生全面發展，同時也推動了任課教師業務能力不斷提高。

　　梳理疑難優化實驗

　　初中科學課堂現存的一些“做不好”“做不了”的疑難實驗，給一線教師的教學工作增添了不少困擾。為此，江北區教研室的吳利文老師帶領研究團隊就實驗現象不明顯、實驗存在安全隱患、實驗儀器陳舊、實驗操作不易等突出問題對實驗進行了梳理和歸類，對部分具有改進和創新空間的實驗，進行大膽改革，明顯提升了實驗課的效率。例如：華師大版初中科學七年級下冊《水的三態變化》中“觀察冰的熔化過程”活動，冰在熔化過程中，學生很難觀察到吸收熱量但溫度保持不變的現象，究其原因冰是熱的不良導體。于是吳老師帶領教師們查閱大量資料，找到了熔點較低的金屬鎵這種晶體，經團隊的研究和討論，最終改進了實驗材料，讓實驗現象一目了然。

　　又如：華師大版初中科學八年級下冊《聲音的產生和傳播》中“真空不能傳播聲音”實驗，實驗室配備的鐘罩密封性不夠好，導致無法達到理想的真空狀態。為解決這一技術難題，吳老師帶領師生一起開動腦筋，從生活中常用的材料入手，不斷嘗試并加以實踐。最終發現，空調的密封泥對鐘罩有較好的密封效果，于是重新設計并改良了實驗方案，達到了滿意的效果。但是如何直觀地驗證鐘罩內的空氣被抽走了?內部環境是否處于真空?師生們決定一起研究探討改進方案，集思廣益，將具有創意性和實踐性的想法進行碰撞與融合。最終決定，用飄動的彩帶顯示空氣的抽取過程，再配上真空表就可以實時觀測出鐘罩內是否處于真空。新奇而實用的創新點使實驗教具趨于完善和成熟，并榮獲國家專利。在接下來的教學實踐中，師生們利用此真空裝置設計了10余個感受氣壓的系列實驗，如低氣壓下的覆杯實驗、低氣壓下的水沸騰實驗等，也因此獲得了國家專利。

　　在區教育主管部門的支持下，教研室在寧波市孔浦中學建立了首個創新實驗室。教師們運用新型傳感技術優化實驗設計，大力開展初中科學實驗創新教學，完善創新實驗教材，在科學課堂教學中應用演示實驗、翻轉課堂、模擬活動等形式融入一些創新實驗，并指導學生開展小組合作學習等。此外，教師們還組織學生在市區開展科學小實驗、科學創客比賽，指導學生選材、制定實驗方案、進行實驗研究，采用實驗報告、學習心得等多種方法對學生的學習情況進行綜合評價，充分發揮學生的主體作用并收獲了豐碩成果。例如：蔣鎮宇、胡安琦同學的創客成果《基于Arduino工業用藍牙智能計數秤》榮獲寧波市青少年電腦機器人競賽一等獎、浙江省一等獎，并在全國展演。

　　2019年江北區教研室創客團隊共有14支隊伍參加省級和國家級別的創客、機器人比賽，斬獲4個一等獎和5個二等獎的喜人佳績，在全國舞臺上展現出江北學子的創新“真”實力。

　　吳利文老師積極倡導“合作、探究”的科學教學模式，鼓勵教師創新和改進科學實驗，創設與學生固有認知相“沖突”的教學“情境”，進而激發學生的學習興趣，促使學生開展“自主探究”。同時，吳老師還指導教師在課堂教學中引入DIS數字化實驗系統，攻克課堂上某些“做不了”“做不好”的疑難實驗，成功將信息技術與科學課堂有機結合起來。

　　交流推廣實驗成果

　　借助浙江省吳利文名師網絡工作室《名師面對面》節目，開展線上、線下“旨向科學素養的初中科學實驗改進與實踐創新”活動。研究團隊將85個改進與創新的實驗分別錄制成10—15分鐘的微視頻，免費發布在浙江省吳利文名師網絡工作室、浙江微課網、寧波市“空中課堂”、江北公開課等平臺，方便學生下載、觀看、學習。截至目前，吳利文名師網絡工作室中的科學實驗微視頻點擊量高達2萬多人次。

　　2019年3月21日，江北區初中科學實驗課題成果推廣會暨2019寧波市初中科學特級帶徒、浙江省吳利文名師工作室活動在江北中學順利舉行。此次推廣會以初中科學實驗改進與創新的課堂教學為主，開展豐富多彩的活動。寧波市教育主管部門教研室主任周千紅在致辭中分析了目前科學教學的現狀，指出在當前形勢下，作為初中科學教師應該具有科學精神和創新意識。他表示本次推廣會非常及時，切中了科學教學的要點，希望通過此次會議，推動整個寧波的初中科學教學再上一個新臺階!

　　2019年暑假吳利文老師給來自貴州黔西南州、吉林延邊州、重慶萬州、新疆庫車、浙江麗水等地的教師，分享了區域“初中科學實驗改進與教學創新的研究”的經驗，在全國范圍推廣研究團隊實驗改進與創新教學的成果。

　　內生發展碩果累累

　　近年來，江北區教研室不僅致力于創新教研形式，提高教研時效性，提倡教研員組織復合式多任務型系列教研活動，還擔負著培訓、指導教師專業發展的任務。“新教師—青年教師—骨干教師—名教師”是教師成長的必經階段，在每一位教研員心里，都有一份全區自身學科教師發展的“譜”。初中科學教師中有一個“三年內青年研修小組”，要求每一位新入職教師制定三年發展規劃，包括教材解讀、教學設計、創新實驗設計、科學實驗命題等在內的七項目標要求，并給每位新入職教師建立“教師成長檔案冊”。小學科學學科也有“教壇新秀種子班”“教研組長培訓班”等，其主旨就是為教師制定培養規劃，尤其是為青年教師找準方向，助推教師專業發展。

　　近年來，江北區教研室不僅鼓勵全區科學教師參加全國、省、市初中科學實驗創新比賽，還為教師們創設了一個區級研討和展示自我的平臺，提升了教師開發和設計實驗的能力。由教師發明的4項教具：“真空不能傳聲”演示實驗的改進裝置、感受氣壓的實驗裝置、隱形眼鏡清洗裝置、一種用于隱形眼鏡清洗裝置的清洗發生器均獲國家新型專利，家庭電路演示儀、月相模擬器這兩項學具已取得國家新型專利授權;由學生發明的一項學具“一體化噴水抹布”獲國家新型專利。

　　區內科學教師榮獲兩項全國中小學創新實驗一等獎，兩項全國實驗教學優秀案例一等獎，3項全國實驗教學說課二等獎，7項浙江省創新實驗一、二等獎，9項寧波市創新實驗一等獎。相關課題已獲得寧波市教育科學規劃成果一等獎和寧波市教育教學突出成果一等獎。

　　30多項改進與創新的實驗論文發表在國家核心期刊上，其中《關于“真空不能傳聲”演示實驗的改進與創新》《利用可在手掌中熔化的金屬鎵改進“觀察冰的熔化過程”實驗》等創新實驗，在核心期刊《物理教學》《中學物理教學參考》等雜志上發表。此外，2019年9月江北區教研室的“初中科學實驗的改進與創新實踐研究”課題和相應的創新實驗課例《電磁感應》，在全國第二屆基礎教育課程改革實驗區課改項目與課例展示活動中獲得高度好評。課題組形成了相關實驗論文集，并于2019年9月正式出版《初中科學實驗的改進與創新》一書，供教師和學生使用。

　　在市、區教育主管的領導下，通過多年來的不斷努力，以創新求發展，向改革要質量，寧波市江北區科學教師團隊中涌現出一大批致力于科學實驗改進與創新的特級教師，正高級教師，各類名、優、骨干教師。相信在寧波市江北區教研室的帶領下，區域內科學教師隊伍的素質將不斷優化、提高，學生的科學素養亦將日益豐盈。理性思維和創新精神將隨著學生對科學的不斷探究與向往融入他們的人生軌跡，伴隨他們共同成長。