肖東琦

2017年，北京正式進(jìn)入高考綜合改革。新課程以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為宗旨，推動(dòng)落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)。物理、化學(xué)、生物等都是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理科基本的教學(xué)方法之一。在各學(xué)科的課程標(biāo)準(zhǔn)中，都有對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作用的不同層次的描述，如《普通高中2017級(jí)新課改生物學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)（核心素養(yǎng)版）》中強(qiáng)調(diào)：“組織以探究為特點(diǎn)的主動(dòng)學(xué)習(xí)是落實(shí)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵”，要“加強(qiáng)和完善生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)”。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與核心素養(yǎng)的關(guān)系

通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，首先要建立起實(shí)驗(yàn)與核心素養(yǎng)各要素之間的聯(lián)系，才能使實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效開(kāi)展。如筆者所在學(xué)校的物理、化學(xué)、生物三個(gè)學(xué)科通過(guò)共同探討，將高中可開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)技能、驗(yàn)證、探究、趣味、拓展實(shí)驗(yàn)五大類(lèi)，并嘗試建立不同類(lèi)型實(shí)驗(yàn)與核心素養(yǎng)要素間的聯(lián)系（見(jiàn)表1）。

從表中可以看出，有些核心素養(yǎng)要素與實(shí)驗(yàn)息息相關(guān)。如“珍愛(ài)生命”可通過(guò)安全教育落實(shí)，規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作是保證安全的前提條件。而且每種實(shí)驗(yàn)類(lèi)型都有與之對(duì)應(yīng)的核心素養(yǎng)要素，只是側(cè)重點(diǎn)不同?？梢?jiàn)，每種實(shí)驗(yàn)類(lèi)型都有存在的必要。其中，探究實(shí)驗(yàn)的難度較大，相應(yīng)的核心素養(yǎng)要素也更全面，應(yīng)該著力發(fā)展。

二、結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)

建立符合核心素養(yǎng)發(fā)展的實(shí)驗(yàn)課程

相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，依據(jù)學(xué)情建立學(xué)?？鐚W(xué)科實(shí)驗(yàn)課程是化解“緊張課時(shí)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)較為耗時(shí)”的矛盾，發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的一條有效途徑。

1.逐步建設(shè)具有學(xué)科特色的實(shí)驗(yàn)課程

一是多種實(shí)驗(yàn)課程同時(shí)開(kāi)展，提高實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的效率。除了開(kāi)展教材實(shí)驗(yàn)，選修課、實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放、興趣小組等多種實(shí)驗(yàn)課程均增加了實(shí)驗(yàn)時(shí)間。針對(duì)不同層次、不同學(xué)習(xí)愿望的學(xué)生，在不同的實(shí)驗(yàn)課程中安排不同難度的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，有效提高實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的效率。例如，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的都是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、教材實(shí)驗(yàn)，而課外小組主要以較高難度的實(shí)驗(yàn)為主，如生物組培以及化學(xué)趣味實(shí)驗(yàn)等。

二是改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，增加實(shí)驗(yàn)效果，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。其一，改進(jìn)方案使某些耗時(shí)較長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)完成，通過(guò)選取合適的實(shí)驗(yàn)材料，或?qū)⑾嚓P(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有機(jī)組合來(lái)節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間。其二，可降低實(shí)驗(yàn)難度以更有利于學(xué)生操作。如在“探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響”實(shí)驗(yàn)中，將實(shí)驗(yàn)材料菠菜葉片改為金魚(yú)藻，減少了葉片打孔、抽氣等環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)步驟，降低了操作難度。其三，可改進(jìn)實(shí)驗(yàn)以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯。如同樣是光合作用的實(shí)驗(yàn)，水生植物釋放氧氣的速率更快，能清晰地觀察到氣泡產(chǎn)生。其四，可變定性分析為定量分析，提高實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性。定量分析需對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如酶的高效性實(shí)驗(yàn)，可通過(guò)傳感器采集準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，并利用建模法處理數(shù)據(jù)，更有利于學(xué)生理性思維的形成。其五，可通過(guò)微型實(shí)驗(yàn)、綠色實(shí)驗(yàn)等，降低藥品的用量，更環(huán)保。其六，可拓展實(shí)驗(yàn)研究。在教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研發(fā)拓展實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生勇于探究、理性思維等核心素養(yǎng)。

三是改變實(shí)驗(yàn)類(lèi)型，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系化，形成特色實(shí)驗(yàn)教學(xué)。依據(jù)落實(shí)核心素養(yǎng)的要求，將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)化，分階段、分層次落實(shí)核心素養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)中要變驗(yàn)證為探究，如通過(guò)“三大物質(zhì)鑒定”“質(zhì)壁分離及復(fù)原”“酶的高效性”“酶的專(zhuān)一性”等實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生理解探究實(shí)驗(yàn)的方法，初步形成探究實(shí)驗(yàn)的能力，發(fā)展核心素養(yǎng)。其中“三大物質(zhì)鑒定”要求學(xué)生根據(jù)已知實(shí)驗(yàn)原理，給出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，落實(shí)實(shí)驗(yàn)科學(xué)性原則，使學(xué)生明白實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)建立在科學(xué)的實(shí)驗(yàn)原理之上；“質(zhì)壁分離及復(fù)原”給出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，要求分析變量關(guān)系，使學(xué)生理解對(duì)照、控制變量等實(shí)驗(yàn)原則；“酶的高效性”給出實(shí)驗(yàn)原理，要求學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)原則設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，相互評(píng)價(jià)；“酶的專(zhuān)一性”給出實(shí)驗(yàn)方案，讓學(xué)生分析變量、實(shí)驗(yàn)原理，完善方案；增加“酶需溫和且適宜的條件”，讓學(xué)生設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)完整的探究實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

四是利用科學(xué)史中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方法教育，發(fā)展理性思維。實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)課程不僅發(fā)生在實(shí)驗(yàn)室，在日常課堂教學(xué)中也可進(jìn)行。在學(xué)科發(fā)展過(guò)程中，眾多經(jīng)典實(shí)驗(yàn)對(duì)于科學(xué)發(fā)展都發(fā)揮過(guò)重要作用，這些實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生發(fā)展理性思維具有重要意義，且能促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成批判質(zhì)疑、勤于反思的習(xí)慣。

2.跨學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的嘗試

跨學(xué)科項(xiàng)目化教學(xué)難度較大，以化學(xué)和生物學(xué)科的一次嘗試為例。在“水質(zhì)監(jiān)測(cè)及生化處理”這一項(xiàng)目，從游學(xué)課程開(kāi)始，教師帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)蘇州幾個(gè)著名景點(diǎn)的水質(zhì)進(jìn)行了觀測(cè)及數(shù)據(jù)采集，同時(shí)采集了某學(xué)校周邊幾個(gè)重點(diǎn)區(qū)域的水樣，然后在中科院生態(tài)環(huán)境中心對(duì)水樣進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)處理，化學(xué)和生物學(xué)科分別從氮和磷出發(fā)，從各自學(xué)科的角度分析了水體富營(yíng)養(yǎng)化判斷依據(jù)和防治方法。其實(shí)，這并不能算是一個(gè)規(guī)范的項(xiàng)目化教學(xué)，但這種跨學(xué)科的實(shí)驗(yàn)還是使學(xué)生受益匪淺，使他們切身體會(huì)到了學(xué)科間的交融，對(duì)跨學(xué)科實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了濃厚的興趣。

3.實(shí)驗(yàn)課程的效果

筆者對(duì)所在學(xué)校高二年級(jí)學(xué)生入學(xué)一年前后的理科實(shí)驗(yàn)問(wèn)卷調(diào)查顯示，經(jīng)過(guò)一年的實(shí)驗(yàn)課程后，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)興趣、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、分析能力、觀察能力、反思能力等方面都有較大改善。這說(shuō)明實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生勇于探究、理性思維、勤于反思等方面發(fā)揮了重要作用。

三、關(guān)于探究實(shí)驗(yàn)的思考

探究實(shí)驗(yàn)是通過(guò)學(xué)生主動(dòng)探究，解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程。在這一過(guò)程中，通過(guò)觀察、提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)施方案、結(jié)果處理、交流等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，發(fā)展學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作、勇于創(chuàng)新等核心素養(yǎng)。

探究實(shí)驗(yàn)要做“真”探究。探究的問(wèn)題要“真”，要從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)或社會(huì)熱點(diǎn)出發(fā)，以便激發(fā)學(xué)生的探究興趣。探究過(guò)程要“真”，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要體現(xiàn)出發(fā)展理性思維的重要過(guò)程。結(jié)果處理要“真”，因?yàn)檫@一過(guò)程可充分體現(xiàn)科學(xué)方法，發(fā)展問(wèn)題解決、勤于反思的核心素養(yǎng)。結(jié)果交流、討論要“真”，在生生和師生間的交流中，碰撞出思維的火花，發(fā)展批判質(zhì)疑、樂(lè)學(xué)善學(xué)等核心素養(yǎng)?？傊?，只有“真”探究，才能真正發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

（責(zé)任編輯 郭向和）