科学实验教学反思与改进策略

科学实验教学的反思与改进策略——基于核心素养培养的实践探索引言科学实验是科学教学的核心载体，是学生形成科学概念、发展探究能力、培育科学态度的关键路径。《义务教育科学课程标准（2022年版）》明确将“科学探究”“科学思维”“科学态度与责任”纳入核心素养框架，强调实验教学应从“知识验证”转向“素养培育”。然而，当前科学实验教学仍存在诸多现实困境：部分教师将实验简化为“照方抓药”的操作流程，学生被动参与；实验内容脱离生活实际，难以激发探究兴趣；评价机制重结果轻过程，忽视思维与态度的发展。这些问题严重制约了实验教学的育人价值。本文结合教学实践，从目标定位、内容设计、实施过程、评价机制四个维度展开反思，提出针对性改进策略，以期为提升实验教学质量提供参考。一、科学实验教学的现实困境与反思（一）目标定位：重“知识传递”，轻“素养培育”传统实验教学多以“验证课本结论”为核心目标，教师关注的是“学生是否记住实验步骤”“是否得出正确结果”，而忽视了实验背后的探究逻辑与思维发展。例如，在“氧气的制取与性质”实验中，部分教师仅要求学生掌握“加热高锰酸钾制取氧气的步骤”“用带火星木条检验氧气”等操作，却未引导学生思考“为什么选择固固加热型装置？”“排水法收集氧气的优势是什么？”。这种“重操作、轻思维”的目标定位，导致实验沦为“知识的附属品”，学生无法形成“提出问题—设计方案—验证假设—得出结论”的完整探究能力。（二）内容设计：重“经典验证”，轻“生活探究”现行实验内容多源于课本中的“经典实验”，如“探究种子萌发的条件”“测定土壤的pH”等，虽具有科学性，但往往脱离学生的生活经验，难以激发探究兴趣。例如，“探究影响蒸发快慢的因素”实验，若仅用“水的蒸发”作为研究对象，学生可能觉得“熟悉但无新意”；若改为“探究‘手纸晾干速度’的影响因素”（如温度、风速、表面积），则更贴近学生的日常生活，能引发其主动探究的欲望。此外，实验内容的“封闭性”也限制了学生的创新思维——多数实验已预设好“正确结论”，学生无需质疑，只需“验证”即可，难以培养“批判性思维”与“创新意识”。（三）实施过程：重“教师主导”，轻“学生主体”实验教学中，“教师讲步骤、学生做实验”的模式仍普遍存在。例如，在“探究凸透镜成像规律”实验中，教师先详细讲解“如何调整蜡烛、凸透镜、光屏的位置”“如何记录物距与像距”，然后学生按照教师的指令操作，最后填写实验报告。这种“保姆式”教学剥夺了学生的“探究自主权”：学生无需思考“为什么要调整三者的中心在同一高度？”“如何设计实验来验证‘物距与像距的关系’？”，只需机械执行指令。长此以往，学生的“问题意识”与“探究能力”无法得到发展。（四）评价机制：重“结果达标”，轻“过程发展”当前实验评价多以“实验报告的完整性”“结论的正确性”为核心指标，忽视了学生在实验过程中的思维变化与态度表现。例如，某学生在“探究铁生锈的条件”实验中，因操作失误导致“铁钉未生锈”，教师仅根据“结果不合格”给出低分，却未关注该学生“如何设计对照实验”“如何分析失误原因”等过程性表现。这种“结果导向”的评价机制，会让学生形成“为了得到正确结果而实验”的功利心态，忽视“探究过程的价值”，甚至出现“伪造数据”的现象。二、科学实验教学的改进策略针对上述问题，需以“核心素养”为导向，从目标重构、内容优化、方式转变、评价完善四个方面系统改进实验教学。（一）目标重构：确立“素养导向”的实验目标体系实验目标应从“知识传递”转向“素养培育”，明确科学探究、科学思维、科学态度三个维度的具体要求。以“氧气的制取与性质”实验为例，可设计如下目标：科学探究：能根据“氧气的性质”设计实验装置（如选择固固加热型装置），掌握“排水法收集气体”的操作技能；科学思维：能分析“不同收集方法（排水法、向上排空气法）的优缺点”，形成“变量控制”的思维方法；科学态度：通过“合作完成实验”，培养严谨认真的实验态度与团队协作精神。目标设计需体现“可操作性”与“层次性”，例如将“科学思维”分解为“提出假设—设计方案—分析数据—得出结论”的递进式目标，让学生在实验中逐步发展思维能力。（二）内容优化：构建“生活-探究-跨学科”的实验体系实验内容的选择应遵循“贴近生活、注重探究、跨学科融合”的原则，激发学生的探究兴趣，培养其“用科学解决实际问题”的能力。1.生活化实验：选取学生身边的现象或问题作为实验主题，例如“探究饮料中的二氧化碳含量”“研究‘口罩过滤效果’的影响因素”“观察‘家里的绿豆发芽’需要的条件”。这些实验源于生活，学生能感受到“科学就在身边”，从而主动参与探究。2.探究性实验：将“验证性实验”转化为“探究性实验”，例如将“探究种子萌发的条件”改为“探究‘我校操场边的种子为什么不发芽’”，让学生自主提出假设（如“缺少水分”“土壤贫瘠”“温度不适宜”），设计实验方案（如设置“有水”与“无水”的对照实验），实施实验并分析结果。这种“问题导向”的探究性实验，能培养学生的“问题意识”与“创新思维”。3.跨学科实验：融合数学、语文、工程等学科的知识与方法，例如“探究‘摆的周期’与‘摆长’的关系”时，用数学的“统计方法”分析实验数据（如计算平均值、绘制折线图）；“探究‘土壤pH对植物生长的影响’”时，用语文的“说明文”撰写实验报告；“制作‘简易净水器’”时，用工程的“设计思维”优化装置（如选择不同的过滤材料）。跨学科实验能培养学生的“综合素养”，符合“STEM教育”的理念。（三）方式转变：践行“学生主体”的探究式教学实验教学应从“教师主导”转向“学生主体”，采用“问题导向—自主探究—合作交流”的教学模式，让学生成为实验的“设计者”与“研究者”。以“探究蜡烛燃烧的产物”实验为例，具体实施步骤如下：1.提出问题：教师展示蜡烛燃烧的现象，引导学生提出问题：“蜡烛燃烧后生成了什么？”2.作出假设：学生根据已有知识猜测（如“生成了二氧化碳”“生成了水”）；3.设计方案：学生分组讨论，设计验证假设的实验方案（如“用干冷的烧杯罩在蜡烛火焰上方，观察是否有水滴”“将澄清石灰水倒入烧杯，振荡，观察是否变浑浊”）；4.实施实验：学生按照设计的方案进行实验，记录实验现象；5.分析结论：学生结合实验现象，分析得出“蜡烛燃烧生成了水和二氧化碳”的结论；6.交流反思：学生分享实验过程中的收获与困惑（如“为什么烧杯内壁会有水滴？”“澄清石灰水变浑浊的原因是什么？”），教师引导学生总结“探究物质燃烧产物”的一般方法。在这个过程中，教师的角色是“引导者”与“支持者”：当学生遇到困难时，教师可提供“提示性问题”（如“如何检验水的存在？”），而非直接给出答案；当学生出现错误时，教师应引导其“分析失误原因”（如“烧杯罩得太近导致火焰熄灭”），而非批评指责。（四）评价完善：建立“多元立体”的实验评价体系实验评价应从“结果导向”转向“过程导向”，构建“教师评价、同伴评价、自我反思”相结合的多元评价体系，全面考察学生的探究能力、思维发展、态度表现。1.过程性评价：设计“实验过程评价量表”，关注学生在实验中的具体表现，例如：评价维度评价指标等级（优秀/良好/合格/待改进）实验设计|能自主提出假设，设计合理的实验方案（如控制变量）||操作技能|能规范使用实验器材（如酒精灯、量筒），操作过程安全||数据处理|能准确记录实验数据，用图表（如折线图、表格）分析数据||思维表现|能分析实验现象，得出合理结论，提出进一步探究的问题||合作态度|能主动参与小组讨论，倾听他人意见，承担小组任务||2.结果性评价：关注实验报告的“科学性”与“逻辑性”，例如实验报告应包含“问题提出、假设、实验方案、数据记录、结论、反思”等部分，结论应基于实验数据，而非主观猜测。3.同伴评价与自我反思：让学生互相评价实验过程中的表现（如“他在设计实验时考虑了变量控制，值得我学习”），并进行自我反思（如“我在操作时没有规范使用酒精灯，下次要注意”）。同伴评价能培养学生的“批判性思维”与“沟通能力”，自我反思能促进学生的“元认知发展”（即对自己思维过程的认识与调节）。三、实施保障：教师专业发展与资源支持（一）教师专业发展：提升实验教学能力实验教学的改进需要教师具备先进的教学理念与扎实的实验技能。学校可通过以下方式促进教师专业发展：专题培训：邀请专家开展“核心素养导向的实验教学”“探究式实验设计”等专题培训，帮助教师转变教学理念；教研活动：开展“实验教学研讨”活动，教师互相观摩实验课，分享成功经验（如“如何引导学生设计探究性实验”），共同解决教学中的问题；课题研究：鼓励教师开展“实验教学改进”的课题研究（如“生活化实验对学生探究能力的影响”），通过研究提升教学能力。（二）资源支持：优化实验条件实验教学的开展需要充足的实验器材与资源。学校可通过以下方式优化实验条件：常规器材保障：配备充足的实验器材（如酒精灯、烧杯、量筒、显微镜），定期检查与维护，确保实验安全；自制实验器材：利用身边的材料制作简易实验装置（如用矿泉水瓶做“量筒”“烧杯”，用鸡蛋做“浮沉实验”，用饮料瓶做“简易净水器”），解决实验器材不足的问题；数字化资源：利用“虚拟实验平台”（如“仿真实验软件”）辅助教学，例如在“探究电流与电压的关系”实验中，若实验室器材不足，可让学生通过虚拟实验平台进行探究，弥补实物实验的不足。结论科学实验教学是培养学生核心素养的关键路径，其改进需从“目标、内容、实施、评价”四个维度系统推进：以“素养导向”重构实验目标，以“生活-探究-跨学科”优化实验内容，以“学生主体”转变教学方式，以“多元立体”完善评价体系。同时，需加强教师专业发展与实验资源支持，为实验教学的改进提供保障。唯有如此，才能让实验教学真正发挥“育人价值”，培养学生“用科学的眼光看世界、用科学的思维想问题、用科学