罗滨：中小学科学实验教学的问题与改进

 

来源公众号：中国基础教育　作者：罗滨

编者按

习近平总书记强调，要在教育“双减”中做好科学教育加法。近年来，教育部围绕加强新时代中小学科技教育等作出系统部署。加强中小学科技教育已成为服务国家创新驱动发展战略、培养未来科技创新人才的重要路径。各地如何因地制宜、全面加强中小学科技教育？中小学科技教育的难点和突破点在哪里？

本期，我们邀请来自中国工程院、中国科学院、中国教育学会、中国教育科学研究院、北京师范大学、江苏省教育厅、天津市教委的领导专家，以及天津、陕西、北京等地的中小学书记校长，围绕科学实验教学、科学高中建设、学校科创育人模式建构、培养机制创新、贯通育人和协同育人等内容展开讨论，回应科技教育改革中的共性难题，呈现区域和学校层面的实践经验，力求为系统推进中小学科技教育、培养具有科学精神和创新潜质的时代新人提供参考。

今天，我们将分享中国教育学会副秘书长罗滨的文章，一起来看——

作者简介：
罗滨，中国教育学会副秘书长，正高级教师，北京市特级教师

· 引文信息 · 
罗滨.中小学科学实验教学的问题与改进[J].中国基础教育，2026（07）：10-13.

新世纪以来，基础教育课程改革已经走过25个年头。2017年和2022年，教育部先后颁布了普通高中和义务教育阶段的科学学科课程标准，明确了以核心素养为导向的课程目标与结构化内容体系，倡导以实验探究和动手实践为主的多样化学习方式，更加突出创新能力和实践能力的培养。为贯彻落实习近平总书记“要在教育‘双减’中做好科学教育加法”的重要指示，教育部连续印发关于加强新时代中小学科学教育、科技教育、人工智能教育等系列文件，进行系统部署，推动科学教育向发展学生高阶思维和增强学生动手实践能力加速转型。

一　实验教学是学生科学素养提升的核心途径

科学探究是收集证据、作出解释、进行发现、创造与应用的科学实践活动，是获取科学知识、理解科学本质、认识客观世界的重要途径，也是科学研究的重要方法。科学实验是科学探究的主要形式，实验教学不仅是传授科学知识的手段，更是落实立德树人根本任务、发展学生创新能力的重要载体。

从学习过程看，优质的科学课一般具有以下特征：其一，学生有机会经历类似科学家的实验研究过程，即“提出问题—作出假设—设计实验—动手实验—分析解释—形成结论—反思交流”，完成流程能够推动学生由“被动学习”转向“主动探究”；其二，探究活动应把抽象的科学知识转化为直观实操体验，多种感官参与能够充分唤醒学生的好奇心和求知欲，同步发展创新思维和实践能力；其三，学生在实验设计、问题解决中直面挫折与失败，持续进行多角度分析、方案修正，在研讨中完成实验，有助于逐步养成尊重事实、严谨认真的科学态度，同时锻炼团队协作、沟通表达等能力，收获成长成就的喜悦。

从学习结果看，优质的科学课应达成三重目标：其一，使学生获得科学知识、习得实验和实践技能，吸引学生热爱科学、激发主动钻研的内在动力；其二，指向观念建构，即基于知识学习而又超越知识，帮助学生深刻理解科学本质，在理解科学概念、规律、原理基础上形成对客观事物的总体认识；其三，指向科学思维发展，即引领学生从科学视角认识客观事物的本质属性和内在规律，包括推理论证能力、模型建构能力、创新思维能力等，这些共同构成了科学认识活动的基础方法论。与此同时，学生的技术思维、工程思维、综合实践能力，对科学与社会、技术和工程的关系的体验，感悟科学家精神等方面，均能得到长足发展。

二　中小学科学实验教学存在的主要问题

国家课程标准明确规定了学生必做实验，各校须刚性落实，同时倡导实验教学须由“验证性实验”转向“探究性实验”。然而，现实中的科学实验教学却普遍存在以下七个问题。

1. 实验课的开齐开足仍是难题

对于课程标准中规定的学生必做实验，“开不齐、开不足”成为阻碍学生科学素养提升的首要问题。许多基本实验无法开展，学生动手实验的机会有限。表面上看是缺实验室、缺仪器、缺药品、缺时间，但归根结底是育人价值观出现了偏差——以考试分数为终极目标，将更多时间用于刷题。例如，某学校建有7个化学实验室，但现场调研的人发现，这些实验台面上都蒙着一层薄灰，说明其并未真正使用过。

2. 学生缺乏亲自动手实验的机会

近年来，尽管学校实验室硬件条件整体有所改善，但实验室闲置率依然较高，许多实验课被简化甚至省略。在不少科学课堂上，学生沦为“观众”，以看教师演示实验、听教师讲实验、观看虚拟实验视频为主，甚至出现教师在黑板上“做实验”的现象。学生动手做实验的机会极少，缺乏真实实验与真实体验，学习依然停留在听讲、练习、记忆、考试的循环中。动手实验机会的匮乏，严重制约了学生对科学原理的理解和探究能力的发展。

3. 缺乏高质量的实验探究任务

在有限的实验中，学生大多按照实验报告规定的步骤完成验证性实验，填写实验现象和实验结论，沦为“操作工”。此外，这些有限的实验也普遍存在任务低阶、封闭的特征，缺乏挑战性和思维深度，不鼓励多元方案，不要求解释与论证，交流研讨流于形式。学生无法经历“问题→假设→证据→结论”这一完整而有深度的探究链条，有动手的行为，却缺乏主动建构、试错、反思的机会，缺乏思维的深度与逻辑，结果是“有动手无成长”。

4. 缺乏教学评一体化机制

长期以来，科学学科学习效果的评价单一且滞后，以纸笔测试为主，日常教学往往将“做出标准结果”作为基本考量。相应的，实验教学评价也存在明显偏差，考核重心落在基础操作技能上，忽略了对学生提出问题的质量、实验方案的设计、实验过程的操作与数据记录、基于数据的分析与结论、基于实验的讨论与反思、科学态度的表现等维度的过程性评价。这些问题使得评价难以充分发挥有效诊断、激励和促进学生实验学习的功能。

5. 专业教室难以支持学生实验探究

实验室数量不足，加剧了实验教学的纸上谈兵，部分学校实验室配置未到位，有些则因学生数量增加而将部分实验室改造为普通教室。实验室布局僵化，多数实验室像“车间”，实验台上固定安装水槽和电源，呈“排排坐”的标准布局，难以支持学生之间的交流研讨与探究式学习。实验仪器药品短缺，有的学校因经费问题未配齐，有的则因上级部门以安全为借口要求禁止采购日常必需的硫酸、盐酸、硝酸钾、氯化钡、高锰酸钾等常用药品，传感器等数字化实验设备更是匮乏且不均。实验室缺乏有效管理，利用率低，仪器药品闲置或更新不及时，上课以外的时间完全不对学生开放。

6. 教师的实验教学胜任力存在结构性缺失

多数教师由于自身学习经历和教学惯性的原因，面对动态开放的学生探究感到力不从心。一是自身实验能力不强，实验操作不熟练。二是有一些科学教师并非科学学科专业出身，专业性不足导致难以开展探究式教学，常常以封闭的提问代替学生探究任务，或以学生动手活动代替真正的探究，造成学生低水平的科学探究，影响学习效果。三是通过实验指导学生科学学习的能力不足，习惯直接给出答案，不善于通过提问、追问、质疑来启发学生思维，难以在实验后通过讨论引导学生对经验进行加工，形成规律性和方法性认识。

7. 区域教研缺乏对实验教学的深入指导

一些地区的实验教学教研不能为教师提供切实支持。一是内容浅表化，多停留在教材教法分析和研究课形式上，对如何设计高质量实验探究、如何组织学生探究式学习、如何评价实验探究能力等核心难题缺乏持续性研究。二是科学教育专项培训缺乏系统性设计，培训形式固化、实操实训占比偏低，多以专家理论讲座、示范课观摩为主，缺少探究实操演练，致使教师开展探究式实验教学的核心能力难以获得实质性提升。三是学科割裂严重，物理、化学、生物学等学科教研各自为战，缺乏跨学科共性问题的协同研究，不利于学生在实验中建构对科学知识体系的整体认知。

三　多维度转型：提高实验教学实效的关键路径

不少学校常以实验室配置不足、班级规模过大为由缩减学生实操实验，实际上这些只是托词，核心症结在于育人价值观念出了问题。如果不从根本上转变观念，即便补齐实验室硬件、优化班级容量，教师也不会主动革新教学模式、重构实验教学实施路径。前述七个问题相互交织，形成了一个完整的困境链条。要打破这一链条，既要推动管理者和一线教师完成教育理念转型，依靠校长和教研部门的专业支持，也需要联动中小学、高校等资源单位协同发力，构建一体化保障机制。

1. 彰显责任：推动课程标准规定从“选择落实”走向“刚性完成”

让我们回到本源来分析——按照国家课程标准规定的内容和方式完成必做实验，是对各地教育局、每一所学校的基本要求和底线要求。因此，学校必须无条件“开齐开足”科学实验。要遵循科学学科学习的基本规律，变革教与学的方式。有条件的学校，还应在必修课和选修课中为更多学生提供更多、更具挑战性的探究实验机会，这是优秀学校的责任与担当，是“一切为了学生”主动作为的具体表现。

2. 转变理念：支持学生从“旁观操作”走向“动手实验”

听会忘记，做才理解。“做中学”的本质是将学习置于真实的实验和实践情境中，通过“做”来激活“学”，通过“反思”来深化“学”。不要让教师演示实验和少数优生实验替代每一位学生做实验。“旁观操作”不仅会让学生的操作技能弱化，更会让学生的思维处于惰性或游离状态。强调“动手实验”，就是要让学生自己动手做实验，从生涩到熟练，从简单到复杂，调动各种感官参与，让每位学生都拥有设计、分析、操作和试错的机会。实验各环节中的反馈与调整，正是学生获得知识、习得技能、发展思维的机会，也是取得更好学业成绩的最佳路径。

3. 学生实践：学习任务从“照方抓药”走向“实验探究”

“照方抓药”式实验，指学生按照实验报告的“操作说明书”进行实验，动手不动脑，获得的学习兴趣和知识收获都是浅表的。真正的“实验探究”，由教师提供待解决的问题（任务），或用真实情境引导学生发现有价值的问题，这些问题（任务）应具有一定的挑战性和真实的约束条件、明确的交付成果要求。高质量的任务能驱动学生深度投入，完整走完提出假设、设计实验方案、采集证据的探究过程。学生在理解科学原理的基础上，不断设计、优化实验方案，全过程潜移默化培育权衡取舍的工程思维。在选择仪器和药品、调控条件、组装仪器、观察记录、处理实验意外、分析数据、得出结论、结果表达与讨论、完成实验报告这一完整过程中，科学素养的多个维度得到提升，即使实验未能得到预期结果，失败过程也极具育人价值。

4. 学生讨论：引导学生从“体验感悟”走向“分析解释”

实验的完成不等于学习的结束。经历了高质量实验探究的各环节，无论是顺利还是遇到挫折，学生都会收获许多“体验感悟”，但这些更多停留在“我觉得”“很有趣”的浅表层面。因此实验结束后的研讨梳理环节更加重要：教师引导学生根据实验数据推导结论、阐释机理，并就过程和结果进行交流讨论、反思评价。这个“分析解释”的过程，推动学生将感性体验上升为科学解释，综合运用归纳演绎、推理论证和模型建构，主动质疑、排查逻辑漏洞，逐步建立起“主张—证据—推理”的论证链条，这是学生高阶思维发展、内化科学观念的关键阶段。

5. 教师角色：教学活动从“知识教授者”走向“学习引导者”

教师将知识细细“嚼碎”后对学生进行“投喂”，这是“知识传授者”的角色。而设计学习任务、制造认知冲突、搭建学习脚手架、支持学生分析表达、引导学生质疑讨论，则是“学习设计师”和“学习引导者”的角色。这一行为转变的核心在于减少讲述和告知，增加追问。通过多问“为什么”“如何分析解释”“如何证明”“你怎么评价”“还有什么建议”“怎样表述更好”“如果改变条件会怎么样”等类型的问题，引导学生不断深入思考、多角度关联思考，基于证据进行分析解释，让结论更加严密，让表达更加有逻辑。

6. 学习环境：布局设计从“实验教室”走向“科学教室”

以往的“实验教室”是学生做实验的专门场所，通常桌椅固定、仪器和药品锁在柜子中，其本身就传递出“实验是特殊时刻”的含义。而“科学教室”则去中心化，是学生每一节科学课都要去的地方，常态化、不神秘。“科学教室”兼具办公室、教室、实验室的功能，通常教师办公桌位于教室前方内侧或后方内侧。上课和实验的空间布局常见有三种类型：一是前后组合型——前面是集中讲解和研讨空间，桌椅可组合；后面是做实验的空间，实验台呈“岛”状，方便学生走动，便于多人同时操作，做完实验后可随时到前面讨论；二是U型或一字型布局——中间是集中讲解和研讨的空间，U型布局的三面都是靠墙的实验台，一字型布局通常两面是靠墙（窗）的实验台，做完实验后可集中到中间进行讨论；三是一体化布局——课桌即实验台，实验台即课桌，有利于边实验边研讨。

这样的科学教室常具备更多功能：它是学科小小图书馆，相关学科的基本工具书、参考书、科普书、标本和模型等随手可查可看；它是展示区，教室的天花板、墙面、柜子表面、柜内陈列区，可悬挂元素周期表、科学前沿发展介绍、学生的探究报告和项目报告、学生的荣誉等。

7. 专业支持：教研转型从“丰富内容”走向“教师探究”

区域教研应主动强化实验教学教研，为科学教师提供及时的专业支持和有针对性的指导。一是聚焦教师实验教学能力建设。围绕课程标准必做实验、课堂演示实验开展专题教研，夯实教师实操功底；同步针对实验方案设计优化、观察与记录实验现象、分析数据，针对课堂学情把控、实验后研讨交流、实验报告指导、实验探究能力评价等开展分项教研，系统性提升教师实验教学能力。二是创新教研方式。在专家解读课程标准要求、实验教学实施策略、典型案例分析和现场课研讨等传统教研方式基础上，增设科学教师探究工作坊，通过教师亲自经历科学探究的全过程、分享感受和经验，提升其开展高质量科学探究的能力，提升探究式实验教学的专业性和实操能力。三是搭建资源平台，多维度支持实验教学提质增效。区域教研应进行顶层设计，分类别为不同教师、不同类型学校提供专业支持：通过分享实验室建设方案、优秀实验教学资源，解决或缓解资源不足问题；通过组织实验教学研讨会、优质实验课展示、数字化实验探索等方式，促进教师互学互鉴，激发实验教学创新活力；通过立项实验教学专项课题、设计综合性实验项目、与高校实验室开展联合教研等方式，全方位拓宽教师专业视野，为实验教学提质增效提供综合保障。

文章来源：《中国基础教育》2026年第7期

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