加強中小學實驗創(chuàng)新改進賦能青少年科技創(chuàng)新教育發(fā)展

摘" 要：在國家大力推進創(chuàng)新教育的大背景下，中小學實驗教學的重要性進一步凸顯。實驗教學是國家課程方案和課程標準規(guī)定的重要教學內容，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑。實踐證明，在實驗教學中實施實驗設備、實驗過程、實驗方法的改進創(chuàng)新，引領學生參與創(chuàng)新實踐，養(yǎng)成科學興趣，對青少年科技創(chuàng)新教育發(fā)展有很好的賦能作用。

關鍵詞：中小學；實驗教學；科技創(chuàng)新教育；青少年

文章編號：1671-489X（2025）01-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.01.

0" 引言

隨著智能時代的到來，教育方法、教育策略要與時俱進，培養(yǎng)受教育者獲取信息的能力及決策能力、創(chuàng)新能力[1]。實驗作為中小學教學內容的重要組成部分，是學習理、化、生、科學等學科的基本方法，是提高學生實踐能力、動手能力、解決問題能力和培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力不可缺少的重要途徑之一，被譽為開啟學生思維的金鑰匙，是其他任何教學手段所不可替代的。經過學科專家千錘百煉反復論證后編入教材中的實驗項目具有很強的權威性、操作性和引導性。隨著教學實踐的不斷深入，很多教師發(fā)現，不少實驗教學有必要進行改進和創(chuàng)新，以便更好地適應教學的真實需要。更為重要的是，對現有的實驗教學進行科學合理的改進，可以有效賦能青少年科技創(chuàng)新教育發(fā)展，培養(yǎng)出基礎知識扎實、創(chuàng)新思維活躍、具備科學品質與實踐能力的優(yōu)秀人才。

1" 實驗設備創(chuàng)新改造賦能科技創(chuàng)新教育發(fā)展

有效選擇實驗器材、創(chuàng)新實驗設備能使實驗操作變得更為方便有效，且能提高學生的學習興趣和思維能力，使科技創(chuàng)新教育有新的支點。教師可以根據教學需要探索實驗裝置的改進，充分發(fā)揮師生教學的主動性。以實驗課“導體與絕緣體”為例，如圖1所示，該課需要準備的實驗材料多、品種繁雜，課前準備頗為困難；課堂上，學生面對眾多的材料，往往不知從何下手操作；實驗后，材料收藏不方便，容易丟失。因此，可設計導體與絕緣體檢測器，如圖2所示。

具體方法是將所有被測物品（如回形針、橡皮、鑰匙、導線、木棒、鐵釘、硬幣等）固定在轉盤的周圍，在轉盤中間安裝一套完好的電路檢測器，用檢測器進行實踐操作。經過創(chuàng)新改進的檢測器使用起來方便、簡單、形象、直觀，能夠幫助學生快速識別導體和絕緣體，更好地理解導體和絕緣體的性質，從而提高科學素養(yǎng)。教師在做演示實驗的時候，更容易讓每位學生清楚觀看。課堂上不再連接電路檢測器，使用時直接用測線頭連接被測物品，減少了實驗流程，縮短了實驗的操作時間，增強了實驗的連貫性，提升了實驗的直觀性與可比性。加之實驗材料收藏方便，不易丟失，也減輕了教師課前實驗準備的負擔。

學生參與實驗設備改進是重要的創(chuàng)新手段，教師應有意識地讓學生參與其中，根據實驗目的查閱相關資料，設計改進方案，論證方案可行性，修改完善方案，經歷實驗過程，完成結果分析，在交流反思中形成嚴謹的科學態(tài)度、求實的科學精神，增強克服困難的信心。

2" 實驗過程創(chuàng)新改進賦能科技創(chuàng)新教育發(fā)展

實驗教學重在實踐操作，要落實新課改各項要求，需要在教學過程中推進教學評一體化，從根本上提高教學質量[2]。實驗教學的特殊性決定了教學過程的靈活性，其程序和步驟都可以根據需要而改變，從而使得步驟合理、操作簡潔，促成實驗教學的高效。

如在教學關于色相環(huán)的小學美術課時，每次調色都會用大量的顏料進行展示，花費的時間較長，并且調出來的色還不一定理想，因而造成浪費。對此實驗進行創(chuàng)新改進，可設計好三原色、三間色、復色的基礎色彩的圓形圖片，再設計不同顏色比例的圓形圖片，然后用PhotoShop軟件核對色彩的準確性，把設計好的圖片打印出來并裁切，通過小風扇帶動卡片旋轉，卡片旋轉時色光混合產生不同顏色，按照光譜在自然中出現的順序來排列，用原色、二次色，三次色組合而成色相環(huán)，如圖3所示。

不難看出，通過創(chuàng)新改進，解決了煩瑣的調色展示方式，能更加快捷方便地讓學生學習和理解教材中色彩的色相、色彩的明度、色彩的純度、色彩的冷暖、色彩的互補等知識，較大的展示面也更能吸引學生。還可拆卸色彩卡牌，讓學生進行自由組合，以提高教學的趣味性，展示效果明顯，能非常快速地幫助學生理解相關知識，學生興趣濃厚，在課堂上能保持長時間的注意力和學習積極性，教學效果大大增強。

這一改進操作就是以問題為導向，針對操作的難點、弱點進行過程上的創(chuàng)新改造，從而較好地適應了教學需要。

3" 實驗方法創(chuàng)新改進賦能科技創(chuàng)新教育發(fā)展

教師要不斷更新實驗教學觀念，創(chuàng)新實驗教學方式，拓展多元化學習空間，引導學生積極參與，主動完成探索、體驗、感悟的學習過程，鼓勵學生自主探究，突出創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)，推進科技創(chuàng)新教育的健康持續(xù)發(fā)展。

濃硫酸稀釋是初中學生應掌握的基本操作之一，濃硫酸遇水溶解時會釋放出大量的熱。如圖4所示，教材中稀釋濃硫酸的方法是將濃硫酸緩慢倒入裝有水的燒杯中，在緩慢倒入濃硫酸的同時，用玻璃棒不斷進行攪拌，以使稀釋時釋放出的熱量擴散。筆者對此實驗方法進行創(chuàng)新改進，如圖5所示，在注重實驗裝置組裝簡單的基礎上增加了對比實驗這一實驗方法：通過觀察溫度計變化，讓學生更加直觀地了解濃硫酸遇水溶解時釋放出大量的熱；實驗裝置可伸縮，適合大小不同的容器，可根據所需配置合適數量的稀硫酸；輕微轉動溫度計，帶動攪拌片攪拌溶液，可有效避免溶液飛濺；運用漏斗傾倒和引流，大大提高了實驗的安全性。

由此可見，巧妙地對實驗方法進行改進，不但可以更好地達成教學目標，而且可以使實驗教學的安全性得到提高，學生將其和教材提及的方法進行對比與實操，創(chuàng)新思維能力也可得到提升。

再如鈉與水反應實驗，實驗方法雖能解決知識點的傳授，但封閉的容器一旦有空氣進入，容易產生氫氣爆炸，存在嚴重的安全隱患，這就需要對實驗方法進行改進。筆者經過創(chuàng)新改進，設計出新的實驗裝置，如圖6所示。實驗時，將三頸燒瓶中加滿水并滴入幾滴酚酞試液，取下左邊的橡皮塞，放入一粒1 g左右的金屬鈉，立即塞緊橡皮塞；鈉與水劇烈反應，燒瓶中的液體迅速變成紅色，鈉熔化成小球在水面上游動，同時三頸燒瓶中的液體吸進上方圓底燒瓶中，形成美麗的紅色噴泉；約一分鐘后反應結束，三頸燒瓶中儲存有較多氣體；取下右邊尖嘴管上的膠帽，打開上下燒瓶中連接的回水管上的止水夾，點燃尖嘴管處的氣體，氣體安靜燃燒，大約持續(xù)10秒，證明產生的氣體為氫氣。

這個創(chuàng)新改進充分體現了實驗體系的完整性，不僅能觀察到反應現象及詳細過程，也明確了制取、收集、貯存等必要步驟，還能有效驗證實驗的成功與否。其顯著優(yōu)點是：鈉的用量較少，鈉上浮后在水面四處游動的現象十分明顯，氫氣燃燒效果明顯。實驗時直接將鈉放入水中的操作簡單方便；安全性很好，學生動手實驗也不用擔心氫氣爆炸的危險；方案科學合理，裝置簡單，操作方便、安全，實驗效果較好；實驗設計結合了噴泉實驗，既有很好的實用性，又有很好的觀賞性和安全性，讓學生在觀察實驗現象的同時提高學習化學的興趣，活躍了課堂。

4" 實驗器材創(chuàng)新改造賦能科技創(chuàng)新教育發(fā)展

針對現象不明顯、操作煩瑣、難成功或者存在安全、環(huán)保隱患的實驗，可對實驗設計思路和實驗方法、材料、裝置等進行改進。傳統(tǒng)實驗器材有的非常原始，例如：傳統(tǒng)的量角器，用它畫一個角需要很多步驟，完成的步驟越多，誤差就越大，畫出的角不夠準確；傳統(tǒng)的教學圓規(guī)兩腳是方木的，功能單一，只能畫圓，不能顯示所畫圓的半徑。

如圖7所示，用兩塊鋁材直條制作成圓規(guī)的兩腳，在轉動軸上安裝一個量角器，量角器固定在上面的直條上；其中一塊的前端制作成尖形，固定圓心；另一塊的前端安裝一個粉筆套；直條上刻有長度刻度。圓規(guī)兩腳間的距離就是圓的半徑，與兩腳張開的角的大小有關，角的大小在量角器上可以顯示出來，半徑的長度與角的大小成一一對應關系。創(chuàng)新改進的圓規(guī)具有超出普通量角器的功能，能根據量角器上的度數畫出指定半徑的圓；能根據對頂角相等原理快速地畫角量角，而且非常準確；能快速準確地畫出垂線、平行線。

5" 習近平新時代中國特色社會主義思想賦" "能科技創(chuàng)新教育發(fā)展

青少年創(chuàng)新教育要以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導。黨的十八大以來，習近平總書記在一系列重要場合論述了科學教育的意義、內涵和方法。中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)的《關于深化教育體制機制改革的意見》明確提出：“在培養(yǎng)學生基礎知識和基本技能的過程中，強化學生關鍵能力培養(yǎng)”“培養(yǎng)創(chuàng)新能力，激發(fā)學生好奇心、想象力和創(chuàng)新思維，養(yǎng)成創(chuàng)新人格，鼓勵學生勇于探索、大膽嘗試、創(chuàng)新創(chuàng)造”。2023年發(fā)布的《教育部辦公廳關于推薦首批全國中小學科學教育實驗區(qū)、實驗校的通知》提出，擬在全國評選100個左右實驗區(qū)、1 000個左右實驗校，發(fā)揮示范區(qū)、示范校的輻射引領作用，提升中小學科學教育的質量和水平[3]。中小學校要與時俱進，認真貫徹黨的教育方針，通過科普講座、“三小”創(chuàng)作等活動，培養(yǎng)學生科技創(chuàng)新意識。相關文件也指出，全面發(fā)展學生核心素養(yǎng)，要發(fā)揮好“實驗教學作為培養(yǎng)創(chuàng)新人才重要途徑”的作用，更新實驗教學觀念，創(chuàng)新實驗教學方式，拓展多元化學習空間。學生不僅是知識文化學習的主體，更是科技創(chuàng)新教育的主體，要培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的時代新人，就必須抓好學生的科技創(chuàng)新教育，重點是讓學生參與以實驗為代表的科技創(chuàng)新活動。

6" 結束語

綜上所述，中小學實驗創(chuàng)新改進對青少年科技創(chuàng)新教育發(fā)展具有非常重要的作用：

1）能根據教材實驗選擇符合學生認知能力和成長特點的研究方法與研究技術，實驗材料和儀器設備能夠合規(guī)獲取和使用等；

2）能解決前人沒有解決或沒有完全解決的問題，與現有成品相比，或方法不同，或路線不同，在材料、工藝、手段等方面有顯著進步；

3）能與社會生產生活密切相關，具有社會、經濟效益或教育教學效果，在對青少年進行科學教育方面有顯著進步，具有推廣前景；

4）能充分以學生為主體，讓學生積極主動地進行實驗創(chuàng)新改進，用所學的理論知識解決實際問題，提高青少年的自主學習能力和自主解決問題能力，促進青少年全面發(fā)展，有效地提升青少年的科技創(chuàng)新能力。

這一系列作用無疑能有效提升學生的動手能力和學習興趣，更為重要的是在實驗改進中培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，賦能科技創(chuàng)新教育發(fā)展。

7" 參考文獻

[1] 吳春蘭，王晟.智能時代創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育人才培養(yǎng)模式探討[J].蘭州工業(yè)學院學報，2024，31（1）：136-138.

[2] 歐庚申.高中物理實驗教學有效性的提升策略[J].教育科學論壇，2024（11）：48-50.

[3] 宋子婷，趙藝.培養(yǎng)科學興趣" 點燃創(chuàng)新夢想[N].石家莊日報，2024-01-22（6）.