广州市增城区凤凰城中英文学校的学生在上初中物理课“光的反射”。学校供图
广东碧桂园学校的小学科学教师康礼兵在课堂上指导学生动手实验。学校供图
夏日炎炎的午后，广州市增城区凤凰城中英文学校的教室里正在进行一场同样气氛火热的实验课。物理教师陈辉利用自制教具，引导学生在分组动手实验的基础上自主探究光的反射定律。
陈老师的教学设计、学生们的课堂讨论、实验的操作细节……这一切都被坐在教室后方的专家及听课教师仔细记录着。
这节课是教育部课程教材研究所碧桂园教育实验基地展示的6节科学课例之一。
2022年9月，教育部课程教材研究所启动义务教育课程标准实验研究项目，其中义务教育科学课程标准实验研究在碧桂园教育实验基地（以下简称“实验基地”）开展。课标修订组专家团队多次南下广东，深入实验基地8所实验校的科学课堂，与一线教师交流探讨。这10个多月的研究与实验，给实验基地的科学课堂带来了革新之风。
课堂之变：注重探究实践
在佛山市顺德区碧桂园实验学校的科学课上，教师梁吉娅正在教六年级学生“机械好帮手”这一单元。为了让学生们更好地理解本单元的核心概念，她以废旧家具“拆旧”为例，引导学生通过动手操作了解杠杆、滑轮、轮轴等简单机械原理及其应用。顺德家具产业是珠三角的传统支柱产业，梁吉娅表示：“科学教育要联系生活实际，科学教师要善于发现、利用身边的科学元素，引导学生在真实的情境中发现知识、探究科学。”
梁吉娅的科学课强调探究实践，这并非个例。随着实验项目的推进，各实验校的科学课教学方式正在发生转变。此前的科学课多以知识讲授为主，现在教师已开始有意识地设计探究实践活动。“教师不着急传授知识，而是让学生在探究实践的过程中发现知识。”一位在现场听完科学公开课的教师有感而发。
“种菜能否不使用化学肥料？”“养鱼如何不换水而保持水质干净？”广东碧桂园学校的几名五年级学生通过日常观察提出了这些疑问。在科学教师彭韦力、康礼兵、黄惠琴的指导下，学生们决定设计一套环保有机的鱼菜共生系统。
面对实验进展过程中遇到的接二连三的问题，学生们迎难而上。一次，学生们在记录实验数据时发现数据异常，经过观察与分析，他们自己找出了原因——原来当天投放鱼食过量，导致排泄物过多污染了水质，造成系统数据异常。“学生已经学会通过实验数据分析问题、解决问题，探究实践能力明显提升。”彭韦力说道。
“起初我不太懂如何设计实验，但在大胆尝试后，发现没有想象中那么难。鱼菜共生系统实验的成功，激发我想要动手尝试更多实验。”一名参与实验的学生表示，这次探究实践的经历让他对接下来的科学实验充满期待。
“在《义务教育科学课程标准（2022年版）》中，‘探究’一词出现了352次，‘实践’一词出现了146次，‘探究实践’一词出现了35次，不难看出，科学课标对探究实践特别重视。”义务教育科学课标修订组核心成员、清华大学教授高云峰表示。
在高云峰看来，科学不仅是一个知识体系，更是一个探究过程。“科学教师不要把现成的科学知识结论告诉学生，而应有针对性地指导学生，通过学习、实践、体验等过程自主发现问题、探究问题、获得结论，引导学生像科学家与工程师一样思考和实践。”高云峰说道。
场室之变：充满科学气息
强调探究实践的科学课，对学校的科学场室条件提出了更高要求。
2022年10月，实验项目对实验校的科学场室条件进行了一场摸底调研。结果显示，各校条件参差不齐：个别学校在实验室建设和器材更新上保障较好，且开设了人工智能、机器人、创客等校本课程；有一些学校的实验室通风条件差，实验器材较为老旧；还有部分学校的实验室数量偏少，无法满足教学需要。
随着实验项目的推进，各学校纷纷加强科学场室建设，在增加实验室数量的同时，对原有实验室也进行了升级改造，补充了新的实验器材和用品。此外，部分学校新建了科学长廊，为学生学习科学提供更多的体验机会。“学校科学走廊展示的蜥蜴培养箱，让我近距离了解了生物，感觉生物学很有趣。”广东碧桂园学校的学生说道。
“学校目前不仅有物理、化学、生物等学科实验室，也有木工教室、星月田园等科学学习基地。在专家的指导下，我们还进一步优化了机器人、创客等实验室设计。”广东碧桂园学校副校长张龙表示，实验室建设不仅要达到国家标准，还要增设创新探究教室，尽可能让每间教室都充满科学的气息。
实验器材丰富了，实验室多了，学生们也从中感受到了新变化。“现在很多科学课太好玩了，动手做实验的时间多了，课堂也给了我们更多观察、讨论的时间。”凤凰城中英文学校的四年级学生在实验室刚刚上完“电路”这节课。在这堂课上，学生利用灯泡、红黄绿三色玻璃纸、导线、电池盒等实验材料制作了简易红绿灯。
教研之变：聚焦科学育人
在教育教学改革中，教师无疑是最重要的因素之一。
实验项目启动前，实验基地的8所实验校的小学生总人数近万人，但小学专职科学教师仅有14人，且绝大部分为兼职教师，缺乏相应的学科背景。鹤山碧桂园学校校长代天良回忆起当时的情况说道：“那时学校大部分科学教师对实验的理解仅限于书本演示，缺乏科学观察意识和创新实验能力。”
如今，科学教师队伍已展现新貌。项目启动后的10个多月里，各个实验学校按照“理科背景、专业对口、专职专任”的原则，对科学教师队伍结构进行改善。其中，碧桂园实验学校小学部的科学专职教师从2人增至4人，且均为理工科背景；凤凰城中英文学校新增小学科学专职教师3人、专职实验员2人，初中专职实验员2人。同时，实验基地增选小学科学带头人3人、初中科学带头人2人，现共有10位科学类学科带头人，有力提升了专业研究力量与“造血”功能。
为保证教研质量，实验基地设立了“半天无课日”制度。“我们将每周五下午确定为‘半天无课日’，用于开展科学课程的大教研活动，鼓励教师们研究和解决教学中的现实问题。”碧桂园教育集团教科院院长强光峰说道，“每周五下午，前半段为实验基地统一教研时间，后半段为学校教研时间，我们按照‘定时间、定内容、定发言人’的办法，实施跨校教研。”
如今，跨学科教研也成为各所实验校的新常态。碧桂园十里银滩学校将物理、化学、生物学、地理乃至信息技术学科纳入一个教研组；在华南碧桂园学校，小学科学和初中各科学领域学科成立了共同教研组；凤凰城中英文学校采用跨学科教学设计、跨学科听课研讨、跨学科主题研修、跨学科学术研讨4种方式，深入开展跨学科教研。
“目前，各实验校初中部的物理、化学、生物学、地理学科教研组，每周都会进行一次跨学科教研。”强光峰表示。
好的教学设计，是靠一堂一堂课打磨出来的。教育部课程教材研究所多次带课标修订组专家进学校、进课堂，听课评课。今年上半年，义务教育科学课标修订组组长、陕西师范大学胡卫平教授3次深入各实验校，与授课教师面对面交流，指导教师进一步加深对科学课标的认知与理解。
在一次评课过程中，胡卫平提出，科学教师在教学过程中要加强“三个理解”，即理解学生、理解学习、理解学科。这让在场的教师们深受启发，其中一位教师感叹道：“此前上课，我总想通过精彩的实验给学生一些‘惊喜’，活跃课堂氛围。现在，我要把思路扩展为让学生思考、提问、创新、迭代，发展学生的科学思维，让学生爱上科学。”教师对科学课程与教学的认识日益提升，并将其融入每一节常态课之中。
目前，科学教育改革在实验基地已初见成效，这给科学课标实验研究项目开了个好头。“下一步，研究项目将继续推广至更多区域，形成更多‘助力核心素养发展，做好科学教育加法’的成功经验。”教育部课程教材研究所副所长陈云龙表示。
