理性思维、科学探究、批判质疑、创新应用是科学教育理论与实践的关注核心，与国际上提倡的“科学关键能力”一脉相承。目前在全国初中理科教材中,实验课教学内容涵盖几百个知识点。在实验教学中，应摒弃仅以知识量作为评价指标的传统教学模式，以提升学生科学核心素养为根本目标，通过实验教学，让学生自己动手，亲自观察和体会实验过程，加深认知和记忆，从而达到知其然且知其所以然的学习效果。培养学生的理性思维意识，将创新精神随着兼具趣味性和高效性的真实教学情境，注入他们的成长历程。然而部分教师却在实际教学中，将学生成绩作为单一指标，忽视了学生动手探究的部分，用讲实验、看实验代替学生做实验，以提纲、题目的形式灌输知识点，不免使学生在日常的学习中丧失了积极性和趣味性，阻碍了学生的动手能力和创新思维的发展。
鉴于此，2019年11月国家教育部门颁布了《教育部关于加强和改进中小学实验教学的意见》（以下简称《意见》），特别强调“实验教学是国家课程方案和课程标准规定的重要教学内容，是培养创新人才的重要途径”；要求“各地教育行政部门要全面贯彻党的教育方针，坚持‘五育并举’，发展素质教育，提高基础教育质量的战略高度，切实加强对中小学实验教学工作的组织领导”。对于中小学校，要求“将实验教学作为教学工作的重要内容，找准薄弱环节，强化实验教学管理，落实实验教学任务，不断提高实验教学水平”。
早在《意见》颁布之前的2010年，宁波市江北区教研室就已经开始着手创新实验课的改革工作。通过创建创新科学实验室，将信息技术与课堂教学深度融合，用富有活力的课堂教学增强学习的魅力，有效促进学生全面发展，同时也推动了任课教师业务能力不断提高。
梳理疑难优化实验
初中科学课堂现存的一些“做不好”“做不了”的疑难实验，给一线教师的教学工作增添了不少困扰。为此，江北区教研室的吴利文老师带领研究团队就实验现象不明显、实验存在安全隐患、实验仪器陈旧、实验操作不易等突出问题对实验进行了梳理和归类，对部分具有改进和创新空间的实验，进行大胆改革，明显提升了实验课的效率。例如：华师大版初中科学七年级下册《水的三态变化》中“观察冰的熔化过程”活动，冰在熔化过程中，学生很难观察到吸收热量但温度保持不变的现象，究其原因冰是热的不良导体。于是吴老师带领教师们查阅大量资料，找到了熔点较低的金属镓这种晶体，经团队的研究和讨论，最终改进了实验材料，让实验现象一目了然。
又如：华师大版初中科学八年级下册《声音的产生和传播》中“真空不能传播声音”实验，实验室配备的钟罩密封性不够好，导致无法达到理想的真空状态。为解决这一技术难题，吴老师带领师生一起开动脑筋，从生活中常用的材料入手，不断尝试并加以实践。最终发现，空调的密封泥对钟罩有较好的密封效果，于是重新设计并改良了实验方案，达到了满意的效果。但是如何直观地验证钟罩内的空气被抽走了？内部环境是否处于真空？师生们决定一起研究探讨改进方案，集思广益，将具有创意性和实践性的想法进行碰撞与融合。最终决定，用飘动的彩带显示空气的抽取过程，再配上真空表就可以实时观测出钟罩内是否处于真空。新奇而实用的创新点使实验教具趋于完善和成熟，并荣获国家专利。在接下来的教学实践中，师生们利用此真空装置设计了10余个感受气压的系列实验，如低气压下的覆杯实验、低气压下的水沸腾实验等，也因此获得了国家专利。
在区教育主管部门的支持下，教研室在宁波市孔浦中学建立了首个创新实验室。教师们运用新型传感技术优化实验设计，大力开展初中科学实验创新教学，完善创新实验教材，在科学课堂教学中应用演示实验、翻转课堂、模拟活动等形式融入一些创新实验，并指导学生开展小组合作学习等。此外，教师们还组织学生在市区开展科学小实验、科学创客比赛，指导学生选材、制定实验方案、进行实验研究，采用实验报告、学习心得等多种方法对学生的学习情况进行综合评价，充分发挥学生的主体作用并收获了丰硕成果。例如：蒋镇宇、胡安琦同学的创客成果《基于Arduino工业用蓝牙智能计数秤》荣获宁波市青少年电脑机器人竞赛一等奖、浙江省一等奖，并在全国展演。
2019年江北区教研室创客团队共有14支队伍参加省级和国家级别的创客、机器人比赛，斩获4个一等奖和5个二等奖的喜人佳绩，在全国舞台上展现出江北学子的创新“真”实力。
吴利文老师积极倡导“合作、探究”的科学教学模式，鼓励教师创新和改进科学实验，创设与学生固有认知相“冲突”的教学“情境”，进而激发学生的学习兴趣，促使学生开展“自主探究”。同时，吴老师还指导教师在课堂教学中引入DIS数字化实验系统，攻克课堂上某些“做不了”“做不好”的疑难实验，成功将信息技术与科学课堂有机结合起来。
交流推广实验成果
借助浙江省吴利文名师网络工作室《名师面对面》节目，开展线上、线下“旨向科学素养的初中科学实验改进与实践创新”活动。研究团队将85个改进与创新的实验分别录制成10—15分钟的微视频，免费发布在浙江省吴利文名师网络工作室、浙江微课网、宁波市“空中课堂”、江北公开课等平台，方便学生下载、观看、学习。截至目前，吴利文名师网络工作室中的科学实验微视频点击量高达2万多人次。
2019年3月21日，江北区初中科学实验课题成果推广会暨2019宁波市初中科学特级带徒、浙江省吴利文名师工作室活动在江北中学顺利举行。此次推广会以初中科学实验改进与创新的课堂教学为主，开展丰富多彩的活动。宁波市教育主管部门教研室主任周千红在致辞中分析了目前科学教学的现状，指出在当前形势下，作为初中科学教师应该具有科学精神和创新意识。他表示本次推广会非常及时，切中了科学教学的要点，希望通过此次会议，推动整个宁波的初中科学教学再上一个新台阶！
2019年暑假吴利文老师给来自贵州黔西南州、吉林延边州、重庆万州、新疆库车、浙江丽水等地的教师，分享了区域“初中科学实验改进与教学创新的研究”的经验，在全国范围推广研究团队实验改进与创新教学的成果。
内生发展硕果累累
近年来，江北区教研室不仅致力于创新教研形式，提高教研时效性，提倡教研员组织复合式多任务型系列教研活动，还担负着培训、指导教师专业发展的任务。“新教师—青年教师—骨干教师—名教师”是教师成长的必经阶段，在每一位教研员心里，都有一份全区自身学科教师发展的“谱”。初中科学教师中有一个“三年内青年研修小组”，要求每一位新入职教师制定三年发展规划，包括教材解读、教学设计、创新实验设计、科学实验命题等在内的七项目标要求，并给每位新入职教师建立“教师成长档案册”。小学科学学科也有“教坛新秀种子班”“教研组长培训班”等，其主旨就是为教师制定培养规划，尤其是为青年教师找准方向，助推教师专业发展。
近年来，江北区教研室不仅鼓励全区科学教师参加全国、省、市初中科学实验创新比赛，还为教师们创设了一个区级研讨和展示自我的平台，提升了教师开发和设计实验的能力。由教师发明的4项教具：“真空不能传声”演示实验的改进装置、感受气压的实验装置、隐形眼镜清洗装置、一种用于隐形眼镜清洗装置的清洗发生器均获国家新型专利，家庭电路演示仪、月相模拟器这两项学具已取得国家新型专利授权；由学生发明的一项学具“一体化喷水抹布”获国家新型专利。
区内科学教师荣获两项全国中小学创新实验一等奖，两项全国实验教学优秀案例一等奖，3项全国实验教学说课二等奖，7项浙江省创新实验一、二等奖，9项宁波市创新实验一等奖。相关课题已获得宁波市教育科学规划成果一等奖和宁波市教育教学突出成果一等奖。
30多项改进与创新的实验论文发表在国家核心期刊上，其中《关于“真空不能传声”演示实验的改进与创新》《利用可在手掌中熔化的金属镓改进“观察冰的熔化过程”实验》等创新实验，在核心期刊《物理教学》《中学物理教学参考》等杂志上发表。此外，2019年9月江北区教研室的“初中科学实验的改进与创新实践研究”课题和相应的创新实验课例《电磁感应》，在全国第二届基础教育课程改革实验区课改项目与课例展示活动中获得高度好评。课题组形成了相关实验论文集，并于2019年9月正式出版《初中科学实验的改进与创新》一书，供教师和学生使用。
在市、区教育主管的领导下，通过多年来的不断努力，以创新求发展，向改革要质量，宁波市江北区科学教师团队中涌现出一大批致力于科学实验改进与创新的特级教师，正高级教师，各类名、优、骨干教师。相信在宁波市江北区教研室的带领下，区域内科学教师队伍的素质将不断优化、提高，学生的科学素养亦将日益丰盈。理性思维和创新精神将随着学生对科学的不断探究与向往融入他们的人生轨迹，伴随他们共同成长。
