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  • 科学教育工作者表示，科学课堂上的实验报告往往沦为枯燥、以合规为导向的练习，但这种情况并非不可避免，也不应如此。转向鼓励批判性思维与创造性探索的教学方法，能让实验报告更具吸引力，从而也更令人难忘。
  • 美国国家数学与科学倡议项目设计与创新总监Stephen Jehl指出，常规的实验体验或许能赢得“循规蹈矩者和受成绩驱动者”的热情，但这类实验大多只教会学生遵循流程，而非探索或发现任何意外或新颖之处。
  • Jehl表示，实验作业不应止步于找到正确答案。学生应当自行设计实验步骤、收集并分析数据、得出结论，并在全班面前为自己的结论进行辩护。

深度洞察

这一理念在不同地域和不同类型的学区中，落地方式可能各不相同。

在加利福尼亚州伦诺克斯的伦诺克斯数学、科学与技术学院，物理与工程教师Jose Rivas已从当地工程公司为学生争取到导师资源乃至实习机会。而在密西西比州农村哥伦比亚的马里昂县学区，曾任科学教师、现任联邦项目总监的Alicia Conerly回忆说，她曾利用从马匹繁育到当地植物等各类本地资源来激发学生兴趣。

“你必须从学生的‘求知需求’出发，这是你在千篇一律的实验中通常得不到的东西。”Jehl说。他曾是一名物理与机器人技术教师。

“不要只是收上实验报告打个分数。相反，要让学生站起来解释他们的推理过程——为什么他们那样做。”Jehl说，“这些都是学生在STEM职业以及其他领域都会用到的软技能。”

Jehl还表示，这种做法引入了“同伴维度”，能够激励那些不太在意成绩、也尚未培养出对学科热爱的学生。

“首先，他们不想在同伴面前显得愚蠢。”他说，“即使是教室里最爱捣乱的学生，也会感受到一定程度的同伴压力，不愿拖累自己的搭档。”

由于学校周边环绕着诺斯罗普·格鲁曼和SpaceX等公司，Rivas表示他持续申请拨款并建立联系，包括与在这些公司工作的伦诺克斯校友保持联络。他说，AP物理学生获得了实习机会，而他的普通物理学生则与导师合作开展具有本地意义的项目，例如探索如何降低附近洛杉矶国际机场飞机起降的噪音。

Rivas指出，他的课堂所承担的项目本身就蕴含着超越合规的目的。

“我们为什么要解出‘X’？那个‘X’对我意味着什么？”他说，“你必须给他们一个目的和一个‘为什么’。”

Rivas还表示，科学教育工作者也需要在实验环境中给学生留出“失败”的空间。

“科学与工程的过程是混乱的。”他说，“你必须迭代。为什么没成功？我需要修正什么？从来不存在错误——只是需要改进的地方。很多时候，对失败的恐惧会阻碍学生真正投入。很多时候，成绩反而成了障碍。”

Conerly曾任美国科学教学协会主席。她回忆说，过去的实验项目包括让学生尽可能远地追溯一匹马的血统谱系；通过采访患有镰状细胞贫血等疾病的家庭成员，使生物学实验更具现实意义；以及人体解剖与生理学学生有机会在密西西比基督教大学（原密西西比学院）的合作下观察人体标本。

Conerly认为，自她执教以来，该学区已建立起广泛的高等教育合作关系。

“教师们正充分利用机会带学生去那些场所……有意识地安排参观应用科学课堂、参观护理项目。”她说，“我们看到这方面越来越受重视，因为我们正努力缩小STEM领域的人才缺口。”

Jehl表示，学区需要确保教师接受充分培训，以便跳出以合规为导向的实验报告框架。

“如果教师对学科内容和教学法缺乏信心，他们就不会尝试这类做法。”他说，“结果就是，他们最终把学生置于一条非常狭窄、结构化的路径上。”