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一、探究學習的目標
中學生物學是一門以提高學生的生物學科學素養為主要目標的科學課程,是科學教育的重要學科之一。所謂的生物科學素養是指學習者參加社會生活、經濟活動、生產實踐和個人決策所必須的生物科學概念和科學探究能力,包括理解科學技術與社會的相互關系,領悟科學的本質,以及形成科學的態度和價值觀。但長期以來,在中學生物教學過程中,存在著過于強調接受學習、死記硬背、機械訓練的現象,學生的學習興趣被忽視,學習主動性被壓抑,因而不能達到預期的教學目標。探究學習有助于改變學生的學習方式,有助于提高學生的生物科學素養,有助于全面實施素質教育。
從中得到啟發:在初一“古代爬行動物的繁盛和絕滅”一課的教學中,打破傳統的教學常規(只介紹恐龍滅絕的1個原因),而是充分調動學生的學習積極性,由他們按照已知的知識,提出多種與教材不同的觀點:如“小行星撞擊說”、“放屁說”、“恐龍蛋被盜說”等,要求他們自主探究已知的知識,進行比較,形成自己的觀點。還有的學生自由探究恐龍的發現、恐龍的生活環境、恐龍的繁盛等知識,學生通過上網、剪報、查資料等方式得到的觀點,遠遠進步于教材的改編,往往是生物學最新的動態。而且學生通過主動探究,主動搜集信息,加工處理,一方面提高了電腦操作水平,另一方面真正形成了對知識主動探究的內驅力,也形成了自己的開放性思維,有效防止了“公式化”的思維模式。
由此可見,探究學習的目標不僅是使學生獲得科學知識,而且更加注重探究過程和處理信息的科學方法,并致力于培養他們探究、合作的科學精神和一絲不茍的科學態度。總之,探究是學生獲得科學知識、獲得科學觀念、掌握科學本領的重要途徑和方法。
二、探究活動的要素
學生在課堂上的科學探究包括一系列活動,如他們需要觀察研究對象、發現問題和提出問題;需要利用已有的知識,經過深思熟慮作出猜想,提出自己的假設;需要搜集有關的信息資料,對假設的邏輯含義進行推斷;需要設計調查或實驗方案,實施調查或實驗過程;需要收集、分析和解讀數據,運用邏輯和證據作出答案或解釋;需要利用各種形式交流得出的各種科學結論,并對實驗過程及結果進行反思,對各種不同的評價作出客觀的反應等。
在生物學課堂教學過程中,不是全部教學活動都包含有探究要素的,即使教學程序中有問題、假設等環節,如果學生面對的問題是教師提出的,或者教師代替學生做出假設,或者出現重視探究結論而輕視探究過程的傾向,那么這些活動就不再屬于探究的范疇。那么,探究活動包含哪些基本要素呢?
在初二生物“骨”的教學中,我運用探究學習的教學模式,組織了一節“骨的成分和物理特性”的實驗教學活動。實驗開始時,讓學生通過觸摸、彎曲鯉魚的肋骨,感知到骨既有硬度又有彈性,從而產生疑惑(發現問題)――骨為什么具有硬度和彈性呢?進而提示學生任何物質的特性都與其組成成分或結構有著密切關系,由此誘導學生通過聯想將上述疑惑轉問成疑問,即骨的硬度和彈性是否與其成分有關,從而啟發學生提出需要探究的問題。在初一生物學教學過程中,學生曾做過種子成分的鑒定實驗,知道物質按其燃燒性質可分為無機物和有機物兩大類,因此,我稍加點撥,學生就作出“骨含有無機物和有機物”的假設。事實上,學生做出上述假設不是依據他們已有的理性認識,他們還利用了從生活中獲得的感性認識,如骨粉中含有鈣質(無機物),骨可以熬出骨膠(有機物)等。
在我的引導下,學生設計出鑒定骨成分的實驗方案。首先,讓學生回憶鑒別種子含有無機物時曾經使用燃燒法,顯然,也可以借鑒這種方法來鑒定骨是否含有無機物。然后,自己做一個簡單的化學演示實驗,將些許白色的碳酸鈣粉末放入盛有稀鹽酸的小試管內,鈣鹽溶解在稀鹽酸的液體中,同時產生出氣泡。這個演示實驗的結果啟發學生思考和討論:“若用稀鹽酸浸泡魚骨,將會得到怎樣的實驗結果?”最后,提醒學生討論是否有必要設置對照處理。當師生對實驗方案取得共識后,教師呈示下列表格式實驗指導,讓每個小組的學生獨立地完成實驗操作和鑒別操作活動,并記載相應的實驗觀察現象和鑒別操作結果。
完成上述的實驗過程,學生比較容易取得一致的實驗結果,通過分析也不難得出相同的實驗結論,為了提高學生的探究能力,進一步質疑:“怎樣檢驗實驗結論是否正確?”這樣學生通過反思和小組討論活動,又會提出各種檢驗實驗結論的新的探究方案。例如將實驗Ⅰ的處理材料置于盛有稀鹽酸的小試管內,用酒精燈燒稀鹽酸處理過的魚骨等。一旦經過進一步的實驗操作,證實他們的檢驗方案成立,學生會表現出強烈的成就感。
從上述的探究學習過程看出,探究是以活動為載體或渠道的,但探究與活動又有所區別。探究源于發現問題和提出問題,在課堂學習過程中,學生的問題通常源于親身經歷的事物中,是從其動機和好奇心中產生的。學生不僅要積極參與提出問題和解決問題的活動,而且要依據科學探究的程序和方法完成相應的各種操作,并要通過不斷的反思和修正自己的探究學習行為以達到預期的學習目標。這樣,課堂上學生參與的科學探究活動就包含有疑惑、自主意識、方法論和反思4種基本要素。活動是指學習者對學習對象的內部操作,其含義是“對這些現象所采取的行動,而不是這些對象本身”。
三、探究學習的模式
探究學習是指學生用以獲取知識、領悟科學的思想觀念,領悟科學家研究自然界的科學方法以及進行的各種活動。探究學習必須具備“實踐性”、“綜合性”、“社會性”這一特征。
1.綜合探究。初二物理介紹了有關“浮力”的知識,這些知識的深度雖挖掘得比較詳盡,如浮力產生的原因、浮力的計算、浮力的應用等,但是知識的擴展面不足,并且內容單調枯操。在初二物理課的基礎上增加了一節“魚鰾生理作用”的研究課,將物理知識和生物學充分綜合,利用學生學習生物學的興趣,做到科目互補,交叉滲透,使學生理解自然科學的全貌。
在探究學習中,學生將打破班級界限,根據課題的需要和興趣組成研究小組,由于一項課題往往涉及多種學科,使得新課程呼喚“綜合探究”的問世。
2.調查探究。“生物武器”已成為人們談論的一個焦點話題,利用初二“傳染病”一課的教學,要求學生調查生物武器的發展、歷史、種類、防護及炭疽、天花、鼠疫等傳染病,學生通過大量的數據,上網下載的逼真圖片,眾多的歷史資料,探究出生物武器的全貌。不僅如此,“傳染病”――課的教學還增添了“認識乙肝”的社會活動:①組織部分學生調查醫院傳染病科,與醫生、部分乙肝患者交談;②學生寫出控制乙肝蔓延的各種不同類型的方案;③正確對待乙肝病毒攜帶者;④學生在居住區利用黑板報宣傳乙肝醫學常識。通過調查探究,激發了學生探究下去的興趣,學生的思維更加發散,做到舉一反三,學以致用,最終使以課堂為中心的教學轉變為以社會為中心的“大課堂”的教學。
3.實驗探究。在教初一“鯽魚”一課的教學中,組織學生設計“魚鰾生理作用”的探究實驗:用一次性注射器抽出鯽魚魚鰾的氣體,觀察魚的沉浮,學生得到的設計是:選用身長在110―160mm,體高在50―55mm,插針位置第5側線鱗(前室)、第11側線鱗(后室)的鯽魚為最佳實驗材料,抽出鯽魚魚鰾的氣體,鯽魚迅速沉入水底。本實驗證明了:魚鰾是通過其內氣體體積的改變來調節魚的沉浮。學生在實驗中互相配合,失敗后互相鼓勵,重新插針選位,耐心測量,反復設計新的實驗程序,培養了創新新意識,體現了科學態度和合作精神。
在以上探究學習的嘗試中,結合生物學科本身的特點,摸索出了“激發興趣啟發質疑探究奧秘(綜合/調查/實驗)聯系實際”的探究學習模式。探究式教學激發了學生的學習興趣,突出了教學是以學生為主體的雙邊活動,通過知識的有效遷移,使學生在“悟”中獲取知識,提高能力,而且注重了理論聯系實際,同時滲透科學的思想、創新的意識、合作的品質,最終培養了學生的科學素質。
四、探究學習的評價
探究學習的評價關注的不是探究成果的大小,研究水平的高低,而是注重探究的過程性、內容的豐富性和方法的多樣性。強調學生學會收集、分析、歸納及整理資料,學會整理反饋信息,注重學生創新精神的培養和實踐能力的提高。堅持指導性和激勵性的評價原則,使評價貫穿于整個活動過程,通過評價指導學生的探究,注意使用激勵性語言,即使學生普遍獲得成功的體驗,也使學生看到自己的優勢和不足。在評價標準上,體現開放性,不求結論的標準化、唯一化,激勵學生標新立異,有所創新。總之,探究學習的評價應堅持過程性評價和自我評價為主的方式,輔之以結果評價和教師與專家的評價。
五、探究模式的制約性