按照我國(guó)《漢語(yǔ)詞典》的解釋?zhuān)疤骄俊笔侵浮疤剿?、研究”,也就是說(shuō)努力尋找答案、解決問(wèn)題一它有廣義和狹義之分,廣義的探究是一種積極主動(dòng)的思維方式,狹義的探究是專(zhuān)指科學(xué)探究或科學(xué)研究。
“探究性教學(xué)”強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主參與知識(shí)的獲得過(guò)程,掌握研究自然所必需的探究能力,與傳統(tǒng)的教學(xué)有很大的不同。對(duì)“講授式教學(xué)”及“探究性教學(xué)”的簡(jiǎn)單比較見(jiàn)表1。
講授式教學(xué)與探究性教學(xué)各有優(yōu)劣,兩者雖然有區(qū)別,但并不是絕對(duì)對(duì)立的學(xué)習(xí)方式,兩者只是相對(duì)而言,在理論上相區(qū)別,又在實(shí)踐中相聯(lián)系。新課標(biāo)提倡的轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式就是改變傳統(tǒng)的生物學(xué)習(xí)方式過(guò)分突出和強(qiáng)調(diào)接受和掌握的成份,把生物學(xué)習(xí)過(guò)程之中的探究、研究等認(rèn)識(shí)活動(dòng)凸顯出來(lái),使生物學(xué)習(xí)過(guò)程更多的成為學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程。但是,比較之后,顯然,生物探究性教學(xué)比講授式教學(xué)能更好地培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。
而探究能力,作為人們探索、研究自然規(guī)律和社會(huì)問(wèn)題的一種綜合能力,通常包括提出問(wèn)題的能力、收集資料和信息的能力、建立假說(shuō)的能力、進(jìn)行社會(huì)調(diào)查的能力、進(jìn)行科學(xué)觀(guān)察和科學(xué)實(shí)踐的能力、進(jìn)行科學(xué)反思的能力。
1 生物探究性教學(xué)中問(wèn)題提出能力的培養(yǎng)
生物問(wèn)題是指“以生物為內(nèi)容,或者雖不以生物為內(nèi)容,但是必須運(yùn)用生物概念、理論或方法才能解決的問(wèn)題”。楊振寧曾說(shuō)過(guò),學(xué)問(wèn)學(xué)問(wèn),就是學(xué)會(huì)提出問(wèn)題。但是傳統(tǒng)的教學(xué)模式則由教師提出問(wèn)題,給出已知、求證,學(xué)生去完成證明就可以了。這種教學(xué)方式恰恰把最寶貴的一部分一提出問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的過(guò)程省略了。同樣,生物學(xué)習(xí)也必須以提出問(wèn)題為起點(diǎn),問(wèn)題也是生物探究的起點(diǎn)與焦點(diǎn),生物探究性教學(xué)是以問(wèn)題的形式引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷知識(shí)的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程。因此,提出問(wèn)題對(duì)于生物探究性教學(xué)具有特別重要的意義,它是生物探究性學(xué)習(xí)的第一步,也是最關(guān)鍵的一步。教師在生物探究性學(xué)習(xí)中應(yīng)首先對(duì)學(xué)生的問(wèn)題提出能力進(jìn)行培養(yǎng)。下面從情境的創(chuàng)設(shè)、問(wèn)題條件的改變、逆向思維這三個(gè)角度出發(fā),討論如何在生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題的能力。
1.1 創(chuàng)設(shè)問(wèn)題發(fā)現(xiàn)情境,引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題
20世紀(jì)90年代,我國(guó)開(kāi)始針對(duì)學(xué)生問(wèn)題提出能力的培養(yǎng)作專(zhuān)門(mén)的研究。貴州大學(xué)的呂傳漢教授和汪秉彝教授主持的“生物情境與提出問(wèn)題”的教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究表明:“情境——問(wèn)題”教學(xué)對(duì)學(xué)生“問(wèn)題提出”能力的培養(yǎng)具有顯著的效果。生物情境是指含有相關(guān)的生物知識(shí)和生物思想方法的情境,同時(shí)也是生物知識(shí)產(chǎn)生的背景,它不僅能激發(fā)生物問(wèn)題的提出,也能為生物問(wèn)題的提出和解決提供相應(yīng)的信息和依據(jù)?!?/p>
生物問(wèn)題總是源于某種生物問(wèn)題情境,而通常所說(shuō)的“問(wèn)題情境”可分為“問(wèn)題發(fā)現(xiàn)情境”和“問(wèn)題解決情境”。“問(wèn)題發(fā)現(xiàn)情境”是指這樣一種氛圍:它既能使學(xué)生產(chǎn)生安全的、積極的、愉快的情感體驗(yàn)和希望發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的心理傾向,又具有利于生物問(wèn)題產(chǎn)生的豐富的生物信息獲得背景材料,能對(duì)學(xué)生提出生物問(wèn)題起幫助或促進(jìn)作用。生物問(wèn)題發(fā)現(xiàn)情境的創(chuàng)設(shè),其素材完全可以源于探究性實(shí)驗(yàn),還可以從知識(shí)形成過(guò)程的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)應(yīng)用型問(wèn)題情境。
1.2 從探究性教學(xué)中尋找豐富的生物素材,使學(xué)生能提出問(wèn)題
創(chuàng)設(shè)“問(wèn)題發(fā)現(xiàn)情境”的實(shí)質(zhì)是為學(xué)生架設(shè)攀登知識(shí)高峰的“腳手架”,為學(xué)生提供足夠的探索空間,如學(xué)習(xí)“體驗(yàn)制備細(xì)胞膜”教學(xué)過(guò)程時(shí),教師提供青菜放在水中會(huì)保持新鮮的情境,提出可以用植物細(xì)胞制備細(xì)胞膜的問(wèn)題。然后由學(xué)生自己去歸納、總結(jié)、發(fā)現(xiàn)、提出猜想,進(jìn)而探索其中的奧秘。由于所提供的生物背景含有豐富的生物信息,每個(gè)學(xué)生都能發(fā)現(xiàn)、提出許多的問(wèn)題,且不同的學(xué)生會(huì)提出不同的問(wèn)題。因此這樣的情境能為每個(gè)學(xué)生提供足夠的探索、研究和發(fā)現(xiàn)的空間,每個(gè)學(xué)生都能進(jìn)行“再發(fā)現(xiàn)”。
1.3 從知識(shí)現(xiàn)實(shí)價(jià)值角度出發(fā)創(chuàng)設(shè)應(yīng)用型問(wèn)題情境
生物知識(shí)來(lái)源于生活,最終也應(yīng)用于生活。教師可以從現(xiàn)實(shí)生活中創(chuàng)設(shè)與相關(guān)生物知識(shí)有聯(lián)系的應(yīng)用型問(wèn)題情境,培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題提出能力。比如,在探究“酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”教學(xué)中,教師可以向?qū)W生展示這樣的問(wèn)題情境:
吃的面包和饅頭為什么比較松軟?這與酵母菌有什么關(guān)系?酵母菌發(fā)揮這種作用需要什么條件呢?酒的主要成分是酒精。它是酵母菌在什么條件下產(chǎn)生的呢?
這幾個(gè)問(wèn)題環(huán)環(huán)相扣,一個(gè)問(wèn)題的解決為下一個(gè)問(wèn)題的解決打下基礎(chǔ),最終引出重點(diǎn)內(nèi)容:酵母菌可能又進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無(wú)氧呼吸。
不管如何,老師在教學(xué)中要以學(xué)生現(xiàn)有的生物認(rèn)知發(fā)展水平為基礎(chǔ),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的好奇心和發(fā)現(xiàn)欲,引起認(rèn)知沖突,誘發(fā)質(zhì)疑猜想,使學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題。
1.4 利用“否定假設(shè)法”改變問(wèn)題的條件和限定提出新的問(wèn)題
布朗及瓦爾特發(fā)現(xiàn)提出問(wèn)題的一個(gè)很有用的方法是通過(guò)對(duì)原問(wèn)題的條件和限定進(jìn)行思考而自由改變來(lái)產(chǎn)生新問(wèn)題,即他們提出的所謂“否定假設(shè)法”
1990年布朗及瓦爾特合著《提出問(wèn)題的藝術(shù)》一書(shū)中詳細(xì)解釋了否定假設(shè)法:(1)確定出發(fā)點(diǎn),這可以是已知的命題、問(wèn)題或概念等;(2)對(duì)所確定的對(duì)象進(jìn)行分析,列舉出它的各個(gè)“屬性”;(3)就所列舉的屬性進(jìn)行思考,如果這一屬性不是這樣的話(huà),那它可能是什么呢;(4)依據(jù)上述對(duì)于各種可能性的分析提出新的問(wèn)題;(5)對(duì)所提出的新問(wèn)題進(jìn)行選擇。這一過(guò)程其實(shí)是把一個(gè)生物問(wèn)題情境變成另外一個(gè)新的生物問(wèn)題情境的過(guò)程。這是一個(gè)發(fā)現(xiàn)、探索和創(chuàng)新的過(guò)程,教師借用這個(gè)過(guò)程,可以加深學(xué)生對(duì)原問(wèn)題的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和理解。
如“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師可以假設(shè)原生質(zhì)層不是一層半透膜。從這兒可以看到對(duì)原問(wèn)題部分條件的改變得到的新問(wèn)題可謂是原問(wèn)題的引申,學(xué)生如果能通過(guò)這種方法產(chǎn)生新的問(wèn)題,其探究的熱情必然大大提高,產(chǎn)生“打破砂鍋問(wèn)到底”的欲望,讓學(xué)生從新的角度來(lái)研究問(wèn)題,在相同或相似中發(fā)現(xiàn)規(guī)律。
1.5 通過(guò)類(lèi)比聯(lián)想來(lái)產(chǎn)生新的問(wèn)題
類(lèi)比是根據(jù)兩個(gè)對(duì)象或兩類(lèi)事物的一些屬性相同或相似,猜測(cè)另一些屬性也可能相同或相似的思維方法。其邏輯結(jié)構(gòu)是:已知甲具有某些屬性,而乙具有與甲相似(或相同)的部分屬性,因而乙也可能具有與甲相似(或相同)的另外一些屬性。
類(lèi)比是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的偉大源泉。如白菜剁碎做餡時(shí)會(huì)放鹽,放鹽后會(huì)見(jiàn)到水分滲出,那洋蔥表皮細(xì)胞浸在蔗糖溶液中應(yīng)該也會(huì)失水。
在這一生物問(wèn)題的“橫向”探究中,學(xué)生體會(huì)到提出生物問(wèn)題的樂(lè)趣。教師應(yīng)充分從生物問(wèn)題本身出發(fā),多角度地讓學(xué)生去探究、去思考,提出更多、更深刻的問(wèn)題。此外,教師還可以鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用分析、綜合、一般化、特殊化、比較、歸納等各種思維方法,讓學(xué)生大膽猜想,也是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出生物問(wèn)題的有效途徑。
事實(shí)上,關(guān)于問(wèn)題提出能力培養(yǎng)的途徑是非常豐富的。除了從上述的認(rèn)知因素考慮之外,教師還應(yīng)該留意影響學(xué)生問(wèn)題提出的情感因素,當(dāng)一個(gè)人的行為得到外界的肯定時(shí),其行為會(huì)得到固化和積極的遷移,當(dāng)其行為得到否定或輕視時(shí),往往會(huì)削弱相應(yīng)的行為傾向。所以,當(dāng)學(xué)生提出問(wèn)題時(shí),教師首先對(duì)其敢于提出問(wèn)題的勇氣與膽量做出積極的肯定,然后師生一起對(duì)問(wèn)題進(jìn)行探究,讓其體驗(yàn)到成功的喜悅,并鼓勵(lì)其進(jìn)一步進(jìn)行探索。
2 生物探究性教學(xué)中觀(guān)察力培養(yǎng)
教師如何引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與到探究性教學(xué)中來(lái)。特別是如何讓學(xué)生深層次的參與,已成為生物探究教學(xué)成功與否的“瓶頸”。那么,成功的生物探究教學(xué)應(yīng)該是在生物思維一般方法指導(dǎo)下的積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)方式。生物探究技能的培養(yǎng)也與生物思維過(guò)程中運(yùn)用的基本方法密切相關(guān),它們包括:觀(guān)察、實(shí)驗(yàn)探究、歸納、演繹探究、比較、類(lèi)比探究、假設(shè)、猜想探究等。
在進(jìn)行探究性教學(xué)中,教師要注重學(xué)生觀(guān)察能力的培養(yǎng)。觀(guān)察是科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的基本方法之一。如何在課堂探究性教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的觀(guān)察能力呢?
首先,教師要精心地創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境。創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境有利于激發(fā)學(xué)生進(jìn)行探究的濃厚興趣和求知的渴望。
其次,培養(yǎng)學(xué)生觀(guān)察的興趣。在課堂教學(xué)中,教師要充分發(fā)揮自己的主導(dǎo)作用,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性,適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題或提出問(wèn)題,然后再讓學(xué)生多思考,多問(wèn)一下為什么,使他們?cè)谂d趣的促動(dòng)下進(jìn)行探究活動(dòng)。
第三,觀(guān)察要有目的,要實(shí)事求是??茖W(xué)實(shí)驗(yàn)如果沒(méi)有目的,是盲目的實(shí)踐;科學(xué)實(shí)驗(yàn)倘若不實(shí)事求是,則是徒勞無(wú)益的活動(dòng)。教師一定要讓學(xué)生明白這個(gè)道理。有的學(xué)生不明白此理,怕出錯(cuò)、怕被批評(píng),甚至于為結(jié)果而結(jié)果,忽視探究的科學(xué)性原則——實(shí)事求是。
第四,要使學(xué)生學(xué)會(huì)表達(dá)與交流。這一點(diǎn)尤其重要,它是課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),不能輕易地放過(guò)。探究做得好還是不好,成功與否,同學(xué)之間、小組之間一定要當(dāng)堂匯報(bào)交流,這對(duì)學(xué)生進(jìn)一步思考進(jìn)而達(dá)到訓(xùn)練思維具有重要的作用。有時(shí)正是通過(guò)表達(dá)與交流實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),學(xué)生才會(huì)迸發(fā)出新的思想火花。但如果離開(kāi)了學(xué)生敏銳的觀(guān)察,或者學(xué)生沒(méi)有敏銳的洞察事物的能力,他們就會(huì)表達(dá)不出,交流不好,甚至道不出個(gè)所以然來(lái)。
3 探究性教學(xué)中實(shí)踐能力的培養(yǎng)
探究性教學(xué)是在教師指導(dǎo)下的學(xué)生自主實(shí)踐活動(dòng),教師在課堂教學(xué)中一定要引導(dǎo)學(xué)生去觀(guān)察、去思考、去發(fā)現(xiàn)、去實(shí)踐。許多事情如果學(xué)生不去實(shí)際地做一下,親身地體驗(yàn)一回,是絕不會(huì)體會(huì)到科學(xué)發(fā)現(xiàn)的真諦、科學(xué)發(fā)現(xiàn)的樂(lè)趣。在進(jìn)行探究性教學(xué)過(guò)程中,教師一定要多為學(xué)生提供實(shí)踐的機(jī)會(huì),多讓學(xué)生去思考自己的科學(xué)探究的方案設(shè)計(jì),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性,充分發(fā)揮學(xué)生的合作精神和集體智慧。教師在課堂教學(xué)過(guò)程中可以聽(tīng)取學(xué)生的合理意見(jiàn),但即使學(xué)生的方案和計(jì)劃有明顯的不足,也不應(yīng)輕易地來(lái)個(gè)少數(shù)服從多數(shù),可讓他們按照自己的實(shí)驗(yàn)思路來(lái)探究一番,如果失敗了還可以進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考和分析失敗的原因,達(dá)到訓(xùn)練思維和培養(yǎng)實(shí)踐能力的目的。
例如,在觀(guān)摩“光對(duì)鼠婦生活的影響”的探究課的擴(kuò)展性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施計(jì)劃中,就有學(xué)生在探究干、濕度對(duì)鼠婦的影響時(shí),對(duì)放置鼠婦于什么位置有2種不同觀(guān)點(diǎn),甲同學(xué)認(rèn)為應(yīng)放置在干、濕兩側(cè)的中央,乙同學(xué)認(rèn)為應(yīng)放置在干、濕兩側(cè)的中線(xiàn)附近。其實(shí),這兩種放置方法都各有道理,完全可以讓學(xué)生自己去試一試,教師如果不輕易用少數(shù)服從多數(shù)的方法,否定掉學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)中的真實(shí)想法,或許探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果會(huì)更好。
4 生物探究性教學(xué)中反思能力的提高
生物探究性教學(xué)旨在突出學(xué)生的主體地位,以學(xué)生的主動(dòng)參與、自覺(jué)探索為基本特征,它的主流形式不是調(diào)查、實(shí)驗(yàn)性活動(dòng),而是突出表現(xiàn)在以思維活動(dòng)為特征的問(wèn)題探索范疇。由于生物學(xué)科的抽象程度高、生物思維過(guò)程的復(fù)雜性和隱蔽性都很強(qiáng),這也就決定了要提高生物反思能力。在生物教學(xué)中如何提高生物探究的反思能力?
4.1 促進(jìn)生物認(rèn)知能力的發(fā)展
生物反思能力和生物認(rèn)知能力是相互促進(jìn)、互為基礎(chǔ)的。生物認(rèn)知能力的發(fā)展為生物反思能力的發(fā)展提供了基礎(chǔ),學(xué)生只有具有很強(qiáng)的生物觀(guān)察能力生物記憶能力,才能提高對(duì)問(wèn)題情景中各種線(xiàn)索的敏感度,抓住反思的時(shí)機(jī),及時(shí)調(diào)節(jié)思維的方向,對(duì)解決問(wèn)題的各種策略進(jìn)行權(quán)衡、預(yù)見(jiàn),從而提高控制水平。生物思維能力的發(fā)展特別是抽象思維能力的發(fā)展,極大地豐富了學(xué)生的反思技能,為提高學(xué)生的反思水平打下了基礎(chǔ)。生物能力的發(fā)展為反思提供了更廣闊的空間和機(jī)會(huì)。另一方面,生物反思能力的發(fā)展,提高了認(rèn)知效率,縮短了認(rèn)知時(shí)間。
4.2 引導(dǎo)學(xué)生以自己的生物活動(dòng)作為意識(shí)對(duì)象,以“自我提問(wèn)”的方式進(jìn)行
生物反思即要求學(xué)生對(duì)自己的思考過(guò)程進(jìn)行反思,就是在一個(gè)生物活動(dòng)結(jié)束以后盡力去回憶自己從開(kāi)始到結(jié)束的每一步心理活動(dòng):一開(kāi)始自己是怎么想的,走過(guò)哪些彎路,碰過(guò)哪些釘子;為什么會(huì)走這些彎路,碰到這些釘子有什么規(guī)律性的經(jīng)驗(yàn)可以吸取;我的思考與老師或同學(xué)的有什么不同,其中的差距是什么,原因是什么,自己在一些思考過(guò)程中能否做某些調(diào)節(jié)。學(xué)生以反問(wèn)的方式進(jìn)行反思性學(xué)習(xí),這樣探索出來(lái)的結(jié)論正確嗎?怎么驗(yàn)證自己的結(jié)論呢?還有其他方法推導(dǎo)這個(gè)公式嗎?通過(guò)對(duì)這個(gè)公式的探索過(guò)程,你有什么想法嗎?
學(xué)生在生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中需不斷調(diào)整自己的學(xué)習(xí)策略,建構(gòu)自己對(duì)問(wèn)題的理解,產(chǎn)生超越已有信息以外的信息。只有通過(guò)反思性生物學(xué)習(xí)才能使學(xué)習(xí)者的生物學(xué)習(xí)活動(dòng)成為有目標(biāo)性的、有策略的主動(dòng)行為,才能使學(xué)習(xí)成為探究性的活動(dòng),增強(qiáng)學(xué)生的能力,提高個(gè)人的創(chuàng)造力。
4.3 在生物探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)中利用“提示語(yǔ)”的方式進(jìn)行反思性學(xué)習(xí)
在生物教育研究領(lǐng)域,解題的反思思想是非常重要的,在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師應(yīng)當(dāng)有意識(shí)地結(jié)合教學(xué)內(nèi)容,積極運(yùn)用“提示語(yǔ)”,創(chuàng)造不同的情境,讓學(xué)生以各種不同的方式反復(fù)用提示語(yǔ)提問(wèn)自己,通過(guò)不斷強(qiáng)化產(chǎn)生同樣的思維活動(dòng)。
探究性教學(xué)實(shí)施的關(guān)鍵在于教師的觀(guān)念和素質(zhì)的高低。首先,教師觀(guān)念的轉(zhuǎn)變是重中之重。只有教師具備全新的教育理念,意識(shí)到探究性學(xué)習(xí)的重要性,才會(huì)把學(xué)生當(dāng)成是學(xué)習(xí)的主體而不是被動(dòng)的受教育者;才會(huì)注重發(fā)展學(xué)生的整體素質(zhì)而不是只要求其聽(tīng)話(huà)、成績(jī)好就行了;才會(huì)注重科學(xué)素養(yǎng)形成的過(guò)程而不僅僅是科學(xué)結(jié)論;才會(huì)注意將知識(shí)、能力、情感態(tài)度和價(jià)值觀(guān)融于同一教學(xué)目標(biāo)中而不是把它們相互孤立或只注重知識(shí)的累積。其次,教師要具備較高的素質(zhì),如廣博的知識(shí)面、靈活駕馭教材的能力、較強(qiáng)的親和力以及一定的探究能力和創(chuàng)造能力。再次,學(xué)校要提供一定的硬件如實(shí)驗(yàn)室、多媒體教室和足夠的資料。
著名的“木桶原理”告訴我們:木桶水位的高低,往往受最短木板的限制。存在于實(shí)際工作中的一些問(wèn)題和矛盾,若沒(méi)能得到有效地解決,同樣也有可能成為探究性學(xué)習(xí),甚至是生物課程改革這一“木桶”中的“最短板”。