吳銀銀

(西北師范大學 教育學院,甘肅 蘭州 730070)

科學過程技能及其培養(yǎng)策略

吳銀銀

(西北師范大學 教育學院,甘肅 蘭州 730070)

生物學科學探究能力的形成是建立在動作技能、認知技能與探究技能整合的科學過程技能的基礎(chǔ)之上。分析科學過程技能及其分類,科學過程技能與能力的關(guān)系,探討培養(yǎng)學生過程技能的策略,使其促進學生學習素養(yǎng)的提高。

科學過程技能;新課程;策略

能力目標是中學生物學新課程三維目標中的一個重要維度。能力的養(yǎng)成是建立在基礎(chǔ)教育中所要求掌握的各種過程技能整合的基礎(chǔ)之上。中學生物學課程標準中有關(guān)“能力”方面的要求,主要是從動作技能、認知技能與探究技能三個方面規(guī)定的。其中,科學過程技能是知識轉(zhuǎn)化為能力的中間環(huán)節(jié)。中學生物學新課程注重在科學過程技能的培養(yǎng)中,發(fā)展學生的科學探究能力。

一、科學過程技能及其分類

《教育大辭典》認為,技能是主體在已有知識經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,經(jīng)練習形成的執(zhí)行某種任務(wù)的活動方式。[1](P147)把技能定義為活動方式的缺點是未反映知識與技能的關(guān)系?？床磺逯R與技能的聯(lián)系,教師就無法有效地指導(dǎo)技能的習得。皮連生主張用廣義的知識觀解釋學生習得的技能。他認為,技能就是在練習基礎(chǔ)上形成的、按某些規(guī)則或操作程序順利完成某種智慧任務(wù)或身體協(xié)調(diào)任務(wù)的能力。技能的本質(zhì)是規(guī)則支配了學習者的行為。[2](P127)從現(xiàn)代信息加工心理學的觀點看,技能是廣義知識中的一種類型,即程序性知識。技能的習得有兩種情況:(1)先知道操作的規(guī)則,然后學會用這些規(guī)則來支配自己的行為。如,顯微鏡的使用方法,臨時裝片的制作方法。這種技能的習得是規(guī)則學習在先。學生經(jīng)反復(fù)地運用,當規(guī)則支配了他們的行為時,就形成了技能。(2)行為在先,對行為規(guī)則的意識在后。這類技能的習得主要是通過模仿和自覺發(fā)現(xiàn)進行的。進行探究性實驗的學習就是一個典型的例子。通過一系列探究性實驗,學生逐漸掌握探究的程序與實質(zhì)?？梢?技能的本質(zhì)是知識的運用,即程序性知識的運用。[2](P127)

科學過程技能是由一系列技能構(gòu)成的。根據(jù)視角的不同,對技能的分類就有所不同。在SAPA課程中,共列出了 13項科學過程技能,Brotherton和 Preece則列出了18項技能。[3]美國科學促進協(xié)會在課程教學研究中,將“科學過程技能”分為兩部分共14種技能:基本的過程技能包括:觀察、測量、應(yīng)用數(shù)值、分類、應(yīng)用時空、表達溝通、預(yù)測與推論;復(fù)雜的綜合技能包括:從事適當?shù)亩x、形成假說、解釋資料、建立模型、控制實驗因子與從事實驗。[4](P278,P296)由此可見,基本過程技能是綜合技能的基礎(chǔ),而綜合技能是在基本過程技能的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的?；具^程技能和綜合技能始終相互支持與促進,兩部分技能的整合構(gòu)成了中學生物學的科學過程技能。

目前對生物學過程技能目標體系沒有清晰的界定,汪忠教授指導(dǎo)的碩士論文在這方面作出了嘗試。認為,生物學過程技能是由動作技能、認知技能、科學過程技能以及科學探究技能構(gòu)成的目標體系 (圖1)。[5](P23)本文認同以基本動作技能和基本認知技能為基礎(chǔ),由諸多過程技能構(gòu)成的以科學探究技能為核心的技能體系。中學生物學動作技能和中學生物學認知技能是中學生物學技能教育的基本內(nèi)容之一,是從事生物學學習和研究的最核心的技能,也是形成科學探究技能的基礎(chǔ)。科學探究技能是中學生物學技能目標體系的核心,因此,不發(fā)展學生的科學探究技能,科學探究能力的養(yǎng)成就無從談起。

圖1 生物學技能目標體系

二、科學過程技能與能力的關(guān)系

(一)生物學課程標準中的表述

一般說來,學生所學的知識不能直接轉(zhuǎn)化為能力,科學過程技能是生物學知識轉(zhuǎn)化為能力的中間環(huán)節(jié)。只有學生把生物學知識運用于實踐,形成一定的過程技能,才能發(fā)展為具備個性心理特征的能力?？茖W過程技能和能力是既有區(qū)別又有內(nèi)在聯(lián)系的概念?？茖W過程技能是完成一定任務(wù)的活動方式,能力是個體為順利完成任務(wù)所具備的個性特征。諸如觀察、思維、記憶等能力是形成某種技能的前提?？梢?能力的作用主要表現(xiàn)在支持和促進學生掌握相應(yīng)的技能以及對該技能的調(diào)節(jié)上。此外,科學過程技能的養(yǎng)成又可促進各種能力的發(fā)展。從中學生物學課程標準對于學生能力的要求(表1),[6](PP.4-5)[7](P8)可以進一步看出科學過程技能與能力之間密切的關(guān)系。生物學課程標準在能力方面強調(diào)能力的實用性,突出基礎(chǔ)能力的重要性。著眼于生物學知識和相應(yīng)能力對學生工作和生活的作用與影響。從這些能力目標中可以看出,科學過程技能在能力目標中占據(jù)著極其重要的核心地位。

(二)教科書 (人教版)中的表述

在初、高中生物學課程標準中,基本技能的目標包括操作層面的動作技能和科學思維層面的認知技能。課標要求學生掌握進行科學探究所必需的基本技能,學會進行科學探究的基本方法,以便學生既會實際動手操作,又善于思考?？梢?我國生物學新課程順應(yīng)國際科學教育改革的趨勢,突出了科學過程與科學方法應(yīng)該具有的地位。在此,對課程標準實驗教科書 (人教版)中培養(yǎng)科學過程技能的內(nèi)容進行統(tǒng)計與分析 (表2)。

表1 生物課程標準對于能力的要求

表2 人教版教科書中科學活動的數(shù)量統(tǒng)計

對于初中階段已經(jīng)講述的科學方法在高中階段不再作為教材的重點介紹,如觀察、調(diào)查、設(shè)計、課外實踐等。高中階段強調(diào)模型建構(gòu)、資料搜集等?！澳Ｐ徒?gòu)”目的是讓學生領(lǐng)悟和運用建構(gòu)模型的方法,“資料搜集和分析”旨在培養(yǎng)學生信息搜集和處理能力,“思考與探究、討論”旨在培養(yǎng)學生思維能力,“實驗”能夠培養(yǎng)學生操作技能和觀察能力。中學生物學課程注重在完整的探究過程中來培養(yǎng)學生的科學方法意識與全面提高科學探究能力。初、高中生物學共有34個探究實驗,這是培養(yǎng)學生自己從事完整探究活動能力的重要途徑新教材以生物學基礎(chǔ)知識為教材的邏輯主線,同時,將生物學科學方法以適當?shù)男问角度肫渲?。新教材改變知識呈現(xiàn)的方式,設(shè)置了這些科學過程技能欄目,對學生進行多種技能的訓(xùn)練,為學生發(fā)展能力提供了基礎(chǔ)平臺。教材沒有對某一項具體的技能做出解釋,而是把學生應(yīng)該掌握的科學探究過程技能融合在具體的生物學知識的學習過程中?？茖W探究過程技能又作為學生學習生物學知識的一種載體?？梢?科學探究技能的養(yǎng)成和生物學知識的習得互為滲透。因此,生物學教師在生物學教學中應(yīng)該既要重視生物學基礎(chǔ)知識,也要突出基本的科學方法。

其中,“技能訓(xùn)練”專欄就科學探究的某一環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)情境,提出問題,以訓(xùn)練過程技能。表3中列出了技能訓(xùn)練中科學活動。此外,高中生物學幾乎每章“自我檢測”中都有“技能應(yīng)用”,旨在進一步訓(xùn)練過程技能。

表3 人教版生物學教科書中技能訓(xùn)練科學活動的數(shù)量統(tǒng)計

科學探究活動在中學生學習生物學中具有重要的價值。在科學探究活動中,促進學生把生物學知識同觀察、推理和思維的技能整合起來,從而可以使學生能動地獲得對生物學的理解。在科學探究活動中,參與計劃、決策、討論與評價的過程來解決問題。學生在這個過程中形成的能力有助于實際問題的解決。

三、科學過程技能的培養(yǎng)策略探尋

(一)注重學生在探究過程中理解科學

科學不僅僅是知識,學習科學應(yīng)該是一種解決問題的過程。學生只有在解決實際問題的過程中,通過科學研究的方法和程序才能真正理解科學。對于許多學生來說,當他們需要解決一些感興趣的又與他們的實際能力相適應(yīng)的問題時,他們便發(fā)現(xiàn)需要科學知識,從而產(chǎn)生學習的積極性,并抓住學習的要點。新教材設(shè)置了許多適合學生探究的活動。Hodson認為,人們不能直接有效地應(yīng)用科學家進行科學研究的方法和程序。因為科學家進行研究的方法和程序依賴于他們的經(jīng)驗,所以,這些是不可以直接傳授的。唯一有效的途徑是通過科學探究,并且要得到有技能、有經(jīng)驗的教師給予支持、批判與建議。[8]在探究過程中,要讓學生能夠有機會參與到學習共同體的文化情境之中,促進學生更好地進行知識建構(gòu)。教師在生物學教學中,不可以簡單地把探究過程理解為具體的“操作”活動,而應(yīng)該真正做到促進學生知識建構(gòu)和科學思維,培養(yǎng)學生的實踐能力和實際問題解決能力。

(二)注重從恰當?shù)膯栴}開始探究

在探究中學習生物學是學習生物學的一種有效途徑。應(yīng)該讓學生在積極地參與探究的過程中逐漸對生命現(xiàn)象有所認識。對一些實際問題進行力所能及的探究。對于問題意識強的學生來說,一旦發(fā)現(xiàn)了問題,就會產(chǎn)生解決問題的需要和內(nèi)驅(qū)力,產(chǎn)生認知不平衡,從而激起強烈的求知欲,喚起內(nèi)在的需求與興趣,激勵其進行積極自主的思維,直到解決問題。[9]教師應(yīng)該在學生熟悉的情景與生活經(jīng)驗中提煉出適合于學生探究的問題讓學生探究。這種貼近生活的探究符合學生的理解能力。讓學生從實際出發(fā),通過手腦并用進行探究活動,體驗探究過程的曲折和樂趣,學習科學方法,發(fā)展科學探究所需要的基本能力并增進對科學探究的理解。探究的問題能夠密切聯(lián)系學生的生活,且能充分激發(fā)起學生探究的欲望,并能夠通過他們的努力而加以解決。在這些具體實際問題的解決過程中,學生能夠理解科學、體驗成功的快樂,也能夠提高生物學素養(yǎng)。

(三)注重學生語言技能提高

科學知識的學習與認知活動有關(guān),涉及認知的過程,如猜想、分類、區(qū)分原因和結(jié)果、推論和總結(jié)等,這些都涉及語言技能。收集和處理信息、交流與合作也需要語言技能。[10]其實,在學生學習科學知識之前,他們已經(jīng)形成了對自然現(xiàn)象的一些自我理解,但是,這些理解是使用日常語言來表達的,其中有相當?shù)囊徊糠志褪菍W習生物學知識的前概念。這種自我式的理解和表達既可成為學生學習的基礎(chǔ),也有可能對學生的學習造成干擾。因此,在學生進行生物學的學習和交流過程中,生物學教師要促進學生解決好日常語言與科學語言的關(guān)系。

面對日益豐富的信息資源,獲取信息的渠道也就逐漸增多。在這種現(xiàn)實下,新課程的教學空間要更加開放,這樣學生就可以通過多種信息渠道獲取信息。其中,學生獲取信息、知識的一條重要的途徑就是閱讀,閱讀技能也是一種基本的語言技能。在探究能力中,交流技能是其中重要的能力之一。有效表述是交流的基本前提,這就要求學生能夠用科學語言把自己的觀點精確地表達出來,只有把自己的觀點表述清楚了,才能讓別人了解自己的觀點。因此,表達能力欠缺就會造成交流與溝通的障礙。這就要求生物學教師在日常教學中要有意識促進學生科學語言技能的發(fā)展。

綜上所述,中學生物學新課程注重對中學生科學過程技能的養(yǎng)成,提高中學生的生物學探究能力是中學生物學中重要的目標。隨著學生了解有關(guān)生命現(xiàn)象,以及對一些基本技能的掌握,他們就能夠進行系統(tǒng)的調(diào)查活動與進行一些實際探究?？茖W探究能力的提高要與具體的生物學知識結(jié)合,圍繞探究、設(shè)計、交流技能把觀察、測量、繪圖、實驗等具體的科學探究過程技能蘊含于其中。應(yīng)該將科學方法、思想滲透在學習生物學知識之中,其實,將科學方法、思想當知識來教,這樣過于顯性化的方式是低效甚至無效。在學習生物學知識的過程中,要讓學生在解決問題的過程中,掌握科學過程技能,理解科學的本質(zhì),達到提高學生的生物學素養(yǎng)的目的。

[1] 顧明遠.教育大辭典 (第1卷)[K].上海:上海教育出版社,1990.

[2] 皮連生.教育心理學 (第3版)[M].上海:上海教育出版社,2004.

[3] 王健,劉恩山.生物學教育中的科學過程技能[J].生物學通報,2007,42(1):33-34.

[4] 陳志偉,陳秉初.中學科學教學論 [M].杭州:浙江教育出版社,2007.

[5] 程晴華.高中生物教科書中技能目標的比較和研究[D].南京:南京師范大學,2007.

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[10] 陳慶朋.語言技能與科學課程學習 [J].課程·教材·教法,2007,(1):62-65.

Scientific Process Skills and the Strategies for Developing the Skills

WU Yin-yin
(School of Education,Northwest Normal University,Lanzhou,Gansu,730070,PRC)

The formation of scientific inquiring ability in the science of biology is based on the integration of motor skills,cognitive skills and inquiring skills.This article first analyzes the meaning and the classification ofscientific process skills,and the relationship between scientific process skills and competence as well.Then,it discusses the strategies that can be used to develop students'scientific process skills.

scientific process skill;new curriculum;strategy

G 633.91;G 632.4

A

1674-5779(2011)02-0101-04

(責任編輯陳育/校對云月)

2011-02-17

吳銀銀 (1978—),女,浙江臺州人,西北師范大學教育學原理專業(yè)博士研究生,主要從事科學教育、教師教育研究