◆吳天浩

作者：吳天浩，南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院，研究方向為生物教育（210046）。

1 前言

目前我國中學(xué)生物教學(xué)中大力倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)[1]，但在實際教學(xué)中探究性學(xué)習(xí)的實施并不到位。究其原因多種多樣，如現(xiàn)行評價體系對于探究的重視程度不足，探究教學(xué)所需的教學(xué)資源要求過高等，這些原因造成生物探究教學(xué)開展受阻。而生物作為一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，探究教學(xué)又是必不可少的，這樣的矛盾嚴重阻礙生物教學(xué)的效果。此類問題也曾在國外生物教學(xué)中出現(xiàn)，為了應(yīng)對這一問題，美國伯克利大學(xué)開發(fā)了WISE 平臺，輔助開展生物探究教學(xué)，取得較好的教學(xué)功效。WISE 中有許多經(jīng)過教學(xué)實踐的成功案例，分析其特征及優(yōu)勢，能為我國生物教學(xué)提供一些啟示與借鑒。

2 WISE 及其案例特征分析

WISE 全稱為基于網(wǎng)絡(luò)的探究式科學(xué)環(huán)境（Web-based Inquiry Science Environment，簡稱WISE）[2]，其由美國國家科學(xué)基金會（NSF）贊助，加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的Bell 和Linn 教授開發(fā)，1998 推廣使用。WISE 平臺的使用者可以注冊教師賬號或?qū)W生賬號，教師賬號可以使用項目管理、學(xué)生管理、課程開發(fā)和編輯等功能，而學(xué)生賬號則提供在學(xué)項目列表、作業(yè)單等；學(xué)生賬號可組成課程探究小組，進行協(xié)作學(xué)習(xí)。WISE 提供了一個基于網(wǎng)絡(luò)進行科學(xué)探究的學(xué)習(xí)環(huán)境，其中的課程囊括了中小學(xué)生物、物理、化學(xué)等學(xué)科，用戶登錄后即可開展相應(yīng)課程的學(xué)習(xí)或管理[3]。

WISE 平臺中有一個典型生物教學(xué)案例：“Ocean Bottom Trawling, What A Drag!”（海底拖網(wǎng)捕撈，這是個錯誤?。┢湟院Ｑ笸暇W(wǎng)捕撈為背景，幫助學(xué)生了解被捕撈魚群的變化，從而理解生物進化的過程，并使學(xué)生對于進化理論產(chǎn)生較為深入的理解。這個探究教學(xué)案例具有如下主要特征。

探究學(xué)習(xí)過程可視化

首先，WISE 使學(xué)生探究過程可視化。平臺項目常將探究過程分為數(shù)個步驟，逐步開展。在“Ocean Bottom Trawling,What A Drag!”中，探究過程被分為問題介紹、進化理論闡述、魚群進化實驗、魚群變異與遺傳、魚群代際變化和匯總六個步驟，吻合美國國家課程標準中根據(jù)實驗證據(jù)來核查已有結(jié)論，運用各種手段來搜集、分析和解釋數(shù)據(jù)，得出答案、進行解釋并做出預(yù)測，把結(jié)果告知于人這幾個探究步驟[4]。

其次，WISE 使學(xué)生探究思維做到可視化。WISE 在每個教學(xué)步驟之后都提供了一個筆記（note）板塊，要求學(xué)生記錄思維過程，以及對于課程內(nèi)容的思考，保留探究過程和思維的痕跡；在學(xué)習(xí)過程中的協(xié)作學(xué)習(xí)部分，WISE 提供了在線討論（online discussion）功能，方便學(xué)生在線討論問題，在開展協(xié)作學(xué)習(xí)的同時將討論過程、對于學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解等內(nèi)容提供給教師，呈現(xiàn)交流過程中的思維變化。此外，項目提供給學(xué)生一個思維集錦（idea basket），要求學(xué)生記錄自己的想法，并在后面的學(xué)習(xí)中及時補充、修正這些想法，最后整理這些觀點，幫助學(xué)生完整記錄思維過程。

強調(diào)知識整合學(xué)習(xí)與問題解決 在本案例中，教學(xué)活動的目的是要求學(xué)生學(xué)習(xí)拉馬克和達爾文的進化理論，但是并沒有一開始就提出進行兩個理論比較，而是在問題介紹部分中提出屬于生態(tài)學(xué)范疇的海洋拖網(wǎng)捕撈活動，以拖網(wǎng)捕撈中小丑魚的生存問題引入進化理論，強調(diào)不同知識之間的整合學(xué)習(xí)。在項目的中間部分通過實驗等方式讓學(xué)生學(xué)習(xí)進化理論，進而得出小丑魚種群將如何變化的答案。在學(xué)習(xí)進化理論的過程中，目標始終指向預(yù)測小丑魚生存的問題，旨在解決實際問題。

技術(shù)支持下的科學(xué)探究 WISE 通過提供一系列基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持的模擬實驗幫助教師開展探究教學(xué)。模擬實驗完全符合科學(xué)探究過程，這一系列的過程在幫助師生開展探究活動的同時也強化了學(xué)生對于科學(xué)探究的認知，對于探究流程更加熟悉?！癘cean Bottom Trawling, What A Drag!”中為了證明進化對于生物種群的影響，項目提供了一個模擬實驗，比較各種生存環(huán)境下池塘中魚的游泳速度，最終得出結(jié)論：在存在選擇壓力的情況下，游泳速度慢的魚會被淘汰，從而在多代之后留下速度越來越快的魚。

3 WISE 及其案例對于我國生物教學(xué)的啟示

積極建立網(wǎng)絡(luò)平臺，促進探究學(xué)習(xí)過程可視化 探究學(xué)習(xí)在我國難以開展的一大原因就是探究過程的內(nèi)隱性，學(xué)生探究活動完成后除去數(shù)據(jù)記錄之外，極少有表現(xiàn)學(xué)生探究過程、思維歷程的載體，由此使探究學(xué)習(xí)這一過程難以直觀觀察。而WISE 則通過現(xiàn)代教育技術(shù)手段使探究過程做到可視化，將探究過程按步驟分開，使學(xué)生對探究過程有直觀的認識和總體的把握。

不僅在教學(xué)過程中存在內(nèi)隱性這一問題，探究學(xué)習(xí)在課程評價階段同樣存在相當?shù)碾y度，我國現(xiàn)行評價體系難以量化甚至無法展示學(xué)生的探究能力。這正是目前教學(xué)評價體系重視知識而輕視能力這一弊端產(chǎn)生的原因之一。評價的難以開展導(dǎo)致在需要對學(xué)生進行評價的情境中，教師難以評價學(xué)生的探究能力，而只能對于知識進行評價，導(dǎo)致紙筆測驗成為唯一評價標準，應(yīng)試教育無法根除，素質(zhì)教育難以開展。比如在自主招生等要求對于學(xué)術(shù)型人才篩選的測試中，校方可以通過對于學(xué)生探究學(xué)習(xí)情況的調(diào)查，了解學(xué)生的探究能力，了解其是否適合于本?；虮緦I(yè)。由此，評價才能發(fā)揮其導(dǎo)向作用，引導(dǎo)教學(xué)偏重探究、偏重能力，而不是一味追求知識。

此外，在現(xiàn)行教育體系中，教師在學(xué)生學(xué)習(xí)后很難準確掌握每個學(xué)生對于學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解情況，因此很難針對性地對于學(xué)生的學(xué)習(xí)誤區(qū)進行糾正。尤其在國內(nèi)大班教學(xué)的現(xiàn)實情況中，了解每個學(xué)生學(xué)習(xí)過程和思維過程幾乎是不可能的。這就造成學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)生誤區(qū)而無法及時糾正，錯誤屢屢發(fā)生卻不清楚發(fā)生原因，對于教學(xué)造成極大不良影響。而教師可以通過學(xué)生思維的可視化來觀察每個學(xué)生的思維，由此來把握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，糾正思維誤區(qū)，幫助學(xué)生保持思路正確。由此可見，探究學(xué)習(xí)過程可視化對于探究教學(xué)的開展、教學(xué)評價都有重要意義，如果積極推動網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的建設(shè)，學(xué)生的探究學(xué)習(xí)就有可能作為學(xué)習(xí)評價的重要一環(huán)而存在，促使學(xué)校、教師和學(xué)生重視科學(xué)探究。

強調(diào)知識整合學(xué)習(xí)，以解決問題為導(dǎo)向 在我國現(xiàn)行教學(xué)體系中，知識點常以專題形式呈現(xiàn)，雖然便于學(xué)生的知識體系構(gòu)建，知識之間關(guān)聯(lián)較好，但是在知識掌握之后缺乏知識的整合，使知識仍然是獨立的知識，而難以產(chǎn)生相互之間的關(guān)聯(lián)，難以形成邏輯上完整、可以用于解決完整問題的完整知識體系。課程難以突破分科課程的壁壘，無法形成在教學(xué)中有重要意義的綜合課程。學(xué)科間的橫向聯(lián)系被割裂，由于不符合認知的邏輯，導(dǎo)致學(xué)生難以整體發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題。這一點與注重與現(xiàn)實生活的聯(lián)系的高中生物課程理念是相左的，因此應(yīng)當注重知識整合與解決問題。

我國生物教學(xué)在生物進化一部分的教學(xué)導(dǎo)入使用的例子為枯葉蝶的進化原因，這一例子在生物知識如此普及的今天似乎已落后于時代，很難引起學(xué)生的注意，難以使學(xué)生真正對問題產(chǎn)生好奇，進而進行以解決問題為導(dǎo)向的探究，而是僅僅注意書本材料。無法做到以問題為導(dǎo)向確實是我國生物教學(xué)的一大遺憾，而WISE 則重視真正以問題為導(dǎo)向，在教學(xué)過程中始終指向解決小丑魚生存的問題，由此使學(xué)習(xí)的目的針對解決問題而非獲得知識，這一點是完全符合探究學(xué)習(xí)本質(zhì)的。通過網(wǎng)絡(luò)平臺的推廣，以解決問題為指向的綜合課程將更加易于開發(fā)。

加強技術(shù)支持，促進對生物概念、理論的深刻理解WISE 在“進化”部分設(shè)計的模擬進化實驗很好地模擬了進化過程，讓學(xué)生直觀看到進化如何發(fā)生，如何影響生物的性狀，使學(xué)生具象地了解進化。WISE 提供的活動不僅有實驗，還有建模設(shè)計、辯論、討論、頭腦風暴、角色扮演等，可以充分活躍學(xué)生的思維。探究教學(xué)在我國教學(xué)中無法順利開展的一大關(guān)鍵問題在于資源不足。受限于時間、空間、客觀條件等因素，很多探究活動難以開展。如生物教學(xué)中“進化”這一部分，教師很難在現(xiàn)實中找到適合的例子來證明進化的發(fā)生，更難以向?qū)W生展示進化對于生物性狀的影響。在人教版課本中，“進化”這一部分沒有提供探究實驗，因為確實難以開展實驗。在實際教學(xué)中教師或完全不進行實驗，或使用類比模擬實驗，如在某一顏色背景板上“抓”顏色不同的“獵物”，以此模擬自然選擇的過程。這樣的教學(xué)不但耗費教師的精力，而且在實際開展中會遇到學(xué)生故意搗亂等未知問題，教學(xué)效果如何尚不得而知。

通過對比發(fā)現(xiàn)，WISE 所提供的模擬進化中自然選擇的實驗不但無需模擬，真實再現(xiàn)可能發(fā)生的情況，而且不需要教師做大量準備，更不存在學(xué)生搗亂的情況，教學(xué)效果必將十分良好?，F(xiàn)代教育技術(shù)支持下的探究教學(xué)不僅可以節(jié)約課堂時間，促進對生物概念、理論的深刻理解，增強教學(xué)效果，甚至能打破教學(xué)資源不足的窘境。這些優(yōu)勢將促使教師更加積極主動地開展探究教學(xué)。

我國由于探究教學(xué)起步較晚，與國外尚有一定差距，而WISE 的成功帶來很多啟示。如果在我國能夠全面推廣類似的網(wǎng)絡(luò)平臺教學(xué)，相信對于我國生物課程及教學(xué)的發(fā)展是大有裨益的。

[1]普通高中生物課程標準（實驗）[S].北京:人民教育出版社,2003.

[2]WISE[EB/OL].[2015-05-30].http://wise.berkeley.edu.

[3]吳偉,趙陽陽,熊耀華.基于網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)探究教學(xué)[J].外國中小學(xué)教育,2011(2).

[4]國家研究理事會.美國國家科學(xué)教育標準[S].戢守志,等,譯.北京:科學(xué)技術(shù)文獻出版社,1999.