楊 梅
(武漢城市職業(yè)學(xué)院武漢兒童科學(xué)教育研究中心 湖北·武漢 430064)
“普通生物學(xué)”是科學(xué)教育專業(yè)師范生的一門必修課,這些學(xué)生將來(lái)主要從事小學(xué)科學(xué)教學(xué)。《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》)指出,小學(xué)科學(xué)課程主要采用探究式教學(xué),科學(xué)探究包括提出問(wèn)題、作出假設(shè)、制定計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃、得出結(jié)論、表達(dá)與交流等環(huán)節(jié)。[1]表面上看,這些環(huán)節(jié)界限明確,但實(shí)際上它們是有聯(lián)系的,前面的探究環(huán)節(jié)完成不好,后面的環(huán)節(jié)就會(huì)受到影響,也容易降低學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行探究的熱情?!捌胀ㄉ飳W(xué)”的探究性教學(xué)中,教師在探究性教學(xué)的每個(gè)環(huán)節(jié)中恰當(dāng)引導(dǎo),可使學(xué)生少遇挫折,讓探究活動(dòng)順利進(jìn)行。
《課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確指出,在提出問(wèn)題環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生的要求是:嘗試從日常生活、生產(chǎn)實(shí)際或?qū)W習(xí)中發(fā)現(xiàn)與生物學(xué)相關(guān)的問(wèn)題;嘗試書面或口頭表述這些問(wèn)題;描述已知科學(xué)知識(shí)與所發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的沖突所在?!墩n程標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào)的是讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)并提出問(wèn)題,但在實(shí)際教學(xué)中,由于學(xué)生對(duì)問(wèn)題本身認(rèn)識(shí)不清,很難提出具體的問(wèn)題,或提出的問(wèn)題不具有探究?jī)r(jià)值,所以仍然需要教師的引導(dǎo)。
“興趣是最好的老師”,讓學(xué)生對(duì)問(wèn)題本身產(chǎn)生興趣,才能使他們更有熱情投入到科學(xué)探究中,所以教師需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,激發(fā)學(xué)生興趣。教師創(chuàng)設(shè)情境可采用以下三種方法。
(1)用直觀教具刺激學(xué)生產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)。教師通過(guò)向?qū)W生展示模型、圖片、視頻等,或直接向?qū)W生呈現(xiàn)活生生的生物,用這些直觀教具刺激學(xué)生,加強(qiáng)學(xué)生的直觀感受,激發(fā)學(xué)生探究的欲望。例如,在探究“魚鰭在游泳中的作用”時(shí),教師可向?qū)W生播放魚兒在水中自由游動(dòng)的視頻,并說(shuō)明游泳是魚鰭在起作用,可以刺激學(xué)生探究不同的魚鰭在游泳中的作用。
(2)將探究的問(wèn)題與學(xué)生的生活實(shí)際相聯(lián)系。教師可向?qū)W生講述與日常生活相聯(lián)系的事件,讓學(xué)生覺(jué)得想要探究的問(wèn)題對(duì)生活實(shí)際有所幫助,激發(fā)學(xué)生探究的興趣。例如,在探究“扦插材料的處理”時(shí),教師可設(shè)置這些問(wèn)題:情人節(jié)什么花最暢銷?大家想通過(guò)自己的扦插栽培得到玫瑰花嗎?從而可引導(dǎo)學(xué)生提出這樣的問(wèn)題:適宜扦插的材料,需要怎樣處理才容易成活呢?[2]
(3)激發(fā)學(xué)生在舊知識(shí)中發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題。教師可設(shè)置一系列的問(wèn)題,先引導(dǎo)學(xué)生回憶舊知識(shí),然后讓學(xué)生根據(jù)積累的知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)提出新的問(wèn)題。例如,探究“二氧化碳是光合作用必需的原料嗎”,教師可先引導(dǎo)學(xué)生回憶關(guān)于生物呼吸作用的知識(shí),然后提問(wèn):生物的呼吸作用會(huì)消耗氧氣,排出二氧化碳,為什么我們沒(méi)有缺氧的感覺(jué)?學(xué)生根據(jù)積累的知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)回答:植物的光合作用會(huì)吸收二氧化碳排出氧氣。教師追問(wèn):那二氧化碳在光合作用中起什么作用呢?可以引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題。
(1)確保創(chuàng)設(shè)的情境與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)。教師創(chuàng)設(shè)的情境不能只是為了讓探究活動(dòng)在熱鬧的氣氛中開(kāi)展,一定要確保創(chuàng)設(shè)的情境與教學(xué)內(nèi)容相關(guān),這樣可以保證學(xué)生具有探究的方向。
(2)鼓勵(lì)學(xué)生勇敢表達(dá)。教師創(chuàng)設(shè)了情境使學(xué)生產(chǎn)生疑問(wèn)后,學(xué)生因處于半信半疑的狀態(tài)而不敢表達(dá),教師要鼓勵(lì)學(xué)生將心中的疑惑大膽說(shuō)出。學(xué)生表述問(wèn)題時(shí),可能會(huì)存在表述口語(yǔ)化,問(wèn)題表達(dá)不清,提出的問(wèn)題難以探究等現(xiàn)象,所以教師要幫助學(xué)生科學(xué)有效地表達(dá)問(wèn)題,如告訴學(xué)生需要使用的專業(yè)術(shù)語(yǔ),從相同現(xiàn)象中提煉關(guān)鍵點(diǎn),提出的問(wèn)題要具有可操作性等。
在作出假設(shè)環(huán)節(jié)中,《課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)學(xué)生的要求是:應(yīng)用已有知識(shí),對(duì)問(wèn)題的答案提出可能的設(shè)想;估計(jì)假設(shè)的可檢驗(yàn)性。由于學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備和積累的生活經(jīng)驗(yàn)有限,“底氣不足”導(dǎo)致他們不敢作出假設(shè),或找不到作出合理性假設(shè)的依據(jù),所以不能缺少教師的引導(dǎo)。
(1)根據(jù)提出的問(wèn)題直接作出假設(shè)。提出問(wèn)題和作出假設(shè)兩個(gè)環(huán)節(jié)之間有很大的聯(lián)系,在某些探究活動(dòng)中,如果教師在提出問(wèn)題環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生引導(dǎo)到位,可使學(xué)生根據(jù)提出的問(wèn)題輕松自然地作出假設(shè)。如在上面的提出問(wèn)題環(huán)節(jié),學(xué)生已經(jīng)清楚地認(rèn)識(shí)到:植物的光合作用會(huì)吸收二氧化碳排出氧氣,所以學(xué)生可直接作出假設(shè):二氧化碳是光合作用的原料。
(2)利用已有知識(shí)進(jìn)行因果分析,作出猜想。在學(xué)生不能輕松作出假設(shè)時(shí),教師可為學(xué)生提供相關(guān)的知識(shí),或讓學(xué)生根據(jù)已儲(chǔ)備的知識(shí),引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)分析討論,嘗試對(duì)提出的問(wèn)題作出假設(shè)。例如,對(duì)種子萌發(fā)的環(huán)境條件作出假設(shè)時(shí),教師可讓學(xué)生閱讀教材上提供的資料:許多作物是在春天播種的,天寒地凍不適于播種。教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)播種季節(jié)進(jìn)行比較,分析得出這兩個(gè)季節(jié)的溫度差異很大,從而作出猜想:種子萌發(fā)需要適宜的溫度。[3]
(3)根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn),憑直覺(jué)猜想。由于學(xué)生已經(jīng)具備一定的生活經(jīng)驗(yàn),對(duì)于一些與生活實(shí)際聯(lián)系較大的探究活動(dòng),學(xué)生會(huì)憑直覺(jué)進(jìn)行猜想。例如,探究“酒精對(duì)水蚤心率的影響”,學(xué)生在教師的引導(dǎo)下提出問(wèn)題“酒精會(huì)影響水蚤的心率嗎”,有些學(xué)生會(huì)因在生活中觀察到醉漢情緒激動(dòng),而作出猜想:酒精會(huì)使水蚤的心率加快。
作出假設(shè)是讓學(xué)生敢于猜測(cè),但不是讓學(xué)生胡亂猜測(cè),教師需要引導(dǎo)與控制學(xué)生,避免學(xué)生做一些與探究?jī)?nèi)容無(wú)關(guān)聯(lián)的假設(shè),使學(xué)生作出的假設(shè)具有合理性,才有助于制定出解決問(wèn)題的可行性方案;另一方面,教師不能過(guò)分明確答案,讓學(xué)生可以輕易猜出探究的結(jié)果,這樣會(huì)限制學(xué)生思維的發(fā)展。[4]
在制定計(jì)劃環(huán)節(jié),《課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)學(xué)生的要求是:擬定探究計(jì)劃;列出所需要的材料與用具;選出控制變量;設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)。此環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生的要求較高,學(xué)生很難制定出周密的計(jì)劃,因此,教師可從以下三個(gè)方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)。
(1)用設(shè)問(wèn)的方式為學(xué)生制定計(jì)劃提供思路。學(xué)生制定探究計(jì)劃的能力有限,如果只提供了一大堆實(shí)驗(yàn)器材給學(xué)生,讓學(xué)生自行制定計(jì)劃,會(huì)使學(xué)生無(wú)從下手。教師可采用提問(wèn)的方式,設(shè)置一系列循序漸進(jìn)的問(wèn)題,讓學(xué)生經(jīng)過(guò)討論分析后回答,教師再進(jìn)行糾正,從而為學(xué)生制定計(jì)劃提供正確的思路。
(2)引導(dǎo)學(xué)生從安全性、容易取得和方便操作等方面選擇實(shí)驗(yàn)用具。探究活動(dòng)經(jīng)常采用實(shí)驗(yàn)的方法,教師需從安全性、容易取得和方便操作等方面引導(dǎo)學(xué)生確定實(shí)驗(yàn)所需的用具。另外,教師可引導(dǎo)學(xué)生平時(shí)注意收集日常生活中常見(jiàn)的物品,以此作為實(shí)驗(yàn)用具。
(3)引導(dǎo)學(xué)生遵循單一變量原則設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可根據(jù)作出的假設(shè)推斷出需要控制的變量,教師讓學(xué)生認(rèn)真思考可能影響探究的其他變量,確保其他變量一致:如實(shí)驗(yàn)中生物材料的大小和長(zhǎng)勢(shì)相當(dāng),液體的用量相同,各個(gè)實(shí)驗(yàn)組處在同樣的環(huán)境中(需要控制的變量除外),從而設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn),進(jìn)行探究。
《課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確指出在實(shí)施環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生的要求是:進(jìn)行觀察、實(shí)驗(yàn);收集證據(jù)、數(shù)據(jù);嘗試評(píng)價(jià)證據(jù)、數(shù)據(jù)的可靠性。由于學(xué)生動(dòng)手操作能力有限,加之還未形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,導(dǎo)致他們不能獨(dú)立完成實(shí)施計(jì)劃的環(huán)節(jié),教師可從以下三方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)。
(1)引導(dǎo)學(xué)生正確使用實(shí)驗(yàn)器材和減少實(shí)驗(yàn)誤差。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)操作才能得出正確可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),為了減小學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的差錯(cuò),在有必要的地方,教師應(yīng)向?qū)W生說(shuō)明如何進(jìn)行一些基本的實(shí)驗(yàn)操作和如何正確使用實(shí)驗(yàn)儀器。例如,探究“酒精對(duì)水蚤心率的影響”,教師可引導(dǎo)學(xué)生回憶如何使用顯微鏡和臨時(shí)標(biāo)本的制作過(guò)程。
此外,在實(shí)施計(jì)劃前,為了讓學(xué)生減小實(shí)驗(yàn)誤差,教師可從操作的準(zhǔn)確性、遵循單一變量、讀取數(shù)據(jù)等方面引導(dǎo)學(xué)生討論后得出,或通過(guò)多媒體直接向?qū)W生展示出實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)。
(2)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)查閱資料、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、利用經(jīng)驗(yàn)正確地收集證據(jù)、數(shù)據(jù)。證據(jù)和數(shù)據(jù)是進(jìn)行分析得出結(jié)論的重要依據(jù),教師需先讓學(xué)生明確應(yīng)該收集哪方面的證據(jù)或數(shù)據(jù),可通過(guò)查閱相關(guān)資料、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或利用生活經(jīng)驗(yàn)等途徑收集證據(jù)、數(shù)據(jù)。為了使收集的數(shù)據(jù)便于整理分析,教師可要求學(xué)生在實(shí)施計(jì)劃前設(shè)計(jì)并繪制好用于記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所需的表格。又如,探究“酒精對(duì)水蚤心率的影響”,為了引導(dǎo)學(xué)生正確收集數(shù)據(jù),教師提出問(wèn)題:水蚤的心率很快,有時(shí)1min 會(huì)達(dá)到300 多次,那怎樣數(shù)水蚤的心率?能不能從時(shí)間和計(jì)數(shù)的方式上改變?學(xué)生能回答出縮短計(jì)數(shù)的時(shí)間,教師需做補(bǔ)充:一般只數(shù)出水蚤10s的心跳次數(shù),為了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,可采用“打點(diǎn)法”計(jì)數(shù),即觀察到水蚤心臟跳動(dòng)一次后便在白紙上用筆打一個(gè)點(diǎn)。
(3)引導(dǎo)學(xué)生評(píng)價(jià)證據(jù)、數(shù)據(jù)的可靠性。在科學(xué)探究中,學(xué)生難免會(huì)得出不可靠的證據(jù)、數(shù)據(jù),針對(duì)這種情況,教師要引導(dǎo)學(xué)生從制定的計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)操作、收集方法等方面入手,評(píng)價(jià)證據(jù)、數(shù)據(jù)的可靠性。
在得出結(jié)論環(huán)節(jié),《課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)學(xué)生的要求是:描述現(xiàn)象;分析和判斷證據(jù)、數(shù)據(jù);得出結(jié)論。學(xué)生有限的生物科學(xué)素養(yǎng),使他們不能很好地完成《課程標(biāo)準(zhǔn)》提出的要求,為了達(dá)到這些要求,教師可從以下兩個(gè)方面引導(dǎo)學(xué)生。
(1)耳濡目染,讓學(xué)生用生物學(xué)術(shù)語(yǔ)準(zhǔn)確地描述現(xiàn)象。要想讓學(xué)生養(yǎng)成用生物學(xué)專業(yè)術(shù)語(yǔ)描述探究所得現(xiàn)象的習(xí)慣,教師需作好帶頭作用,平時(shí)授課中盡量使用專業(yè)術(shù)語(yǔ),如不要將“種子萌發(fā)”說(shuō)成“種子發(fā)芽”,“葉片”說(shuō)成“葉子”,在這種“耳濡目染”的條件下,學(xué)生會(huì)逐漸學(xué)會(huì)用專業(yè)術(shù)語(yǔ)描述現(xiàn)象。
此外,在學(xué)生描述出錯(cuò)時(shí),若是學(xué)生用語(yǔ)不專業(yè),教師要及時(shí)指出并加以糾正,同時(shí)提醒學(xué)生改正;若是描述的現(xiàn)象不符合實(shí)際,教師要讓學(xué)生再次評(píng)價(jià)證據(jù)、數(shù)據(jù)的可靠性。
(2)篩選整理證據(jù)、數(shù)據(jù),推斷事物之間的聯(lián)系得出結(jié)論。教師引導(dǎo)學(xué)生篩選出對(duì)探究結(jié)論有利的證據(jù)、數(shù)據(jù),可將數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和加工(如通過(guò)列表、繪圖等方式),用證據(jù)、數(shù)據(jù)推斷事物之間的聯(lián)系,揭示事實(shí)或規(guī)律,從而得出結(jié)論。
例如,探究“花生果實(shí)大小的變異”,學(xué)生測(cè)量出花生果實(shí)的長(zhǎng)度后,會(huì)得出大量的數(shù)據(jù),教師可引導(dǎo)學(xué)生將這些數(shù)據(jù)用直方圖或折線圖表示出來(lái),學(xué)生很容易便發(fā)現(xiàn)大花生的平均長(zhǎng)度大于小花生,[5]教師通過(guò)用俗語(yǔ)“種瓜得瓜,種豆得豆”引導(dǎo)學(xué)生,讓學(xué)生得出結(jié)論:是遺傳物質(zhì)不同導(dǎo)致的。
《課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出在表達(dá)和交流環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生的要求是:寫出探究報(bào)告;交流探究過(guò)程和結(jié)論。由于已經(jīng)得出探究活動(dòng)的結(jié)論,使得處于最后的表達(dá)和交流環(huán)節(jié)得不到學(xué)生的重視,然而這個(gè)環(huán)節(jié)同樣是不可缺少的,它可使探究教學(xué)得到完善。教師可從以下兩個(gè)方面引導(dǎo)學(xué)生。
教師可要求學(xué)生在探究的過(guò)程中完成探究報(bào)告,或讓學(xué)生在課后完成,教師要強(qiáng)調(diào)以規(guī)范的格式完成探究報(bào)告,規(guī)范的格式可以再現(xiàn)探究活動(dòng)的各個(gè)過(guò)程,為了督促學(xué)生認(rèn)真完成,可將探究報(bào)告作為評(píng)價(jià)探究活動(dòng)完成質(zhì)量高低的標(biāo)準(zhǔn)。
為了使學(xué)生吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),培養(yǎng)語(yǔ)言表達(dá)能力和理論聯(lián)系實(shí)際的能力,教師可從以下三方面引導(dǎo)學(xué)生積極交流。
(1)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)反思。先讓小組代表說(shuō)出探究活動(dòng)中進(jìn)行得不順利的地方,其他同學(xué)認(rèn)真聽(tīng)取,從制定的計(jì)劃是否完整、實(shí)驗(yàn)操作是否正確、收集的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確等方面出發(fā),幫助發(fā)言的小組找出原因,并客觀地反思自己的探究歷程,從而吸取經(jīng)驗(yàn)。
(2)引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)服他人同意自己的探究結(jié)論。其次,教師讓各組代表匯報(bào)探究的結(jié)論,要求小組代表對(duì)探究結(jié)論加以解釋,用探究得到的數(shù)據(jù)或生活中積累的經(jīng)驗(yàn)去證明探究結(jié)論的正確,讓其他小組的成員同意自己的探究結(jié)論。
(3)引導(dǎo)學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際。最后,教師可讓學(xué)生表達(dá)探究所得的知識(shí)對(duì)生活有什么幫助或啟示,可讓學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí),達(dá)到“學(xué)以致用”,并給學(xué)生帶來(lái)成就感。 例如,探究得出影響種子萌發(fā)的環(huán)境條件后,學(xué)生可能這樣發(fā)言:剛收獲種子時(shí)為了抑制種子萌發(fā),可將種子放在陰涼干燥的地方。
科學(xué)探究是“普通生物學(xué)”的主要教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式,探究性教學(xué)過(guò)程中,教師科學(xué)的引導(dǎo)貫穿科學(xué)探究的全過(guò)程提問(wèn)、假設(shè)、制定計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃、歸納總結(jié)、表達(dá)交流等。保證學(xué)生開(kāi)展有效的科學(xué)探究,從而掌握必備的科學(xué)知識(shí)、學(xué)習(xí)科學(xué)的方法、崇尚科學(xué)精神、養(yǎng)成良好的科學(xué)品質(zhì)。