对学生自主探究实验能力发展轨迹的研究.ppt

对学生自主探究实验能力发展 轨迹的研究 江苏省铜山县教育局教研室 袁 茂 坤 一、课题研究问题的提出 在初中生物新课程的实施过程中，我发现 许多教师在指导学生进行不同课题的探究 实验时，大都在同一个能力层面上重复进 行；对如何有序地培养学生的探究实验能 力，还缺乏整体的规划和设计。同时，我 们通过多种途径查阅相关的信息，也没发 现对应的研究成果。在这种背景下，我提 出了“对学生自主探究实验能力发展轨迹的 研究”之教学科研研究命题。 二、课题研究方案的设计 研究命题提出以后，我们对课题研究的可 行性进行了论证；对学生自主探究实验能 力发展的可能轨迹进行了假设；初步研制 了构建学生自主探究实验能力发展的策略 程序和评价指标；撰写了与课题研究相关 的教案与学案的草案；规划了课题研究的 三个阶段。 1.课题第一阶段的研究方案 在具体探究实验方法的指导下，学生通过 学习小组或个体的探究实验过程，不断地 感悟内化探究实验的设计思想和方法；让 学生在产生成功体验的同时，从宏观层面 上初步掌握探究实验设计和操作的一般方 法（观察现象、提出问题、做出假设、设 计实验、实施实验、得出结论）。在此过 程中，教师要对学生探究实验能力的发展 状况进行系统的测量和总结，为确定后继 探究实验的起点提供理论依据。 2.课题第二阶段的研究方案 在一般性探究实验方法的指导下，学生通 过学习小组或个体的主动探究实验过程， 尝试对探究实验各环节进行设计和操作； 经过反思总结和变式训练，掌握探究实验 的设计方法，形成探究实验的操作技能。 在此过程中，教师要对学生探究实验能力 的发展状况进行系统的测量和总结，为学 生开展自主探究实验提供理论依据。 3.课题第三阶段的研究方案 在教师的组织管理下，学生运用已经形成 的探究实验方法和操作技能，以个体的方 式进行命题探究实验或进行自主命题探究 实验。在此过程中，教师要完成对学生探 究实验能力水平的测量及课题研究总结。 三、课题研究方案的实施 （一）组织问卷调查 在课题实验之初，我们对实验学校初一学 生在小学的实验情况进行了问卷调查。通 过调查统计，课题组的教师掌握了学生在 小学阶段进行基本实验、观察实验、探究 实验的真实状况，为确定初中生物探究实 验的起点提供了依据。 （二）课题实验过程 1.在具体探究实验方法指导下的探究实验 2.在一般探究实验方法指导下的探究实验 3. 在教师组织管理下学生独立的探究实验 1.在具体探究实验方法指导下的探究实验（1） 第一阶段的探究实验，包括探究光照和水分对植 物生存的影响、探究植物对空气湿度的影响、尝 试探究水温变化对金鱼呼吸次数的影响、探究小 肠适于消化吸收的结构特点四个案例。在第一阶 段刚开始，学生对探究实验的内涵还是十分陌生 的，基本上不理解探究的含义。原因是他们在小 学科学课中尽管也接触个别探究案例，但由于他 们的科学课基本上都不被重视，实验基本上都没 有做，所以学生的探究意识和探究水平都是非常 低的。 1.在具体探究实验方法指导下的探究实验（2） 鉴于此，我们从学生的生活经验入手，激发学生 的探究意识；从教师具体示范、指导学生进行探 究实验过程开始，让学生在探究实验过程中产生 成功的体验，以激发学生对探究实验的兴趣。通 过探究光照和水分对植物生存的影响、探究植物 对空气湿度的影响两个案例，学生基本上能初步 感悟到探究的若干个重要步骤，并能够初步总结 出一部分探究实验的方法。他们基本明白了探究 实验到底是怎么一回事，对探究实验产生了比较 浓厚的兴趣。 1.在具体探究实验方法指导下的探究实验（3） 后来我们又经过指导学生对教材上有关探究实验 理论的系统学习，学生对探究实验有了比较全面 的认识，他们的问题意识也明显地增强了。在做 尝试探究水温变化对金鱼呼吸次数的影响、探究 小肠适于消化吸收的结构特点两个探究实验的过 程中，学生探究意识和探究水平都明显好于前两 个探究实验，而且还能自主选择一些实验器材。 但学生此时毕竟还是处在探究实验能力发展的初 始阶段，多数同学还只能独立完成探究实验的部 分环节；学生必须在教师的具体指导和示范下， 才能规范地完成探究实验步骤；学生利用学科理 论来论证实验假设的能力还显得比较薄弱。 1.在具体探究实验方法指导下的探究实验（4） 在第一阶段探究实验结束之后，我们组织 学生围绕探究实验的基本环节并结合自己 在探究实验中的具体情况进行了讨论和交 流。在此过程中，同学们基本上能针对探 究实验的基本环节客观地总结自己在探究 实验中的得失，许多同学还提出了针对性 的改进意见。通过总结交流，同学们从宏 观上初步内化了探究实验设计和操作的一 般方法。 2.在一般探究实验方法指导下的探究实验（1） 第二阶段的探究实验，包括探究暴饮暴食 引起消化不良的原因、探究阳光与有机物 的关系、探究植物进行光合作用的场所、 探究萌发种子释放热量、探究家鸽适应飞 行生活的特征、探究鱼类适应水中生活的 特征六个案例。在课题实验过程中，我们 依据学生已经具备的探究实验能力，逐步 减少了对学生的具体指导，增大了他们自 主探究问题的时间，强化了学生对探究实 验诸环节设计和操作的训练。 2.在一般探究实验方法指导下的探究实验（2） 例如，我们向学生推荐出一些实验原理和器材， 由学生根据自己已有的探究实验经验和理论知识 ，经过小组讨论，选择出需要的原理和器材。我 们指导学生设计对照组实验、实验记录表、实验 步骤，以此训练学生的实验设计能力。我们指导 学生实施具体的探究实验过程，以此训练学生的 实验操作技能。我们指导学生做好实验现象的记 录，以此培养学生实事求是的科学态度。我们指 导学生完成观察现象提出问题、依据问题做出假 设、依据实验现象得出实验结论的探究步骤，以 此训练学生在探究实验中的推理论证能力。 2.在一般探究实验方法指导下的探究实验（3） 。从实验过程看，学生经过讨论交流并在 教师的指导点拨下，逐步掌握了设计探究 实验方案的方法及完成探究实验的操作要 领。在探究暴饮暴食引起消化不良的原因 、探究阳光与有机物的关系两个案例的实 验中，学生能较准确地对实验结果进行预 期，能根据实验现象得出实验结论、初步 学会了对照组实验及实验记录表的设计。 2.在一般探究实验方法指导下的探究实验（4） 在探究植物进行光合作用的场所、探究萌发种子释放热量 两个案例的实验中，我们重点训练了学生设计对照组实验 和设计实验记录表的能力。学生在上述探究实验课题的研 究中，明白了对照组实验方案的设计与变量控制的关系， 弄清了对照实验的设计实际上就是根据单一实验变量的控 制来进行的；明确了实验记录表设计的关键是表头的设计 ，掌握了实验记录表设计的本质是实验研究对象及实验研 究对象在实验过程中指标变化的关系。在探究家鸽适应飞 行生活的特征、探究鱼类适应水中生活的特征两个具体课 题的研究中，我们利用学生积极的探究意识和较高水平的 探究实验潜能，只对探究实验的某些环节作简单的点拨， 学生就能根据探究实验所要研究的问题，选择出恰当的实 验原理和器材进行探究实验。 2.在一般探究实验方法指导下的探究实验（5） 从课题研究第二阶段整个过程看，学生逐 步形成了预期论证探究实验结果、设计控 制实验变量、设计探究实验记录表、依据 实验现象得出实验结论等方面的能力；他 们不仅能运用科学探究的一般方法完成探 究实验方案的设计和实施，而且还能把具 体的探究实验程序同一般性的自主科学探 究的策略进行有机的整合。 2.在一般探究实验方法指导下的探究实验（6） 在第二阶段探究实验结束之后，我们组织学生围 绕观察现象提出问题、设计对照组实验、设计实 验记录表、预期可能的实验结果及其对预期结果 的说理论证、根据实验现象得出实验结论、实验 操作要领等问题并结合学生自己在探究实验中的 具体情况进行了讨论、总结和交流。在此过程中 ，同学们能客观地总结自己在探究实验诸环节设 计和操作中的得失及改进意见。通过总结交流， 同学们内化了探究实验的策略程序；提高了独立 探究实际问题的潜能。 3. 在教师组织管理下学生独立的探究实验（1 ） 第三阶段的探究实验，包括探究蚯蚓适应 土壤生活的特点、探究烟草浸出液对金鱼 呼吸次数的影响和探究蚂蚁觅食行为（补 充）三个探究案例。在课题实验过程中， 教师组织学生运用已经形成的探究实验能 力，以个体的形式进行命题探究或进行自 主命题探究。从实验过程看，学生对探究 实验的策略程序理解得非常透彻，且具有 较强的应用能力。 3. 在教师组织管理下学生独立的探究实验（2 ） 他们在生活中不仅发现了许多值得研究的问题， 而且在对问题进行合理的筛选之后确立了自主探 究主题。在自主探究实验方案的设计过程中，学 生能对所研究的问题提出合理的假设并加以论证 ；能根据假设准确地设计对照组实验和实验记录 表。在自主探究实验方案的实施过程中，他们能 根据实验变量的控制方法来选择实验材料和实验 仪器；能规范地实施实验的操作过程并做好实验 现象的记录；能依据实验现象得实验结论并予以 解释。 学生探究实验能力的发展轨迹（1） 对探究实验非常陌生 能在教师具体指导下尝试完成某些探究环节 尝试完成整个探究实验过程 学生探究实验能力的发展轨迹（2） 教师具体示范指导学生探究实验 仅需教师部分指导学生探究实验 学生独立进行探究实验 学生探究实验能力的发展轨迹（3） 教师给定问题进行探究实验 自主选择问题的探究实验 实 验 阶 段 能完成整 个探究 实验 的 人数 能提出 问题 的 人数 能针对 问题进 行合理 假设的 人数 能设计 对照组（ 含实验 记录 表） 的人数 能对实验 结果进行 预测 和说 理论证 的 人数 能主动进 行 讨论 交流， 并对实验进 行反思的人 数 141%63.5%51.0%41.0%43.0%47.5% 295.80%98.2%94.0%88.5%84.5%98.0% 3100.%100.%100.%99.5%98.5%100% （三）课题实验直接效度的测量 （四）课题实验间接效度的测量（1 ） 参与课题实验学校的学生，在我市中考中取得了 显著的学习进步。我市规定在初二年级末提前举 行地理、生物中考，现把实验学校在2006年生物 中考成绩、2007年生物中考成绩进行比较。评价 数据是我县教研室从参试率、平均分、优秀率、 良好率、合格率五个指标，按一定的权重计算而 成（全县共有30个初中，2006年三校学生成绩为 非课题实验的初二全体学生的成绩，2007年三校 学生成绩为课题实验的全体初二学生的成绩）。 （四）课题实验间接效度的测量（2 ） 在课题实验的过程中，学生不仅逐渐形成了自主 科学探究能力，而且运用探究能力进行了学科理 论学习，取得了显著的学习效果；教师不仅创造 性地完成了课题实验，而且发表了18篇相关的课 题研究论文。 学校 比较项目 房村中学单集中学伊庄