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旨在课堂改进的教师研究,王 洁 X 上海市教育科学研究院,一、学生应该怎样学科学？,一位地质学家绘制华盛顿州的海岸矿产图时，惊讶地发现了一片死亡的西洋杉树林。相当大一部分仍直立在地上，但明显已死了好多年了。在俄勒冈州和华盛顿州其他几处海岸边，他也找到了类似的直立着的死树林。他感到奇怪：是什么导致了大面积树林的死亡呢？,从一则科学家研究的实例说起,他仔细考虑自己所知道的有关地震、地壳板块边界及海岸线塌陷等方面的知识，以寻求可能的解释。他提出了一串问题：,表现出好奇，从已有知识背景中提炼出问题,这些树是同时死亡的吗？ 这与附近的火山活动或生物学上的某种枯萎病有关吗？ 既然是发生在沿海地带，是否与那咸咸的海水有关呢？,地质学家使用了C-14放射形探测法测量这些树的最外层年轮形成的时间，发现它们都死于300年前。至于树木死亡的原因，在绘图的过程中找不到这些地区广为存在火山沉积的证据，更为重要的是这些树木没有被烧焦，仍直立着。经仔细检查也没有发现曾发生过虫害的迹象。,使用技术和数学方法收集证据,地质学家开始考虑，可能是海水毁灭了这些树木。他回想起，1964年发生了较大的潜没带地震，由于大部分处于太平洋下的一个地壳板块滑到了北美地壳板块的下面，而阿拉斯加州正位于北美地壳板块，结果其海岸大部分沉到了海平面以下。地震造成海岸下沉，使阿拉斯加州数平方公里海岸森林浸没在海水中，死掉了。 在华盛顿州和俄勒冈州海岸地带也存在类似的潜没带，正是它促使咯斯咯特火山的形成。他想知道，是否300年前发生了一次地震，使得华盛顿和俄勒冈的大部分海岸下陷，从而导致这些地方的树木被海水淹死呢？,利用以前的研究，提出假设,为了验证这种解释，他又搜集了更多的数据。他仔细检查了这片地区的沉积物。在从死亡之树林流向内陆的河流的河床里，他找到了保存完好的沉积物区域，在这里的泥土下面发现了一层沙子-它完全不象沙层上面和下面的那些土壤，黑黑的，富含黏土。 地质学家知道，潜没带地震常会产生地震海啸，他想，这层沙可能是海啸期间冲刷过来的海岸边的沙子。果真如此的话，这会是一次较大海岸地震的有力证据。沙层中发现的化石表明：这些沙来自于海洋，而不是从内陆冲刷出来的沙子。,搜集证据，提出可能的解释,在同行会读到的期刊上，地质学家发表了几篇文章，提出假说：他在海岸边发现了死亡的树林和沙层，这有力地证明了这儿曾发生过一次较大地震，时间大约在300年前。,在证据的基础上发表自己的解释,几年后，远在日本，一位地震学家刚好在研究历史上潮汐强度记录。以证明一些遥远地方曾发生过的地震海啸。他证实1900年1月17日，在太平洋边缘某处，发生过一次较大的地震，但这次地震的震源还处于争议之中，历史记录排除了在太平洋周围众所周知的震源带发生很大地震的可能性。得知地质学家在太平洋西北部的死亡森林的发现，那位日本地震学家提出：这次海啸起因于一次大潜没带地震，这个潜没带位于现在的俄勒冈州和华盛顿下面。,考虑新的证据,地质学家现在有了更多证据支持自己的解释，即那层沙子是一次伴随地震而来的海啸的结果。进一步检查海岸沉积物，他又发现一些更多的、更古老的死亡树林和沙层。他现在认为：象他最初证明的那次地震一 样，在过去千余年间，产生巨大海啸的地震多次发生，一直在反复撞击太平洋海岸 ，就象这些大地震也在撞击位于日本、菲律宾、阿拉斯加及南美洲西海岸大部分地区下面的其他潜没带一样。地震引起海岸下沉，树木浸泡在海水中，于是死亡了。,添加解释,科学研究有时能影响到公共政策，这位地质学家的发现也影响到了公共政策。公共官员详细研究了他的调查结论，对地震有了更深的理解，在此基础上重新修订了华盛顿州和俄勒冈州的建筑法，把对新建筑物抗震力的设计要求提高了50%。,解释作为政策咨询, 好奇提问- 利用已有的知识背景 收集证据-使用技术和数学方法 提出假设-根据以前的研究 提出可能的解释-在证据的基础上 发表解释 考虑新的证据-利用别人的研究 添加解释 解释作为政策咨询,秋天，学生们在休假一天后返回学校时特别兴奋。几个学生将格瑞老师拉到窗前，指着外面说：“操场上那几棵树怎么了？我们发现它们有些变化。” 格瑞老师不明白学生的意思，说：“告诉我你们的意思是什么？” 学生们指着并排长着的三棵树，一棵叶子掉光了；中间那棵树叶子的颜色参差不齐，但主要是黄色；第三棵树叶茂密苍翠。 学生们问：“为什么这三棵树会有这么大的不同呢？它们过去看上去不都是一样的吗？” 老师无言以答。,学生在科学课堂中的学习,按课程计划，这个班级要到这一学年的后期才开始学习植物，不过格瑞老师认为这正是学生们去调查植物生长情况的机会，由于问题是学生们自己提出来的，所以会特别激励他们去寻求答案。老师决定“冒一次险”，让学生在她的引导下进行调查。毕竟学生有过一些经验，去年他们曾观察过种子在不同条件下的生长情况。,格瑞老师将一张大白纸挂在学生们都能看到的位置上，告诉学生：列张清单，把那些认为有关外面三棵树差异产生的所有可能的解释都写在上面。,与光照有关； 一定是太多水的缘故； 这三棵树看起来不同，可过去它们看上去是一样的； 秋天到了，有些树的叶子会比其它树掉得早一些； 地下有有毒物质； 三棵树年龄不同； 有害虫吃树叶； 一棵树比另两棵要老一些。 ,当学生认为已提出足够多的观点时，格瑞老师鼓励他们进一步思考，在这些观点中，有哪些解释可以进行调查，哪些只是描述？,请每一位学生挑出一个她或他认为是正确的解释，并据此将学生分成小组，例如“水”组，“季节”组等等。,老师要求每一个小组制定计划并开展一次简单的调查活动，以弄清能否找到一些证据来回答他们的问题。,当学生制定调查计划时，格瑞老师走到他们中间，仔细听他们的计划。,格瑞老师要求每个小组向全班同学解释他们的想法，促使学生们进一步提炼观点。,使用这种实时、公开的现场评估，格瑞老师帮助学生们思索自己处理问题的过程，促使他们考虑是否可能有更好的方法。,接下来三周，科学活动的时间被拨了出来，留给学生们开展调查研究。,学生小组充分利用各种资源，搜集有关树木特性、生长过程及其周围环境的信息。,“相异年龄”小组很快找到了问题的答案，他们与曾参与操场上部分树木种植的家长教师协会成员取得了联系，并且得到了购买树苗的原始单据，然后，他们到苗圃去核实，结果发现这三棵树品种相同，购买时树龄相差无几。 “水”小组决定：尽量每隔一小时就察看一下地面，他们轮流值日并连续记录下各人的观察。有些同学住得离学校较近，课后及周末就由他们继续观察。 虽然没有做到每个小时都观察记录一次，但他们记录的数据足够向全班同学报告：“没有叶子的那棵树几乎一直淹在水里；中间那棵有时淹在水里；那棵长满绿叶的树周围地面潮湿，但从来没有淹在水里。” 有学生回忆，几个月前，他妈妈种的天竺葵中有一株的叶子变黄了，妈妈告诉他，这是由于水太多的缘故。,老师给了“水”组一本小册子，名为栽培健康植物。 “水”组读了这本小册子后，明白了当植物的根部被水包围时，根部无法从周围的空间里吸取空气，等于是被水淹着。基于从观察和小册子中获得的信息，同学们推断：无叶的树被淹，中间的那棵部分被淹，而第三棵则没有被淹。 “水”组继续工作，调查水的来源。他们发现：学校管理员一周有三次打开草坪洒水系统，开放时间太长了，过量的水流过草坪，汇聚在树基旁，由于地面有点坡度，大部分水流到了植树带的一端来。他们同其他小组一起，向全班同学汇报了调查结果。,各个小组汇报后，学生们得知：有些观察结果和得到的信息不能解释三棵树有差异这一现象，例如调查是否这三棵树本身存在差异的小组所做的工作； 有些只能部分支持观察现象，例如认为这些树可能遭受到虫害的小组的工作。 对学生来说，感到最合理，既符合所有观察又符合从其他处获知的信息的，是水太多这种解释。 全班学生很满意，在经过三周工作后他们找到一种合理的解释。,在格瑞老师的建议下，同学们给管理员写了一封信，告知他们的发现。管理员来到他们班上表示感谢，并表示他将改变浇水程序。他确实这样做了。,亲爱的汤姆逊先生： 我们班同学注意到，教室窗外三棵树各有不相同，一棵落光了树叶，一棵树叶子颜色参差不齐，还有一棵却长满绿叶。 家长-教师协会成员告诉我们这三棵树来自苗圃，我们同苗圃取得了联系，他们告诉我们这些树属于同一品种，并且树龄相同，所以这不是产生差别的原因。 我们发现，那棵光秃秃的树总是浸在太多水中，树叶颜色参差不齐的树有时浸在水里，而挂满绿叶的树从来也没有浸在水里过。 我班同学看到书上说，植物不能淹在太多水中，否则，它会死掉。我们想这可能是这三棵树产生差异的原因。 我们注意到您经常打开洒水系统，水流出来汇聚到了那棵秃树和那棵叶子颜色参差不齐的树那儿。我们认为您少洒点水也许会更好一些。 六年级 格瑞老师班上全体学生,最后，格瑞老师问学生，怎样才能证明他们的解释是正确的呢？学生们讨论后决定，这只有等到明年看这些树是否活过来。 来年同月，同学们看到这三棵树上都挂满了绿叶。 学生们现在更坚定他们得出的结论有效地解释了他们的观察 。,成功的科学教育既能让学生学到科学概念又能帮助他们发展科学的思维能力。 科学课堂中有效的学习要依靠多种不同的教学方法。,1. 学生在他们已有知识和观念的基础上建构新的知识和理解,背景资料：鱼就是鱼 有一条鱼，他很想了解陆地上发生的事，却因为只能在水中呼吸而无法实现。它与一个小蝌蚪交上了朋友。在小蝌蚪长成青蛙后，便跳上陆地。几周后，青蛙回到池塘，向鱼汇报他所看到的。青蛙描述了陆地上的各种东西：鸟、牛和人。结果鱼根据青蛙的描述将每一样东西画了出来：每一样东西都带有鱼的形状，只是根据青蛙的描述稍作调整人被想象为用鱼尾巴走路的鱼、鸟是长着翅膀的鱼、奶牛是长着乳房的鱼。,在人们基于自己已有的知识建构新知识中，创造性的机遇和危险并存。 在教学上的合理引申，就是教师需要注意学习者原有的不完整理解、错误观念和对概念的天真解释对所学科目的影响。 教师还需要依据这些概念来帮助每个学生达到更成熟的理解。 如果忽视学生的初始概念、观点，他们获得的理解与教师的期望会有很大的差别。,2. 学生通过修改和提炼他们现有的概念、通过把新的概念纳入已有概念之中，来形成新的知识,3. 学生者与他人互动的社会环境是学习的媒介,4. 有效的学习需要学生自己控制学习过程，主动的学习,关注于理解、自我评价和根据已教授的和需要改进的内容进行反馈的教学活动，使学生将所学知识迁移到新情境的程度得到增强。,请您分析： 有三位教师：第一位教师的目标是让学生完成作业；通过他的监督、检查学生所完成作业的数量和质量来达到这个目标。他的重点在于活动，从过时的作业到最流行的太空时代项目等任何一种活动。第二位教师强调学生在开展活动时所学到的内容。第三位教师也不例外，但他增加了学习目标不断地把更多的学习过程交给学生。,当你走进教室，你看到了：学生以小组为单位，制作视频动画或多媒体演示文稿；你发现教师从一个小组走到另一个小组，检查学生作业的进展情况，解答学生的问题。 你能辨别三种类型的老师吗？,经过几天的教学，你发现了明显的差别。 第一位教师将重点完全放在完成作业的过程和所完成的作业（作品）上学生是否参与了，每个学生是否得到平等的待遇，他们是否出色地完成了作业。 第二位教师也参与了整个过程，但他还关心学生从经理中所学到的知识，并采取措施确保学生消化所学的知识，而不仅仅关注学生的表现。 第三位教师的教室里有一个引人注意的离子，学生们一直在研究蟑螂，通过阅读、观察，他们对蟑螂是如此的了解，以致于他们想与学校的其他班级分享所学到的知识；于是他们就制作出一盘录象带供其他班级学习。,看上去相似的学习活动中所蕴藏的差异是相当深远的。 第一位教师的教室里，学生在学习有关媒体制作方面的内容，但媒体制作很可能从学习其他方面的途径中学到。 第二位教师的教室里，教师的教学在于确保满足活动的初始教育目的，它不把教学仅仅沦为一个媒体制作练习。 第三位教师的教室里，媒体制作与学习相伴，而且是学习的直接结果，学习体现在媒体制作中。教师的大部分教学工作在媒体制作的观念产生以前就已经完成了，他所要做的只是帮助学生在做项目时始终看到他们的学习目的。,5. 学生能否把知识运用到新的情境之中，也即能否进行知识的迁移，要看他们在多大程度上理解学习,理解是完美的，但很难从科学的角度去研究它。 学生常常很少有机会去理解或搞懂主题，因为许多课程总是强调记忆，而不是理解。教科书充满了要求学生记忆的事实，大多数测验也只是评估学生记忆事实的能力。 对某些领域（国际象棋、历史、科学和数学）的专业知识的研究表明，专家思考和解决问题的能力主要一览于有关学科领域的大量知识。,但 “有用的知识”不同于仅仅罗列出的无联系的事实。 专家的知识是围绕重要概念而联系和组织起来的；它“有条件地”指明了知识可使用的场合；它支持理解和迁移到其他场合，而不仅仅是记忆能力。,背景资料： 动脉：a. 比静脉更有弹性； b. 运送从心脏输出来的血 c . 比静脉的弹性差 d. a和b e . b和c,熟悉动脉和静脉的人不仅知道上面所提及的事实，还理解动脉和静脉各自的特性。从心脏流出的血是喷射出来的，动脉的良好弹性有助于适应压力的变化。心脏的血需要向上流动到大脑，也需要向下流动，动脉的良好弹性使它能够担当一个单向通道角色，每一次血喷射完后就关闭，防止血倒流。 理解动脉、静脉的结构与功能之间的关系，所以可能使用已学习过的内容来解决新问题有了迁移。,二、我们可以怎么做的,需要一点研修的技能,从问题出发，让问题引导学习,同伴互助，让差异推动进取,问题怎么来？,开展教学现状诊断 将教学教研情况调查作为研究的切入点,普遍的常态课诊断,一项可以参考的策略,参照目标的倾向性问题发现,结合直观课例的代表性案例分析与归纳,讨论与理解操作的基本方式,在明确一般的基础上，启发引导实践个性 求同存异的比较实践（有参照点引导与实践比较 / 变式 迁移）,倾向的 方向的 关键的,共识引导个性 纲举而目张,样本分析 以特殊看一般,解剖麻雀 问题引导与联系自己的讨论互动,个性风格 能力实际,个别与一般 我与他,忌空 忌散 忌糊 忌拔苗助长,学科统领性观点 关于学科内容、方法和性质的知识 对于中小学最有学习价值的知识 这部分知识的核心概念及其广泛联系的知识 特定内容的教学 学生对此内容容易理解或误解的知识（提高效率的奥秘） 此内容来龙（生长点）去脉（包括应用）以及横向