广西钦州市第二中学高中生物教师论文 探究式教学在高中生物教学中应用的研究(1).doc

广西钦州市第二中学2014年高中生物教师论文 探究式教学在高中生物教学中应用的研究一、探究式教学的内涵及特征（一）探究式教学的基本内涵最早提出在学校科学教育中要用探究方法的是美国著名教育家杜威。1909年，在大多数教育者认为科学教育方法主要是通过直接教学让学生学习大量的科学知识、概念和原理的情形下，杜威则认为科学教育不仅仅是让学生学习大量的知识，更重要的是让学生学习科学研究的过程和方法。他对当时普遍盛行的（接受式）灌输式教学提出严厉批评：科学教学过于强调信息的积累，而对科学作为一种思考的方式和态度没有给予足够重视。1916年，杜威发表了他最著名的教育著作民主主义与教育，从理论上论证了科学探究的必要性，概括了科学探究的五个步骤，并以此为基础创立了“问题教学法”。其中提到：探究作为人的本能和兴趣，是提供学习活动的基础和动力。随着60年代科学认识论的质的变化，加上苏联人造卫星上天的冲击，激起了世界性科学竞争的浪潮。振兴科学技术，培养科学技术工作人员，成了各国共同关注的课题。要求改革中小学课程的呼声发源于美国继而响遍世界。在这样的改革潮流带动下，美国芝加哥大学教授施瓦布于1961年在哈佛大学的纪念演讲中，首先提出了“作为探究的理科教学。”而后他领导当时生物科学课程研究会开发了用于中学生物课程教学的生物科学探究教学模式的生物探究模式。施瓦布还领导生物科学课程研究委员会对生物学教材进行改编，编著了一套成功的高中生物学教材生物科学，该教材体现了鲜明的实验科学色彩和探究学习理念，具有广泛而深远的影响，目前该教材已经被世界许多国家和地区翻译使用。该教材的特点是欲通过引导学生用类似于生物学家进行科学研究的方法去获得信息、处理信息、解决问题，并进行学习。该教材的最突出特征就是倡导探究式教学模式，因为探究式教学是以科学探究作为学习科学的中心环节。如果探究式教学模式用于生物学课堂教学，在教学中学生通过探究活动可以获得知识、领悟科学的思想观念、领悟科学方法以及进行的各种活动；能动地学习科学的过程；培养学生的创新精神和探究能力、研究能力；可以使学生把科学知识的学习和科学方法的训练结合起来，将所学知识用于解决新问题；可以使学生对科学、技术、社会的关系，科学的性质等问题有切身的认识和体验；还可以培养学生的科学态度和科学精神；从而使学生的科学素养得到全面提高。该教学模式的操作程序包括四个阶段：第一阶段：向学生提出调查的领域和调查研究方法。、第二阶段：选择调查研究的课题，学生确认调查研究中的困难，这种困难可以是资料解析方面的、资料提出方面的、实验控制方面的或进行推论方面的；第三阶段：学生思考调查研究的问题，确认探究中的困难；第四阶段：要求学生思考排除困难的方法。探究性学习的思想源于科学探究，而科学探究是指科学家研究自然界并根据研究中发现的证据提出了解析的多样化方式。它包括科学思维、科学探究过程和科学探究技能3个方面的内容。其中，科学思维是科学探究的核心和灵魂，对科学探究过程和探究技能起统率和支配作用。探究性学习是指把科学探究引进学习过程中，让学生采用科学研究的方式来进行学习。例如，施瓦布认为探究学习是指：“儿童通过自主地参与知识的获得过程，掌握研究自然所必须的探究能力；同时，形成认识自然的基础科学概念；进而培养探索世界的积极态度”。在美国国家科学教育标准中，探究性学习是一种积极的学习过程“学生去做的事情，而不是为他们做好的事”。换言之，就是让学生思考做什么，而不是让学生接受教师思考好的现成结论。1（二）、探究性教学的特征为了促进学生的探究性学习，教师必须探究性教学的基本特征。探究性教学作为现代教学的一种模式，在其处理理论和实践、结构与功能以及教学的诸要素之间的关系方面，具有许多其他教学模式所不能显示的下列几方面的特征。1、结构性探究性教学非常注重处理好教学内容、教学方法和教学手段三者之间的关系，不因为它不是真正的科学研究活动或出于某种考虑，过分强调一方面而忽视另一方面。2、多侧面性探究是人们用以追求探索未知事物，以期达到“知其然，也知其所以然”的多种不同途径和方法，也是学生长知识、长见识、长才干的一种多侧面活动。3、情景性用于开展探究教学的问题，必须反映学生的现实生活，着眼于解决生活中的实际问题。因此，探究活动也应在具体情景中进行。4、引导性在探究性教学过程中，教师要善于激发学生学习的主观能动性，积极引导学生分析和思考问题，以便他们能积极主动地从探究的此阶段迈向彼阶段。这探究活动中，学生的探究离不开老师的引导，教师也不因过分强调探究学习的主动性和独立性而放弃引导。5、合作性学生这开展探究活动的过程中，通过小组合作探究的方式，这讨论和交流中转变原来不正确的看法重构新观念，以利相互促进，共同提高。6、诊断性探究教学要求学生在探究学习的过程中，必须进行自我观察、自我测试、自我检查和自我调整等活动，以诊断他们在学习扎实所追求的是否是自己设置的目标。7、反思性在探究教学中，学生应该经常进行自我分析、自我评价和自我监控，从而获得自我体验，进而不断调整探究策略以顺应探究实际。8、建构性在探究教学中，学生在获得知识时，都必须经历“建构”这样一个由“外”“内”的转化过程，教师要在这一过程中调动学生原有的知识和经验，促进学生认识新问题，同化新知识并建构他们自己的意义。9、累积性在探究活动中，学生的一切新的学习都是以决定“学什么”、“学多少”、“怎样学”的方式建立在以前学习的基础上，从某种程度上来说就是怎样利用以前的学习。10、开放性探究教学是一个开放的活动系统，需要在与其他教学的相互作用过程中得到不断改进和完善。二、探究内容选择的原则1、适度性原则：该原则一方面是指探究内容在量上的要求，既不能过于复杂，需要花费较长时间才能完成；也不能太简单，学生很容易得出结论，从而失去探究的兴趣。在每一次探究中，一般要围绕一个中心问题展开。例如，在“有丝分裂”的教学中，首先向学生提供背景资料：生物种类不同，细胞中染色体数目也不相同，但同一种生物细胞中的染色体数是衡定的。然后提出探究问题：当一个母细胞（2n）经过一次有丝分裂所产生的两个子细胞（2n）时，其染色体是怎样平均分配的？这样，学生就会围绕这一中心问题进行观察、分析和归纳，而不会被细胞周期中各个时期的变化特点所扰乱。另一方面，适度原则更主要是指难度上的适宜，所探究的问题既不能过难，超出了学生的知识能力水平，使其望而生畏，也不能过易，学生可以毫不颖问，不费努力即可解决。问题的难度应该控制在学生的最近发展区内，这样的难度水平的问题，可以有效地调动学生的知识和能力储备，通过探究而获得结果。2、兴趣性原则：主体性是探究教学的一个显著特征，学生主体性的发挥需要在动机的驱动，这就要求所探究的问题对学生来说富有吸引力和抄挑战性，使他们有对问题的惊奇，有寻求假设的冲动，有验证假设的欲望，有发现的兴奋与激动，有成功的愉悦与欢快。那么，什么样的探究内容能够引起学生的兴趣？首先，能够满足学生现实需要的内容能够引起学生的兴趣。例如，学生对红绿色盲的遗传比对孟德尔的遗传定律更感兴趣，这样的探究内容就适合于探究。其次，对于超越常规但又在情理之中的问题内容，学生也会感兴趣，因为这样的问题能够激发学生了解的欲望。例如，摩尔概发现的果绳的连锁互换遗传现象，与学生已获得的孟德尔遗传定律之间的冲突，容易引发学生的认知失衡，从而激起探究的欲望。再次，对于具有一定难度的问题学生易感兴趣。23、可操作性原则：可操作性是指探究内容可以通过有步骤的探究活动得到答案的问题。这里有两方面的要求，一是探究的结果与某些变量之间具有因果关系，这种关系通过推理是可以成立的。如：燕麦胚芽鞘向光性弯曲生长与单性光照和胚芽鞘尖端之间的因果关系；温度、ph值与酶的活性之间的关系等。二是这种果联系在现有条件（如学习材料、实验设备等）下可以能动过探究活动而证明。4、应用性原则：该原则是指所选择的探究课题能够紧密联系社会生产、社会生活和学生实际。例如，植物水分代谢和合理灌溉；植物矿质代谢和植特营养。5、因地制宜原则：该原则是指从探究课题的确定到实验材料的选择都要与当地的实际情况结合起来。三、探究教学的模式原则1、主体性原则教师要把学生作为真正的教育主体，要求教师肯定学生具有作为人所特有的主动性、独立性和创造性，肯定学生具有人类特有的思想情感，以学生为出发点和归宿，不学生为主体作为实施教学的基本点，使教师为主导成为实现学生为主体的根本保证。做到一切教育设施、条件都为学生主体性的发展而选择和设计，不断诱导学生的主体意识。2、民主性原则在探究教学中，培养学生非逻辑性、求异性、发散性等思维品质需要民主的环境。要建立民主的师生关系，提倡民主的课堂环境，允许学生自由交流，充分尊重学生的个性。通过民主的民主讨论、民主的行动，形成有利于学生进行探究的课堂气氛。从而使学生对教师即尊敬又无顾虑，心理轻松，自在愉悦，各抒己见。3、差异性原则个性是差异性的具体体现，而认识学生个性是实施差异性教育的基础。创新的本质是标新立异，它需要个性的充分发展和张扬。正因为如此，在探究活动中应更加注重在尊重学生个性差异的基础上因材施教，培养学生的创新能力。4、尝试性原则教育过程的本质是使学生通过认识人类已有文化，从而促进全面发展的认识过程，具有对人类认识的重复性和创新性的特征。为培养学生的创新能力就必须在此过程中贯彻尝试创新。5、鼓励创新的求异性原则创新思维活动具有求异性、发散性等特征。因此，一个阶段或整体的探究或教学活动终结时，对其质量的测量与评价，就应遵盾求异性原则。3四、探究教学模式的实践案例设计：叶绿体中色素的提取和分离该实验的目的是为了提取和分离叶绿体中的色素，从而验证叶绿体中色素的种类和颜色。在取材上课本建议使用菠菜叶，从以往的教学经验中得知，实验后学生就局限于菠菜这一材料上，不会思考：“是否还有其它更适宜的材料？”正是教材的不足，而象在南方，课程进度快，一般是在10月分就开展这个实验了，而菠菜大概11月市场上才有买。恰恰可以确定为实验的探究点。下面是以钦州市第二中学高二年级作为实验对象。课前布置预习，并要求学生带来自己认为合适的植物叶片。创设情景：探究式教学首先要激发学生的探究欲望，营造一个让学生主动参与的教学情景。教师提出以下问题引入新课：1.各种植物的叶片颜色为何有所不同？2.叶绿体中色素有哪些种类？各色素颜色如何？3.要研究色素，如何叶绿体中色素?4.除了菠菜，还有其它适宜材料吗？用自己带来的叶片试试。由于实验要求的变化，学生不能直接从课本上找到答案，只能通过亲自实验、细心观察才能作答，加上学生对自己选择的实验材料非常关注，他们跃跃欲试。接着教师讲解实验原理，并指导探究的方法。为了有利于学生自主探究，提出以下问题让学生结合实验过程中进行思考、讨论：1如何使叶片研磨得更充分？2如何防止研磨过程中叶绿素被破坏？3如何防止有机溶剂的挥发？4为何不要让层析液没及滤纸上的滤液细线？以上问题有助于学生对实验操作中关键步骤的理解，同时增大探究的成功率，避免学生过多遭受失败的困惑。实验探索：学生两人一组，进行实验，观察并记录提取液颜色、色素分离效果，教师巡视指导。实验结果如下：实验材料滤液颜色实验结果韭菜叶绿色能看到4条色素带，且清晰明显菠菜叶片绿色能看到4条色素带，但第二条色素带不太清楚薯菜叶绿色能看到4条色素带，但实验结果比不上韭菜叶明显芹菜叶片褐绿色能看到4条色素带，褐色物不影响色素分离大蒜叶片绿色4条色素带清晰明显红扶桑叶片褐红色能看到4条色素带，红色物不影响色素分离大白菜内叶片淡黄色没有呈现色素带归纳研究：引导学生分析实验结果，得出探究结论。学生通过独立实验主动地发现的问题是：1.芹菜叶片明明是绿色的，研磨后滤液为何是褐绿色的？2.红扶桑叶片是褐红色，滤液也是褐红色，为何仍能分离出橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色四条色素带，而淡黄色的大白菜且不能？3.为什么有些叶片的第二条色素带清楚，有些且不太清楚？色素带的宽度、清晰度主要取决于什么因素？4学生分组讨论，在教师的引导启发下得出答案：1、芹菜叶片中含有还原糖、氨基酸和蛋白质等成分，研磨时还原糖、氨基酸和蛋白质起反应，生成黑蛋白，发生了褐变，所以滤液是褐绿色的。但不影响叶绿体中色素的提取和分离，黑蛋白在滤液细线周围，不随层析液在滤纸上扩散。2、红扶桑叶片的细胞液中含有较多的花青素，呈褐红色，叶片是褐红色，滤液也是褐红色，同样不影响叶绿体中色素的提取和分离。淡黄色的大白菜内叶片，叶绿素等还未形成，所以分离不出四条色素带。大白菜是靠绿色的外叶进行光合作用而生长的。3、色素带的宽度、清晰度主要取决于各种色素的含量。最后师生共同得出的实验结论：1、芹菜、大蒜等绿色叶片与菠菜叶片一样都可以作为实验材料，红扶桑叶片也可作为实验材料，其中韭菜叶片效果最好。2、叶绿体中含有的四条色素是叶绿素a、叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素，其颜色分别是蓝绿色、黄绿色、黄色和橙黄色。运用迁移：此时学生的思维活动正处于激发和开放状态，教师要把握这个有利时机，引导学生拓宽思路，实现知识的迁移和深化，培养其创造性思维能力。启发学生：能否将纸层析法作一探究点，进行自我设计？根据每种色素的颜色能否判断它们分别吸收什么光？这对植物增产的措施有何指导意义？激发了学生进一步探索的欲望和学习的热情。有的学生有圆形定性滤纸代替滤纸条，在滤纸的圆心处先后滴加滤液和层析液，成功地制作了4种不同颜色的同心环带；有的学生用汽油代替配制复杂的层析液，并获得了成功；有的学生分别用载玻片、醮水笔和细棉线画滤液细线，比较出用细棉线效果最好；有的学生用对比的方法证实了剪去滤纸条的一端两角的必要性；有的学生用烘干的方法，减少了滤液细线的干燥时间，增加了滤液细线上色素含量，使实验效果更明显。有的学生课后积极查阅有关资料，了解植物增产的措施、食品中色素的生产方法等知识，实验课所产生的激情自然地延伸到课外。本实验的教学，教师从创设问题情景入手，激趣增疑，对学生的选择性起了积极的作用。实验中学生独立操作，经历了质疑、思考、操作、分析、解疑的一系列思维加工过程，其自主性、能动性明显提高；在探究过程中教师及时引导和鼓励学生有效地开展讨论，从多角度思考问题，拓展了学生的思维空间，其创造性思维得到了发展，提高了创造力。这样的教学，学生自己领略了探究的乐趣，不仅实现了生物实验课的教学目的，而且发展了学生的主体性。五、结果及分析探究性实验进入学生生活，打破了学生认识过程中的思维定势，可以激发学生的学习兴趣和参与意识，增强了学生的团结协作精神当展了学生的科学过程技能，培养了学生的学习主动性，能够形成客观而实事求是的科学态度和不懈的进取精神。下面是对学生学习态度、科学过程技能等方面的调查举例，问卷统计如下表：问卷调查统计表调查项目学生认可情况学习生物学的最主要的方面是记住生物学概念8.1%在做实验之前，老题应该告诉我们正确的实验结果9.4%对自己动手做生物学实验充满信心78.4%愿意和实验室的设备打交道986%探究性实验激发了我的学习兴趣708%在探究活动中能大胆提出问题272%非常想把自己的发现告诉别人603%更愿意自己解决学习中的困惑224%完成老师布置的动手小实验很兴奋514%受到表扬和鼓励时，学习动力大增741%特别喜欢有动脑、动手、动口机会的学科934%能够对事情的发展进行预测542%能对实验结果或数据做出合理的分析564%设计实验不再是很难的事了529%除了平时实验教学中学生的自评、互评，教师评价等方式外，为了更具体地评价学生的科学过程技能，对学生实验设计能力进行了专项测评。通过实验，我发现学生比以往更善于自我激励、主动参与教学活动，更能客观地评价自己、检查总结自己的学习等等。改变了实验教学机械单一的现状，让实验教学变得充满微型机，使师生双方处于平等，达到了共享，共享智慧。从而摆正了实验教学过程中教师的主导地位和学生的主体地位，使实验教学达到了较为理想的效果。5六、结论与思考本实验研究通过对探究教学理论的学习，创设了探究教学策略并构建了探究教学模式，同时在高中生物教学中具体实验应用，提高了学生生物学习兴趣，端正了学习态度，激发了学习动机，增强了学生生物学习的主体意识，培养了学生的多种生物学能力，提高了学生的生物学成绩。（一）通过研究，得出以下结论：1、实施探究教学策略，显著地提高了高中学生学习生物学的兴趣；2、实施探究教学策略，较显著地搞了高中学生学习生物学的主体意识；3、实施探究教学策略，较显著地搞了高中学生学习生物学的各种能力；4、实施探究教学策略，较显著地搞了高中学生学习生物学学习成绩；（二）对本实验的思考与展望在本研究的过程中我们取得了很大的收获，但也遇到了诸多方面的实际困难，如：新的教学方法是否真正为所有学生所接受、为家长所接受、为学校所接受；实验班的许多学生担心他们在这咱探究式的学习过程中没有学到更多的知识，或认为课堂上主动学习没有教师灌输式的教学所学的知识内容多。长期以来，在传统教学的影响下，他们只将知识看成是学习的惟一结果，没有意识到科学态度、探索精神、思维技能和问题解决能力也是学习的重要方面，而家长、学校更看重升学率，既希望新的教学方法施行，又深怕影响教学质量。在这样的情境下，教学实验很难全面、有效地展开；又如，对于班级中不同学习群体既要做到因材施教又要考虑课堂时间的把握的还不够扎实等等问题。此外，本实验属于课堂教学改革的探索性实验，实验本身也有不足之处，比如：实验设计不够简捷；实验中无关变量的严格控制不尽满意；实验的范围较窄；实施时间较短等，这些都需要在今后的进上步研究中应加以改进。笔者经过认真反思教学的全过程，提出几点思考