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一种科学探究性教学模式的建立及思考The Establishment and Reflection of a Scientific Research-Teaching Model 陆 晖* 赵玉琴* 梁江萍*深圳市南山区北师大南山附中 E-mail:*深圳市南山区北师大南山附中 E-mail:6051497163.net*深圳市南山区北师大南山附中 E-mail:本文就探究性教学在科学课程中的模式框架、运作方式及其易入误区进行了初步的探讨，并着重阐述了信息技术在该模式中的应用关键词：探究 模式 信息技术1 引言在新一轮国家基础教育课程改革中，“科学探究”是科学课程的核心概念之一，也是教材编写、教学实施和教学评价的重点和难点。这种体现教育观念深刻变革的探索恰似一股清泉，为我国传统的课堂教学带来了勃勃生机，它流动的是一门崭新的课程，蕴含的是一种全新的尝试。“科学探究”立足于建构主义及主体教育的理论，它以学生为主体，以学生主动探究科学问题的实践活动为策略，使其理解并尝试科学家研究自然规律所经历的探究过程，并在其原有的基础和水平上一层层地建构、累积新的知识，掌握科学研究的方法，体验做科学研究的酸甜苦辣；问题解决是贯穿这一过程的主线，而学生知识的主动构建则是最终的教学目标。基于这种教育理念而建立的教学方式具有实践性、开放性、主体性、灵活性等特点，为培养学生的创新精神和实践能力提供了温馨的土壤。当然，它并不是完美无缺、放之四海而皆准的定盘星，它本身也处在一个不断探索与发展的过程之中。据此，我们在科学课程的具体教学实践中，对探究性教学的模式框架、运作方式及其易走入的误区进行了一系列的探索。2 基于探究性新教学模式的建立在过去一年多的教学实践中，在相关理论的指导下，我们试图建立起一种“以主题或专题为主线，以任务带问题、以分工来协作、以技术促研究、以成果给评价，以活动贯穿始终”的新型教学模式。具体地说，这种“任务驱动式”的教学模式包含如下的结构要素：主题（专题）任务问题假设分工协作与验证技术运用研究讨论成果（作品）提交评价（教师评价和学生评价），如图1所示。其中，主题、任务、教师评价、活动组织这四项要素重在教师主导作用的体现；问题、假设、技术运用、分工协作与验证、交流研讨、成果提交和学生评价是学生进行学习的重要环节，是学生主体作用的主要体现；这里的技术主要是指信息技术。例如，我们在“化腐朽为神奇”的HANDS ON模块教学中，围绕“变废为宝”这一主题，针对我校初一年级同学年龄较小的特点，教师提出相关的命题和任务来供同学们参考，启发思路，拓展视野。例如：（1）布的艺术（提示：碎布工艺、环保布袋等等）；（2）纸的学问（提示：减卡救树、环保纸袋等等）；（3）修旧利废（提示：设置回收旧金属、旧电池的百宝箱，易拉罐、雪碧瓶、废轮胎的利用，海螺、贝壳的艺术化设计等等）；（4）鸟巢箱的设立。图1 探究性教学模式的框架图但这些仅仅是老师的推荐，孩子们在课题的选择和实施中具有很强的自主性。他们可以选择教师提供的命题，也可以自行选择其他的命题。带着问题，孩子们在动手做的过程中，或以个人的形式，或以35人成立小课题组的形式，精心设计思路，反复探究研讨，向老师请教、提问、阐述自己的观点，并与其他相关的不同观点比较求证，与同伴进行交流，主动地去经历研究实践的全过程，尝试着用他们经自己思考而设计的方法、程序去解决问题。当然，这其中，教师要引导学生进行活动，但不是替代他们去做。他可以根据学生的提问或活动中出现的某些情况来提供示范、建议和指导，及时给予点拨，修正偏差，密切关注每个学生在活动过程中的体验、感知、思维走向以及情感状态。作品完成以后，教师要及时地以一定的形式对其进行评价，它既包括学生本人对作品的自我认定，也包括来自其他同学及老师的评定；评价目标也是多元的，它既包括对学生在活动中的操作技能、合作精神、创新精神等状态进行评价，也包括对活动设计、小论文等进行评价。质性评价和量化评价应相辅相成，有机地结合在一起。但教师要牢牢地把握住一点，那就是导向性评语应该是鼓励其积极向上的。通过评价达到导向、鼓励和调控学生“Hands on”的热情和思维走向，从而引导他们生动、活泼、主动地探求做科学的历程，促进学生科学素质的全面发展，也因此启示我们着手建立学生科学探究能力的成长档案袋。该项活动于2001年5月被广东省教育厅评为“第六届广东省青少年生物和环境科学实践探索活动一等奖”，据此完成的论文也荣获“2001年度全国中学生物学优秀教学论文一等奖”。我们力求通过这样的一种模式做到既能把握创新素质的培养目标，充分挖掘创新教育的素材，又能运用有效的教学方法和手段使学生在探究的过程中感悟科学的意义与价值，真正具备良好的科学素养，构建自身未来可能的生活。3 基于探究性教学模式的四个问题的澄清新模式的运作尽管有了良好的开端，但也存在一些亟待澄清的问题，倘若这些问题不予解决，一旦走入误区，势必会关系到我们科学教育课程改革的成败，严重影响人们对探究性教学的信心和其推广应用。3.1 是否每一堂科学课、所有的科学知识都应该用探究的方式来教授答案显然是否定的，并不是所有的知识都可以通过探究而获取。如果每一堂课、所有的内容都使用同一种方式教，那无疑是教条、低效、不必要的，学生也会感到乏味，即使有动手做的活动内容，也并不足以保证学生的思维触角就能有效地投入到探究过程中去。所谓模式的建立并不是一成不变的规范设计，它只是教师设计教学活动时的一般性的指南。我们认为：目前，科学教师面临的挑战应是：如何根据特定的教学对象、具体的教学目标和学习环境的不同需要，选择不同的教学策略以使学生达到最佳的学习效果，到底哪些是真正值得去“探究”的？在探索新模式的过程中，我们不但不排除、反而更加注重和改善传统教学中的讲授、阅读、示范、视听等各种方法在每堂课中的应用。3.2 是否只有学生自己提出问题才算是探究的开始对学生而言，要发展提问的能力必须经过提问的“训练”，而且，学生自己提出的所有问题并非都值得去探究。但是，如果教学目标是学习科学教材中的内容，问题的来源就比问题本身的性质次要。因而，教师精心创设的问题情景就成为激活学生思维，引导学生探索的关键。这些问题的组织不同于教学过程中常见的一问一答，也不同于程序教学的程序作业，而是围绕教学的基本结构、重点难点提出的引导和激发学生创造性思维火花、实现预定教学目标的引路石。这些问题的创设，可根据学生的实际水平和具体情况制订。如：初级阶段以知识性设疑为主、中级阶段以理解性设疑为主、发展阶段以探索性设疑为主、高级阶段以自我设计问题为主，如前述的“化腐朽为神奇”即为老师布置的命题。总之，问题情景的创设要为突出“知识是由学生自己经过体验而获得”这个原则而服务，使师生能产生同步互换、共鸣、互补，切忌为问题而问题，陷入形而上学的泥淖。3.3 探究能力的发展是否比学习科学知识更重要20世纪60年代所唱的一个高调是：掌握科学的方法是科学教育的惟一有意义的学习成果。直至今天，仍有许多人坚持这样的观点。事实上，建构主义理论表明，知识建构是思维主体通过现有的概念和逻辑把客观世界转化为观念客体（作为思维结果的存在）的过程。基于建构主义的探究式学习是在学生原有的知识基础上去探究未知的事物，学生对探究的理解不会也不可能脱离具体的内容而去建“空中楼阁”。科学内容的学习和探究能力的发展是同样重要的相得益彰的两种学习效果，二者之间要保持合理的平衡。因而，我们认为，在具体的教学中，仍要吃透教材，紧扣大纲，把握科学教育的活的灵魂；当然，具体形式可以结合各自的实际情况灵活多变、适度调整。例如，我们在给初一年级学生教学“科学探究的基本过程”一节时，开了一个故事会，让孩子们讲述古今中外的科学家以及自己探究未知事物的过程，并当场设计了几个小实验来切实体验从“问题假设验证评价结论”的做科学的途径，取得良好的效果，而不是简单地照本宣科地讲解教材上“小明修电灯”的例子了。反过来讲，在一些特定的情况下，如果教师期望教学的主要成果局限在让学生学会如何去探究，那么，知识内容就仅仅是达到这一目的的一种媒介、一个载体了。3.4 在探究性的科学课中，教师应给学生提供多大程度的自由和指导教师通过精心创设的问题情景为孩子们提供了预定的范畴（即相应的体验和感悟的空间）来影响他们的研究或探讨的内容和方向。教师是整个教学活动过程的总设计师，他引导孩子们进行探究而不是替代他们去做。他可以根据学生的提问或探究过程中出现的问题来提供必要的建议、实施指导和调控，切忌以知识权威的身份垄断课堂上的主动权，将已知的结论有意或无意地告诉学生，或者过快地指明思维的捷径，从而把本该由学生探索的过程和结果压缩成了“标准”的思路和看法。因而，我们主张，教师指导的类型和强度应取决于保持学生真正探究的需要，对那些缺乏探究经验的学生则需要给予较多的指导，例如，可能教师得要选择一个问题，才能推动探究的开展，有时，甚至要教给学生一系列的步骤和程序，尤其是在孩子们刚刚接触探究式学习的时候，然后，逐步放开让他们更多地自主探究。例如，像“化腐朽为神奇”这样的主题，我们的参与和指导就较之“我为学校设计空中生物园”少得多。这样做，我们认为，非但没有背离探究式教学发展学生创新思维和实践能力的培养目标，反而切实体现了我们模式中所倡导的以学生为主体、教师为主导的教学宗旨；如果轻视教师的作用，一味强调由学生自己去自由探究和发现，最终必然演变成学习上的放任自流，引起教学上的混乱。4 信息技术在探究性教学模式中的应用基于Internet的全球最大的教育信息资源库倘若在这种模式的运作中被忽略掉了，那么，该模式无疑将失去强大的技术支持，对由信息技术而引发的整体教学模式的变革来讲，也无疑将是一个巨大的损失。根据我们对国内外相关理论与实践的分析研究和我们自身的实证探索，我们对信息技术在探究式学习模式中所扮演的角色内涵得出依次递进的三种理解。4.1 信息技术的媒体观这是基于“辅助”的理念，将信息技术作为教学的手段、方法来帮助教师解决教学中的问题。在这个层面上，信息技术扮演的是媒体角色，发挥的是媒体功能，体现的是媒体特征，它与传统的教学挂图、模型、标本等并无本质的区别，不能引起真正意义上的教材、教学内容、教学模式、学习方式的改变。我们用简单的图示来表明它在教学中的运用，如图2所示。图2 信息技术的媒体观例如，我们在教学中运用多媒体技术给孩子们演示了分子的排列、组合；演示了火山爆发的成因；演示了生态圈复杂的组成因素、平衡关系和演绎发展运用信息技术的媒体功能，我们在探究式的教与学中做到了化抽象为具体、化复杂为简单、化静态为动态、化无形为有形、化无声为有声，大大加快了课堂节奏，降低了学生的学习难度，缩短了学生的认知过程，其教学效果是“一支粉笔一本书，一块黑板一张嘴”的传统授课方式所无法比拟的。4.2 信息技术的工具观这是基于“整合”的理念，将信息技术作为构建自主、探究学习环境的重要要素来支持学习。这里的信息技术，我们认为，已不仅仅停留在辅助教学的水平，而是应该像显微镜、望远镜等其他所有可能获得的教学工具一样成为教学的有机组成部分，它扮演的是学习、研究工具的角色，发挥着学习环境的作用。信息技术在“整合”层次上应用的重要特征，就是引起全新的学习方式。这种全新的学习方式是以信息技术环境和信息化学习资源为依托、以发展创新精神和实践动手能力的探究活动为导引，以高效（既有质量又有效率）达成学科教学目标和提升信息素养为目的的教与学。信息技术在“整合”层面上的应用，带给学生许多新型的学习行为，具体可概括如下：(1) 通过多种途径来获取和交换信息；(2) 利用多种方法整理、组织、分析和综合信息；(3) 以收集到的信息为基础进行概括和得出结论；(4) 运用各种媒体和各种方式进行交流；(5) 在小组中进行协作和合作；(6) 以合乎伦理的、适当的方式与他人进行交流。我们仍以一个简单的图示来表明它在教学中的运用，如图3所示。图3 信息技术的工具观我们目前强调的正是在这个层面上的运用。今年暑期，我校“OM”代表队队员参加了中央电视台青少部“异想天开”栏目组织的“金字塔是如何构建的”方案评比活动。循着上述科学探究的思路，从最初有关金字塔的信息搜索到最后模拟金字塔建造过程的演示，孩子们最大限度地充分运用了计算机的各项功能，精心设计，反复斟酌。结果，他们的方案在全国性的评比中荣获中央电视台青少部综合节目一等奖，并在中央电视台正式播出。（已刻成光盘）再者，在今年10月份的校园科技节上，我们依据学生平时讨论的话题设计了一场有趣的教学性辩论赛，辩题为：“深圳大力发展私人小汽车利大于弊还是弊大于利”，对垒双方为持相同观点的同学自愿结合。双方同学有的跑到图书馆、书城查阅相关的文献资料；有的走向社会作实地调查访问；更多的是在老师的引导下上网搜寻相关信息并将收集到的大量信息加以处理，获取对本方观点有利的论点及论据；其涉猎之广泛，思维之变通、求异、创新就连老师都始料不及。结果，不仅辩论赛精彩纷呈、高潮迭起，而且，学生们还就如何“从交通结构和管理的角度来协调私人汽车需求增长和环境之间的关系”、“为什么先进的汽车生产技术是协调私人汽车工业发展和环境保护之间关系的重要手段”等问题作了深层次的阐述，形成篇篇像模像样的调研报告，拟送至有关政府职能部门。由此种种，我们越发深切地体会到了信息技术在为我们的探究性教学模式保驾护航。 4.3 信息技术的生态观这是在一种更高的层次上实现计算机的人工智能化，利用信息技术来创建新型的以学习者为中心的学习生态环境，也是我们努力追求的发展目标。到那时，一个学生虽然只面对一台计算机，背后却有无数的专家和海量的信息资源的支持，更加使得探究性教与学在信息资源的海洋里游刃有余、再创新高。如图4所示。图4 信息技术的生态观5 结论综上所述，我们所建立的这样一种探究性教学模式应当是开放性很强，并且具有极大的包容性的。它不仅体现了探究式教学的根本要义，而且涵盖了这种教学模式的基本要素，而这些要素并非固定不变的僵硬教条，而是灵活变通的法则和环节。遵循它的“公式”，我们在课堂内外给学生留下了探究的广阔时间和空间，让学生切切实实地经历科学探究的过程，绝不简单地按照教案演“课本剧”，也