在生物科学探究中培养学生提问能力的行动研究.doc

在生物科学探究中培养学生提问能力的行动研究佛山华英学校 冼稚文一、问题的提出初中生物课堂教学要求提高学生的科学探究能力，“提出问题”能力是构成科学探究能力的基本要素，也是保证科学探究活动有效开展的前提。通过让学生提出科学的问题，进而提高学生的科学探究能力，已成为教学研究的热点。由于各种原因，当前的中学生物教学中，“探究问题”主要由教师（书本）提出，而且一般都是从教师教的角度设计的，学生仅满足于对学习内容不再有疑问，只会做“学答”而不会做“学问”。教师在指导学生开展科学探究时，都强烈地感受到初中学生不会、不想、不敢提出问题。怎样才能在有限的课堂时间内让学生主动学习、主动提出问题，并且提出较高质量的、适于进行科学探究的问题？ 二、原因分析1教材分析统计人民教育出版社教科书生物学七、八年级上、下册科学探究过程中需要学生提出问题的次数、内容和形式（见表1）。表1.教材在科学探究部分对学生提出问题的要求需要学生提出问题的次数提问的探究内容提问的形式七年级上册(共6项探究)0次(占0%)无无七年级下册(共6项探究)4次(占66.7%)测定某种食物中的能量采集和测算空气中的尘埃粒子测定反应速度废电池对生物的影响模仿已有问题，提出新问题八年级上册(共6项探究)2次(占33.3%)探究鳍在游泳中的作用探究动物的绕道取食行为学生自主提问根据背景资料提问八年级下册(共3项探究)2次(占66.7%)花生果实大小的变异酒精或烟草浸出液对水蚤心率的影响模仿已有问题，提出新问题。学生自主提问另外，教材中关于“提出问题”的技能训练共有两处：发现问题,提出问题（七年级上第21页）；对提出的问题进行评价（八年级下第11页）。 统计结果显示，教材中对学生提出问题的训练是很有限的，而且以模仿的形式为主，学生要达到课程标准的要求有相当的难度。 2提问人数统计在初二第一学期初，统计一周内生物课课间学生提问的情况（见表2）。表2.初二第一学期第2周课间学生提问人数统计9班10班11班12班提问人数(个)6546 从上表可知，各班在提出问题的自主性方面没有明显差异，课间提问的人数都较少（约1人/天班），反映绝大部分学生没有在学习的过程中产生新问题，或者有问题也不想或不敢提。3学生“提出问题”的质量调查利用案例1探究测定反应速度（见附录1），在一个具体的科学探究情景中，检测各班在探究过程中“提出问题”的情况。（1）难以操作、变量不明确、导致实验计划/实验结论出错。例如：“人的反应速度与大脑控制有关吗？”找不到检测的设备 “人的反应速度与什么有关？” 实验变量不明确“人的反应速度与身体状况、注意力是否集中有关吗？”包含多个变量（2）探究价值不高（已经知道答案）例如：“每个人的反应速度都一样吗？” “人的反应速度与神经系统有关吗？”（3）表达含糊或者有歧义例如：“每个人的反应是否不同？”反应是指“动作”还是“速度”（4）问句结构不完整。例如：“反应能力的测试” / “人的反应速度”（用短语代替问题）“反应速度与性别有关吗”（没有问号）（5）与要求的提问内容不符例如：“人的反应速度为多少？”“一个人的反应速度最快有多快？” 4在科学探究中学生不提问或少提问的原因综合分析上述调查结果，找出在科学探究中学生不提问和少提问的原因：（1）教材涉及的学生自主提出问题的训练不足，缺乏足够（正确）的指引。学生都习惯于照搬或模仿书本上的问题，独立提出问题的能力较为欠缺。例如：课本呈现的“提出问题”格式是：“你想探究的问题是 。”，橫线后面的标点是“。”。结果导致很多学生所提的“问题”根本不是一个问句。（2）对提问不感兴趣，可能未能在提问的过程中获得成功的满足和喜悦。（3）学生没有认识到“提出问题”的重要性缺乏提问的动机，有问题也不想提。完成“提出问题”部分时态度草率，没有进行充分的思考和讨论； 没有审清题意，对探究的目标不明确；对研究对象本身的认识不足。粗心，缺少复查环节。（4）学生不知道应该提出怎样的问题没有设定一个适合的探究范围，使问题的可操作性较低。没有考虑问题的探究价值，只为提问而提问，为完成作业而提问。不清楚问题的格式。没有注意问题的科学性。三、方案设计1研究目标设计（1）研究的总目标根据上述调查结果和学生所提问题中存在的问题，确定行动研究目标：提高学生的生物科学探究中提出问题的能力，即让学生从“能问”到“善问”，从“想问”到“乐问”。本目标分两个学期进行。第一学期完成学生从“能问”到“善问”的知识和能力目标，同时激发学生提出问题的兴趣；第二学期在巩固学生的提问技能的基础上，提高并保持学生的提问热情，实现从“想问”到“乐问”的过渡。确定研究目标调查结果和存在问题能问乐问想问善问（知识和能力目标）（情感目标）（2）细化的知识和能力目标怎样的问题才是“适于进行生物科学探究的问题”，教材中并无明确指出。所以参考生物科学探究的问题的特点和衡量学生“提出问题”能力的指标，以方便实际操作为原则，确定科学探究中“好问题”的标准并制定评价量表（见表3），对学生提出的问题进行评价。科学探究中“好问题”的标准1： 第一、问题的结构完整、符合问题的格式。第二、问题的表达：准确、具体、简练。第三、科学性：真实、有解、以自然界为主要研究对象。第四、有探究价值：对学生来说,是未知的或没有定论的问题；靠简单的逻辑推理或简单的计算无法解决的问题能激发好奇心和探究欲望；可以拓宽思维空间、发展创新意识。2（评价问题的探究价值应与学生实际水平相适应。）第五、可操作：有适合的研究范围，通过努力可以解决的。表3.问题质量评价量表评价准则100%80%60%40%20%问题的结构和格式完整完整完整完整不完整问题的表达准确、具体、简练准确、具体、简练准确、具体、简练含糊、有歧义科学性科学科学科学非科学探究价值高低低操作性强强弱2研究对象研究对象为初二年级9-12班，共4个教学班，每班56人，性别比例大致相同。采用等组实验模式，设定2个实验班和2个对照班。分班的依据：学生提出问题能力的调查数据。根据衡量学生“提出问题”能力的指标（见附录2），调查的内容包括：（1）提问动机：问题意识（见附录3）（2）提问人数统计（见附录4）（3）学科知识水平（见附录4）（4）“提出问题”的质量：科学性、探究价值、可操作、表达能力等（见附录1的案例分析部分）上述调查结果显示，行动研究前，实验班和对照班之间并无显著差异。3研究方法等组实验法调查法谈话法4教学活动设计本行动研究分为三个研究阶段，每个阶段各有不同的研究重点，详见下表4：表4.教学活动设计研究阶段目标第一阶段 学习提问1.明确“好问题”的标准，尝试提出适合进行生物科学探究的问题2.测试 检测教学效果，再次寻找存在的问题第二阶段 学会提问1.强化“好问题”的标准2. 检测教学效果，再次寻找存在的问题第三阶段 乐于提问1.明确提出问题的重要性2. 增加学生自主提问的机会，探索适合的问题情景，为学生提出适合科学探究的问题营造适合的时间和空间，刺激学生的提问兴趣，使提问活动得以持续发展，提问能力不断提高3. 检测教学效果，进行教学总结和反思5具体教学内容的设定（见附录5）四、实施过程1第一阶段 学习提问针对学生在生物科学探究中，不知道应该提出怎样的问题的现状，设计出具体的行动方案，并在实验班和对照班展开研究。（研究过程见附录6-案例2和附录7-案例4）（1）教学效果与分析这一阶段的案例的针对性强， 学生已经明确怎样的问题才是科学探究中的“好问题”。与对照班相比，实验班学生需要更主动地思考、分析，阐述自己的看法，学生掌握的“好问题”的标准是他们自己总结出来的，而非教师强加给他们的（对照班），这样能加速新旧知识的融合，促使学生主动地搭建知识的框架，培养学生学习的自主性。从案例4的统计数据可知，经过案例2、3的训练，实验班和对照班在问题的格式和表达上都有明显进步。说明问题的格式和问题的表达较易掌握，无须采用特别的训练方法，但也可能是本次提问的对象相对简单。实验班在问题的可操作性方面略优于对照班，显示之前的训练开始有成效，使他们提问时开始思考问题的可操作性。在问题的探究价值方面，实验班和对照班一样没有明显改善。学生倾向于提出容易解决的问题，而忽视了问题的探究价值。实验班和对照班的大部分学生所提问题的研究范围太广，涉及的变量太多，增加了问题的操作难度，对问题的解答缺乏指导意义，甚至可能导致错误的结论产生。出现这种现象的原因可能是：a.学生对问题的背景（研究对象）认识不足。 因为包含众多变量的问题往往反映了提问者对问题所涉及的研究对象的认识才刚刚开始。b.受到题目“生活污水对生物的影响”和课本类似的科学探究影响。七年级下册P116有关于废电池对生物的影响探究实验。课文提示：“废旧电池内的污染物真的会对生物产生危害吗？如果产生的话，这些危害会有哪些表现呢？”所以，绝大部分的学生就将全体生物作为研究对象。（2）新问题的提出在科学探究问题提出的能力的培养过程中，问题的探究价值和问题的可操作性这两个能力指标似乎不容易提高。在今后的行动研究中，应如何进行针对性训练？2第二阶段 学会提问根据第一阶段新出现的问题，制定并实施新的行动方案（详见附录8-案例5），不断强化科学探究中“好问题”的标准，使学生逐渐学会提出适合进行科学探究的问题。（1）教学效果与分析学生明确了探究价值、适合的研究范围都是科学探究中“好问题”的重要标准。学生在提问时开始有意识地对问题的探究价值、研究范围作出筛选。课后的师生交流（见附录8）反映出，形式单一的强化训练，已令部分学生在反复练习中出现了厌烦情绪。（2）新问题的提出怎样才能激发学生的提问兴趣？3第三阶段 乐于提问为刺激学生的提问兴趣，制定并实施新的行动方案，主要探索问题情景的开放性、呈现方式和复杂程度等方面与学生提问表现的关系。（详细的过程见附录9-案例10和案例11。）（1）教学现象问题情景与提问兴趣的关系问题情景太开放时，学生会感觉无从下手，难以激起学生的提问热情。录像比单纯的文字、图片材料更能激发学生的探究兴趣，促使学生提出更多的问题。录像和特定的文字相结合比单纯的录像，更有利于学生发现问题、提出问题。问题情景太复杂，会大大增加课堂的容量，造成教学时间不足。问题情景符合学生的年龄特点、认知规律的，学生就感兴趣。（2）教学效果行动研究结束后，学生整体提出问题能力的变化提问动机调查利用初中学生问题意识问卷（见附录2），采用不记名的方式，再次调查实验班和对照班学生的问题意识。学生原有人数224人，收回有效问卷224份。对调查的结果进行统计，见表5。表5.行动研究后总体平均分的差异显著性比较（M + SD）问题指向问题敏感性好奇心思考兴趣质疑权威实验班5.34+1.325.18+1.535.15+1.756.36+2.544.20+2.20对照班4.97+1.444.31+2.354.65+1.935.49+2.674.27+1.91Z值2.003.282.032.50-0.25P值P0.05P0.01P0.05P0.05显著程度显著极显著显著显著不显著注：Z0.05 ；Z1.96，则P0.05；Z2.58，则P0.01在“问题指向”、“问题敏感性”、“好奇心”、“思考兴趣”，这些与提出问题能力相关程度很高的方面，实验班的水平显著高于对照班。而行动研究之前，他们在各项指标上均不存在显著差异。说明本研究主要是在这四个方面提高学生的提出问题能力的。“问题指向”是指在学习过程中，遇到疑问时的寻求答案的心理倾向。“问题指向”水平的提高表明，本研究在培养学生提出问题能力的同时也提高他们解决问题的能力。“质疑权威”指标在实验班和对照班之间没有显著差异，是因为在培养学生提出问题的能力时没有涉及这一个方面。提问人数统计统计行动研究前、中和后期，一周内生物课课间学生提问人数，比较实验班和对照班学生提出问题的积极性和自主性（表6）。表6行动研究不同阶段的一周内生物课课间学生提问人数比较提出与生物学科相关问题的人数(个)实验1班实验2班对照1班对照2班八年级上学期第2周6546八年级上学期第15周9865八年级下学期第15周111554实验班在生物课课间提出与生物学科相关问题的学生人数逐渐增加，而对照班的提问人数变化不明显。反映随着行动研究的开展，实验班比对照班学生提出问题的积极性和自主性更高，学生渐渐掌握了学习的自主权，体验自主探究的乐趣。 如果统计的周数更多，结果将更加准确，更有说服力。学科知识水平的差异调查通过期末生物考试，检验实验班和对照班学生在学科知识上的差异。各班初二下学期期末生物考试（禅城区命题，总分100分）成绩比较见表7。表7.行动研究后生物考试总体平均分的差异显著性比较平均分标准差Z值P值显著性实验班83.788.992.400.05显著对照班81.326.10注：Z1.96，则P0.05 行动研究前，实验班与对照班在生物成绩上都不存在显著差异；行动研究后，实验班的生物成绩明显优于对照班,说明一年以来的行动研究使学生相关的知识水平都得到了提高。有针对性的提问训练，促使学生更主动地获取新知识，利于学生将不同的知识联系起来，开拓更广阔的思维空间，养成勤于思考的习惯，进而提高解决问题的能力，提升考试的成绩。“提出问题”的质量比较利用案例13进行检测（详见附录10），就学生提出问题的格式、表达、科学性、可操作性、探究价值和得分情况，对实验班和对照班提出问题的能力作出综合比较（表8）。表8.实验班和对照班提出问题能力的综合比较检测指标实验班对照班Z值P值显著程度问题的格式不存在明显的错误同左问题的表达个别表述不清同左问题的科学性科学同左问题的操作性可操作性强部分难以操作问题的探究价值新异程度较高新异程度较低得分情况7.93+2.626.76+4.162.520.05显然，实验班与对照班在得分上不存在显著差异。3实验班和对照班提出的影响反应速度的因素统计，见表2。表2.实验班和对照班提出的影响反应速度的因素统计实验1班实验2班对照1班对照2班提出的影响反应速度的因素A课本已提到的身体状况、注意力的集中程度身体状况、注意力的集中程度身体状况、注意力的集中程度身体状况、注意力的集中程度B课本未提及的性别、年龄、视力、实验的重复次数、身高、参与实验的人（共6个）性别、视力、尺子的长短、测试者拇指和食指的长短、实验的重复次数（共5个）性别、情绪、视力、身高、精神状态（共5个）性别、实验的重复次数、测量的方法、体重、测量工具的种类、手的不同部位（共6个）A因素统计（组）15131215B因素统计（组）10151411结果显示：学生提出的问题，大部分都是科学的问题。实验班和对照班提出的新异因素（B因素）在数量上无太大的差异。提出新问题的比例是47.6%。实验班和对照班在提出问题时受课本的影响较大，提出课本已经提到的因素的比例占52.4%。学生对某些因素特别敏感，如“性别”，可能与其年龄和生理特点有关。附录2：生物科学探究中的提问能力全日制义务教育生物课程标准(实验稿)对科学探究中提出问题部分的基本要求是：从日常生活、生产实际或学习中发现与生物学相关的问题；书面或口头表述这些问题，描述已知科学知识与所发现问题的冲突所在。由此可见，“提出问题”能力是指学生在学习活动中发展起来的，发现问题并表达问题的个性心理特征。发现问题指学生在学习过程中通过独立地思考，联系已有的知识、经验，对不知道的或想进一步探究的信息进行反思(省)。表达问题是指学生对意识到的问题进行加工、组织、用语言表达出来传递给自己或别人。1在科学认识中要把科学问题表述清楚，应最大限度地减少概念的模糊和符号的歧义性，避免逻辑错误。衡量学生“提出问题”能力的指标1学科知识学生的认知基础对学生的“提出问题”能力有着直接的影响。因为问题的提出总是以知识作为前提，产生于学生已知知识和未知知识之间的差异或矛盾的基础上。知识包括了学生已经掌握的有关生物学科的知识以及他们头脑中现存的关于生产、生活实践的知识等。2“提出问题”的动机“提出问题”的动机在学生“提出问题”的过程中，发挥着唤起、定向、强化的作用。唤起，即动机是学生“提出问题”活动的原动力；定向，即动机能保证学生“提出问题”的行为具有相对的稳定性，使学生在学习活动中始终保持好奇、质疑的心理状态；强化，即动机能使学生对自己 “提出问题”的行为加以组织、强化，使其能够顺利进行。2学生 “提出问题”的动机主要与以下两个方面有关：（1）是否认识到“提出问题”的重要性认识“提出问题”的重要性，使“提出问题”变成学生自身的内在需要，从而激发他们“提出问题”的动机。认识“提出问题”的重要性应包括：认识“提出问题”在生物科学发展史中的重要作用；认识“提出问题”对培养自身科学素养的重要作用；认识“提出问题”对个人发展和社会发展的重要作用。 （2）学习生物的兴趣兴趣是动机中最直接、最活跃的因素。学习生物的兴趣会影响学生的观察、记忆、注意、思维、想象等能力的发挥，而这些都是学生“提出问题”的前提。另外，当学生对某一活动产生兴趣时，他总是积极主动而且心情愉快地投入其中。如果活动能够完成或问题得到解决，他就会产生强烈的成功快感，自信心进一步增强，从事活动的劲头更足。3提出问题的自主性 课程标准中关于“提出问题”要素的要求可分为两个层次：即经过教师启发而发现问题和学生独立地发现问题。这两个层次，对学生提出问题能力的要求是不同的。后者要求学生更积极主动地获取生物科学知识，更大限度地体现其自主性，是我们追求的最终目标。4所提“问题”的探究价值问题的探究价值越高，在提出问题时就需要更深入了解研究的事物，更充分地调动已有知识和经验，还需要丰富的联想和想象。正如波利亚所说：“我们这里所指的问题，不仅是寻常的，它们还要求人们具有某种程度的独立见解、判断力、能动性和创造精神”。35所提“问题”的可操作性4（开放性）开放性的问题往往暗含多个变量，而封闭性的问题只有1个自变量。可以这样说，包含众多变量的问题反映了提问者对问题所涉及的研究对象的认识才刚刚开始，而只包含1个自变量的问题说明提问者已经初步获得了一个因果关系的假说。如“废旧电池浸出液会影响绿豆种子的萌发吗？”就是一个封闭性的问题，它只包含“培养液的种类”（“废旧电池浸出液”与“清水”）1个变量，探究的是“培养液的种类”与“绿豆种子发芽率”的关系，具有可操作性。问题“废旧电池浸出液会影响绿豆吗？”则比较开放。废旧电池浸出液可能会影响绿豆的种子、幼苗、花等等；可能会影响绿豆的萌发、生长、开花、结果等等；可能会影响某一方面，也可能对各个方面都有影响。因为包含着多个变量，大大增加了探究的难度，容易得出错误的结论。所以，通常问题越开放，其可操作性就越低。6对“问题”的表达能力常言道“一个好的表述等于把问题解决了一半。”课程教材研究所生物课程教材研究开发中心主任赵占良认为：“问题的表述是否明确、具体”是衡量学生提出问题能力的重要指标之一。5参考文献：1陈琴，庞丽娟.科学探究：本质、特征与过程的思考J.教育科学,2005,21(1):2.2初中生物课程标准研制工作组.全日制义务教育生物课程标准(实验稿) M.北京：北京师范大学出版社，2001：11.3姚蕾,等.关于高一学生化学探究能力的调查及思考J.化学教育,2004(7):46.4张培林等主编.自然辩证法简明教程M北京:科学出版，1997:188-190.5张培林等主编.自然辩证法简明教程M北京:科学出版社，1997:190.附录3：初中学生问题意识问卷1你了解自己吗？班别 姓名 学号 亲爱的同学： 你好！你一定想更多的了解自己。那么，现在请仔细阅读下面每句话。如果有哪句话你觉得很像你，你就在这句话后面的“很像我”对应的方框内打“”；如果不像你，就在“不像我”对应的方框内打“”，如此类推。回答的结果与你在学校的成绩无关，而且是保密的，所以请放心如实填写。如果有你看不懂或者不知道怎么回答的地方，可以举手提问。 不像我 比较像我 很像我1我从不怀疑老师所说的话。 口 口 口 2我喜欢别人直接告诉正确答案。 口 口 口3我觉得任何问题都有唯一的标准答案。 口 口 口4我喜欢思考问题。 口 口 口5我很好奇。 口 口 口6我经常有很多问题要问。 口 口 口7我经常有许多新奇的想法。 口 口 口8我觉得思考问题很有趣。 口 口 口9我对平常的事物也十分好奇。 口 口 口10我发现报纸上的资料也会有错误。 口 口 口11我总是有很多疑问。 口 口 口12我经常在学习中遇到疑问。 口 口 口13我不想花力气想问题。 口 口 口14我善于发现问题。 口 口 口15我觉得写在课本上的都是对的。 口 口 口16我喜欢问问题。 口 口 口问卷说明：问卷满分为32分，一共包括16个题目，针对以下5个影响学生问题意识的因素进行调查。各个题目的测试内容见表1。各个影响因素的涵义及信度见表2。表1. 初中学生问题意识调查问卷的结构测量内容问题指向问题敏感性好奇心思考兴趣质疑权威问题编号3、6、167、11、145、9、122、4、8、131、10、15表2.初中学生问题意识问卷的维度涵义及其信度系数因素名称涵义内部一致性信度系数问题指向在学习过程中，遇到疑问时的寻求答案的心理倾向0 .6534问题敏感性在学习中善于发现问题，对问题感觉敏锐的思维品质0 .5467好奇心对事物内在关系或特征抱有浓厚的兴趣的心理倾向0 .5663思考兴趣对思维活动抱有较强的兴趣并愿意为之投入更多努力0 .7387质疑权威对权威敢于提出质疑的倾向0 .5718量表总信度0 .7567计分方法：分为“不像我”、“比较像我”、“很像我”3个等级，计分时第1、2、3、15题，按2、1、0得分，其余题目按0、1、2得分。调查时间：2007年9月（前测）调查对象：华英学校初二级8-12班学生，共224人。调查方法：采用不记名问卷的方式。学生原有人数224人，收回有效问卷224份。调查结果及分析：对实验组和对照组的调查结果进行统计，见表3。表3.实验前学生问题意识总体平均分的差异显著性比较（M + SD）问题指向问题敏感性好奇心思考兴趣质疑权威实验班4.81+1.434.11+1.874.49+1.855.24+2.153.95+1.82对照班4.76+1.664.25+1.544.62+1.735.17+1.954.07+1.76Z值0.24-0.61-0.540.26-0.50P值P0.05P0.05P0.05P0.05P0.05显著程度不显著不显著不显著不显著不显著注：Z0.05 ；Z1.96，则P0.05；Z2.58，则P0.01结果显示，实验班与对照班在问题意识上不存在显著差异。参考文献：1 杨琳.不同提问类型的初中生问题意识和学习策略的研究.中国心理学会.第十届全国心理学学术大会论文集C.天津: 天津师范大学出版社，2005：45-47.附录4：提问人数统计（前测）在初二第一学期初，统计一周内生物课课间学生提问的情况（见表1）。表1.初二第一学期第2周课间学生提问人数统计实验1班实验2班对照1班对照2班提问人数(个)6546 从上表可知，实验班和对照班在生物课课间提问的总人数分别为11人和10人，显示实验班和对照班学生在提出问题的自主性和积极性方面没有明显差异。学科知识的差异调查（前测）考虑到科学探究问题提出的能力总是以学科知识作为基础的，所以针对研究的学科，选取生物成绩作