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高中生物探究性课题的设计原则t


高中生物探究性课题的设计原则 t

摘要:“探究性学习”是在生物学教学中一种重要的学习方法,通过探究性课题的研究和实施,加 强对学生进行科学探究能力的培养,有效地提高学生的科学素养,对于培养学生的创新精神和实践能力 具有重要的意义。高中生物学探究性课题的设计要注意科学性原则、创新性原则、实践性原则、可行性 原则和开放性原则。 教育改革的基础是中小学教育改革,中

小学教育改革的核心是课程,课程和教材的改革是中学教育 改革的龙头。在我国社会主义现代化建设迅猛发展的今天,尤其进入 21 世纪,普通高中教育如何适应 目前形势,准确地进行人才定位,成为当前迫切需要解决的问题,教育部为贯彻落实《中共中央、国务 院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》,加快普通高中课程改革,在江西省、山西省、天津市 实验的基础上,颁发了《全日制普通高级中学课程计划》(试验修订稿),并制定了各学科教学大纲, 编写了相关教材。这将是我国普通高中教育历史上的一次重大突破。新的高中《生物》教材能否体现时 代要求,能否体现培养学生的创新精神和实践能力,特别是新大纲增加了研究性学习的内容,而生物学 的研究性学习多以探究性学习为主,因此有必要对探究性学习进行研究。 在生物学教育改革中, 探究性学习对生物学教师和课程改革带来了挑战。 随着课程改革的深入进行, 特别是必修课、选修课中研究性学习的设置,更有必要将探究性学习课题的研究纳入研究范围。本文通 过对美国 BSCS 生物教材(中译绿皮本,北京出版社,1999 年)及现行我国普通高中生物教材进行比较, 突出对探究性课题的研究,并期望将研究结果应用在教材的编制中,以深化对课程改革的认识,切实转 变教育观念,真正把素质教育落实到教学的每一环节,提高生物科学教育的水平和质量。 1、关于探究性学习 1.1 科学探究 科学探究指的是科学家们用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的不同途径。科 学探索也指的是学生们用以获取知识、领悟科学的思想概念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进 行的活动。 探究是一种多侧面的活动,需要做观察;需要提出问题;需要查阅书刊及其他信息资源以便弄清楚 什么情况是为人所知的东西;需要设计调研的方案;需要根据实验证据来检验已经为人所知的东西;需 要运用各种手段去搜集、分析和解读数据;需要提出答案、解释和预测;需要把研究结果告知别人。探 究需要明确假设,需要运用判断思维和逻辑思维,需要考虑可能的其它解释。学生们在学习探知自然界 的科学方法时将会参与科学探究活动中的某些方面的工作,但是学生们也应该培养自己从事完整的探究 活动的能力。 探究作为过程的科学,学生在探究的过程中可以学到各种技能,例如观察、推论和实验。让学生参 与探究可以帮助学生:理解科学概念;理解科学本质;掌握对自然界进行独立探究的必要技能;形成运 用技能、能力和秉持科学态度的习惯。作为探究的知识是科学教育的根本,是最终组织和选择确定学生 科学活动的支配原则、以及进行探究的能力和培养对科学探究的理解力。各个学科所有年级的学生都应 该有机会进行科学探究并且培养进行探究性思维和探究性活动的能力,包括提出问题、制定调查研究计 划并付诸实施、利用有关工具和技术收集数据、对证据与解释之间的关系进行批判性和逻辑性思考、构

造和分析其他解释方法以及科学论点的交流等。 1.2 探究性学习 所谓“探究性学习”(Inquiry Learning)是指这样一种学习活动:学生通过自主地参与获得知识 的过程,掌握研究自然所必需的探究能力;同时,形成认识自然的基础-科学概念;进而培养探究未知 世界的积极态度。“探究性学习”强调“探究的过程和探究的方法”,注重培养创造力。 探究性学习是以“科学的结构”和“科学的结构是不断变化的”为前提,揭示探究过程的本质及其 特征;并力图在教学中引进现代科学的成果,使学生把握学科的结构,体验作为探究的学习。探究学习 强调通过探究的过程,并从中掌握科学概念,发现科学的基本概念。 1.3 探究性学习的特点 探究性学习的第一个特点,是学生自主地抓住自然的事物、现象,通过探究自然的过程,获得科学 知识,它不同于传统的理科教学,传统教学往往离开了自然事物、现象的探究,仅仅热衷于灌输现成的 结论性知识,这种理科教学,即使让学生掌握了一大堆的知识,也不过停留于死记硬背的地步。 探究性学习的第二个特点,是指培养学生从事研究的必要的探究能力。在研究自然现象时,能力是 必不可少的。赤手空拳面对“自然”,“自然”是不会为你开启神秘之门的。不培养起最大限度地调动 五官的观察能力,是不可能抓住自然的事物、现象的。在同样的事物面前,一个具有优秀观察能力的人, 同缺乏观察能力的人,他们从事物中能够获取的信息,无论是量的方面,还是在质的方面都有很大的差 距。要自主地抓住自然的事物和现象,加深对自然的认识,就必须有组织、有计划地培养探究能力。 探究性学习的第三个特点, 是指有效地形成认识自然之基础-科学概念、 科学教学的目的-认识自然, 不是一蹴而就的。要按照学生发展的特点,逐步从初步的自然认识提高到高深的自然认识,不断深化, 所谓自然认识,就是理解自然。但是,要确切地理解自然,就有必要使每一个学生有效地形成自然认识 的基础-科学概念。 探究性学习的第四个特点, 是培养探究未知世界的积极态度。 一个人即使掌握了一定的能力和知识, 但缺乏积极的态度和精神,他的知识仍然不会发挥作用,反之,即使他的能力不足和知识面不宽,如果 有了旺盛的探究态度和热情,那么,他的能力很快就会提高,知识很快就会拓宽和深化,这样,探究的 心理态度,在发展探究能力、探索未知世界方面是最基本的,这种探究态度和知识性,只能在自主地抓 取自然事物、现象的探究活动中逐步培养起来。 探究性学习的第五个特点,是强调探究的过程,对出现的结果也是多元的。对于学生来说,掌握一 定的科学方法,感知探究过程,体现其潜能的发挥,这是最重要的。 因此,探究性学习是这样一种过程,在研究客观世界的过程中,通过学生的主动参与,发展探索能 力,获得理解客观世界的基础-科学概念,进而以此为武器,培养探究未知世界的积极态度。这也是现 代科学教学应有的模式。 2、探究式教学与探究性课题

2.1 BSCS 生物教材的探究科学模式 BSCS 生物教材是由美国国家科学基金会(NSF)全力支持下所编制出来的三套新生物教材 (Blue,Yellow and Green resions),编出后很快就成为全美中学生物教材,并被许多国家翻译出版。 BSCS 教材重点就在于培养学生的科学探究能力。这里着重以其绿皮本的中译本(侧重生态学)来分析体 现探究性学习的特色。 2.1 .1 重视训练科学探究能力 BSCS 教材十分重视训练学生的科学探究能力。认为训练求知能力比传授知识更加重要,而且要求学 生应能以科学家探究科学的方法来学习科学。教材内容和教学过程同等重要。教材内容着重生态环境中 人类的行为。由于人口的快速增长,资源的大量消耗,环境污染,过度开发所引起的问题,都需要人类 的管理和控制,所以每一个人都需具备相当的生物科学的知识;科学教学的重点就是探讨科学的方法。 BSCS 教材非常强调科学对现代社会的重大影响。主张发展学生探究科学的能力,或培养其应用科学方法 解决问题的能力,同时也将一些新概念和事实传授给学生。 2.1.2 注意训练探究技巧 为了培养学生探究科学的能力,在实际教学中可运用各种技巧。BSCS 教材课文中含有许多暗示科学 知识的暂时性叙述,只要有新证据出现,现存的种种学说,都有可能被修正,甚至完全被推翻。如 5.1 《细胞是生命的单位》中指出了假说与学说的区别,明确学说也在不断地为新的科学发现所修正。在课 文中列入许多的故事,叙述有关科学主要概念发展的故事,然后跟着进行相关的探究活动。如实验 3.1 《非生物与环境》,通过实验要提出假说,进而描述非生物环境与生物间的关系与影响。在设计实验活 动时,要着重诱导叙述研究问题,而非只印证课本内容。此类实验为数较多,其目的是让学生广泛参与, 开放性较强,结论也不是唯一的。 BSCS 教材的实验都是由浅入深的系列设计,叙述首先接触的实验, 都是科学上早已熟悉并已解决的问题,但随着系列的探究实验活动,叙述便渐渐地接近尚未看法的知识 领域。 如实验 3.3 《酸雨和种子的萌发》 通过 PH 值对种子萌发的影响, , 进而提出适于种子萌发的 PH 假 说。之后安排实验 4.1《生物和 PH》,更进一步让学生探究 PH 对生物的影响。 2.1.3 让学生主动参与研究。 BSCS 教材中的每一个探究活动都是一个独立单元,都含有一个学科内容主题(主要概念)和一个探 究过程的主题(科学方法),并要学生积极地参与。如实验 4.3《酶活性》,探究的主题是影响酶活性 的几种因素,其科学方法是比较实验。与此相似的还有实验 8.3《双因子杂种杂交》、实验 9.2《模拟 自然选择》等。每一个单元都代表一个实际的科学研究过程,要求学生能像科学家般的参与研究。一套 探究活动就是配合概念发展,由浅入深的一系列学习活动,其中包含收集数据资料、实验、控制变量、 假设??等等。学生通过参与探究活动,获得科学经验,了解科学概念的形成过程,培养科学方法和养 成正确的科学态度。 2.2 我国高中生物学中的探究性课题 20 世纪 80 年代以来,以探究性学习为基础重构基础教育课程成为世界各国课程改革的突出特点, 一个共同的做法是 :不仅将探究作为一种学习方式,而且将探究作为课程的内容标准。1999 年第三次全 国教育工作会议提出要全面推进以培养创新精神和实践能力为核心的素质教育,在这一精神的指导下,

教育部对高中各学科教学大纲作了修订,.此次修订把探究性学习摆到突出的位置,强调要突出培养学生 的创新精神和实践能力,各科都增加了实验与专题研究.。新的基础教育课程改革也将变革学习方式,并 将探究性学习放在突出位置。 《全日制普通高级中学生物学教学大纲》(试验修订版)在课程目的第 3 条指出:学生通过高中生 物学的学习,“初步学会生物科学探究的一般方法,具有较强的生物学基本操作能力、收集和处理信息 的能力、观察能力、实验能力、思维能力和解决问题的能力”。 新大纲特别强调教师在各种类型的教学活动中,都要努力使学生学会科学探究的一般方法,包括提 出问题、做出假设和实践验证等;注意学生发散思维和集中思维能力的培养,使学生逐步养成创新思维 习惯。 2000 年生物学教学大纲中提出了研究性学习的课题 9 个,其中必修课 5 个,选修课 4 个。内容涉及 生命科学资料收集、生命科学原理、环境保护、生态学、生命科学进展等。完成方式有独立、小组协作、 教师指导等。 我国的高中生物学课程处在改革的过程中,研究性学习成为新的内容。从大纲的研究性学习内容来 看,都是探究性课题,这些内容为课堂教学改革、推进素质教育提供了有利的条件,关键是如何在教学 中实施。但是从内容的量上来说还是偏少的,这就要求学校在具体教学过程中增加一些新的内容。 3、关于探究性课题 3.1 探究性课题 探究性课题是根据探究性学习的需要,针对学生的学习特点所确定的、由学生独立去完成的、体现 科学过程和科学方法的学科问题或专题。科学探究的课题应该源于学生觉得有意义的疑问和问题。生命 科学的各种原理是探究性课题是一个好的选择,而与科学和技术有关的实际问题是有意义的探究性课题 的又一选择,现实生活中的社会及热点问题亦是探究性课题的另一重要选择。通过学生积极参与、不断 接触,以及理解力和探究能力的增长,在实践中培养学生的创新能力和实践能力。 3.2 探究活动过程的设计 探究性课题“设计出的学习活动,不应该看作是一种单纯的训练方式,而应看作是科学探究的一种 基本要求。教师所设计的课程要能适应学生们的特殊兴趣、知识水平和现有技能,要从学生们以前产生 的问题和形成的理念出发来设计课程。” 生命科学课程应该提供足够的时间和机会让学生经历科学发现过程。学生可以参与生命科学探究中 某些方面、某些环节的活动,应该给学生从事完整的探究活动全过程的机会。科学探究常常是协作性的 活动,因此学生们应该在小组合作中认识到进行信息、观念、思考的分享和相互启发的意义,并获得交 流合作的经验和能力。科学探究能力的培养与科学知识的学习应相互结合,提高探究技能不能脱离科学 内容。进行观察、提出假说、设计探究方案,都必须围绕某一科学内容来进行。科学内容的学习应通过 科学探究活动来开展,通过科学探究活动,并在探究过程中学习科学知识。 4、 探究性课题的设计原则

根据新大纲的规定,研究性学习成为高中生物学中重要的教学内容,除了教材中的内容外,学校还 可针对学生的实际情况,安排一些探究性课题,由学生去完成。如何确定探究性课题,应该从生活、生 产实践以及与社会发展等密切相关问题中选取;从学生自己关注的问题中选取;同时对课题进行论证, 论证可依照以下一些原则。 4.1 科学性原则 科学性原则是一个探究性课题能否成为课题的根本条件。科学探究活动是科学、严谨、实事求是的 活动,首先要求探究课题本身是科学的,否则所实施的活动和得到的结果都失去了依托。这一原则在确 定选题时首先要考虑的。因此,在选择课题时要对课题进行科学性论证,结合其实施方案,对照科学概 念、原理,看是否符合有关要求,判定其真伪性。 4.2 ?创新性原则? “创新”是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。探究性学习是 一种探索性的 实践活动,不仅在于拓展学生知识,激发其兴趣,而更应该着眼于培养学生的创造能力,培育学生的开 拓精神。同时学生能在探究活动中迸发创造的火花,体验到智慧的力量和创造的欢乐。当然这种创造首 先要从选题开始,创新常来自疑问,一个创造性的研究课题必然要求创造性的实施活动。 4.3 ?可行性原则? 这一原则要求选择的研究课题要具有可操作性,要能够付诸实施。首先可行性原则一个重要策略是 探究课题范围要小, 课题不涉及过大范围, 不涉及过多相关知识, 完成活动不需要过于复杂的实验过程。 其次是能选择一个恰当突破口,小中见大、小而不浅。这样才符合中学生特定的年龄特点、知识特点和 能力特点的要求。例如,酸雨是个全球性的环境问题,对动植物的生长发育影响显著,但这一题目涉及 范围很广不易实施, BSCS 实验 3.3《酸雨和种子的萌发》,通过 PH 值对种子萌发的影响,进而提出适 于种子萌发的 PH 假说。既抓住了植物生长发育受酸雨影响最严重的关键时期,又缩小了研究范围,增 加了可行性。,三是选题要符合实际,要看自己的知识水平能不能达到,设备条件能不能满足,材料有 无来源,有没有可依靠的帮助,有没有足够的时间和精力。总之,要因地、因人、因时制宜,符合学生 的实际。 4.4 ?实践性原则? 生物学的研究课题实践性较强,能解决实际问题的研究课题最有价值。所以选题要从实际出发,密 切联系实际。《酸雨和种子的萌发》课题的选择正是由于存在当今大气污染日益严重, 酸雨频频出现 的实际情况。 在实际生活中还有一些社会上曾普遍关心的热点问题, 如“农村焚烧秸秆的利与弊”、 “城 市汽车尾气的危害”、“水域污染与鱼塘富营养化对鱼的影响”等,对生物学热点问题的研究往往能引 起更多人的注意,收到最大的社会效果。所以选题时要注意结合当前热点,如“沙尘暴的产生”、“荒 漠的治理”等。 4.5 ?开放性原则? 探究性学习的一个重要特点是课题的开放性。这对于发挥学生的主观潜力很有必要。教师必须让学

生按他们自己的方法自由地研究,必须容许学生形成他们自己的看法,容许他们寻找各种方法去阐明他 们所观察到的东西。甚至议题和疑问都由学生自己提出,而不是由教师提出。当学生开始选择探究的目 标、活动、项目、问题时,教师可以应学生的请求,为他们提供指导,给他们以帮助。如果学生要求, 教师可提供线索和辅助资料,给学生以更细致的指导。探究学习给人印象最深的前提条件是学生的自主 性。要鼓励学生提出各种假设,并让他们自己主动地去检验这些假设,这是很重要的。对学生来说,任 何可能成立的假设, 都应该加以探索。 应该鼓励学生设法了解一个问题可能具有的各个方面和各种解答。 探究学习就是通过开展一系列的活动有目的地寻求许多问题的解答。但它并不要求给这些问题作答案, 而是一个参与的过程,是一个了解科学方法的过程。它的方法是以学生为中心,并且是高度灵活的。 以上讨论的探究性课题的有关原则,在选择课题时上述原则不是孤立存在的,而是彼此联系的,还 有些是相互交叉的,因此在选择研究课题时既要综合考虑,又要具体分析。 探究性学习是在中学生物学教学改革中一个重要的理念,如何将这一重要理念渗透到广大教师的教 学实践中,真正培养学生的创新精神和实践能力,教师就必须学会选择探究性学习的课题和指导学生进 行科学探索。本文对探究性课题的有关问题作了一些研究,尤其对探究性课题的设计原则,有些问题还 须深入研究,特别是如何在课题的实施和组织方面。


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