教师该为学生的探究提供怎样的支持

[align=center]——《比较含磷洗衣粉与无磷洗衣粉对水体影响》的实验设计[/align]

  作为一位有着三年教龄的年轻的科学课教师,葛老师非常接受和赞同科学课程的新理念,在课堂中也努力尝试着让学生以探究的方式学习科学。这次普陀区教育学院教研员和葛老师合作的小课题研究《学生科学探究时教师支持性策略研究》,让葛老师感受很深。

  课题以《比较含磷洗衣粉与无磷洗衣粉对水体影响》的实验设计作为具体的教学内容,同样的内容葛老师上了三次,每一次课后,葛老师和她所在的教研组全体老师及区教研员都进行了热烈的讨论和反思,并对课的设计进行修改和再实践(上课)。

  同一课题的三次研究课(葛老师是三个平行班的任课老师,这三堂课分别是在三个班上)以后,葛老师和她所在教研组的三位老师对学生探究性科学学习,对“学生进行科学探究时老师怎么支持”有了和以前不一样的感受,有了很实在的认识。但是感受和认识的过程绝对是一波三折的。

  葛老师的第一“折”

  1、学生能行吗?

  根据初二《生命科学》教材中城市生态的内容,教研员和葛老师一起策划了第一次课的内容:让学生设计一项实验,比较含磷洗衣粉与无磷洗衣粉对水体的影响。

  “让初二学生设计实验方案,行吗?”葛老师带着这样的疑问开始了这节课的设计。为了更好地帮助学生顺利完成设计,葛老师初定的策略是:尽可能多地为学生提供资料和范例。

  课上,葛老师一共准备了三份资料:材料(1)现实中被污染的太湖图片,目的是引起学生的学习兴趣以及对水体污染的警觉;材料(2)介绍太湖污染的主要因素以及含磷洗衣粉对水体影响的文字资料,目的是让学生获得含磷洗衣粉会对水体产生污染的知识;材料(3)提供“验证洗衣粉危害水体”的实验方案,目的是以此作为学生模仿设计的对象。

  [老师认为学生既没有实验设计的经验,也缺少这方面的训练,学生独立设计有困难,所以提供一个范例作为铺垫。试图通过分析范例,告诉学生设计实验应该注意的问题,然后让学生根据范例进行模仿设计。]

  2、学生的设计比我预期的要“好”。

  葛老师通过分析出示的范例,归纳总结出生物学实验设计中需要注意的关键并板书:对照、控制变量和重复,并指出这是生物学实验重要的思想方法。之后,葛老师要求学生参照范例设计“洗衣粉对水体影响”的实验。

  从课后所收集的24份学生设计作业看,有20份设计作业几乎完全模仿了老师的实验方案。其中,有18份作业不仅设计了含磷洗衣粉和无磷洗衣粉的对照,而且还设计了含磷洗衣粉的浓度梯度;有1份作业设计中显示出学生真正理解了要控制变量,即维持其他实验因素不变的单因素原则。

  看了学生们设计的作业,葛老师说:“学生的设计比我预期的要好。”

  3、我低估了学生的能力。

  课后,教研员、葛老师和教研组的三位老师一起进行了评课、反馈会议。

  经过讨论,老师们一致认为:葛老师这节课的处理,引入——范例分析——设计——交流谈论,与灌输式的教学没有多大的差别,这样的教学不是真探究。24份学生设计绝大多数是对老师提供的范例的模仿,课后进行的学生访谈也证实了这点:能接受老师关于科学实验设计的原则,但并没有理解或者说没有独立去思考,科学实验设计为什么要有对照,为什么需要控制变量和重复,等等。

  [老师事先给学生提供范例,用意是为学生的探究提供铺垫。但客观的效果是导致学生机械模仿,不利于他们掌握和理解设计中蕴涵的科学方法,也不能起到引导学生探究的作用。利用学生的生活经验,通过学生的讨论来梳理和提炼设计科学实验的方法与原理,可以将隐性的、不自觉的科学思想方法显性化、自觉化。]

  葛老师的第二“折”

  1、从学生的生活经验中引入探究问题。

  在讨论和反思的基础上,葛老师修正了她的教学设计。“从学生的生活经验中引入探究问题”,是葛老师的第二次课的基本思路。

  葛老师在课前设计了一次学生调查,让学生在问卷调查基础上了解日常生活中含磷洗衣粉和无磷洗衣粉的使用状况。然后将调查统计的结果用于课堂,通过学生的讨论以及师生质疑的问题,让学生明确实验设计的关键点。

  2、我高估了学生。

  课上,葛老师对学生小组汇报的调查结果进行了简单的梳理之后,切入正题,要求学生分组设计实验方案,研究含磷洗衣粉与无磷洗衣粉对水体的影响。葛老师的授课语言简练,将课堂上用于老师讲授的时间还给学生探究。

  但从课后学生所递交的设计方案中发现,约有62%的学生设计研究的内容偏离了主题,如有的学生研究两种洗衣粉的洗净力不同;也有的是研究单质磷对蟑螂的影响等。

  葛老师课后很感慨地说:“学生还是不行,我高估了他们的能力。”

  [通过设计调查生活情境引入,让学生开展探究很好。但在探究过程中教师没有强调突出探究主题,以致一些学生讨论之后还没明确探究的主题。生活情境是复杂的,要求学生在有限的时间里探究复杂的生活情境,需要教师做适当的教学调控。]

  3、老师该怎样为学生提供指导。

  学生提交的实验方案设计中有个现象:相当部分学生的设计充分注意了“比较和单一因素原则”,而“重复原则”在学生设计中很少有体现。经过分析发现,前两条原则是学生课堂上讨论得出的(这也是教师比较满意的一点),而后一条原则却是教师告诉学生的。

  片段1:

  师:设计实验通常要注意些什么?

  生:要有比较。

  师:很好,例如我们要说明有A条件存在时能发生B现象,为了有说服力,就必须还要说明没有A条件时就不能发生B现象。还有其他的吗?

  生:控制变量法。

  师:如何控制变量?

  生:除了洗衣粉用含磷和无磷作比较,其他因素都一样。

  师:那么,在科学实验中还有什么因素要注意呢?

  教师希望学生能说出“多次重复,减少误差”这一原则,但随后学生回答的内容都与此无关。僵持了片刻之后,教师只得自己补充:“为避免偶然因素的影响,我们要进行重复实验,将每次取得的数据取平均值。”并进行板书:实验设计关键,比较、控制变量和重复。

  “老师该怎样为学生提供指导很重要”,讨论中葛老师对这点感触最深。

  [“做过的,才会记住。”学生对于自己讨论、探究得到的知识,印象深刻,而对老师单纯的说教则不然。科学课课堂上,提倡老师提供方法引发学生的认知冲突,然后梳理实验设计的关键点。同时,在学生交流中老师应及时介入评点,以便肯定学生的优点,帮助弥补不足。]

  葛老师的第三“折”

  1、学生是学习者。

  葛老师接受了老师们的建议,又做了第三节课的设计:“先引导学生讨论,将隐性的科学思想显性化。上课流程是引入——讨论基本实验要点——学生设计——交流讨论——修改设计——再交流讨论——形成科学实验方法并提炼完整的科学实验设计方法。”

  [老师何时介入帮助学生梳理科学实验的关键点,是学生进行探究性学习必须考虑的。在学生讨论不完整时,老师不是急于补充,而是通过讨论、质疑学生设计方案中的问题来归纳提炼。这样,学生所获得的是在自己实践的基础上的感悟,是自己建构出来的。]

  2、学生自我感悟。

  在课堂上,葛老师将学生调查的两种洗衣粉的比较点,利用实物投影仪投影出来(学生看到自己的方案被采纳,非常兴奋,其他学生参与的积极性更高了),然后再将学生的这些方案经过梳理后突出本节课要研究的主题,引导学生讨论实验原则。

  学生讨论同样只得出了“对照比较、控制变量”的两个原则。这时教师要求学生根据讨论的两个原则以及自己的经验,先分组讨论设计本组的方案……

  片段2:

  第一组同学代表交流本组的设计:

  ①将等量的清水放入三个鱼缸。

  ②三个鱼缸各放入3条小鱼。

  ③第一个鱼缸和第二个鱼缸分别加入等量的含磷洗衣粉和无磷洗衣粉,第三个鱼缸什么也不加。

  ④每天观察记录鱼的生存情况。

  其他组同学质疑:

  生1:“清水应为纯净水,否则在自来水中鱼都会死亡。”

  生2:“如果有鱼自己生病死亡了,那实验怎么判断?”

  生3:“如果两条鱼的体质健康状况不一样,那实验也不准啊!”

  ……

  葛老师根据学生的质疑讨论,既提炼出了“重复原则”,又进一步明确了“控制变量的原则”(如需大小相同、健康状况也相同的同种小鱼等)以及“对照的原则”和选择合适的评价指标等。在学生提交的实验设计中,三个科学原则基本都得到体现,只是在控制变量方面考虑得不够全面。

  3、葛老师的体会。

  第三次课后的反馈会议上,大家对葛老师课的设计作了肯定,葛老师也为自己的成功而高兴。课后,葛老师仔细地观看了她自己三堂课的录像,写下了下面的文字:

  影响学生自主探究的一个重要因素就是学生是否对某个问题产生兴趣,并且对需要探究的问题有直观的了解(目标明确),这时教师适当地引入较为重要。在课堂教学中如果引入时间太多,必然会影响后面自主探究的时间(如右表所示三次课的引入时间比较)。因此提倡将复杂的背景知识简约化,从生活实际出发选择出其中一个关键因素直接引入课题,有利于学生充分的探究。

  从三次课最后的作业单比较发现(见下表),机械的模仿虽然在“对照原则”方面体现得还可以,但是需要深刻理解的“控制变量和重复原则”的体现却明显不够。根据第二次课和第三次课比较发现,学生对从生活经验中提炼出来的科学原则与认知冲突中提炼出来的科学原则理解和掌握较好,但是在“控制变量原则”方面学生理解还不够深刻。总之,学生是学习者,教师要善于在学生的生活经验中和认知冲突中梳理出知识的关键点,这显然要比直接的说教效果好。

 

时间

学生作业单

第一节课

第二节课

第三节课

控制变量原则

4.2%

48.6%

69.3%

对照原则

84.7%

58.9%

85%

平行重复原则

0

24.3%

79.3%

时间

第一节课

第二节课

第三节课

引入时间

约19分钟

约4分钟

约6分钟

探究讨论时间

约26分钟

约41分钟

约39分钟

第一次设计实验符合主题比例

77.5%

38%

91%

孔慧敏 葛春来 张琴 钱正华