科學(xué)過程技能及其培養(yǎng)策略

吳銀銀

(西北師范大學(xué) 教育學(xué)院,甘肅 蘭州 730070)

科學(xué)過程技能及其培養(yǎng)策略

吳銀銀

(西北師范大學(xué) 教育學(xué)院,甘肅 蘭州 730070)

生物學(xué)科學(xué)探究能力的形成是建立在動作技能、認(rèn)知技能與探究技能整合的科學(xué)過程技能的基礎(chǔ)之上。分析科學(xué)過程技能及其分類,科學(xué)過程技能與能力的關(guān)系,探討培養(yǎng)學(xué)生過程技能的策略,使其促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)素養(yǎng)的提高。

科學(xué)過程技能;新課程;策略

能力目標(biāo)是中學(xué)生物學(xué)新課程三維目標(biāo)中的一個重要維度。能力的養(yǎng)成是建立在基礎(chǔ)教育中所要求掌握的各種過程技能整合的基礎(chǔ)之上。中學(xué)生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)“能力”方面的要求,主要是從動作技能、認(rèn)知技能與探究技能三個方面規(guī)定的。其中,科學(xué)過程技能是知識轉(zhuǎn)化為能力的中間環(huán)節(jié)。中學(xué)生物學(xué)新課程注重在科學(xué)過程技能的培養(yǎng)中,發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力。

一、科學(xué)過程技能及其分類

《教育大辭典》認(rèn)為,技能是主體在已有知識經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,經(jīng)練習(xí)形成的執(zhí)行某種任務(wù)的活動方式。[1](P147)把技能定義為活動方式的缺點是未反映知識與技能的關(guān)系?？床磺逯R與技能的聯(lián)系,教師就無法有效地指導(dǎo)技能的習(xí)得。皮連生主張用廣義的知識觀解釋學(xué)生習(xí)得的技能。他認(rèn)為,技能就是在練習(xí)基礎(chǔ)上形成的、按某些規(guī)則或操作程序順利完成某種智慧任務(wù)或身體協(xié)調(diào)任務(wù)的能力。技能的本質(zhì)是規(guī)則支配了學(xué)習(xí)者的行為。[2](P127)從現(xiàn)代信息加工心理學(xué)的觀點看,技能是廣義知識中的一種類型,即程序性知識。技能的習(xí)得有兩種情況:(1)先知道操作的規(guī)則,然后學(xué)會用這些規(guī)則來支配自己的行為。如,顯微鏡的使用方法,臨時裝片的制作方法。這種技能的習(xí)得是規(guī)則學(xué)習(xí)在先。學(xué)生經(jīng)反復(fù)地運用,當(dāng)規(guī)則支配了他們的行為時,就形成了技能。(2)行為在先,對行為規(guī)則的意識在后。這類技能的習(xí)得主要是通過模仿和自覺發(fā)現(xiàn)進(jìn)行的。進(jìn)行探究性實驗的學(xué)習(xí)就是一個典型的例子。通過一系列探究性實驗,學(xué)生逐漸掌握探究的程序與實質(zhì)。可見,技能的本質(zhì)是知識的運用,即程序性知識的運用。[2](P127)

科學(xué)過程技能是由一系列技能構(gòu)成的。根據(jù)視角的不同,對技能的分類就有所不同。在SAPA課程中,共列出了 13項科學(xué)過程技能,Brotherton和 Preece則列出了18項技能。[3]美國科學(xué)促進(jìn)協(xié)會在課程教學(xué)研究中,將“科學(xué)過程技能”分為兩部分共14種技能:基本的過程技能包括:觀察、測量、應(yīng)用數(shù)值、分類、應(yīng)用時空、表達(dá)溝通、預(yù)測與推論;復(fù)雜的綜合技能包括:從事適當(dāng)?shù)亩x、形成假說、解釋資料、建立模型、控制實驗因子與從事實驗。[4](P278,P296)由此可見,基本過程技能是綜合技能的基礎(chǔ),而綜合技能是在基本過程技能的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。基本過程技能和綜合技能始終相互支持與促進(jìn),兩部分技能的整合構(gòu)成了中學(xué)生物學(xué)的科學(xué)過程技能。

目前對生物學(xué)過程技能目標(biāo)體系沒有清晰的界定,汪忠教授指導(dǎo)的碩士論文在這方面作出了嘗試。認(rèn)為,生物學(xué)過程技能是由動作技能、認(rèn)知技能、科學(xué)過程技能以及科學(xué)探究技能構(gòu)成的目標(biāo)體系 (圖1)。[5](P23)本文認(rèn)同以基本動作技能和基本認(rèn)知技能為基礎(chǔ),由諸多過程技能構(gòu)成的以科學(xué)探究技能為核心的技能體系。中學(xué)生物學(xué)動作技能和中學(xué)生物學(xué)認(rèn)知技能是中學(xué)生物學(xué)技能教育的基本內(nèi)容之一,是從事生物學(xué)學(xué)習(xí)和研究的最核心的技能,也是形成科學(xué)探究技能的基礎(chǔ)?？茖W(xué)探究技能是中學(xué)生物學(xué)技能目標(biāo)體系的核心,因此,不發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究技能,科學(xué)探究能力的養(yǎng)成就無從談起。

圖1 生物學(xué)技能目標(biāo)體系

二、科學(xué)過程技能與能力的關(guān)系

(一)生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中的表述

一般說來,學(xué)生所學(xué)的知識不能直接轉(zhuǎn)化為能力,科學(xué)過程技能是生物學(xué)知識轉(zhuǎn)化為能力的中間環(huán)節(jié)。只有學(xué)生把生物學(xué)知識運用于實踐,形成一定的過程技能,才能發(fā)展為具備個性心理特征的能力?？茖W(xué)過程技能和能力是既有區(qū)別又有內(nèi)在聯(lián)系的概念?？茖W(xué)過程技能是完成一定任務(wù)的活動方式,能力是個體為順利完成任務(wù)所具備的個性特征。諸如觀察、思維、記憶等能力是形成某種技能的前提?？梢?能力的作用主要表現(xiàn)在支持和促進(jìn)學(xué)生掌握相應(yīng)的技能以及對該技能的調(diào)節(jié)上。此外,科學(xué)過程技能的養(yǎng)成又可促進(jìn)各種能力的發(fā)展。從中學(xué)生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)對于學(xué)生能力的要求(表1),[6](PP.4-5)[7](P8)可以進(jìn)一步看出科學(xué)過程技能與能力之間密切的關(guān)系。生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)在能力方面強調(diào)能力的實用性,突出基礎(chǔ)能力的重要性。著眼于生物學(xué)知識和相應(yīng)能力對學(xué)生工作和生活的作用與影響。從這些能力目標(biāo)中可以看出,科學(xué)過程技能在能力目標(biāo)中占據(jù)著極其重要的核心地位。

(二)教科書 (人教版)中的表述

在初、高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中,基本技能的目標(biāo)包括操作層面的動作技能和科學(xué)思維層面的認(rèn)知技能。課標(biāo)要求學(xué)生掌握進(jìn)行科學(xué)探究所必需的基本技能,學(xué)會進(jìn)行科學(xué)探究的基本方法,以便學(xué)生既會實際動手操作,又善于思考?？梢?我國生物學(xué)新課程順應(yīng)國際科學(xué)教育改革的趨勢,突出了科學(xué)過程與科學(xué)方法應(yīng)該具有的地位。在此,對課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書 (人教版)中培養(yǎng)科學(xué)過程技能的內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)計與分析 (表2)。

表1 生物課程標(biāo)準(zhǔn)對于能力的要求

表2 人教版教科書中科學(xué)活動的數(shù)量統(tǒng)計

對于初中階段已經(jīng)講述的科學(xué)方法在高中階段不再作為教材的重點介紹,如觀察、調(diào)查、設(shè)計、課外實踐等。高中階段強調(diào)模型建構(gòu)、資料搜集等?！澳Ｐ徒?gòu)”目的是讓學(xué)生領(lǐng)悟和運用建構(gòu)模型的方法,“資料搜集和分析”旨在培養(yǎng)學(xué)生信息搜集和處理能力,“思考與探究、討論”旨在培養(yǎng)學(xué)生思維能力,“實驗”能夠培養(yǎng)學(xué)生操作技能和觀察能力。中學(xué)生物學(xué)課程注重在完整的探究過程中來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)方法意識與全面提高科學(xué)探究能力。初、高中生物學(xué)共有34個探究實驗,這是培養(yǎng)學(xué)生自己從事完整探究活動能力的重要途徑新教材以生物學(xué)基礎(chǔ)知識為教材的邏輯主線,同時,將生物學(xué)科學(xué)方法以適當(dāng)?shù)男问角度肫渲小Ｐ陆滩母淖冎R呈現(xiàn)的方式,設(shè)置了這些科學(xué)過程技能欄目,對學(xué)生進(jìn)行多種技能的訓(xùn)練,為學(xué)生發(fā)展能力提供了基礎(chǔ)平臺。教材沒有對某一項具體的技能做出解釋,而是把學(xué)生應(yīng)該掌握的科學(xué)探究過程技能融合在具體的生物學(xué)知識的學(xué)習(xí)過程中?？茖W(xué)探究過程技能又作為學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)知識的一種載體?？梢?科學(xué)探究技能的養(yǎng)成和生物學(xué)知識的習(xí)得互為滲透。因此,生物學(xué)教師在生物學(xué)教學(xué)中應(yīng)該既要重視生物學(xué)基礎(chǔ)知識,也要突出基本的科學(xué)方法。

其中,“技能訓(xùn)練”專欄就科學(xué)探究的某一環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)情境,提出問題,以訓(xùn)練過程技能。表3中列出了技能訓(xùn)練中科學(xué)活動。此外,高中生物學(xué)幾乎每章“自我檢測”中都有“技能應(yīng)用”,旨在進(jìn)一步訓(xùn)練過程技能。

表3 人教版生物學(xué)教科書中技能訓(xùn)練科學(xué)活動的數(shù)量統(tǒng)計

科學(xué)探究活動在中學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)中具有重要的價值。在科學(xué)探究活動中,促進(jìn)學(xué)生把生物學(xué)知識同觀察、推理和思維的技能整合起來,從而可以使學(xué)生能動地獲得對生物學(xué)的理解。在科學(xué)探究活動中,參與計劃、決策、討論與評價的過程來解決問題。學(xué)生在這個過程中形成的能力有助于實際問題的解決。

三、科學(xué)過程技能的培養(yǎng)策略探尋

(一)注重學(xué)生在探究過程中理解科學(xué)

科學(xué)不僅僅是知識,學(xué)習(xí)科學(xué)應(yīng)該是一種解決問題的過程。學(xué)生只有在解決實際問題的過程中,通過科學(xué)研究的方法和程序才能真正理解科學(xué)。對于許多學(xué)生來說,當(dāng)他們需要解決一些感興趣的又與他們的實際能力相適應(yīng)的問題時,他們便發(fā)現(xiàn)需要科學(xué)知識,從而產(chǎn)生學(xué)習(xí)的積極性,并抓住學(xué)習(xí)的要點。新教材設(shè)置了許多適合學(xué)生探究的活動。Hodson認(rèn)為,人們不能直接有效地應(yīng)用科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究的方法和程序。因為科學(xué)家進(jìn)行研究的方法和程序依賴于他們的經(jīng)驗,所以,這些是不可以直接傳授的。唯一有效的途徑是通過科學(xué)探究,并且要得到有技能、有經(jīng)驗的教師給予支持、批判與建議。[8]在探究過程中,要讓學(xué)生能夠有機會參與到學(xué)習(xí)共同體的文化情境之中,促進(jìn)學(xué)生更好地進(jìn)行知識建構(gòu)。教師在生物學(xué)教學(xué)中,不可以簡單地把探究過程理解為具體的“操作”活動,而應(yīng)該真正做到促進(jìn)學(xué)生知識建構(gòu)和科學(xué)思維,培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和實際問題解決能力。

(二)注重從恰當(dāng)?shù)膯栴}開始探究

在探究中學(xué)習(xí)生物學(xué)是學(xué)習(xí)生物學(xué)的一種有效途徑。應(yīng)該讓學(xué)生在積極地參與探究的過程中逐漸對生命現(xiàn)象有所認(rèn)識。對一些實際問題進(jìn)行力所能及的探究。對于問題意識強的學(xué)生來說,一旦發(fā)現(xiàn)了問題,就會產(chǎn)生解決問題的需要和內(nèi)驅(qū)力,產(chǎn)生認(rèn)知不平衡,從而激起強烈的求知欲,喚起內(nèi)在的需求與興趣,激勵其進(jìn)行積極自主的思維,直到解決問題。[9]教師應(yīng)該在學(xué)生熟悉的情景與生活經(jīng)驗中提煉出適合于學(xué)生探究的問題讓學(xué)生探究。這種貼近生活的探究符合學(xué)生的理解能力。讓學(xué)生從實際出發(fā),通過手腦并用進(jìn)行探究活動,體驗探究過程的曲折和樂趣,學(xué)習(xí)科學(xué)方法,發(fā)展科學(xué)探究所需要的基本能力并增進(jìn)對科學(xué)探究的理解。探究的問題能夠密切聯(lián)系學(xué)生的生活,且能充分激發(fā)起學(xué)生探究的欲望,并能夠通過他們的努力而加以解決。在這些具體實際問題的解決過程中,學(xué)生能夠理解科學(xué)、體驗成功的快樂,也能夠提高生物學(xué)素養(yǎng)。

(三)注重學(xué)生語言技能提高

科學(xué)知識的學(xué)習(xí)與認(rèn)知活動有關(guān),涉及認(rèn)知的過程,如猜想、分類、區(qū)分原因和結(jié)果、推論和總結(jié)等,這些都涉及語言技能。收集和處理信息、交流與合作也需要語言技能。[10]其實,在學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識之前,他們已經(jīng)形成了對自然現(xiàn)象的一些自我理解,但是,這些理解是使用日常語言來表達(dá)的,其中有相當(dāng)?shù)囊徊糠志褪菍W(xué)習(xí)生物學(xué)知識的前概念。這種自我式的理解和表達(dá)既可成為學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),也有可能對學(xué)生的學(xué)習(xí)造成干擾。因此,在學(xué)生進(jìn)行生物學(xué)的學(xué)習(xí)和交流過程中,生物學(xué)教師要促進(jìn)學(xué)生解決好日常語言與科學(xué)語言的關(guān)系。

面對日益豐富的信息資源,獲取信息的渠道也就逐漸增多。在這種現(xiàn)實下,新課程的教學(xué)空間要更加開放,這樣學(xué)生就可以通過多種信息渠道獲取信息。其中,學(xué)生獲取信息、知識的一條重要的途徑就是閱讀,閱讀技能也是一種基本的語言技能。在探究能力中,交流技能是其中重要的能力之一。有效表述是交流的基本前提,這就要求學(xué)生能夠用科學(xué)語言把自己的觀點精確地表達(dá)出來,只有把自己的觀點表述清楚了,才能讓別人了解自己的觀點。因此,表達(dá)能力欠缺就會造成交流與溝通的障礙。這就要求生物學(xué)教師在日常教學(xué)中要有意識促進(jìn)學(xué)生科學(xué)語言技能的發(fā)展。

綜上所述,中學(xué)生物學(xué)新課程注重對中學(xué)生科學(xué)過程技能的養(yǎng)成,提高中學(xué)生的生物學(xué)探究能力是中學(xué)生物學(xué)中重要的目標(biāo)。隨著學(xué)生了解有關(guān)生命現(xiàn)象,以及對一些基本技能的掌握,他們就能夠進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)查活動與進(jìn)行一些實際探究。科學(xué)探究能力的提高要與具體的生物學(xué)知識結(jié)合,圍繞探究、設(shè)計、交流技能把觀察、測量、繪圖、實驗等具體的科學(xué)探究過程技能蘊含于其中。應(yīng)該將科學(xué)方法、思想滲透在學(xué)習(xí)生物學(xué)知識之中,其實,將科學(xué)方法、思想當(dāng)知識來教,這樣過于顯性化的方式是低效甚至無效。在學(xué)習(xí)生物學(xué)知識的過程中,要讓學(xué)生在解決問題的過程中,掌握科學(xué)過程技能,理解科學(xué)的本質(zhì),達(dá)到提高學(xué)生的生物學(xué)素養(yǎng)的目的。

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Scientific Process Skills and the Strategies for Developing the Skills

WU Yin-yin
(School of Education,Northwest Normal University,Lanzhou,Gansu,730070,PRC)

The formation of scientific inquiring ability in the science of biology is based on the integration of motor skills,cognitive skills and inquiring skills.This article first analyzes the meaning and the classification ofscientific process skills,and the relationship between scientific process skills and competence as well.Then,it discusses the strategies that can be used to develop students'scientific process skills.

scientific process skill;new curriculum;strategy

G 633.91;G 632.4

A

1674-5779(2011)02-0101-04

(責(zé)任編輯陳育/校對云月)

2011-02-17

吳銀銀 (1978—),女,浙江臺州人,西北師范大學(xué)教育學(xué)原理專業(yè)博士研究生,主要從事科學(xué)教育、教師教育研究