國(guó)外生物探究教學(xué)案例的特征及其啟示

◆吳天浩

作者：吳天浩，南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院，研究方向?yàn)樯锝逃?10046）。

1 前言

目前我國(guó)中學(xué)生物教學(xué)中大力倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)[1]，但在實(shí)際教學(xué)中探究性學(xué)習(xí)的實(shí)施并不到位。究其原因多種多樣，如現(xiàn)行評(píng)價(jià)體系對(duì)于探究的重視程度不足，探究教學(xué)所需的教學(xué)資源要求過(guò)高等，這些原因造成生物探究教學(xué)開(kāi)展受阻。而生物作為一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，探究教學(xué)又是必不可少的，這樣的矛盾?chē)?yán)重阻礙生物教學(xué)的效果。此類(lèi)問(wèn)題也曾在國(guó)外生物教學(xué)中出現(xiàn)，為了應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，美國(guó)伯克利大學(xué)開(kāi)發(fā)了WISE 平臺(tái)，輔助開(kāi)展生物探究教學(xué)，取得較好的教學(xué)功效。WISE 中有許多經(jīng)過(guò)教學(xué)實(shí)踐的成功案例，分析其特征及優(yōu)勢(shì)，能為我國(guó)生物教學(xué)提供一些啟示與借鑒。

2 WISE 及其案例特征分析

WISE 全稱(chēng)為基于網(wǎng)絡(luò)的探究式科學(xué)環(huán)境（Web-based Inquiry Science Environment，簡(jiǎn)稱(chēng)WISE）[2]，其由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）贊助，加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的Bell 和Linn 教授開(kāi)發(fā)，1998 推廣使用。WISE 平臺(tái)的使用者可以注冊(cè)教師賬號(hào)或?qū)W生賬號(hào)，教師賬號(hào)可以使用項(xiàng)目管理、學(xué)生管理、課程開(kāi)發(fā)和編輯等功能，而學(xué)生賬號(hào)則提供在學(xué)項(xiàng)目列表、作業(yè)單等；學(xué)生賬號(hào)可組成課程探究小組，進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)。WISE 提供了一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行科學(xué)探究的學(xué)習(xí)環(huán)境，其中的課程囊括了中小學(xué)生物、物理、化學(xué)等學(xué)科，用戶登錄后即可開(kāi)展相應(yīng)課程的學(xué)習(xí)或管理[3]。

WISE 平臺(tái)中有一個(gè)典型生物教學(xué)案例：“Ocean Bottom Trawling, What A Drag!”（海底拖網(wǎng)捕撈，這是個(gè)錯(cuò)誤?。┢湟院Ｑ笸暇W(wǎng)捕撈為背景，幫助學(xué)生了解被捕撈魚(yú)群的變化，從而理解生物進(jìn)化的過(guò)程，并使學(xué)生對(duì)于進(jìn)化理論產(chǎn)生較為深入的理解。這個(gè)探究教學(xué)案例具有如下主要特征。

探究學(xué)習(xí)過(guò)程可視化

首先，WISE 使學(xué)生探究過(guò)程可視化。平臺(tái)項(xiàng)目常將探究過(guò)程分為數(shù)個(gè)步驟，逐步開(kāi)展。在“Ocean Bottom Trawling,What A Drag!”中，探究過(guò)程被分為問(wèn)題介紹、進(jìn)化理論闡述、魚(yú)群進(jìn)化實(shí)驗(yàn)、魚(yú)群變異與遺傳、魚(yú)群代際變化和匯總六個(gè)步驟，吻合美國(guó)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)中根據(jù)實(shí)驗(yàn)證據(jù)來(lái)核查已有結(jié)論，運(yùn)用各種手段來(lái)搜集、分析和解釋數(shù)據(jù)，得出答案、進(jìn)行解釋并做出預(yù)測(cè)，把結(jié)果告知于人這幾個(gè)探究步驟[4]。

其次，WISE 使學(xué)生探究思維做到可視化。WISE 在每個(gè)教學(xué)步驟之后都提供了一個(gè)筆記（note）板塊，要求學(xué)生記錄思維過(guò)程，以及對(duì)于課程內(nèi)容的思考，保留探究過(guò)程和思維的痕跡；在學(xué)習(xí)過(guò)程中的協(xié)作學(xué)習(xí)部分，WISE 提供了在線討論（online discussion）功能，方便學(xué)生在線討論問(wèn)題，在開(kāi)展協(xié)作學(xué)習(xí)的同時(shí)將討論過(guò)程、對(duì)于學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解等內(nèi)容提供給教師，呈現(xiàn)交流過(guò)程中的思維變化。此外，項(xiàng)目提供給學(xué)生一個(gè)思維集錦（idea basket），要求學(xué)生記錄自己的想法，并在后面的學(xué)習(xí)中及時(shí)補(bǔ)充、修正這些想法，最后整理這些觀點(diǎn)，幫助學(xué)生完整記錄思維過(guò)程。

強(qiáng)調(diào)知識(shí)整合學(xué)習(xí)與問(wèn)題解決 在本案例中，教學(xué)活動(dòng)的目的是要求學(xué)生學(xué)習(xí)拉馬克和達(dá)爾文的進(jìn)化理論，但是并沒(méi)有一開(kāi)始就提出進(jìn)行兩個(gè)理論比較，而是在問(wèn)題介紹部分中提出屬于生態(tài)學(xué)范疇的海洋拖網(wǎng)捕撈活動(dòng)，以拖網(wǎng)捕撈中小丑魚(yú)的生存問(wèn)題引入進(jìn)化理論，強(qiáng)調(diào)不同知識(shí)之間的整合學(xué)習(xí)。在項(xiàng)目的中間部分通過(guò)實(shí)驗(yàn)等方式讓學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)化理論，進(jìn)而得出小丑魚(yú)種群將如何變化的答案。在學(xué)習(xí)進(jìn)化理論的過(guò)程中，目標(biāo)始終指向預(yù)測(cè)小丑魚(yú)生存的問(wèn)題，旨在解決實(shí)際問(wèn)題。

技術(shù)支持下的科學(xué)探究 WISE 通過(guò)提供一系列基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持的模擬實(shí)驗(yàn)幫助教師開(kāi)展探究教學(xué)。模擬實(shí)驗(yàn)完全符合科學(xué)探究過(guò)程，這一系列的過(guò)程在幫助師生開(kāi)展探究活動(dòng)的同時(shí)也強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)于科學(xué)探究的認(rèn)知，對(duì)于探究流程更加熟悉。“Ocean Bottom Trawling, What A Drag!”中為了證明進(jìn)化對(duì)于生物種群的影響，項(xiàng)目提供了一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)，比較各種生存環(huán)境下池塘中魚(yú)的游泳速度，最終得出結(jié)論：在存在選擇壓力的情況下，游泳速度慢的魚(yú)會(huì)被淘汰，從而在多代之后留下速度越來(lái)越快的魚(yú)。

3 WISE 及其案例對(duì)于我國(guó)生物教學(xué)的啟示

積極建立網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，促進(jìn)探究學(xué)習(xí)過(guò)程可視化 探究學(xué)習(xí)在我國(guó)難以開(kāi)展的一大原因就是探究過(guò)程的內(nèi)隱性，學(xué)生探究活動(dòng)完成后除去數(shù)據(jù)記錄之外，極少有表現(xiàn)學(xué)生探究過(guò)程、思維歷程的載體，由此使探究學(xué)習(xí)這一過(guò)程難以直觀觀察。而WISE 則通過(guò)現(xiàn)代教育技術(shù)手段使探究過(guò)程做到可視化，將探究過(guò)程按步驟分開(kāi)，使學(xué)生對(duì)探究過(guò)程有直觀的認(rèn)識(shí)和總體的把握。

不僅在教學(xué)過(guò)程中存在內(nèi)隱性這一問(wèn)題，探究學(xué)習(xí)在課程評(píng)價(jià)階段同樣存在相當(dāng)?shù)碾y度，我國(guó)現(xiàn)行評(píng)價(jià)體系難以量化甚至無(wú)法展示學(xué)生的探究能力。這正是目前教學(xué)評(píng)價(jià)體系重視知識(shí)而輕視能力這一弊端產(chǎn)生的原因之一。評(píng)價(jià)的難以開(kāi)展導(dǎo)致在需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)的情境中，教師難以評(píng)價(jià)學(xué)生的探究能力，而只能對(duì)于知識(shí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，導(dǎo)致紙筆測(cè)驗(yàn)成為唯一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)試教育無(wú)法根除，素質(zhì)教育難以開(kāi)展。比如在自主招生等要求對(duì)于學(xué)術(shù)型人才篩選的測(cè)試中，校方可以通過(guò)對(duì)于學(xué)生探究學(xué)習(xí)情況的調(diào)查，了解學(xué)生的探究能力，了解其是否適合于本?；虮緦?zhuān)業(yè)。由此，評(píng)價(jià)才能發(fā)揮其導(dǎo)向作用，引導(dǎo)教學(xué)偏重探究、偏重能力，而不是一味追求知識(shí)。

此外，在現(xiàn)行教育體系中，教師在學(xué)生學(xué)習(xí)后很難準(zhǔn)確掌握每個(gè)學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解情況，因此很難針對(duì)性地對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)誤區(qū)進(jìn)行糾正。尤其在國(guó)內(nèi)大班教學(xué)的現(xiàn)實(shí)情況中，了解每個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程和思維過(guò)程幾乎是不可能的。這就造成學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)生誤區(qū)而無(wú)法及時(shí)糾正，錯(cuò)誤屢屢發(fā)生卻不清楚發(fā)生原因，對(duì)于教學(xué)造成極大不良影響。而教師可以通過(guò)學(xué)生思維的可視化來(lái)觀察每個(gè)學(xué)生的思維，由此來(lái)把握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，糾正思維誤區(qū)，幫助學(xué)生保持思路正確。由此可見(jiàn)，探究學(xué)習(xí)過(guò)程可視化對(duì)于探究教學(xué)的開(kāi)展、教學(xué)評(píng)價(jià)都有重要意義，如果積極推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的建設(shè)，學(xué)生的探究學(xué)習(xí)就有可能作為學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的重要一環(huán)而存在，促使學(xué)校、教師和學(xué)生重視科學(xué)探究。

強(qiáng)調(diào)知識(shí)整合學(xué)習(xí)，以解決問(wèn)題為導(dǎo)向 在我國(guó)現(xiàn)行教學(xué)體系中，知識(shí)點(diǎn)常以專(zhuān)題形式呈現(xiàn)，雖然便于學(xué)生的知識(shí)體系構(gòu)建，知識(shí)之間關(guān)聯(lián)較好，但是在知識(shí)掌握之后缺乏知識(shí)的整合，使知識(shí)仍然是獨(dú)立的知識(shí)，而難以產(chǎn)生相互之間的關(guān)聯(lián)，難以形成邏輯上完整、可以用于解決完整問(wèn)題的完整知識(shí)體系。課程難以突破分科課程的壁壘，無(wú)法形成在教學(xué)中有重要意義的綜合課程。學(xué)科間的橫向聯(lián)系被割裂，由于不符合認(rèn)知的邏輯，導(dǎo)致學(xué)生難以整體發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題。這一點(diǎn)與注重與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系的高中生物課程理念是相左的，因此應(yīng)當(dāng)注重知識(shí)整合與解決問(wèn)題。

我國(guó)生物教學(xué)在生物進(jìn)化一部分的教學(xué)導(dǎo)入使用的例子為枯葉蝶的進(jìn)化原因，這一例子在生物知識(shí)如此普及的今天似乎已落后于時(shí)代，很難引起學(xué)生的注意，難以使學(xué)生真正對(duì)問(wèn)題產(chǎn)生好奇，進(jìn)而進(jìn)行以解決問(wèn)題為導(dǎo)向的探究，而是僅僅注意書(shū)本材料。無(wú)法做到以問(wèn)題為導(dǎo)向確實(shí)是我國(guó)生物教學(xué)的一大遺憾，而WISE 則重視真正以問(wèn)題為導(dǎo)向，在教學(xué)過(guò)程中始終指向解決小丑魚(yú)生存的問(wèn)題，由此使學(xué)習(xí)的目的針對(duì)解決問(wèn)題而非獲得知識(shí)，這一點(diǎn)是完全符合探究學(xué)習(xí)本質(zhì)的。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的推廣，以解決問(wèn)題為指向的綜合課程將更加易于開(kāi)發(fā)。

加強(qiáng)技術(shù)支持，促進(jìn)對(duì)生物概念、理論的深刻理解WISE 在“進(jìn)化”部分設(shè)計(jì)的模擬進(jìn)化實(shí)驗(yàn)很好地模擬了進(jìn)化過(guò)程，讓學(xué)生直觀看到進(jìn)化如何發(fā)生，如何影響生物的性狀，使學(xué)生具象地了解進(jìn)化。WISE 提供的活動(dòng)不僅有實(shí)驗(yàn)，還有建模設(shè)計(jì)、辯論、討論、頭腦風(fēng)暴、角色扮演等，可以充分活躍學(xué)生的思維。探究教學(xué)在我國(guó)教學(xué)中無(wú)法順利開(kāi)展的一大關(guān)鍵問(wèn)題在于資源不足。受限于時(shí)間、空間、客觀條件等因素，很多探究活動(dòng)難以開(kāi)展。如生物教學(xué)中“進(jìn)化”這一部分，教師很難在現(xiàn)實(shí)中找到適合的例子來(lái)證明進(jìn)化的發(fā)生，更難以向?qū)W生展示進(jìn)化對(duì)于生物性狀的影響。在人教版課本中，“進(jìn)化”這一部分沒(méi)有提供探究實(shí)驗(yàn)，因?yàn)榇_實(shí)難以開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。在實(shí)際教學(xué)中教師或完全不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，或使用類(lèi)比模擬實(shí)驗(yàn)，如在某一顏色背景板上“抓”顏色不同的“獵物”，以此模擬自然選擇的過(guò)程。這樣的教學(xué)不但耗費(fèi)教師的精力，而且在實(shí)際開(kāi)展中會(huì)遇到學(xué)生故意搗亂等未知問(wèn)題，教學(xué)效果如何尚不得而知。

通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，WISE 所提供的模擬進(jìn)化中自然選擇的實(shí)驗(yàn)不但無(wú)需模擬，真實(shí)再現(xiàn)可能發(fā)生的情況，而且不需要教師做大量準(zhǔn)備，更不存在學(xué)生搗亂的情況，教學(xué)效果必將十分良好?，F(xiàn)代教育技術(shù)支持下的探究教學(xué)不僅可以節(jié)約課堂時(shí)間，促進(jìn)對(duì)生物概念、理論的深刻理解，增強(qiáng)教學(xué)效果，甚至能打破教學(xué)資源不足的窘境。這些優(yōu)勢(shì)將促使教師更加積極主動(dòng)地開(kāi)展探究教學(xué)。

我國(guó)由于探究教學(xué)起步較晚，與國(guó)外尚有一定差距，而WISE 的成功帶來(lái)很多啟示。如果在我國(guó)能夠全面推廣類(lèi)似的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)教學(xué)，相信對(duì)于我國(guó)生物課程及教學(xué)的發(fā)展是大有裨益的。

[1]普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[S].北京:人民教育出版社,2003.

[2]WISE[EB/OL].[2015-05-30].http://wise.berkeley.edu.

[3]吳偉,趙陽(yáng)陽(yáng),熊耀華.基于網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)探究教學(xué)[J].外國(guó)中小學(xué)教育,2011(2).

[4]國(guó)家研究理事會(huì).美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)[S].戢守志,等,譯.北京:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1999.