勢科學(xué)理論下初中生物學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新實踐研究

劉艷紅

[摘? ?要]在勢科學(xué)理論的指導(dǎo)下，進行了初中生物學(xué)實驗教學(xué)的創(chuàng)新研究，在經(jīng)歷了尋“勢”、蓄“勢”階段后，初中生物學(xué)實驗教學(xué)的創(chuàng)新已經(jīng)達到了破“勢”階段。在初中生物學(xué)實驗教學(xué)中，一線教師可以立足“差別大，聯(lián)系緊”的教學(xué)思想，基于信息技術(shù)、教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)實施等方面進行初中生物學(xué)實驗教學(xué)的創(chuàng)新研究。

[關(guān)鍵詞]勢科學(xué)理論;初中生物學(xué);實驗教學(xué);創(chuàng)新

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）17-0004-03

2001年，教育部印發(fā)《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》指出：“新課程的培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)體現(xiàn)時代要求。要使學(xué)生具有初步的創(chuàng)新精神、實踐能力、科學(xué)和人文素養(yǎng)以及環(huán)境意識?！比绾闻囵B(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力？勢科學(xué)理論認(rèn)為，要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，必須以教師具備創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力為前提，通過有組織、有計劃地對教師進行創(chuàng)新方面的相關(guān)培訓(xùn)，增加教師的有效信息量，提升教師的教育素質(zhì)，通過教師與學(xué)生心靈、思維的碰撞，真正促發(fā)學(xué)生對信息刺激的回應(yīng)，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識?；诖耍P者在勢科學(xué)理論的指導(dǎo)下對初中生物學(xué)實驗教學(xué)的創(chuàng)新進行了超過十年的實踐研究。

一、初中生物學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新的尋“勢”

2008年1月，《廣州市教育系統(tǒng)創(chuàng)新學(xué)術(shù)團隊建設(shè)管理辦法（試行）》正式實施，該辦法規(guī)定：“創(chuàng)新學(xué)術(shù)團隊通過在若干優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域的主攻方向上，組織、培育和建設(shè)優(yōu)秀學(xué)術(shù)群體，集聚核心創(chuàng)新資源，構(gòu)筑人才新高地。”“創(chuàng)新學(xué)術(shù)團隊的負(fù)責(zé)人應(yīng)為本單位的學(xué)術(shù)帶頭人，有比較深厚的學(xué)術(shù)積累，并具有相應(yīng)的組織管理能力和團隊精神;在主攻研究方向上有良好的研究基礎(chǔ)和工作條件，并已經(jīng)取得了突出成就，獲得過有重要影響的科研成果獎，有較高的學(xué)術(shù)知名度或具備較好的科學(xué)研究基礎(chǔ)，在某一研究領(lǐng)域的前沿具有明顯的創(chuàng)新潛力?！痹谶@樣的學(xué)術(shù)背景下，筆者于2008年9月組建了“廣州市義務(wù)教育階段生物學(xué)實驗教學(xué)與評價研究小組”，并作為學(xué)術(shù)團隊的帶頭人，帶領(lǐng)團隊通過了廣州市教育局組織的資格審查、紙質(zhì)申報，以及由中山大學(xué)等7所高等院校專家參與的面試答辯，成為廣州市首批建設(shè)的教育系統(tǒng)創(chuàng)新學(xué)術(shù)團隊基礎(chǔ)教育階段的六個學(xué)術(shù)團隊之一。從此，筆者的研究團隊雖然成員時有變動，但一直致力于初中生物學(xué)實驗教學(xué)與評價的研究，并取得了豐碩的成果。

在專家的指導(dǎo)下，循著“評價決定教學(xué)，教學(xué)促進評價”的思路，我們團隊研究的切入點定為初中生物學(xué)學(xué)業(yè)水平測試實驗考查模式。筆者在學(xué)術(shù)團隊建立之前就提出了“初中生物學(xué)有效實驗考查模式”，相關(guān)論文發(fā)表在《生物學(xué)教學(xué)》2007年第11期上。在此基礎(chǔ)上，筆者在2011年構(gòu)建了“初中學(xué)業(yè)考試生物‘五合一菜單自選實驗考查模式”。在該模式中，學(xué)生可以從實驗操作、筆試、口試、實驗設(shè)計和調(diào)查報告五種考查方式中自由選擇某一種方式或幾種方式參與考查。該模式在2012年7月的廣州市首屆基礎(chǔ)教育課堂教學(xué)改革成果評審中被評為現(xiàn)場交流成果，也是唯一的一個生物學(xué)教學(xué)改革成果，并在2015年獲得“廣州市首屆教學(xué)成果遴選 ‘培優(yōu)（一等）項目”稱號。

從教學(xué)實踐中的問題出發(fā)，我們團隊也開展了初中生物學(xué)實驗教學(xué)的規(guī)范教學(xué)研究，例如典型的實驗課應(yīng)該包括哪些環(huán)節(jié)？判斷一節(jié)實驗課是否有效的標(biāo)準(zhǔn)有哪些？提高實驗課堂教學(xué)有效性的途徑有哪些？有效的實驗課堂教學(xué)應(yīng)該注意哪些細節(jié)？評價教師生物實驗?zāi)芰Φ臉?biāo)準(zhǔn)是什么？初中生物學(xué)虛擬實驗教學(xué)的作用有哪些？等等，并以課題《初中生物學(xué)實驗教學(xué)研究》參加了2012年廣州市第八屆教學(xué)成果獎的評選，獲得了基礎(chǔ)教育教學(xué)成果一等獎。此后，我們團隊將所有的研究成果整理成《有效生物實驗教學(xué)的四個關(guān)鍵》《初中生物實驗有效教學(xué)研究》兩本著作，奠定了團隊在初中生物學(xué)實驗教學(xué)研究方面的基礎(chǔ)。

雖然筆者是廣州市教育系統(tǒng)首批建設(shè)的創(chuàng)新學(xué)術(shù)團隊學(xué)術(shù)帶頭人，但直到2013年7月團隊研究成果的驗收評價階段，團隊的研究實際上還是對“有效”教學(xué)研究多，對“創(chuàng)新”教學(xué)研究少。有效，是“能實現(xiàn)預(yù)期目的”，或者“有成效，有效果”。創(chuàng)新（Innovation），起源于拉丁語，有三層含義：第一，更新;第二，創(chuàng)造新的東西;第三，改變。兩者你中有我，我中有你，缺一不可，是筆者“初中生物學(xué)實驗教學(xué)的‘有效·創(chuàng)新雙維教學(xué)”體系的主要內(nèi)容。

二、初中生物學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新的蓄“勢”

根據(jù)勢科學(xué)理論揭示的創(chuàng)新機制，教育勢也叫教育信息勢，就是教育過程中有關(guān)要素信息之間的差別乘以聯(lián)系，差別促進聯(lián)系，聯(lián)系促進差別。當(dāng)系統(tǒng)信息量的積累達到某種臨界值時就會產(chǎn)生相變和分岔勢，也就是創(chuàng)新。因此，學(xué)生獲得的“勢”越大，產(chǎn)生的分岔就會越多，相變也會越多，創(chuàng)新的能力就越大。而教育創(chuàng)新的基礎(chǔ)是教師素質(zhì)，教育創(chuàng)新的核心是教學(xué)創(chuàng)新，教學(xué)創(chuàng)新的根本路徑是營造課堂教學(xué)的信息勢。因此，作為教師，必須要善于在課堂中造“勢”：開展“差別大，聯(lián)系緊”的融合性教學(xué)，增強信息勢;開展“有效”教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲，培養(yǎng)情感勢?！靶畔菁钋楦袆?，情感勢作用下產(chǎn)生意識流”，只有教師自身的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力提高了，才能有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

以生物學(xué)教學(xué)為例，如果在信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，教師還只掌握單薄的生物學(xué)知識，不能跨學(xué)科融合教學(xué)，在課堂上，仍然是教學(xué)方法與技術(shù)保守、單一、落后，講授法一用到底，以講實驗代替做實驗，那么教師的素質(zhì)就無法達到教學(xué)信息勢的臨界值，教師的教學(xué)就很難創(chuàng)新，更談不上培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力了。

2013年，筆者根據(jù)對廣州市150多所初中學(xué)校的生物教師所做的問卷調(diào)查結(jié)果，撰寫了廣州市初中生物學(xué)實驗教學(xué)調(diào)查報告。在該報告的基礎(chǔ)上，筆者開始依據(jù)個人在生物學(xué)科培訓(xùn)方面的影響，倡導(dǎo)所有初中生物學(xué)教師在自己的教學(xué)實踐中要敢于開展初中生物學(xué)實驗教學(xué)的創(chuàng)新實踐，也開啟了我們團隊著重研究初中生物學(xué)實驗教學(xué)的創(chuàng)新階段。

2015年，筆者受人教社生物室譚永平主任的邀請在深圳人教社全國生物新課標(biāo)教材培訓(xùn)會上做了《基于初中生物教材的實驗教學(xué)探索》的講座，先后在福建、貴州、云南、廣東等地的“國培”和廣州市的骨干教師培訓(xùn)中開展了主題為《初中生物學(xué)實驗教學(xué)與創(chuàng)新》的講座，并在廣州市中小學(xué)教師繼續(xù)教育網(wǎng)站建設(shè)、上線了三門課程：《初中生物學(xué)實驗教學(xué)的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)》《初中生物學(xué)實驗教學(xué)的實施環(huán)節(jié)》《初中生物學(xué)虛擬實驗教學(xué)》，筆者也成為網(wǎng)站首頁推介的優(yōu)秀專家。除此之外，筆者還在《生物學(xué)教學(xué)》2017年第10期，發(fā)表論文《初中生物學(xué)實驗教學(xué)的創(chuàng)新策略》，具體解讀如何開展初中生物學(xué)實驗教學(xué)的創(chuàng)新實踐。

在《初中生物學(xué)實驗教學(xué)的創(chuàng)新策略》一文中，筆者從實驗教學(xué)的類型、實驗材料、實驗裝置和實驗方法四個方面闡述了初中生物學(xué)實驗教學(xué)的創(chuàng)新策略。例如，倡導(dǎo)典型實驗課的教師講解與示范環(huán)節(jié)，教師的示范不可替代，但可以是多元的，既可以是教師、學(xué)生的親自操作示范，也可以是虛擬實驗的演示。提出作為真實實驗的補充，開展虛擬實驗不僅是生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，還是實驗教學(xué)發(fā)展的大“勢”所趨。倡導(dǎo)教師要提高實驗的開出率，要對實驗材料的獲取進行研究，可以通過尋找本地常見、易得的實驗材料開展實驗，即本土化實驗材料。提出實驗裝置與器具創(chuàng)新的主要目的是避免實驗裝置過于復(fù)雜，倡導(dǎo)實驗裝置的簡約性、環(huán)保性和安全性，以及改善實驗現(xiàn)象，提高實驗效果。倡導(dǎo)實驗方法創(chuàng)新的目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和科學(xué)思維。教師和學(xué)生不能僅限于依照教材上提供的實驗方案進行實驗，還要敢于在其基礎(chǔ)上不斷改進，設(shè)計出更好的實驗方案。提出實驗方案的創(chuàng)新最突出的價值在于，發(fā)展學(xué)生的工程、技術(shù)以及科學(xué)思維，將學(xué)生帶進更廣闊的天地，為高中生物核心素養(yǎng)體系中所倡導(dǎo)的科學(xué)探究、科學(xué)思維、社會責(zé)任等核心素養(yǎng)的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

三、初中生物學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新的破“勢”

創(chuàng)新的本質(zhì)就是將不同層次、系統(tǒng)中差別巨大的要素緊密地聯(lián)系起來，“生產(chǎn)”教育信息量，營造教育信息勢。因此，近兩年來，在勢科學(xué)理論的指導(dǎo)下，我們團隊開始從以下三個方面積累初中生物學(xué)實驗教學(xué)的信息勢，以圖創(chuàng)新。

1.基于信息技術(shù)

信息技術(shù)是指能夠支持信息的獲取、傳遞、加工、存儲和呈現(xiàn)的一類技術(shù)?；谛畔⒓夹g(shù)，我們團隊開始通過利用虛擬實驗小課件、虛擬仿真實驗室平臺、虛擬實驗APP、實驗微視頻開展實驗教學(xué)的創(chuàng)新研究。

初中生物學(xué)虛擬實驗小課件往往由計算機水平精良的生物教師進行設(shè)計、制作，科學(xué)性較強，非常適用于一線教學(xué)，但數(shù)量極少，難以收集。我們團隊將收集到的此類小課件按課程標(biāo)準(zhǔn)和教材的要求分成三大類，在它們同步教學(xué)、輔助教學(xué)的功能方面進行創(chuàng)新研究。

虛擬實驗平臺允許根據(jù)平臺上提供的器材自由搭建任意合理的典型實驗或?qū)嶒炏到y(tǒng)案例，為學(xué)生自由搭建實驗?zāi)Ｐ吞峁┝丝赡堋Ｎ覀儓F隊主要對同步實驗室（http：//www.312345.com）、初中數(shù)化生學(xué)科平臺（http：//yzm.gzjyc.org/page/Bio.html）中的虛擬仿真實驗、WISE平臺（http：//wise.berkeley.edu）三個免費平臺在實驗教學(xué)中的應(yīng)用開展研究。

通常所說的“APP”指的是智能手機、平板電腦上應(yīng)用的第三方應(yīng)用程序，同臺式電腦上安裝的應(yīng)用程序是一個概念。我們團隊研究的初中生物學(xué)實驗教學(xué)虛擬實驗APP主要包括工具類、說明類、3D模型類與操作體驗類四大類，這些都是可免費使用的。

視頻教學(xué)有微視頻、慕課等形式。根據(jù)優(yōu)酷網(wǎng)總裁古永鏗的定義：微視頻就是播放時間在30 秒到 20 分鐘之間，內(nèi)容、形式豐富多樣的視頻短片的統(tǒng)稱。它的特點是短、快、精，大眾參與性高，播放彈性空間大。慕課又稱為 MOOCs，是大規(guī)模在線開放課程，它是一種結(jié)構(gòu)上比微課更完整的微視頻。初中生物學(xué)實驗微視頻主要指互聯(lián)網(wǎng)上的某些實驗微視頻，或者經(jīng)過手機或電腦處理后形成的自制實驗微視頻，是一種一線教師自主制作、自主使用的實驗教學(xué)創(chuàng)新方式。

基于信息技術(shù)開展初中生物學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新，可以使初中生物學(xué)實驗教學(xué)更加直觀、有趣，增大學(xué)生的參與面，更加激發(fā)學(xué)生的情感“勢”，奠定創(chuàng)新教學(xué)的基礎(chǔ)。當(dāng)然，虛擬實驗教學(xué)只是實驗教學(xué)的一種方式，不能代替真實實驗。

2.基于教學(xué)環(huán)節(jié)

課堂教學(xué)是實驗教學(xué)的主戰(zhàn)場，要在課堂教學(xué)中積累教學(xué)信息勢，我們團隊認(rèn)為應(yīng)該從教學(xué)環(huán)節(jié)入手。在過去的研究中，筆者提出典型的實驗課應(yīng)該具備三大環(huán)節(jié)，即教師講解與示范、學(xué)生操作與教師指導(dǎo)、師生表達與交流。在一般情況下，一節(jié)40分鐘的課，教師的講解與示范大約用時5～8分鐘，學(xué)生的操作與教師的指導(dǎo)用時25分鐘，師生的表達與交流用時7～10分鐘。

基于教學(xué)環(huán)節(jié)對初中生物學(xué)實驗教學(xué)進行創(chuàng)新，可以對不同教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問題進行逐個突破，從而使教師的教學(xué)富有特色，與眾不同，百花齊放，百家爭鳴，使學(xué)生對同一信息做出不同表達，拓寬學(xué)生接受信息的視野和角度，為學(xué)生的創(chuàng)新研究與發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

3.基于教學(xué)實施

實驗教學(xué)的落后和現(xiàn)狀不樂觀，很大程度上就是因為實驗條件的缺乏，使一些教師因為“偷懶”或“畏難”而回避實驗教學(xué)。任何能力都是依托于某個具體事件而培養(yǎng)的，在面對問題時，教師積極的處理態(tài)度、靈活的處理策略、行之有效的處理方法、解決問題后的正面情緒，將是學(xué)生勇敢面對困難、克服困難的良好榜樣。為此，我們團隊非常注重基于“教學(xué)實施”的初中生物學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新，著重解決實驗開出率不高、實驗條件缺乏等問題。例如，我們團隊成員何永全老師，他所在學(xué)校地處黃埔區(qū)九龍鎮(zhèn)，屬于農(nóng)村學(xué)校，學(xué)校實驗教學(xué)設(shè)備較陳舊，存在實驗儀器缺乏、老化、破損等問題，但何老師能克服困難，帶領(lǐng)科組教師一直堅持開展實驗教學(xué)，利用現(xiàn)有的條件，努力進行實驗改進、創(chuàng)新，因陋就簡、因地制宜、刻苦鉆研，充分利用農(nóng)村的自然資源，開創(chuàng)了具有農(nóng)村學(xué)校特色的初中生物學(xué)實驗教學(xué)新天地。

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》在實施建議“加強和完善生物學(xué)實驗教學(xué)”中提出：“學(xué)校應(yīng)逐步完善生物學(xué)實驗室的建設(shè)、儀器設(shè)備和用具的配置，保證實驗教學(xué)經(jīng)費的投入?！薄吧飳W(xué)教師也應(yīng)創(chuàng)造條件，就地取材、因陋就簡地開設(shè)好生物學(xué)實驗?！薄皩嶒炘O(shè)計應(yīng)該多樣化。例如，可以采用比較規(guī)范的實驗儀器設(shè)備設(shè)計實驗，也可以設(shè)計低成本實驗;可以采用生物材料設(shè)計實驗，也可以設(shè)計模擬性實驗;有條件的學(xué)校還可以適當(dāng)引入多媒體技術(shù)進行虛擬實驗?！痹谶@樣的背景下，教師基于“教學(xué)實施”可以積極探索實驗室開放的新功能，積極創(chuàng)造條件，對具體的某個實驗的材料、儀器、器具、步驟、方案等進行改進與創(chuàng)新;還可以選擇優(yōu)秀的實驗教學(xué)策略，如“5E”教學(xué)策略、PBL教學(xué)策略、情境教學(xué)策略、二次實驗法教學(xué)策略等。

通過超過十年的研究、鋪墊，我們團隊認(rèn)為，創(chuàng)新的教學(xué)應(yīng)該是從全新的切入點進入的，是從所學(xué)知識的某個中間環(huán)節(jié)突破的，是注重形象和直覺的，能將理論與生活實踐和個人感悟聯(lián)系起來的，能使所學(xué)知識統(tǒng)一到更普遍的規(guī)律中的開放式教學(xué)，是“差別大，聯(lián)系緊”的教學(xué)。事實已經(jīng)證明并將繼續(xù)證明，初中生物學(xué)實驗教學(xué)的創(chuàng)新，是培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)創(chuàng)新能力的主要途徑。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 李德昌.勢科學(xué)與現(xiàn)代教育[J].西安交通大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2007（2）：84-92+96.

[2]? 李德昌，張守鳳.創(chuàng)新機制與時代創(chuàng)新：勢科學(xué)與教育學(xué)理論研究之十一[J].教學(xué)研究， 2013 （5）：5-9+123.

[3]? 李德昌，黃旺生，李德建.學(xué)習(xí)創(chuàng)新·方法創(chuàng)新·教育創(chuàng)新：勢科學(xué)與教育學(xué)理論研究之十二[J].教學(xué)研究，2014（3）：1-6+10.

[4]? 周麗華.創(chuàng)新型人才成長機制與教育路徑研究：基于勢科學(xué)與信息動力學(xué)理論[J].教育理論與實踐，2018（33）：9-11.

（責(zé)任編輯 黃春香）