基于“解剖雞蛋實(shí)驗(yàn)”的探究式教學(xué)設(shè)計(jì)及反思

摘要：以“解剖雞蛋實(shí)驗(yàn)”活動(dòng)為例，提出了教師在指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用探究式學(xué)習(xí)方法進(jìn)行生物學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)精心設(shè)計(jì)有利于培養(yǎng)學(xué)生探究能力的教學(xué)切入點(diǎn)，充分利用學(xué)生的好奇心和質(zhì)疑精神，鼓勵(lì)參與、合作與交流?；诜此嫉纳飳W(xué)探究式教育對(duì)教學(xué)的啟示，在汲取生活資源設(shè)計(jì)探究式教學(xué)的基礎(chǔ)上，與激發(fā)學(xué)生的問題意識(shí)設(shè)計(jì)相結(jié)合，重視實(shí)驗(yàn)實(shí)踐設(shè)計(jì)的探究式教學(xué)，創(chuàng)設(shè)無邊界環(huán)境設(shè)計(jì)探究式教學(xué)。

關(guān)鍵詞：“解剖雞蛋實(shí)驗(yàn)” 探究式學(xué)習(xí) 教學(xué)設(shè)計(jì) 教學(xué)反思

0 引言

在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)教學(xué)中，不僅要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)基本操作方法和技能，更要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、解決問題的探究意識(shí)，為激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科素養(yǎng)構(gòu)建一個(gè)良好的載體?！敖馄孰u蛋實(shí)驗(yàn)”以小學(xué)中高年級(jí)為主體，要求學(xué)生在識(shí)別常見雞蛋種類的基礎(chǔ)上，掌握解剖雞蛋的方法和技巧，辨識(shí)雞蛋的生理結(jié)構(gòu)及作用。作為一次探究性活動(dòng)課，該實(shí)驗(yàn)要求每位學(xué)生充分、細(xì)致地去發(fā)現(xiàn)與探究，從而揭示雞蛋的奧秘，以期達(dá)到“做中學(xué)，學(xué)中做，做后思”的目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于生物科學(xué)的熱愛，對(duì)于自然與生命的熱愛。

1 基于“解剖雞蛋實(shí)驗(yàn)”探究式教學(xué)的設(shè)計(jì)

“解剖雞蛋實(shí)驗(yàn)”教學(xué)給予科技教育活動(dòng)的啟示，一定程度上印證了上海市教委教研室教研員趙偉新老師及其團(tuán)隊(duì)關(guān)于自然、科學(xué)與技術(shù)課程教學(xué)設(shè)計(jì)的蘋果理念。他的團(tuán)隊(duì)提出三個(gè)蘋果與科學(xué)教育的關(guān)系，這里筆者也加了一個(gè)蘋果，具體是：（1）自然界中的蘋果。這個(gè)蘋果是可以吃的，因?yàn)樗锩嬗袪I養(yǎng)，而營養(yǎng)是如何產(chǎn)生的，則涉及到了植物光合作用、物質(zhì)運(yùn)輸、物質(zhì)儲(chǔ)存等科學(xué)知識(shí)。這個(gè)蘋果表達(dá)的是科學(xué)概念。（2）牛頓的蘋果。這個(gè)蘋果是牛頓在觀察蘋果成熟自行落地的過程中產(chǎn)生思考，經(jīng)過長期的觀察和思考，最終發(fā)現(xiàn)了萬有引力。這個(gè)蘋果表達(dá)的是科學(xué)方法。（3）喬布斯的蘋果。這是一個(gè)邊緣缺少一塊，卻給人留白進(jìn)行無限遐想的蘋果，正是這種無限創(chuàng)意的思想，造就了蘋果的今天。這個(gè)蘋果表達(dá)的是科學(xué)思維。（4）趙老師團(tuán)隊(duì)的精品蘋果，它將上述蘋果表達(dá)的科學(xué)概念、科學(xué)方法、科學(xué)思維，加之科學(xué)精神凝聚在一起，成為指導(dǎo)設(shè)計(jì)科學(xué)教學(xué)的理念。同樣由“解剖雞蛋實(shí)驗(yàn)”反思引發(fā)的生物學(xué)或科學(xué)教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，也應(yīng)遵循這樣的理念。

1.1 汲取生活資源設(shè)計(jì)探究式教學(xué)

一切事物的存在都是人與環(huán)境相互作用產(chǎn)生的，人不可脫離環(huán)境，學(xué)校也不能脫離眼前的生活，所以教育就應(yīng)該是生活本身，必須把教育和兒童眼前的生活融為一體。最好的教育就是“從生活中學(xué)習(xí)”，這是杜威“教育即生活”理論的部分闡述。[1]這也是我們科學(xué)教育工作者所應(yīng)汲取的，因?yàn)閬碜陨钪械目茖W(xué)是最直觀、最能激發(fā)學(xué)生興趣、最有利于學(xué)生學(xué)習(xí)探索的。[2]因此，生物學(xué)興趣活動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)以生活性探究、研究性學(xué)習(xí)為指導(dǎo)理念，將生活中的普通事物、普通現(xiàn)象、用普通的方法探究普通后面的科學(xué)真諦，即以“觀生活中的現(xiàn)象、用生活中的材料、探生活中的科學(xué)”為思路，讓學(xué)生處在開放的現(xiàn)實(shí)和真實(shí)的生活環(huán)境中，通過親身體驗(yàn)問題解決實(shí)現(xiàn)自覺學(xué)習(xí)。在教師指導(dǎo)下，以個(gè)人或小組合作學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行生物學(xué)實(shí)驗(yàn)性探究，主動(dòng)地獲取與應(yīng)用知識(shí)，解決問題。[3]

1.2 激發(fā)問題意識(shí)設(shè)計(jì)探究式教學(xué)

“問題使學(xué)生從事有趣的、真實(shí)的、相關(guān)的智力探究活動(dòng)，并且允許他們從生活情境中進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生變成了負(fù)責(zé)人”。[4]這種以問題為導(dǎo)向融入到整個(gè)探究中去，把學(xué)習(xí)設(shè)置到復(fù)雜、有意思的問題情境中，通過讓學(xué)習(xí)者合作解決真實(shí)性問題來學(xué)習(xí)隱含于問題背后的科學(xué)知識(shí)，從而培養(yǎng)學(xué)生形成解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)、終生學(xué)習(xí)能力的方式，稱為問題式學(xué)習(xí)（Problem-Based Learning）。[5]在生物學(xué)興趣活動(dòng)中，教師如何培養(yǎng)學(xué)生問題式學(xué)習(xí)研究能力，這對(duì)于激發(fā)學(xué)生問題意識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生在問題解決中不斷學(xué)習(xí)、不斷成長，構(gòu)建良好學(xué)習(xí)習(xí)慣是至關(guān)重要的。[6]探究式教學(xué)需要從問題設(shè)計(jì)開始，通過引導(dǎo)學(xué)生假設(shè)、設(shè)計(jì)、收集證據(jù)、分析數(shù)據(jù)，從而對(duì)問題進(jìn)行解釋，并在不斷激發(fā)的新問題以及進(jìn)一步的解釋中，明晰科學(xué)概念、習(xí)得科學(xué)方法、積淀科學(xué)思維。

1.3 重視實(shí)驗(yàn)實(shí)踐設(shè)計(jì)探究式教學(xué)

面向核心素養(yǎng)的科學(xué)教育的關(guān)鍵是探究，探究式教學(xué)是幫助學(xué)生習(xí)得科學(xué)方法和科學(xué)思維的有效途徑，因此樹立“以實(shí)驗(yàn)實(shí)踐為基礎(chǔ)”的課程觀與教學(xué)觀尤為重要。表現(xiàn)為：在生物學(xué)興趣活動(dòng)中增加學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的比例，著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能。以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，逐步增加需要學(xué)生自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。如在實(shí)驗(yàn)材料的選擇、實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，讓探究逐步從初級(jí)探究（教師將探究的問題、解決問題的過程與方法直接提供給學(xué)生，學(xué)生獲得證據(jù)得出結(jié)論），到中級(jí)探究（就教師給定的探究問題，學(xué)生自行設(shè)計(jì)探究的過程和方法，并尋求答案），再向高級(jí)探究（學(xué)生自己提出問題，并根據(jù)所掌握的知識(shí)與技能，自行設(shè)計(jì)探究的過程與方法，并得出結(jié)論）。[7]因此重視實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的探究式教學(xué)就是引導(dǎo)學(xué)生走向深層次水平的探究活動(dòng)，讓他們像科學(xué)家那樣能獨(dú)立地嘗試用各種方法解決問題進(jìn)行科學(xué)研究?；趯?shí)驗(yàn)實(shí)踐的教學(xué)指導(dǎo)，不僅能讓學(xué)生體驗(yàn)到科研的樂趣，更重要的是在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究過程中，指向?qū)W生核心素養(yǎng)的質(zhì)疑能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力不斷提高。

1.4 創(chuàng)設(shè)無邊界環(huán)境設(shè)計(jì)探究式教學(xué)

“不要把學(xué)生束縛在教室和實(shí)驗(yàn)室這些狹小的空間，除此之外還有廣闊的科學(xué)學(xué)習(xí)天地;上下課鈴聲不應(yīng)成為教學(xué)的起點(diǎn)和終點(diǎn)?！盵8]生物學(xué)研究的對(duì)象本身就源自于自然界，以生活為媒，與自然結(jié)緣，在廣闊的天地中進(jìn)行探究式教學(xué)指導(dǎo)，就是解決真實(shí)問題的最好場(chǎng)所。加之現(xiàn)代教學(xué)方式、學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，也使教學(xué)在各種環(huán)境中進(jìn)行身臨其境的探究成為可能。“讓教學(xué)沒有圍墻、探究沒有邊界”這對(duì)包括生物學(xué)教師在內(nèi)的科學(xué)教師提出了更高的要求，科學(xué)教師要能洞察和把握生活中的科學(xué)現(xiàn)象，及時(shí)將之作為科學(xué)教育的素材，從而也就能教活生活中的科學(xué)。只有這樣，科學(xué)探究才能擺脫僅僅是書本上的知識(shí)和限于實(shí)驗(yàn)室里的模擬過程的局限，回歸以生活現(xiàn)象為線索，以事實(shí)為依據(jù)，以發(fā)現(xiàn)規(guī)律為目的社會(huì)活動(dòng)。[2]

2 基于“解剖雞蛋實(shí)驗(yàn)”探究式教學(xué)的反思

2.1 精心設(shè)計(jì)有利于培養(yǎng)學(xué)生探究能力的教學(xué)切入點(diǎn)

生物科學(xué)是一門觀察性、探究性、實(shí)驗(yàn)性極強(qiáng)的自然科學(xué)，學(xué)生在發(fā)現(xiàn)、探究式的實(shí)驗(yàn)過程中，以自身親眼所見、親手所做不斷加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解與探究，增強(qiáng)了實(shí)踐能力。與此同時(shí)，他們的思維力、想象力、創(chuàng)造力也得到進(jìn)一步激發(fā)，因而對(duì)于培養(yǎng)、挖掘?qū)W生的各方面素質(zhì)，尤其在知識(shí)創(chuàng)新方面，生物科學(xué)特別是生物實(shí)驗(yàn)活動(dòng)有著其他學(xué)科無法替代的地位。[9]而學(xué)生能否進(jìn)行充分的發(fā)現(xiàn)探究、能否真正地培養(yǎng)自身能力、激發(fā)潛能、獲取知識(shí)，這就需要生物學(xué)教師必須根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)準(zhǔn)備每一次的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。

以生活中最常見的事物——雞蛋，作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的主體，這對(duì)學(xué)生們來說，既熟悉又陌生，在普通的事物中，若能揭示許多他們未知的知識(shí)，定會(huì)讓學(xué)生們產(chǎn)生極大的興趣去了解身邊的事物，發(fā)現(xiàn)周圍的現(xiàn)象，探索生活中的科學(xué)。因此，在設(shè)計(jì)思想上要力求突出以人為本的思想和健康生活的理念，利用學(xué)生已有的知識(shí)和生活經(jīng)歷作為實(shí)驗(yàn)的前提和基礎(chǔ)。在活動(dòng)過程中教師需通過精心設(shè)疑及示范活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生利用解剖的方法由外及里、由淺入深逐步深入地探究雞蛋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。以結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)來探討各部分的作用及被孵化而可能產(chǎn)生的影響;以雞蛋中豐富的營養(yǎng)物質(zhì)引申到人類該如何健康的食用雞蛋，以幫助學(xué)生們逐步養(yǎng)成健康生活理念。以理論聯(lián)系實(shí)踐的主旨，充分發(fā)揮科學(xué)概念在生活中的作用，這正是生物教學(xué)活動(dòng)中探究式學(xué)習(xí)所倡導(dǎo)的。

2.2 在探究活動(dòng)中充分利用學(xué)生的好奇心和質(zhì)疑精神

在教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生的發(fā)現(xiàn)探究表現(xiàn)在三個(gè)方面：首先，學(xué)生圍繞科學(xué)性問題展開探究活動(dòng)，同時(shí)獲得可以幫助他們解釋和評(píng)價(jià)科學(xué)性問題的證據(jù)，如雞蛋的顏色、形狀、大小、結(jié)構(gòu)等等。其次，在發(fā)現(xiàn)探究的過程中，學(xué)生根據(jù)事實(shí)形成解釋，對(duì)科學(xué)性問題做出回答，如當(dāng)同學(xué)發(fā)現(xiàn)蛋殼上的氣孔時(shí)想到它可能的作用，發(fā)現(xiàn)卵白與卵黃之間的系帶時(shí)可能會(huì)聯(lián)系到人類胎兒的臍帶，并由此進(jìn)行激烈的討論區(qū)別異同。最后，學(xué)生還可以通過比較其他可能的解釋，特別是那些與科學(xué)性理解較為吻合的解釋，來評(píng)估他們自己的解釋。在此基礎(chǔ)上，教師的設(shè)計(jì)和學(xué)生的具體情況要相符合，做到環(huán)環(huán)相扣每一研究細(xì)節(jié)、層層設(shè)置問題，才能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)造能力的目標(biāo)。

本實(shí)驗(yàn)是以小學(xué)高年級(jí)學(xué)生為主體，他們充滿了生活熱情，有積極好問、喜歡探索、靈活好動(dòng)的特點(diǎn)，故預(yù)設(shè)中第一次的解剖活動(dòng)定會(huì)引發(fā)學(xué)生的好奇。因此，必須注意兩點(diǎn)：（1）這樣年齡層次的學(xué)生適合這種實(shí)驗(yàn)活動(dòng)嗎？他們有必要知道蛋的各部分結(jié)構(gòu)嗎？如何來闡釋有的雞蛋能被孵化出小雞有的不能？在實(shí)驗(yàn)過程中，有個(gè)別學(xué)生提出了“受過精的蛋”時(shí)，先前的疑慮就被化解了，學(xué)生們竟會(huì)有某些生物科學(xué)知識(shí)的前概念了，他們的知識(shí)儲(chǔ)備已完全能適應(yīng)這一“解剖的雞蛋”的內(nèi)容了。他們所擁有的不僅只有課本上的知識(shí)，更是無窮的好奇心，這是他們探究大千世界的力量源泉，而生物學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)則為他們有的放矢地汲取科學(xué)營養(yǎng)搭建了一個(gè)平臺(tái)。（2）對(duì)于生物與科學(xué)實(shí)踐小組的學(xué)員來說，由于是第一次真正意義上的解剖實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，可能會(huì)有學(xué)生手忙腳亂、不知所措，而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗需要進(jìn)行二次試驗(yàn)?；顒?dòng)的程序性要求學(xué)生們要完整地操作整個(gè)過程，這在一定程度上給學(xué)生進(jìn)行完整地自主實(shí)驗(yàn)活動(dòng)帶來一定的難度，這就需要教師在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)活動(dòng)時(shí)，一方面注意保護(hù)他們的好奇心和求知欲，另一方面要及時(shí)疏解他們可能出錯(cuò)的挫折心理，引導(dǎo)每位學(xué)生都有機(jī)會(huì)達(dá)到一定程度的探究目標(biāo)。

活動(dòng)中，教師要鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑，引導(dǎo)學(xué)生與同伴辯論，并且給予學(xué)生發(fā)表意見的機(jī)會(huì)。當(dāng)學(xué)生提出了與教師不盡相同、甚至相反或者錯(cuò)誤的觀點(diǎn)時(shí)，教師不能只是簡(jiǎn)單地否定學(xué)生，而應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生審視其觀點(diǎn)，并通過分析及引導(dǎo)得出正確的結(jié)論。這樣處理可以保護(hù)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，有利于學(xué)生培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)習(xí)及創(chuàng)造的自覺意識(shí)，使其智慧的思維處于活躍狀態(tài)。

2.3 在探究活動(dòng)中，鼓勵(lì)參與、合作與交流

實(shí)驗(yàn)探究過程中需要同學(xué)們合作、交流、解釋、共同探究，這些合作與交流的實(shí)踐，讓學(xué)生學(xué)會(huì)準(zhǔn)確地與他人交流，向別人解釋自己的想法，傾聽他人的想法，善待批評(píng)審視自己的觀點(diǎn)，獲得更正確的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)相互接納、贊賞、分享、互助等。[10]學(xué)生在合作交流的氛圍中更能增強(qiáng)獲得實(shí)驗(yàn)成功的信心和收獲彼此合作相互學(xué)習(xí)的快樂。在具體實(shí)施過程中，除個(gè)別學(xué)生出現(xiàn)“雞飛蛋打”、沒有完成實(shí)驗(yàn)外，大部分學(xué)生還是能在老師的引導(dǎo)下進(jìn)行著每一步的操作。當(dāng)學(xué)生們出現(xiàn)類似上述失敗的情況，教師就應(yīng)注意學(xué)生情緒的引導(dǎo)，告知他們一個(gè)人的失敗并不完全影響整個(gè)活動(dòng)，因?yàn)樾〗M就是一個(gè)團(tuán)隊(duì)，只要大家共同參與，小組中的任何一個(gè)人的成功，都可以為他人獲得成功提供借鑒和鋪墊。這不僅可重塑學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的信心，同時(shí)也使學(xué)生懂得了科學(xué)實(shí)驗(yàn)不可預(yù)見性、失敗是正常的、重復(fù)是必須的。在活動(dòng)中，充分的合作、交流是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。

在探究實(shí)踐中，學(xué)生們不斷進(jìn)行解釋、反思、交流，并經(jīng)歷困惑與失敗、成功與喜悅，這能促使他們更加清晰地理解科學(xué)的本質(zhì)。由于知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)背景的差異，同學(xué)們對(duì)發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象、產(chǎn)生的問題的解釋以及所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)方法有所差異，在探究者的共同體中，這種差異本身便構(gòu)成了一種寶貴的學(xué)習(xí)資源。同學(xué)們攜手合作、相互交流中，明白了在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題別人也可以有其他的不同解釋，有利于擺脫單一的、自我中心的思維傾向;各自的想法、思路逐步走向清晰和統(tǒng)一，這樣就可以不斷地修正自己對(duì)問題的解釋及改進(jìn)自己的實(shí)驗(yàn)方法。[11]

3 結(jié)語

現(xiàn)代教育要求教師不僅是知識(shí)的傳授者，新課程的建設(shè)者和開發(fā)者，還是學(xué)生探究知識(shí)的促進(jìn)者和向?qū)?。這就要求教師應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，努力改變教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式和教學(xué)方式，注重培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立性和自主性，引導(dǎo)學(xué)生在探究式學(xué)習(xí)中學(xué)會(huì)質(zhì)疑、調(diào)查、探究，在實(shí)踐中主動(dòng)地、富有個(gè)性化地學(xué)習(xí)。[12]物理學(xué)家勞厄說過：“教育無非是一切已學(xué)過的東西都遺忘的時(shí)候所剩下來的東西”。引入實(shí)踐，可以這樣說：科學(xué)教育無非是以一切已學(xué)過的東西都遺忘時(shí)所剩下的科學(xué)方法、科學(xué)思想、科學(xué)精神。

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