讓科學(xué)探究的種子生根發(fā)芽

劉佳　姜楚華　張敏

秋日的清晨，陽光正好，范華林在書架前整理舊書，意外地發(fā)現(xiàn)了一份泛黃的《中國青年報》?！丁疤浇缯摺辩姄P(yáng)》的醒目標(biāo)題一下子把他拉回到第一次閱讀這篇通訊時的震撼心境，鐘揚(yáng)對于生命意義的闡釋再次印入他的腦?！叭魏紊加薪Y(jié)束的一天，但我毫不畏懼，因為我的學(xué)生會將科學(xué)探索之路延續(xù)，而我們采集的種子，也許會在幾百年后的某一天生根發(fā)芽，到那時，不知會完成多少人的夢想?！?/p>

“那一刻，我決定將自己持續(xù)思考和實踐了近20年的探究性生物學(xué)教學(xué)主張命名為‘探界生物?！痹诜度A林看來，“探界生物”指教師在教學(xué)中勇于突破創(chuàng)新，引領(lǐng)學(xué)生打破學(xué)習(xí)方式之界、教材內(nèi)容之界、思維方式之界，探究鮮活的生命世界，進(jìn)而理解生命活動規(guī)律，掌握科學(xué)探究的思路和方法，學(xué)會像科學(xué)家一樣思考。

走出生物學(xué)教學(xué)的“舒適區(qū)”，探學(xué)習(xí)方式優(yōu)化之界

作為一名初中生物學(xué)教師，范華林認(rèn)為像鐘揚(yáng)一樣引領(lǐng)學(xué)生走上科學(xué)探究之路是理所當(dāng)然的事。然而，這條路走得并非一帆風(fēng)順。

2001年8月，范華林從孝感學(xué)院生物系畢業(yè)，被分配到鐘祥市第五中學(xué)任教生物學(xué)。當(dāng)時，像他這樣“科班出身”的專職教師在本地并不多見，他所帶班級學(xué)生的成績自然備受關(guān)注。為了盡快交出一份讓自己、也讓他人滿意的“成績單”，范華林把整套初中生物學(xué)教材中的知識點一一梳理出來，然后對照知識點仔細(xì)篩選資料，并將其加工成適合初中生做的題目，在課堂或課后指導(dǎo)學(xué)生練習(xí)。

學(xué)生明顯提升的成績似乎證明了加強(qiáng)練習(xí)是學(xué)好生物學(xué)的有效方式。范華林的做法受到越來越多同事的關(guān)注，他編制的練習(xí)題很快在全年級推廣使用。同事的認(rèn)可讓具備較強(qiáng)教育學(xué)理論功底的范華林“進(jìn)退兩難”：他清楚地知道針對知識點的強(qiáng)化訓(xùn)練極易演變成“題海戰(zhàn)術(shù)”，還可能導(dǎo)致學(xué)生形成機(jī)械記憶知識點的不良學(xué)習(xí)方式，甚至損害學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但什么樣的學(xué)習(xí)方式有利于學(xué)生長遠(yuǎn)發(fā)展呢？

一次參加學(xué)校精品課比賽的經(jīng)歷給了范華林啟發(fā)。2003年，他獲得代表學(xué)科組參加學(xué)校一年一度精品課比賽的機(jī)會。比賽前，他廣泛觀摩名師的錄像課，發(fā)現(xiàn)名師的課堂上學(xué)生動手實踐多，思維活躍，能提出很多想法，而自己的課堂以知識講授和紙筆練習(xí)為主，學(xué)習(xí)氣氛相對沉悶。分析背后的原因，他發(fā)現(xiàn)自己的課堂上，受實驗條件和課時安排等的限制，最有趣、最能發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力的實驗教學(xué)大多數(shù)變成了教師講授實驗原理，學(xué)生在教材上看實驗流程、背實驗結(jié)論，與名師的課堂教學(xué)形成了明顯的反差。范華林決定改變這種狀況，把教材中的實驗“搬”到課堂上，讓學(xué)生動手動腦，發(fā)展思維。然而，到實驗室一查，很多器材都沒有。為了實現(xiàn)教學(xué)意圖，他自掏腰包購買了一部分實驗器材，實在買不到的就用自制教具代替。賽課現(xiàn)場，他先用有趣的現(xiàn)象引出要探究的問題，激發(fā)學(xué)生的求知欲；接著引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已有認(rèn)知提出假說，探討實驗方案；然后引領(lǐng)學(xué)生做分組實驗，交流實驗現(xiàn)象，分析實驗原理；最后師生共同歸納實驗結(jié)論，并實踐應(yīng)用。整節(jié)課，學(xué)生學(xué)得很投入，很輕松，在沒有做大量練習(xí)的情況下，取得了很好的學(xué)習(xí)效果。

這節(jié)課堅定了范華林改變教學(xué)方式的想法。隨著經(jīng)驗的積累，他的課堂教學(xué)逐漸打破“明確目的—實驗操作—驗證結(jié)論”的傳統(tǒng)模式，呈現(xiàn)出“演繹—推理—反思”的設(shè)計思路，形成了“情境創(chuàng)設(shè)—提出假說—實驗探究—反思驗證—得出結(jié)論—遷移應(yīng)用”的探究式學(xué)習(xí)模式。

打破教材之界，為學(xué)生探究生命世界拓展渠道和空間

嘗到甜頭的范華林沒有停下“探界”的腳步。除了盡可能地將“書本實驗”轉(zhuǎn)變成演示實驗、分組實驗，幫助學(xué)生通過實踐探究實現(xiàn)從知識到能力的轉(zhuǎn)化，他還把教學(xué)創(chuàng)新的視角放在活用教材上，通過重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，引領(lǐng)學(xué)生以整體視角思考和探究真實、鮮活的生命世界。

生物學(xué)中有的概念簡單易懂，比如“微生物通常包括病毒、細(xì)菌、真菌等群類”；有的概念抽象度高，無法通過一節(jié)課或幾節(jié)課來理解和掌握，比如“人體各個系統(tǒng)相互聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)，以完成生命活動”。后者往往被稱為大概念。大概念具有統(tǒng)攝學(xué)習(xí)內(nèi)容的作用，能關(guān)聯(lián)多個基本概念。學(xué)生只有讓頭腦中的基本概念相互作用、建立聯(lián)系，才能具備解決復(fù)雜問題的能力?；谶@樣的認(rèn)識，范華林圍繞大概念重構(gòu)教材內(nèi)容，實施大單元教學(xué)，幫助學(xué)生建立結(jié)構(gòu)化知識體系。

圍繞“人體各個系統(tǒng)相互聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)，以完成生命活動”這一大概念，范華林對《生物圈中的人》單元教材內(nèi)容進(jìn)行了重構(gòu)。該單元教材包含多個章節(jié)，涉及生殖系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、血液循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)等內(nèi)容。各章節(jié)獨立編排，缺乏探討人體不同系統(tǒng)間關(guān)系的內(nèi)容。如果按教材編排次序按部就班地教學(xué)各章節(jié)，學(xué)生能用結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點概述人體各系統(tǒng)的組成和功能，但難以理解它們之間的關(guān)系，難以形成對生命活動過程正確、完整的認(rèn)知。實際上，血液循環(huán)系統(tǒng)與呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)之間關(guān)聯(lián)緊密，它們相互協(xié)調(diào)，保持人體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。基于這種認(rèn)識，范華林將這幾個系統(tǒng)的活動過程結(jié)合起來，在知識聯(lián)結(jié)處設(shè)計問題。例如，教學(xué)《發(fā)生在肺內(nèi)的氣體交換》時，他追問呼吸過程要分解的有機(jī)物來源，將呼吸系統(tǒng)與消化系統(tǒng)關(guān)聯(lián)起來；追問呼吸作用提供的氧氣如何通過血液循環(huán)輸送到全身各處的組織細(xì)胞，將呼吸系統(tǒng)與血液循環(huán)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)起來。而教學(xué)泌尿系統(tǒng)時，他設(shè)計主問題“組織細(xì)胞產(chǎn)生的廢物如何通過泌尿系統(tǒng)排出體外”，將呼吸系統(tǒng)、血液循環(huán)系統(tǒng)與泌尿系統(tǒng)關(guān)聯(lián)起來。這些問題引導(dǎo)學(xué)生以整體視角思考人體各系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，主動探究各系統(tǒng)協(xié)調(diào)運作的過程，進(jìn)而建構(gòu)起知識結(jié)構(gòu)。

為了強(qiáng)化理解，范華林還常常借助信息技術(shù)優(yōu)化學(xué)習(xí)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式。例如，教學(xué)“腎小球的過濾作用”和“腎小管的重吸收作用”時，一般教師會呈現(xiàn)兩幅掛圖，讓學(xué)生結(jié)合教材文本，嘗試解說腎小球、腎小管的運作過程。這樣教學(xué)不僅無趣，還人為割裂了腎小球和腎小管的協(xié)調(diào)運作，效果并不理想。范華林教學(xué)這部分內(nèi)容時，組織學(xué)生從網(wǎng)絡(luò)上收集相關(guān)視頻資源，通過“組裝”“嫁接”讓這兩個運作過程在同一時刻、同一個腎單位中呈現(xiàn)，使學(xué)生形成了直觀的理解，明白了原尿與尿液成分有區(qū)別的原因。復(fù)習(xí)階段，他引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建了“人體各系統(tǒng)協(xié)調(diào)運作思維導(dǎo)圖”，鞏固對生命活動過程的整體認(rèn)知。

“范老師的課堂上，學(xué)生不再局限于按部就班地學(xué)習(xí)教材文本”，鐘祥五中校長亢朝仁說，“范老師總是引領(lǐng)學(xué)生在真實、鮮活的生命世界中展開探究，以整體視角理解生命的活動過程?！?/p>

解放“唯一正確結(jié)論”思想，讓學(xué)生像科學(xué)家一樣思考

2009年至2014年間，范華林主持的“生物探究性實驗教學(xué)模式研究”“充分利用多媒體教學(xué)，有效提高課堂教學(xué)效率”等課題研究順利結(jié)題，他執(zhí)教的不少課例在荊門市各類教學(xué)比賽中獲得一等獎，荊門市教科研先進(jìn)個人、學(xué)術(shù)帶頭人、骨干教師等榮譽(yù)接踵而至。嶄露頭角的范華林受到鐘祥市教育科學(xué)研究所的關(guān)注，在楊國福副所長的指導(dǎo)下，他對課題研究結(jié)論進(jìn)一步整合、提煉、優(yōu)化，相關(guān)成果在鐘祥市教研室主辦的《教研簡訊》刊登，并在全市做推廣。范華林沒有滿足現(xiàn)狀，他清晰地感覺到，學(xué)生按照既定的探究流程學(xué)習(xí)，時間長了，“探究”學(xué)習(xí)顯得程序化，削弱了探究的味道。

為了解決這個問題，范華林上網(wǎng)檢索相關(guān)文獻(xiàn)，閱讀生物學(xué)教學(xué)期刊，觀摩名師的錄像課和講座，多渠道獲取關(guān)于探究學(xué)習(xí)理論和實踐經(jīng)驗的信息。經(jīng)過深入思考，他發(fā)現(xiàn)自己之前所理解的探究學(xué)習(xí)實際上是一種“部分”探究，是教師引領(lǐng)下的“指導(dǎo)型”探究，目的是讓學(xué)生套用類似科學(xué)研究的過程學(xué)習(xí)生物學(xué)知識，理解科學(xué)探究的方法和結(jié)論，本質(zhì)上仍然是內(nèi)容、方法層面的教學(xué)，而非育人本位的教學(xué)，這樣的探究難以培育出具有科學(xué)思維的人。

科學(xué)探究本身是一種探索性活動，不一定像教材上的案例那樣有唯一正確的結(jié)論。要想培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，教師要從看似完美的探究流程中超脫出來，幫助學(xué)生破除“探究是為了驗證唯一正確結(jié)論”的思想，使學(xué)生的探究成為“完全”探究。為此，范華林嘗試了很多辦法，如將教材中的常規(guī)問題改編成結(jié)構(gòu)不良問題，增強(qiáng)探究過程和探究結(jié)論的開放性；提供探究非常規(guī)生物學(xué)問題的機(jī)會，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)概念解釋生活中的有關(guān)問題，并尋求相應(yīng)的解決方案。

“探究非常規(guī)生物學(xué)問題并非易事。首先，學(xué)生提出的問題要有教學(xué)價值；其次，非常規(guī)問題不像教材中的案例那樣簡單、明確，學(xué)生需要根據(jù)實際情況不斷調(diào)整和改進(jìn)探究方法和路徑，才能獲得可信的探究結(jié)果；最后，由于探究途徑、探究結(jié)果不唯一，學(xué)生可能對此感到困惑，不容易適應(yīng)?！闭劦竭@里，范華林想起了教學(xué)《生態(tài)系統(tǒng)》的一個插曲。

那節(jié)課上，學(xué)生掌握基本概念后，他引導(dǎo)學(xué)生完成教材“觀察與思考”中的連線題，正確反映生態(tài)系統(tǒng)中各種生物之間吃與被吃的關(guān)系，形成食物鏈，引出食物網(wǎng)。學(xué)生通過獨立思考和小組交流，得到了與教師用書一致的答案。然而，一名學(xué)生提出應(yīng)該在“鳥”和“蛇”之間連一條線。范華林抓住契機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生展開探究。有的學(xué)生認(rèn)為不應(yīng)該連線，因為教材的“生態(tài)系統(tǒng)圖”中沒有這樣的關(guān)系，生活中也沒有見過蛇吃鳥的現(xiàn)象。一名學(xué)生立即反駁，說自己小時候親眼見過蛇吃鳥。另一名學(xué)生補(bǔ)充：“去年，我在家后面的樹林里親眼看見一條菜花蛇猛地一伸頭，把一只麻雀咬住，然后吞食了?！狈度A林肯定了學(xué)生尊重事實的精神，并引導(dǎo)學(xué)生對“蛇吃鳥會更普遍嗎”提出假說。學(xué)生提出“隨著生態(tài)環(huán)境惡化，蛇的食物（如鼠和蛙）減少，蛇吃鳥的現(xiàn)象會更普遍”和“目前國家重視環(huán)境保護(hù)，如果我們保護(hù)好蛇賴以生存的食物鏈和食物網(wǎng)，蛇吃鳥的現(xiàn)象就不會更普遍”等假說，并自主提出要在課后查閱相關(guān)資料，以居住區(qū)域為調(diào)查范圍展開實地調(diào)查研究。范華林順勢為學(xué)生提供了研究方法和報告撰寫等方面的指導(dǎo)。

一個月之后，學(xué)生提交了研究報告?！叭绻皇怯H眼所見，我真的無法相信這些研究方法多樣、論證過程合理的報告出自八年級學(xué)生之手。不論研究的過程和結(jié)果如何，他們都經(jīng)歷了像科學(xué)家一樣的思考過程，進(jìn)行了‘真探究。我相信他們心中科學(xué)探究的種子已經(jīng)生根發(fā)芽，未來必將枝繁葉茂、碩果累累?！狈度A林望著窗外滿樹新結(jié)的銀杏果，感慨地說。

責(zé)任編輯? 劉佳