例談科學(xué)探究如何促進(jìn)學(xué)生的概念建構(gòu)

摘 要：科學(xué)探究教學(xué)應(yīng)以建構(gòu)知識(shí)和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力為主要目標(biāo)。通過(guò)對(duì)“消化”探究課例的分析，提出科學(xué)探究活動(dòng)促進(jìn)概念建構(gòu)策略，讓學(xué)生親歷探究與概念生成的過(guò)程，在探究活動(dòng)的基礎(chǔ)上對(duì)概念進(jìn)行言語(yǔ)、圖解等明確的表達(dá)與概括。

關(guān)鍵詞：初中生物；科學(xué)探究；概念建構(gòu)

一、問(wèn)題的提出

科學(xué)探究是一種高級(jí)的問(wèn)題解決活動(dòng)?？茖W(xué)探究教學(xué)應(yīng)以建構(gòu)知識(shí)和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力為主要目標(biāo)。在現(xiàn)實(shí)的初中生物課堂教學(xué)中，科學(xué)探究課堂往往場(chǎng)面熱鬧，但探究過(guò)程流于形式和表面，內(nèi)容和思維難以深入，建構(gòu)概念、發(fā)展探究能力、培養(yǎng)科學(xué)精神和科學(xué)思維的目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)，甚至于產(chǎn)生失控、低效的探究課堂。以人教版七年級(jí)下學(xué)期“消化和吸收”的“消化”的教學(xué)為例：

甲教師在“消化和吸收”的課堂教學(xué)中，按照教材中的知識(shí)呈現(xiàn)順序，先讀、背消化的定義“食物在消化道內(nèi)分解成可以被細(xì)胞吸收的物質(zhì)的過(guò)程”；接著通過(guò)小組合作拼貼消化系統(tǒng)模型以認(rèn)識(shí)消化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，一輪熱鬧的比拼讀、背消化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)名稱之后，教師再引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題：“饅頭在牙齒的咀嚼、舌的攪拌和唾液作用下，為什么會(huì)變甜？”接著教師演示和講解“探究饅頭在口腔中的變化”的實(shí)驗(yàn)，教師在講臺(tái)上邊做邊講，臺(tái)下的學(xué)生心不在焉地觀看實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果“有一支試管加碘后不變藍(lán)、其他兩支均變藍(lán)”，分析得出結(jié)論“饅頭變甜與唾液的分泌、牙齒的咀嚼和舌的攪拌都有關(guān)系”；最后，學(xué)生閱讀教材后再一次小組合作完成角色扮演：淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪在消化系統(tǒng)中經(jīng)歷的消化過(guò)程。于是，一節(jié)關(guān)于“消化”的課堂教學(xué)在忙碌和喧囂中結(jié)束。

筆者課后問(wèn)了該班部分學(xué)生“什么是消化？”學(xué)生并不能很好地表達(dá)出消化的定義或概念，顯然學(xué)生對(duì)消化概念的理解和掌握仍不深刻。這一課的教學(xué)中，教師止步于探究教學(xué)中小組合作等的表面形式，把學(xué)生讀、背定義替代了“消化”概念的建構(gòu)，沒(méi)有更多地讓學(xué)生親自完成“探究饅頭在口腔中的變化”實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論的分析討論，把探究實(shí)驗(yàn)還是教成了灌輸式的實(shí)驗(yàn)具體操作步驟、結(jié)果、結(jié)論的講解，以至于出現(xiàn)了學(xué)生在課堂40分鐘內(nèi)，看似數(shù)次小組合作交流，嘴巴上“動(dòng)”，肢體上“動(dòng)”，卻鮮有深入腦中的“動(dòng)”。本探究實(shí)驗(yàn)的重要目的“消化酶與消化”的概念構(gòu)建顯然是弱化了，至于其中的對(duì)照實(shí)驗(yàn)的科學(xué)思想方法學(xué)習(xí)也消弭于熱鬧的記背消化的定義和消化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)名稱之中。

現(xiàn)實(shí)課堂中出現(xiàn)不少類似于這樣的“假探究”“假合作”，原因包括教師對(duì)科學(xué)探究的價(jià)值、內(nèi)涵等缺乏深刻的理解，對(duì)具體的某一個(gè)探究活動(dòng)的目的、過(guò)程、教學(xué)方法和組織形式等缺乏深入的研究；教師往往把表達(dá)概念的名詞和定義當(dāng)做概念的組成要素，幫助學(xué)生逐字逐句分析，還有的教師認(rèn)為學(xué)生做實(shí)驗(yàn)會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間，把實(shí)驗(yàn)改為講授或演示，因而探究活動(dòng)在概念建構(gòu)過(guò)程中形同虛設(shè)；因探究活動(dòng)預(yù)設(shè)的不足，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)探究設(shè)計(jì)的忽視、探究過(guò)程的缺失，使得探究過(guò)程中思考結(jié)構(gòu)模糊。這種忽視通過(guò)探究生成知識(shí)的教學(xué)成果在學(xué)生腦中很快會(huì)成為過(guò)眼煙云，而且可能付出更大的代價(jià)，造成學(xué)生心靈上對(duì)科學(xué)的排斥甚至厭惡，或者科學(xué)精神的缺失。因此，概念建構(gòu)需要建立在表象的基礎(chǔ)上，而表象來(lái)自觀察與實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生親歷探究生物知識(shí)概念的再創(chuàng)造過(guò)程，在問(wèn)中學(xué)，在做中學(xué)，在思中學(xué)，從而提高教學(xué)的實(shí)效性。

二、科學(xué)探究促進(jìn)概念建構(gòu)的例析

再談初中學(xué)生關(guān)于“消化”的概念建構(gòu)。人每天都要進(jìn)食，在人體內(nèi)每天都經(jīng)歷著消化過(guò)程，學(xué)生對(duì)于“消化”這個(gè)詞也不陌生，但是對(duì)消化的類型、消化酶、消化的原理等消化概念包含的內(nèi)涵和外延卻是未知或者是模糊的，所以這一類的概念建構(gòu)最好通過(guò)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)來(lái)輔助，即充分利用“探究饅頭在口腔中的變化”的實(shí)驗(yàn)來(lái)深刻理解消化的本質(zhì)從而有效建構(gòu)消化的概念，這也是培養(yǎng)生物科學(xué)素養(yǎng)很好的資源。以乙教師的教學(xué)為例：

（1）提出問(wèn)題

教師取一塊饅頭，請(qǐng)一位學(xué)生放到嘴里細(xì)細(xì)咀嚼并說(shuō)出感覺(jué)，引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題“饅頭在牙齒的咀嚼、舌的攪拌和唾液作用下，為什么變甜了？”

（2）實(shí)施實(shí)驗(yàn)

分小組按下表1順序完成實(shí)驗(yàn)并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄在表格中。把教材中的圖解設(shè)計(jì)成表格，利于學(xué)生快速準(zhǔn)確完成實(shí)驗(yàn)操作取得實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（3）分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果并得出結(jié)論

在學(xué)生經(jīng)歷了提出問(wèn)題和實(shí)驗(yàn)過(guò)程后，在觀察到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析討論：

師：第1、2、3組分別模擬了口腔中的什么情形？

生：第1組模擬了牙齒的咀嚼、舌的攪拌、唾液的作用；第2組模擬了牙齒的咀嚼、舌的攪拌；第3組模擬了唾液的作用。

師：第2組與第1組比較，少了什么條件？第3組與第1組比較，少了什么條件？

生：第2組與第1組比較，少唾液的作用；第3組與第1組比較，少牙齒的咀嚼、舌的攪拌。

師：第1組試管中的環(huán)境和我們平常進(jìn)食相似，我們稱之為對(duì)照組，第2和第3組均比常態(tài)少了某些條件，我們稱之為實(shí)驗(yàn)組。大家會(huì)注意到，除了這些控制的條件差異之外，饅頭塊或饅頭碎屑的量、唾液或清水的量都是怎么樣的？為什么？

生：相等的。這樣可以排除除控制條件以外的其他因素的影響。

師：為何3支試管都要在37℃水浴中保持10分鐘？

生：模擬口腔環(huán)境里的溫度，三個(gè)組的反應(yīng)時(shí)間也要相同。排除溫度因素和反應(yīng)時(shí)間對(duì)結(jié)果的影響。

師：在每支試管中加入等量碘液的作用是什么？

生：碘液可以檢驗(yàn)試管中是否存在淀粉，因?yàn)榈矸塾龅降鈺?huì)變藍(lán)色。

師：請(qǐng)展示和描述你小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

生：第2組、第3組變藍(lán)色，第1組不變藍(lán)。

師：分析這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出什么結(jié)論？

生：第2組變藍(lán)色，說(shuō)明試管中的淀粉仍然存在，則可以得出：少了唾液的作用，只有牙齒的咀嚼、舌的攪拌的作用，淀粉沒(méi)有發(fā)生變化；第3組變藍(lán)色，說(shuō)明試管中的淀粉仍然存在，則可以得出：少牙齒的咀嚼、舌的攪拌，只有唾液的作用，淀粉沒(méi)有發(fā)生變化；第1組不變藍(lán)，說(shuō)明試管中的淀粉已沒(méi)有了，說(shuō)明淀粉的變化與唾液的作用、牙齒的咀嚼及舌的攪拌均有關(guān)。endprint

師：分析得很好。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們可以得出結(jié)論：淀粉的變化與唾液的作用、牙齒的咀嚼及舌的攪拌均有關(guān)。

從上述教學(xué)過(guò)程來(lái)看，教師沒(méi)有讓學(xué)生從頭設(shè)計(jì)在教材中寫(xiě)得明明白白的實(shí)驗(yàn)，而是讓學(xué)生充分體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，師生討論熱烈有序，思維一環(huán)扣一環(huán)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的變量控制、對(duì)照實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法方面有深刻的思考和良好的表達(dá)，對(duì)探究實(shí)驗(yàn)解決問(wèn)題過(guò)程的嚴(yán)謹(jǐn)性又有了一次很好的體驗(yàn)和強(qiáng)化。教師并沒(méi)有止步于此探究實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法目標(biāo)上，而是準(zhǔn)確把握了此探究實(shí)驗(yàn)的重要目標(biāo)——“消化”概念建構(gòu)，于是帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)一步分析、提煉、歸納，生成消化類型、消化酶與消化的概念。

師：誰(shuí)能解釋“饅頭在牙齒的咀嚼、舌的攪拌和唾液作用下，為什么變甜了？”第1組實(shí)驗(yàn)中的淀粉究竟變成了什么物質(zhì)呢？從第1組和第2組的條件差別來(lái)看，關(guān)鍵是唾液起了作用，唾液中含有什么物質(zhì)？唾液和淀粉之間有是怎樣發(fā)生作用的？

生：唾液中含唾液淀粉酶，淀粉在唾液淀粉酶的作用下分解成麥芽糖。麥芽糖遇碘液不變藍(lán)。麥芽糖有甜味，淀粉沒(méi)有甜味，所以饅頭在口腔里經(jīng)咀嚼變甜了。

師：解釋得很好。唾液淀粉酶是一種消化酶，由唾液腺分泌。胃腺分泌的胃液中含有胃蛋白酶，腸腺分泌的腸液中含有多種分解糖類、蛋白質(zhì)和脂肪的消化酶。消化酶可以促進(jìn)一種物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌奈镔|(zhì)，不同的消化酶能把食物中大分子的淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪分別分解為葡萄糖、氨基酸、甘油和脂肪酸等小分子的物質(zhì)，這個(gè)過(guò)程我們稱之為化學(xué)性消化。我們把舌的攪拌和牙齒的咀嚼在消化過(guò)程中所起的作用叫作物理性消化，因?yàn)樵谶@其中，淀粉并沒(méi)有轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)。

接下來(lái)，教師要求小組的學(xué)生依托概念圖，概述什么是消化，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)概念的理解，鍛煉學(xué)生思維的有序性，加強(qiáng)表達(dá)和交流。這時(shí)，教師引領(lǐng)的探究還沒(méi)有止步，接著教師問(wèn)：“你們對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)和消化的概念還有什么疑問(wèn)嗎？第3組實(shí)驗(yàn)中的淀粉都沒(méi)有分解嗎？”馬上激起了眾生的爭(zhēng)執(zhí)。在無(wú)疑處生疑，在疑處探疑?？梢哉f(shuō)，學(xué)生開(kāi)始運(yùn)用自己剛剛學(xué)習(xí)到的概念進(jìn)行分析思考解決新問(wèn)題了。從整個(gè)教學(xué)過(guò)程來(lái)看，圍繞著一個(gè)探究問(wèn)題，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作、比較分析、交流思辨，學(xué)生建構(gòu)了一個(gè)完整的概念“消化”，整個(gè)課堂既重視過(guò)程也重視探究成果的提煉，既重視科學(xué)方法目標(biāo)的達(dá)成也重視知識(shí)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，尤其是在探究的基礎(chǔ)上對(duì)建構(gòu)的概念進(jìn)行了言語(yǔ)、圖解等明確的概括和表達(dá)，促進(jìn)了學(xué)生的內(nèi)化過(guò)程。

三、科學(xué)探究是概念建構(gòu)的最佳路徑

探究活動(dòng)目標(biāo)之一就是建構(gòu)知識(shí)。學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力的提高，必須通過(guò)學(xué)生親自參與探究活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，別無(wú)他途。概念教學(xué)本質(zhì)上也是思維的教學(xué)，而探究活動(dòng)因?yàn)榻Y(jié)果未知、參與性好、能激發(fā)學(xué)生的好奇心和思維的積極性，在教學(xué)中設(shè)計(jì)和開(kāi)展適宜的科學(xué)探究活動(dòng)，并根據(jù)概念的特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行意義的建構(gòu)，使概念內(nèi)化于學(xué)生的頭腦中，成為他們分析和解決問(wèn)題時(shí)心智操作的工具。所以，一項(xiàng)探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)首先考慮學(xué)生通過(guò)這一項(xiàng)活動(dòng)能建構(gòu)哪些概念，如何建構(gòu)這些概念；發(fā)展哪些方面的探究能力，確定能力目標(biāo)側(cè)重點(diǎn)，在活動(dòng)方案中提出要求和作出安排?？傊挥邪洋w驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程與掌握真正意義上的科學(xué)概念和諧地統(tǒng)一起來(lái)，才能真正有效地促進(jìn)學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的提升。

參考文獻(xiàn)：

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[2]趙占良.高中生物課標(biāo)教材探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)和教學(xué)建議[J].人教網(wǎng)，2007.

注：本文系廣東省教育科研“十一五”規(guī)劃2010年度研究項(xiàng)目“七、八年級(jí)生物科學(xué)探究教學(xué)的行動(dòng)研究”（課題批準(zhǔn)號(hào)：2010TJK244）的研究成果。

作者簡(jiǎn)介：陳惠琴，1972年生，女，高級(jí)教師，理學(xué)學(xué)士。

編輯 李燁艷endprint