科学实践变革引领生物学教学的策略

　　美国Ｋ－１２科学教育关键词“科学实践”的转变既说明了国际科学教育理念中育人价值的深化，也提示在一线教学中应增强对学生具身性、社会性与实践性能动学习的关注。针对该关键词变革的理论意涵，探讨出当下生物学教学推进策略应为“以明晰目的顺导多样路径的探究方式”与“以渐进层级疏导多重内涵的科学过程”于一体的优化多路径、深层性的探究学习，“以扩展场域引导多维知识的实践建构”与“以真实情境利导多元个性的具身体验”于一体的融化多场域、具身性的情境实践。

　　关键词：科学实践；探究性学习；科学思维；科学方法；具身认知

　　２０１１年美国国家研究理事会发布Ｋ－１２科学教育的框架，将“科学探究”转换成了“科学实践”。有学者指出这一转换是为“科学探究”正名，说明了科学教育不仅要注重理论探究，更应注重社会性实践［１］。卢姗姍等人认为这一转变强调了学生具体活动、知识符号对应生产生活等方面的关注［２］。二者虽表述不同，但均指向了美国科学教育中育人理念与具体操作思路的重要转向。从具体教学方略的微观视角予以探讨，“科学实践”一词的变革是对“科学探究”的深化，表明了今后的科学教育不仅需要重视科学探究过程、思维与方法，更强调要关注学生具身性、社会性与实践性能动学习。“学校教育的目的在于通过组织保证生长的各种力量，以保证教育得以继续进行”［３］。可见，如果教育的理论梳理不能落地到保证生长的教学策略和保障机制，就能够预见该教育目的的达成无力，理论建构的空中楼阁。因此，笔者将这一概念的转变置于我国生物学教学的实践样态中予以审视，提出了该变革引领下“优化多路径、深层性的探究学习”与“融化多场域、具身性的情境实践”的教学改进策略。

　　１优化多路径、深层性的探究学习

　　１．１以明晰目的顺导多样路径的探究方式

　　一线教学中教师往往对探究学习存在个人理解的含糊窄化，尤其会对科学探究的方式以偏概全，认为只有实验式探究才是真正的探究性学习，而未将现象观察的发现式探究与理论推演的推理式探究列人其中。无论是《中学生物教学论》一书，还是国际科学教育都对学生观察与推演能力的日益重视，均表明发现式探究、推理性探究应当与实验式探究为生物学探究性学习的３种基本方式［４］。为此，笔者梳理了这３种类型探究性学习方式的各自特征（表１）。教师对探究方式操作使用的单一泛化，一是因为对探究方式的了解不够深人全面，二是学生在科学探究的初始阶段往往是以“开放性的问题”为原点，这就使得生物学教学中部分科学探究会因为目的模糊而囿于泛化使用探究方式的困境。因此，教师对探究性学习的设置必须要有明确的目的，且需以目的为导向进行探究方式的选择与调适，让学生在此过程中自然而然地得到科学结论，丰富学生对生物科学的认识，锻炼学生的思维能力与动手能力。例如，在学习“细胞的基本结构”一章内容时，教师往往会直接给学生教授细胞中包含哪些结构，而忽视了蕴含其中的学生通过现象观察进行发现的科学探究契机。若教师可以预判到蕴含其中的这一目的，就可先将准备好的动植物细胞结构的模型发给学生，和学生一起观察、互动。为了解决该过程中学生自主观察的天马行空，教师应以开放性问题的聚焦、缩小予以解决，如提出“动物细胞与植物细胞有何异同之处”“为什么植物细胞有绿色的叶绿体而动物细胞没有”等问题，引导学生根据既得经验理解和掌握动植物细胞结构的特点。与这节课教学不同的是，“ＤＮＡ是主要的遗传物质”教学目的在于使学生通过了解科学史掌握科学理论的推演过程，则应采用推理式探究引导学生进行理性判断，培养其推理能力，解释实验结果发生的原因，从而得出结论一一ＤＮＡ是噬菌体的遗传物质。

　　１．２以漸进层级疏导多重内涵的科学过程

　　科学探究的学习过程离不开严谨、科学的探究方法。探究方法如果本身不严谨或不适于探究内容，必定得不出科学的结论。可见，教师在引导学生进行探究性学习的同时，必须要教给学生科学的探究方法，让学生在探究中分析问题、解决问题，对科学的本质有所领悟。科学探究的过程不仅包含着对科学方法的掌握，也包含着对归纳梳理、比较分析与论证推理等多种科学思维的应用。这就需要教师在探究性学习的教学过程中，以渐进问题引导学生掌握科学方法、改善科学思维，从而突破探究性学习过程中方法讲解缺失疏漏、教学引导生硬跳跃的现实窘境。具体而言，教师应当运用一系列类型丰富、质量优良的教学问题，以问题链的方式激发学生进行探究性学习的好奇心和动力，引导探究性学习层层递进、步步深入。在教学设计中可将问题链引导科学探究的过程作为教学主线，将科学方法、科学思维分层布点排列其中，疏导科学探究过程的多重内涵，让学生由自主感知走向互动生成，并促进科学应用的进阶［５］。例如，“种群的特征”一节在学习调查种群密度时，会运用到各式各样的调查方法进行探究，常见的科学方法为样方法与标志重捕法。教师在教学中可以先让学生自学两种方法，然后以“调查草地中某种双子叶植物的种群密度”活动为例让学生自行选择探究方法，并说明理由。此时，学生会自主归纳梳理与比较分析两种方法，并解释因为植物不会活动，故采用样方法，而在调查活动能力强的动物时则会使用标志重捕法。紧接着教师可给出一张以方格、圆圈与三角形代表不同植物的图像纸，让学生分组合作以实践来体验样方法的具体应用。该过程中教师可以引导学生学习记数样方中双子叶植物数量的方法，从而加强对生物统计相关知识的学习。最后教师可以用当下ＧＩＳ快速计算植物种群密度的案例，让学生体会创造性思维可让科学方法用于工程学的研发，继而服务于生产生活。该教学过程先由科学方法的学习过渡到比较、归纳的科学思维训练，再由科学探究的模拟实践走向科学思维与方法的工程学结合，这正是以渐进层级帮助学生疏导多重内涵的科学过程。

　　２融化多场域、具身性的情境实践

　　２．１以扩展场域引导多维知识的实践建构

　　现实中学生科学探究的时空固化、科学实践的以讲代做与情境模拟的虚假失真屡见不鲜，在生物学教学中应以无界场域引导多维知识的实践建构。所谓场域，根据布迪厄的理论来看是具有自身逻辑、相对自主性和必要性的客观关系空间，人可以在该空间中与社会结构相互作用生成自身的实践信念［６］。试想若该场域的边界向外延伸，扩展至更为复杂、多样的社会结构中，那么这对个人实践信念的生成应当是聚焦、快速的。与此同时，在一个多元化场域中实践获取的知识应当也是多方面的，有可能涉及知识背后的科学原理、情感责任与生产应用等诸多方面。因此，为了提升学生的学习效果，就可以用扩展场域引导学生在科学实践中增强对知识内核的深入理解，以及知识外延的系统建构。具体而言，这就要求科学实践不仅存在于课堂，更应超越课堂，走向家庭生活与社会生产。在这些场域中，教师应注重以单元为主题，以小组合作学习为主要方式进行生产实践的实验、课外活动的调查与公共机构的研学等。例如，在学习选修１的部分内容时即可重构探究主题“发酵技术在生活中的应用”，让学生在实验室中完成“果酒和果醋的制作”、在手工作坊中参观研学“腐乳的制作”、在家庭生活中完成“制作泡菜并检测亚硝酸盐含量”。通过场域的扩展，教师需注重在各个环节帮助学生梳理各类发酵技术应用的制作原理与生物学知识。这一过程既帮助学生建构起某类主题知识的多维体系，也能以参观生产或动手实践的方式让学生体会到生物学知识在生活中的实际应用，感受到科学研究究竟是如何为生产生活实践服务的，从而进一步认清科学的本质。详细说来，在带领学生参观研学“腐乳的制作”时，教师应先在参观调查前为学生讲述我国豆腐文化的悠久历史，在参观中通过工作人员对制作要点与步骤的解读学习知识，在结束后让学生以此次研学为例写一篇游学日记，培养其科学读写能力。在不同教学场域中帮助学生聚焦某类知识的学习与建构，在教学过程中尽可能多地联系实际，以促进学生的生物技术实践，增强参与意识［７］。

　　２．２以真实情境利导多元个性的具身体验

　　枯燥抽象的科学知识在很大程度上会削弱学生学习的动机和兴趣，真实情境中的实践体验往往能够激发学生的好奇心和求知欲，从而达到较好的教学效果。然而，现实教学中科学实践的以讲代做、情境创设的虚假失真导致学生的真情实感难以被激发，更难以全身心主动投人学习。正如国外具身认知的理论所述，观念思维虽被禁锢于肉体中，但必须以身体的实践加以感悟方能生成［８］。可见，注重真实问题的解决这一身体实践能够有效帮助学生分析思考、作出决策，从而不断构建自我关于生物学思想与探究的心理图式。与此同时，不同学生的文化背景、心理特质与思维方式各不相同［７］。因此，科学实践应在真实情境中因势利导面向全体学生，以具身体验发展促其多元个性。这就要求教师在教学中创设联系生活、参与决策的真实情境问题，并对该情境诱发的学生异质性生成不断沿波探源、实践纵深，使其贯穿教学的始终。在学习土壤微生物的分解作用时，教师可以增加对土壤微生物分解各类有机物的科学实践探究帮助学生利导多元个性。还可在课堂快要结束时以“落红不是无情物、化作春泥更护花”为例让学生思考落花为何会更加滋养植物的生长。此时不同学生的思维各不相同，有学生认为是落花会在春季覆盖植物根系保持温度，有些学生则认为土壤中微生物的分解作用能够将落花分解为各类无机物滋养植物，而也有学生关注落红为什么一定是植株本身掉落的花叶？为何不能是别的植株？围绕此类种种疑问，教师可引导学生组成兴趣小组在课后予以探究。第一类学生在恒温培养箱中模拟天气进行落花保温实验，并查找资料论证影响植物生长的温度因素；第二类学生以网袋法开始了土壤微生物分解落花的对比实验；第三类学生则查阅资料分析落花凋落方位的偏向，以及本植株土壤是否与其他植株土壤的分解速率不同。教学过程能够真正以真实情境利导多元个性的具身体验，既注重了学生具身性、社会性与实践性的能动学习，也于无痕教学中达成“各美其美、美美与共”的科学实践样态。

　　作者：丁奕然 单位：东北师范大学教育学部

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