利用探究性生物学实验培养学生探究能力的研究

          指导教师：  金萍    东北师大生科院

           论文撰写： 皮秀云     佳木斯三中           

       一、问题的提出

 人们现在都已经认识到，一个国家公民创新能力的强弱，直接影响着该国的生产力水平和国际竞争能力。江泽民同志在总结人类历史经验时就指出，创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达不竭的动力；中共中央和国务院在关于深化教育改革全面推进素质教育的决定中也指出，实施素质教育要以培养学生的创新精神和实践能力为重点。在这种情况下，培养学生的创新能力就成了我们广大教育工作者必须做好的一项重要工作。

 但是，对于怎样才能培养学生的创新能力，目前还没有现成的答案，我们只能自己去探索。因为进行素质教育对我们来说，还是一种全新的事物，而且也没有任何他人的经验可以借鉴，所以我们只能自己去研究去探索，去发现培养学生创新能力的道路。

 我们知道，人之所以能创新，就是由于人总是在不断地探究新的事物、新的规律和新的方法，当这种探究成功之时，他就有了创新。所以，要培养学生的创新能力，首先就要培养学生的探究能力。所谓培养学生的探究能力，就是培养学生探索新事物、新规律和新方法的能力，就是培养学生探索追究事物内在联系的能力。

 虽然培养学生探究能力的途径很多，但是最主要的渠道应是课堂教学。这是因为：其一，学生80%以上的在校时间都是在课堂上度过的，所以课堂理应是培养学生探究能力的主要时间；其二，课堂上也有可以为学生的探究提供咨询服务的教师和同学等智力援助条件；其三，学生理解知识、分析实验、解应用题、参加讨论等活动本身就是对真理的探究活动，所以在课堂教学活动中培养学生的探究能力并不是其额外的负担，而是合理的教学活动都自然具有的一种教育功能。

 我们认为，并不是什么课程都具有培养学生探究能力的良好条件，但是初中生物课却具有这种条件，所以本文将对在初中生物课中培养学生的探究能力进行探讨。

二、实践与理论基础

  （一）在初中生物课中培养学生探究能力的有利条件

 首先，生物学知识本来就是通过探究形成的。生物学科是以发现客观事物和客观规律为目的的实验性学科，它的知识都是人们在实验中通过探究形成的，而其中有许多探究知识的实验又完全可以在课堂上来做，我们也完全可以引导学生根据这些实验现象探究客观规律，这说明生物学知识的形成特点本身就为在教学中培养学生的探究能力创造了条件。

 其次，新的初中生物科教学大纲在实验内容的选择上突出了探究性实验的地位。所谓探究性实验，就是在教师的指导下，学生亲自设计、操作和对结果进行分析的实验。新教学大纲将原有的6个验证性实验改为了探究性实验，还新增加了3个学生的探究性实验。探究实验的增加既为学生进行科学探究提供了一个极为广阔的天地，有利于他们改变过去那种死记硬背的学习方式，使他们有可能根据现象提出问题，并探究问题的合理答案，也使教师在教学中培养学生的探究能力成为了可能。

 其三，新的初中生物科教学计划为进行探究性教学提供了时间。新的初中生物学科教学大纲对教学内容作了较大的精简，例如，将原大纲的293个知识点，删除了41个，合并和调整了45个，增加了2个，但原课程计划规定的教学时数却没有改动。这样，就使教师在课堂上组织学生进行探究性学习活动在时间上有了保证。

 其四，新的初中生物科教学大纲提出了培养学生探究能力的要求。新教学大纲在学生能力的培养方面增加了“初步学会科学探究的一般方法，能够运用所学知识、技能分析和解决一些身边的生物学问题”的要求，在态度情感方面，强调要使学生乐于探索生命的奥秘，具有一定的探索精神和创新意识等要求。这些新要求无疑都为教师在课堂教学中培养学生的探究能力提供了法律上的支持。

 从以上分析来看，初中生物课中的探究性实验应该是培养学生探究能力的最佳切入点。因为初中生物课中的探究性实验都是由学生独立完成的分组实验，即学生要提出对问题的假设、设计对假设进行检验的实验、亲自操作实验、观察和记录实验现象、对实验结果进行分析，这样就使学生根据实验现象来探究知识成了十分自然的事情。

（二）利用探究性实验培养学生探究能力的理论基础

 从一般系统论和自组织理论的观点来看，课堂是以教师和若干学生为基本要素组成的有目的社会系统，系统的主要目的是使班级里的每一个学生都能多快好省地学到知识并形成能力，而这一目的又只有通过系统的运作——教学活动才能实现；在这一系统中，教师是学生学习活动的组织者和帮助者，学生是教学活动的参加者，同学之间则是学习上的互助伙伴关系，学生是在积极的学习活动中学到知识和形成能力的，教师必须为学生能够积极参加各种学习活动创造条件；虽然学生在课堂上要学习的内容是多方面的，但是掌握知识却是其中最主要的方面，所以学生对知识的认知活动应该是课堂教学的最主要活动，学生的认知过程应该是决定课堂教学过程的主线，也就是说，教学过程必须根据学生学习知识的内在认知过程来设计；但是科学合理的教学过程，决不只是学生学习知识的认知过程的机械重现，它还必须是教师和其它同学能合理地帮助每一个学生进行学习的过程，这就是说，构成教学过程的各项教学活动还必须得满足学生进行各项认知活动时对教师和同学提出的合理要求，必须能使学生充分利用只有课堂上才有的师生帮助条件进行学习。

 基于上述认识，利用探究性实验进行教学的过程就应该根据人进行探究性实验的过程来设计。因为人进行探究性实验的一般过程主要包括以下步骤：（1）提出要探究的问题；（2）提出解释该问题的假设；（3）根据这种假设设计实验；（4）通过实验等各种方法收集科学证椐；（5）对收集到的证据进行科学分析；（6）得出结论；（7）对实验是否达到了目的进行评价等几个阶段，所以利用该实验进行的探究性教学过程也应该具有这几个阶段。又因为教学过程是教师和学生帮助每一个学生进行学习的过程，所以我们还得分析学生在上述过程的哪个环节最容易产生疑问或最可能需要帮助。从人进行探究性实验的一般过程来看，步骤（1）是规定性的内容，所以它主要应该由教师提出，或由教师引导学生提出；其它步骤都是为了解决步骤（1）提出的问题而制定和进行的，所以都应该由学生提出并完成，但是，如果学生由于缺乏必要的知识和经验而不能提出和完成这些任务，那么教师就应该及时对其进行提示和引导。因此，步骤（2）、（3）、（4）、（5）、（6）和（7）都应以学生为主来提出和进行，在学生不知如何进行实验时，教师再适当地予以引导。因为步骤（5）和步骤（6）在实际进行时很难分开，所以可将其合并为一个步骤。另外，在进行步骤（5）时，有的学生可能会只注意某一方面而忽视其它方面，为了避免这种情况影响学生得出正确的结论，则可以组织学生开展讨论，相互补充，这样既能发挥集体智慧的优势，又能使大多数学生都能得到思考和锻炼的机会。将上面设计的步骤依次完成的教学过程就是一个利用探究性实验培养学生探究能力的课堂教学模式。

 三、教学模式

 利用一个探究性生物学实验培养学生探究能力的课堂教学模式包括以下几个依次出现的教学步骤：

 1、提出问题，激发兴趣

 提出探究任务是指在进行每一个探究性实验之前，教师要用简明扼要的语言向学生交代探究的任务，其目的是使学生在学习中能产生探究的欲望和准确把握自己的努力方向；激发探究兴趣是指提出探究任务的方式要能激起学生进行探究的兴趣。激发兴趣和交代任务可以互有先后，也可以同时进行，最好的提出任务的方式同时也会激发起学生的探究兴趣。例如，在做探究骨的成分的实验之前，教师首先提问适合人体运动的长骨结构应该是何种结构，使其既坚固又轻便？学生答完之后，教师演示：在同样材料的条件下，管状结构确实是坚固轻便吗？教师把同样材料的一张白纸卷成筒状，可以承受装满400克水的烧杯这样大的压力，大使，同样是这样一张白纸由管状压成条状后，却连装400克水的空烧杯的压力都承受不了，这表明同样材料其几何形状不同承载力也不一样。但是骨的坚固性只与骨的管状结构有关吗？如果换成豆腐渣作成管状能坚固吗？当然不行。可见骨的坚固性还与其成分有关。那么，骨有那些成分？其物理特性是什么呢？今天我们就来探讨。

2、进行推测，提出假设

 这一步骤是教师先组织学生进行讨论，让学生根据自己已有的知识和经验对产生上述结果的原因进行推测，再引导学生根据这些推测整理成假设。推测是一步一步地进行推断的过程，如果推断是合理的，那么便可根据这些推测做出一个完整解释。这个完整的解释就是假设。通过这一步骤的教学，最终至少要形成一种假设。例如：教师在提出问题之后，让学生借鉴已经做过的探究种子成分的实验的经验，我们已经知道，种子的成分是无机和有机物。人和动物都是直接或间接的以植物为食，因此，我们人体或动物的每一种组织、每一个细胞的成分都必须与植物体的成分有联系，能不能联系探究种子的成分猜测一下骨的成分？学生通过讨论推测出骨的成分有3种可能情况：全是有机物；全是无机物；有机物和无机物兼有。

3、根据假设，设计实验

 这一步骤是教师引导学生根据自己提出的假设来设计实验，设计实验的目的是要用实践来检验自己提出的假设是否正确。在这里，教师必须及时检查和提醒学生应该用实验来检验哪些内容、应该用什么样的方法来检验它们、实验的顺序应该怎样安排、等等。通过这一步骤的教学，最终要形成一个完整的探究性实验的实施方案。例如：在学生预测完之后，让学生动动脑，该用什么办法来证明其假设是对的呢？学生很快想到了用烧的办法来证明，并预测了烧的结果：若骨的成分全是有机物则全部烧掉；若全是无机物则不会燃烧；若有机物和无机物兼有，则会烧掉一部分，剩下一部分。

当把学生引到“烧”的思维之后，在提醒学生：我们设计实验的目的既要探究骨的成分是什么？又要探究骨的成分的特性，但是，仅用烧的方法能达到目的吗？假如骨中含有有机物被烧掉了，就不能探究出有机物在骨的成分中所表现的特性，所以还的想个办法补充这个不足，此时交代给学生无机物可以溶解在盐酸中的知识。

各小组的学生便开始讨论起了这个问题，教师引导学生设计用没有经过煅烧和浸泡的骨分别同煅烧完的骨、用盐酸浸泡后的骨进行对照比较其硬脆和柔软的物理特性。这时教师又问学生：“做这样的实验都需要哪些实验材料和用具？”各小组的学生便根据所用实验办法确定了实验所需的材料和用具，又在教师的提示下写出了实验原理和实验步骤。

4、分组实验，记录现象

 这一步骤是教师将学生分为若干个实验小组，让学生依据自己设计的方案，利用教师提供的材料用具、根据自己设计的实验方法步骤动手操作完成实验，观察并记录实验现象。在此过程中，教师应一直在巡视指导。例如：在验证骨中可能含有无机物和有机物的假设时，经过讨论确定了两种办法，根据这两种办法设计出两套实验方案。第一套方案是用酒精灯的火焰煅烧骨。采用这种设计方案观察记录到以下实验现象。（1）骨中含有的一些成分能够燃烧，在燃烧的过程中骨的颜色发生了由黑到灰白的变化；（2）骨中含有的另一些成分是不能够燃烧的其颜色是灰白色的；（3）把煅烧后不能燃烧的灰白色的骨灰先用笔杆碾一碾发现非常容易被碾碎；（4）用手指按一按感觉煅烧后的骨很硬；（5）当把这些被碾碎的骨灰放入盐酸中会发现很快就消失了。第二套方案是用盐酸浸泡骨。采用这种设计方案观察记录到以下实验现象，（1）将一根鱼肋骨先试着用手打成结，结果是根本不可能的，再将其放在稀盐酸中浸泡10分钟之后，取出清洗后发现用手很容易将其打成结。（2）当把能打结的骨放在火上煅烧时发现其很快就被烧尽了。

 5、分析现象，得出结论

 这一步骤是教师组织学生根据在实验中观察和记录到的各种现象，分析它们能够说明什么问题，并最终得出科学的结论。例如：在骨的成分的实验中，教师就引导学生对骨中既含有能燃烧的成分，也含有不能燃烧的成分的实验现象进行了深入的分析，经过分析得出结论，骨中能够燃烧并可以变成碳的物质是有机物，其中既不能燃烧也不能变成碳的物质是无机物，即实验现象说明骨中含无机物和有机物两种成分。在这里，最初的分析活动最好在各实验小组内进行，待各小组内有了统一的意见之后，再将各小组的意见拿到班级里讨论，让学生在充分地讨论之后自己得出正确的结论。教师在此过程中主要起组织讨论的作用，最好不介入讨论，免得学生不好说出不同的意见。但是在学生确实无法得出正确的结论时，教师则要作必要的引导。

 6、评价实验，总结经验

 这一步骤是教师组织学生对实验的有效性进行评价，看看这一实验实际上能否验证我们当初提出的假设。如果能验证，就说明我们的假设可能是正确的；如果不能，就说明我们的假设可能是错误的，这时，我们就需要对原有假设的合理性进行认真的检查，或者提出新假设，然后再针对其设计实验进行检验。例如：在对骨的成分的实验现象进行分析并得出结论后，教师便向学生提出了这样一个问题：从实际情况来看，利用酒精灯煅烧骨的方法是否能够验证“骨中含有无机物和有机物”的假设。学生们分别从实验的原理、实验的方法、实验的步骤、实验的记录和实验结果的分析等进行了评价，认为实验的原理正确、方法合理、步骤无误、记录准确、分析合理，实验现象能够检验骨中是含无机物还是含有机物，所以实验的设计是合理的。

 四、结果的统计和分析

首先，我们为了检验利用探究性生物实验培养学生探究能力的效果，在我任教的初二年级选择九班为实验班，八班为对比班，这两个班的学习成绩（各科总平均分）在入学（测试）时是同等程度的，在每个班级又各选择了35名学生做为被试，其中90-100分2人，80-90分6人，70-80分10人，60-70分7人，50-60分5人，40-50分5人共计35人。为了防止实验班的学生因为参加实验而表现得异常努力或异常紧张的情况，我没有告诉学生他们是在参加教学实验。在实验前，实验班较对比班的生物科学习成绩平均高出0.68分，三率完全相同。半年后的测试表明，实验班的生物学科平均分、及格率、优生率均高出对比班，一年之后实验班平均分、及格率、优生率均显著高于对比班，差生率明显低于对比班（见表1）。上述实验结果至少说明，利用探究性实验培养学生的探究能力它有利于提高学生的学习成绩。

表1： 实验班与对比班期中、期末考试成绩比较表

  班级

 

项目

2000、9--2000、1

2001、3—2001、7

实验班（35人）

对比班（35人）

实验班（35人）

对比班（35人）

期中

期末

期中

期末

期中

期末

期中

期末

平均分

69.14

87.51

68.46

73.37

93.46

94.69

83.11

66.2

及格率

71%

85.71%

71%

54.2%

90%

81.43%

87.14%

52.86%

优生率

22.8%

28.57%

22.8%

22.8%

67.14%

72.86%

10%

10%.

差生率

----

5.7%

----

-----

----

5.7%

----

12.86%

 为了了解学生在参加了上述实验以后，其自己独立进行实验和探究的能力是否有了提高，我们还对实验班和对比班进行了问卷调查。调查的内容包括以下几个方面：1、观察实验现象，2、提出实验假设，3、制定验证假设的实验方案，4、分析实验现象得出实验结论，5、评价实验方案。我们将学生在上述各方面的表现都划分出三个水平，具体划分如下。

    1、根据现象发现问题：

A、能针对观察到的各种现象提出关于其形成原因的疑问或问题。

B、能够针对观察到的各种现象，但是提出疑问或问题，但不深刻。

C、不能针对观察到的各种现象，提出问题，只看热闹。

    2、提出实验假设：

A、能够根据所获得的信息提出合理的假设。

B、能够根据所获得的信息提出假设，但是假设不够合理。

C、不能够提出假设。

3、制定验证假设的方案：

A、能够制定出符合科学要求的验证假设的实验方案。

B、能够制定出验证假设的实验方案，但是不够科学。

C、不能制定出验证假设的实验方案。

4、根据实验得出结论：

A、能够通过对实验现象的分析得出正确的结论。

B、感觉到了应该得出哪个结论，但是说不清根据。

C、不能分析实验现象，不能得出结论。

 5、评价实验方案：

A、能够根据实验对象和实验结论是否与实验目的相符来评   价实验方案的正确性。

B、能够凭感觉评价实验方案的正确性。

C、无评价能力。

测试结果见表2。其结果表明，运用我们自己设计的教学模式进行教学，能够显著地提高学生自己独立地进行实验和探究的能力。

表2：实验班与对比班探究能力比较表

对比项目

 

年班

 

观察

实验现象

提出

实验假设

制定验证假设实验方案

根据实验

得出结论

评价

实验方案

A

B

C

A

B

C

A

B

C

A

B

C

A

B

C

初二

上学期

实验班

12

13

10

6

9

20

7

11

17

13

12

10

7

8

20

对比班

11

15

9

5

8

23

7

10

18

12

11

12

6

10

19

初二

下学期

实验班

18

15

2

12

11

12

14

13

9

17

14

4

13

13

9

对比班

12

14

8

6

8

21

9

11

15

13

11

11

7

10

18

提高

幅度

实验班

6

2

-8

6

2

-8

7

1

-8

4

2

-6

6

5

-8

对比班

1

-1

-1

1

0

-2

2

1

-3

1

0

-1

1

0

-1

    五、结论

 本课题的研究表明：在课堂教学，尤其是在生物科的课堂教学中，利用探究性实验培养学生的探究能力既是必要的，也是可能的，但是要想使这种做法能卓有成效，就必须按着学生在探究性实验中的认知过程和需要外界帮助的环节设计教学模式。

具体说这样设计的教学模式应该具有以下几个特点：第一、要确定教学过程发展的主线。从各个课堂的现实情况来看，学生学习知识的活动都是课堂上最主要的活动，所以学生对所学知识的认知过程应该是教学过程发展的主线，教学模式必须以学生学习知识的内在认知过程为主线。第二、现代认知心理学和教学论的研究表明，每个人的知识都是其自己根据所获取的信息建构成的，人只有积极主动地学习才能掌握知识，所以教学过程必须是学生积极学习的过程，教学模式必须给学生留出获取信息和建构知识的时间。第三、教学不是自学，教学过程不是学生独自学习知识的过程，而是教师和其它学生合理地引导和帮助每一个学生学习知识的过程，是学生利用只有课堂上才有的师生帮助条件进行学习的过程，所以科学合理的教学过程必然是教师和其它学生合理地引导和帮助每一个学生学习知识的过程，教学模式必须使教师和其它学生能对每一个学生的学习活动进行合理的引导和帮助。只有这样才能在这种教学中既发挥学生的积极性，又发挥教师的导向和指导作用。

六、致谢：

    感谢东北师大各位老师给予我的帮助，特别是金萍老师在我完成课题的过程的耐心指导和帮助。

七、主要参考文献 

   1、刘恩山2001年第4期《改革生物课程 提高教学质量》《学科教育》。

   2、郑渊方2001年第5期《探究式教学的模式建构探讨》《学科教育》。

   3、戢守志1999年1月《美国国家科学教育标准》科学技术文献出版社

   4、王梓坤1998年3月《科学发现纵横谈》          中华书局出版

   5、白云龙2000年9期《骨（第二课时）一节的教学》《生物学教学》 

   6、吴立刚1998年著《教学的原理、模式和活动》广西教育出版社

7、查有粱1997年 《教学模式》教育科学出版社

8、皮连生等编著 1998年《现代认知学习心理学》警官出版社

 

 

 

 

 

 

 

 

 主要参考文献：

 

1、

2、

3、

4、

5、

 

 

表3：实验班与对比班对信息的使用和加工能力的比较表

对比项目

年班

提出实验假设

确定实验变量

制定验证假设的实验方案

A

B

C

A

B

C

A

B

C

初二（上）

实验班

 

 

 

 

 

 

 

 

 

对比班

 

 

 

 

 

 

 

 

 

初二（下）

实验班

 

 

 

 

 

 

 

 

 

对比班

 

 

 

 

 

 

 

 

 

合计

 

 

 

表4：实验班与对比班信息传播能力的比较表

对比项目

 

年班

口头、书面交流

解释实验结论

评价实验方案

A

B

C

A

B

C

A

B

C

初二

（上）

实验班

 

 

 

 

 

 

 

 

 

对比班

 

 

 

 

 

 

 

 

 

初二（下）

实验班

 

 

 

 

 

 

 

 

 

对比班

 

 

 

 

 

 

 

 

 

合计

 

 

 

 

 

 

 

 

 

主要参考文献

1、

 

 

 

在各个实验小组向全班汇报自己的实验过程和得出的结论之后，教师要组织全班对其进行评价，要求每一个评价人都要能够明确说出评价其他小组验证实验假设方案优劣的依据是什么，最后教师要引导学生综合每个实验小组的实验设计方案中的优点，总结出能够验证实验假设的最佳实验设计方案和科学的理论根据。

1、关于收集或获取信息方面调查，学生观察实验现象、测量实验数据、利用信息工具查询自己需要的信息资料的能力；2、关于信息的使用和加工方面调查，学生提出实验假设、确定实验变量、制定验证假设的实验方案的能力；3、关于信息的传播能力调查，学生的口头、书面交流、解释实验结论、评价实验方案等能力。通过一年的教学实验，实验班学生的探究能力要比对比班的学生在以下三个方面表现出优势：第一、学生观察实验现象、测量实验数据、利用信息工具查询自己需要的信息资料的能力；第二、学生在提出实验假设、确定实验变量、制定验证假设的实验方案的能力；第三、学生的口头、书面交流、解释实验结论、评价实验方案等能力。（见表2、表3、表4）

 

是因为骨中既含有柔韧的有机物又含有硬脆的无机物，才使其既不能被碾碎又能发生一定程度的弯曲而不被折断的。

 

 

实验班的学生设计实验的能力明显高于对比班；2、实验班的学生分析问题的能力也高于对比班；3、

2、提供探究材料、组织探究学习

提供探究材料、组织探究学习是指在学生明确了探究的任务之后，一是教师要积极引导学生根据自己已有的知识经验提出对完成任务的猜想和假设。二是教师要为学生提供充足的探究材料并组织学生在一定的时间内通过各种感官感知这些材料收集探究信息。三是教师要帮助学生通过独立思考或是小组讨论等形式，对感知的信息进行加工和整理并利用这些信息检验假设或收集必要的材料设计实验验证假设。四是在学生获得了足够的论证假设的信息之后，教师要创设一个学生之间，师生之间交流探究结果的机会，教师组织学生分析探究的全过程并综合个人或小组获得的部分信息作出合乎逻辑的决定并进行合理的评价，最终得出科学的结论。需要强调的是，在本步骤教学中，教师一定要尽可能地让学生获得形成正确认识所必需的各方面信息，否则，就可能会妨碍学生形成正确的认识。

3. 发现探究障碍、疏通探究渠道

发现探究障碍是指在学生进行探究学习的过程中，学生由于受知识经验、能力技巧和研究方法的限制，在获得了形成正确认识所必需的感性信息后，也未必就能形成正确的认识，这时教师就要通过观察和提问来了解学生是否已经形成了正确的认识，即是否得出了正确的结论，如果学生没有形成正确的认识，其原因又是什么，从而为有针对性地帮助这些学生提供依据。在这里，提问的内容应该是正在被学习的知识点本身，而不必联系相关的其他知识，因为那将是下一步要解决的问题，但是提问的角度却是可以变化的。疏通探究渠道是指教师在发现学生对事物的理解存在问题时，就要针对其不能正确理解的原因，采取适当的方式对其进行必要的提示和引导，以使其能正确理解所获信息间的相互关系并得出正确的结论。这里所说的适当方式也完全取决于课堂上的具体情况，它既可以是教师对学生进行提示和引导，也可以是学生之间的分组讨论。一般来说，当学生的认识之间有较大分歧时，宜选用学生之间讨论的方式引导思考；当学生的结论比较一致时，最好由教师来引导思考。需要提醒的是，本步骤只有在前面的观察提问中发现了问题时才有必要使用，否则便可以省略，所以本步骤实际上是备用的。

分析探究结论、应用探究结果

分析探究结论是指在学生对新的探究性知识有了正确的理解之后，教师要引导学生分析和确认新知识与其原有知识之间的内在联系，以使其明确新知识在其原有知识体系中的位置并将新知识融入自己的认知结构中。这里所说的原有知识，是指学生在学习本知识点以前所掌握的所有知识。分析新旧知识相互联系的方法主要是比较它们的异同，其相同点就是它们的联系之所在。通过这些相同点的连结，学生的新旧知识就会融会贯通，成为一个有机的整体。应用探究结果是指在学生将新老知识建立了抽象联系之后，教师要先为学生做一些应用新的探究结论解决典型事例的讲解，因为分析这种例题的过程，即分析和确认新知识在具体事例中的具体表现(变式)的过程，往往需要一定的思维方法和思维技巧，完全让学生自己去发现它们有时会太浪费时间，所以有必要让学生通过观察教师做例题来学习一些基本的分析方法和技巧，同时也可以使学生认识到，知识不总是以标准形式出现的。然后教师要及时组织学生由浅入深地、由易到难地做一些包含新知识的应用性练习题，以便使学生通过亲自分析和确认新知识在其中的变式，来熟悉新知识并发现其各种变式，同时也掌握分析和解决问题的方法和技巧。本步骤的教学关键是让学生真正明白教师分析题的思路和解题方法，让学生注意总结其分析和确定新知识变式的思路和规律。

 

    按照上述教学思想，教学过程必须根据以下规律或要求来制定。第一个是学生学习知识的认知规律。因为学生对知识的认知过程是教学过程的主线，所以合理的教学过程必须要符合学生学习知识的认知规律，即教学过程必须要正确地引导学生完成对知识的掌握。第二个是学生在对知识认知过程中对教师和同学提出的合理要求。因为课堂教学过程本来就是教师和其他学生帮助每一个学生进行学习的过程，所以合理的教学过程必须能满足学生为完成其认知过程而对教师和同学提出的合理要求。第三个是能使学生最充分地利用只有课堂上才有的良好学习条件来学习。因为课堂上的学习条件，即有教师和同学来帮助的学习条件，是能给学生提供启发和帮助、使其能与他人进行知识和情感交流、避免多走弯路的最佳学习条件，而这种学习条件又是在课下根本不可能具有的，所以合理的教学过程必须使学生能够最充分地利用这种学习条件。    

   研究表明，学生在对一个探究性知识的学习过程中可能会向教师和同学提出以下合理要求：一、在形成认知意向阶段，要求教师向其提出明确的学习任务，激发其学习兴趣。因为学生虽然是自己学习活动的主人，但却由于自身的知识经验有限，不知道应该系统地学习哪些知识，因而需要教师为其指明学习任务；另外，学生由于受年龄和爱好等因素的影响，有时还会对所学知识不感兴趣，不易形成正确的认知意向，这就需要教师来激发其学习的积极性。二、在对学习内容进行选择性感知阶段，要求教师为其提供充分必要的感性材料并指导其对这些材料进行感知，例如指导其进行观察、倾听、触摸、等等。这是因为学生自身知识经验不足，往往不知道应该感知哪些材料和应该怎样进行感知。三、在对感知的信息进行理解阶段，学生可能会提出两种要求：一种是在其已经具有了足够的知识经验和理解能力，因而在获得了认识一事物所必需的感性信息之后，很快就将其概括成了对该事物本质的正确认识，这时的理解活动往往是随着感知活动的进行而逐渐完成的，或者是在所获信息达到某一临界值的瞬间突然完成的，几乎没有显示出单独的理解阶段，这时，学生就会要求教师引导其进行下一步的认知活动；另一种则是当其原有知识经验不足或理解力较差，因而在获得了充分必要的感性信息之后，单靠自己独立思考怎么也不能形成正确的认识时，就会要求教师和同学为其正确地进行理解提供必要的帮助。四、在将新老知识建立联系阶段，会要求教师为其提供必要的把新老知识建立联系的指导和示范。因为学生受自身知识经验的限制，并不完全知道应该将新知识与哪些老知识建立联系以及怎样建立联系。五、在认识新知识在具体事例中的变式阶段，他们也会要求教师对新知识在具体事例中的变式进行分析和确认的举例示范，然后再组织他们进行分析和确认新知识变式的练习并给予必要的方法指导。

 

 

 

 

人类个体对知识的学习是以知识点为单位进行的，掌握一个陈述性知识点的认知过程要依次经历形成认知意向、进行选择性感知、对感知的信息进行理解、将新老知识建立联系和认识新知识在具体事例中的具体表现等五个认知阶段。其中，形成认知意向就是形成进行认知的动机、目的和心理准备；进行选择性感知就是通过感官获得所学知识的各方面信息；对感知的信息进行理解就是根据自己已有的知识经验对所获信息进行解释，以形成新的认识；将新老知识建立联系就是分析和确认新认识与已有知识经验的联系，以使其融会贯通；认识新知识在具体事例中的具体表现就是对具体事例进行分析，发现和确认新知识的各种变式，使抽象的新知识具体化。

    从个体掌握一个陈述性知识点的认知过程所需要的外部条件推断，    通过上述讨论，虽然对陈述性知识点进行教学应该具有的大部分教学步骤都已经比较明朗了，但是仍有一个重要的问题还没有解决，这就是：在学生对新知识进行理解的阶段，教师究竟是应该顺从理解者，直接转到下一认知阶段的教学，还是满足不理解者，为其提供必要的帮助？这个问题实质上是系统自组织演化中出现的分叉问题，所以必须用系统自组织理论来解决。

系统自组织理论认为，自组织系统在所获得的物质、能量和信息达到了某一临界值时，也就演化到了一种可以选择不同发展途径的分叉状态，这时，系统的内部涨落和外部扰动都会对其发展方向的选择产生重要影响，但是，由于涨落是系统状态的随机性波动，所以由它选择的系统发展方向也有一定的偶然性，而涨落作为一种客观现象又是普遍存在的和不可避免的。按照自组织理论的观点，人类个体就是一个典型的自组织系统，个体正常的生理和心理活动都符合系统自组织规律，这就是说，个体在认知过程中获得了对所学知识形成正确认识所必需的信息之后，其认知系统就发展到了一种面临形成正确或错误判断的分叉状态，这时，他对所获信息之间关系的判断也可能会受涨落的影响而出现误解，而且这种情况在每个人身上都是难以避免的，虽然它在有些人身上出现的概率极低。由此可见，学生对教学内容不理解的偶然性里也有一定的必然性，教师绝不能简单地认为，只要自己向学生传授的知识正确，讲解的程序也明白，学生就必然会形成正确的认识。因此，在理解阶段设计一个引导不理解者进行正确思考的教学步骤应该是完全必要的，这就相当于向学生施加了一个使其选择正确发展方向的外界扰动。另外，为了使这种帮助能够有的放矢，在此之前还应该设计一个了解学生对新知识理解情况的教学步骤。如果通过了解，发现学生的理解确实有问题，教师就可以启动对其帮助的教学步骤；如果没有发现问题，便可直接转入下一认知阶段的教学

 

   

 

    1.知识点的确定

    因为点模式是针对知识点设计的教学过程，所以教师在使用点模式教学之前，首先必须弄清这节课有哪几个知识点。确定一节课有哪些知识点的途径主要有两种：其一是根据教学大纲，因为编写得科学详实的学科教学大纲对其教学内容中有哪些知识点都有明确的规定；其二是根据教科书，因为教科书上的内容就是知识点的具体体现。但是直接根据教科书确定知识点，往往会由于教师个人水平和能力有限，而不易把握准确。关于怎样根据教科书确定知识点，本文注释[1]中已有讨论，故不赘述。   

    2.一节课的教学步骤

    在用点模式教授新知识时，原则上每个知识点都要按该模式的七个步骤进行教学，如此周而复始地循环，所以从理论上讲，一节课有几个知识点，这节课总的教学步骤就应该是七的几倍。但是实际上，一节课的教学步骤往往都达不到这个理论值。因为在实际教学中，学生对新知识的理解存在着正、误两种可能，当教师对学生的理解情况进行观察提问并发现学生理解正确时，模式中“引导思考，促进理解”的步骤就可以省略；对那些与原有知识没有联系的新知识，模式中“分析联系，形成结构”的步骤也可以省略；对于那些不存在变式和应用问题的新知识，模式中的“举例分析，认识变式”和“组织练习，发现变式”两步骤还可以省略。但是，教师在备课时最好还是按完整的点模式进行教学准备，以防在课堂上需要时措手不及。一般来说，在对重点或难点进行教学时，点模式的各个教学步骤都不应该省略。在用点模式上习题课或复习课时，模式中的第二、第三和第四这三个步骤都可以省略，而只用第一个和后三个步骤。

    必须指出，如果教师只是机械地按照点模式来教授一节课，就会使这节课的内容显得零散和缺少主线。这是因为点模式本身并没有反映各个知识点之间的内在联系。为了避免出现这种情况，教师在用点模式教学时还应该做两件事，其一是在上课之初，就先用一两句话提出本节课的总课题，以使学生能对这节课的内容有个总体性的把握，然后再按点模式逐点进行教学；其二是教师在对下一个知识点交代任务和激发兴趣时，要根据上一个知识点与它的联系将其自然地引出来，以便体现教学内容之间的连续性。

    摘要  学生对知识的学习过程是教学过程的主线，合理的教学过程是根据学生对知识点的认知过程制定的，其教学活动应能满足学生为完成其认知活动而对教师和同学提出的合理要求，知识点教学模式就是这种教学过程的标准样式。

    关键词  知识点  认知过程  教学过程  教学模式

 

    以往的教学模式都是以一节课的教学过程为单位来设计的，但研究表明，人是以知识点为单位来学习新知识的，人的基本认知过程是对一个知识点的认知过程，根据基本认知过程设计出的教学模式通常只适用于一个知识点，而不一定适用于一节课，所以，我们理应以知识点教学过程为单位来设计教学模式。本文将以陈述性知识点的教学模式为例，讨论知识点教学模式(以下简称点模式)的教学思想、设计根据、主要步骤和使用方法。

 

    一、基本教学思想

 

        二、确定陈述性点模式的理论根据

    。

按照确定教学过程的第三方面要求，把上述讨论结果归纳整理成具体的教学步骤并将其顺序排列起来，就形成了对一个陈述性知识点的完整教学过程。

五、使用该模式培养学生探究能力的实际效果

由于教师们还没有有意识地在课堂教学过程中为学生创设探究性学习的情境和提供指导进行探究性学习的方法。表现在以下几个方面：1、教师们对利用课堂教学培养学生的探究能力缺乏足够的认识。长期以来教师们把培养学生的探究能力寄希望于课外活动，而没有充分和有效的发挥课堂教学的主渠道作用，这无疑是舍本求末。2、教师们还没有有意识地在课堂教学过程中为学生创设探究性学习的情境和提供指导进行探究性学习的方法。目前大多数初中生物课堂教学的活动形式还是以教师讲、学生听或者是教师问、学生答为主，这样的教学活动是不能培养学生的探究能力的。3、教材中缺少丰富多彩的让学生能据以思考并得出正确结论的学习材料。现在编制的初中生物课程内容主要是介绍人们研究得出的结论，而对认识的过程很少介绍，教材中也缺少能据以归纳出结论的基本材料，这使本来可以让学生通过探究而获得的知识，也得在教师的灌输下凭死记硬背来学习，这对学生探究能力的培养是不利的。4、评价上没有与评价探究能力相匹配的标准。目前初中阶段的各种生物学科的考试内容仍然是以考核学生对知识记住了多少为主，而对学生的理解能力、逻辑推理能力和对知识的运用程度等通过探究培养起来的能力考察的较少，这种评价标准使学生的探究能力无法得到体现。

”科学的探究能力就是探索追究事物内在联系的能力。因为人的探究能力要经过长期的培养才能增强，所以培养人的探究能力必须从中小学生开始，必须落实在学校各学科的教学活动中。

虽然造成我国初中生物学科的教学现状与国家发展对它的要求存在巨大差距的原因是多方面的，但是从上面的叙述来看主要可以归纳为三个方面，即教师、教材和评价标准，其中教师是一个能动的决定性的因素。因为如果教师没有培养学生进行探究性学习的意识，不改革旧的教学方法，即便有再好的教材和评价标准也不行。例如，北京市某中学采用了美国原版的生物教材，但是学生的探究能力却没有达到预期的标准。这说明即使有了为学生进行探究性学习的材料，教师如果不能够设计出可以供学生进行探究性学习的教学活动，对学生探究能力的培养也是一句空话。所以，通过改革初中生物课堂教学的教学模式来达到培养学生的探究能力的目的是目前情况下的一条有效途径。

（二）课题研究的意义

1、理论意义

本课题研究的是初中生物课堂教学的设计问题，这一研究内容并不是什么新鲜的话题，但是从有利于培养学生探究能力的角度来探讨它，却是一条较新的思路，所以从理论上说，本课题也可以为处于困境中的课堂教学设计问题探索出一条新路；另外，本课题是以建构学习理论为理论基础进行的研究，所以本课题也是建构学习理论在教学论中的具体应用，它的成功应用也将为课堂教学模式的改革开辟出一条新路。

2、实践意义

本课题是针对我国初中生物课堂教学的现状进行的研究，这一研究成果的实施将有利于初中生物课对学生探究能力和创新能力的培养，把素质教育的要求落到了实处。

二、课题研究的目标、立项依据

（一）课题研究的目标

本课题研究的目标是发现初中生物课堂教学与培养学生探究能力的关系，根据这种关系总结出有利于培养学生探究能力的课堂教学模式。

（二）课题立项依据

1、理论依据：

（1）建构主义学习理论

建构主义学习理论认为，知识不是通过感觉或交流而被个体被动地接受的，而是由认知主体主动地建构起来的，建构是通过新旧经验的相互作用而实现的，学习是个体建构自己的知识的主动过程；人的社会实践活动是知识的来源，但个体在实践中直接获得的只是构成知识的各方面信息，一项完整的知识还必须由个体亲自建构而成，建构活动不仅是对外部信息的加工，而且意味着要对外部信息做主动的选择，外来信息与已有知识之间存在双向的、反复的相互作用，新经验意义的获得要以原有的知识经验为基础，而原有经验又会在此过程中被调整和改造；学生在教学活动中对知识的接受也只能靠他自己的建构来完成，以其自己的经验和信念为背景来分析知识的合理性，其学习过程不仅是对知识的理解，而且是对新知识的分析、检验和批判，从而超越教学活动所提供的信息；学习者并不是空着脑袋走进教室的，以往的学习已使他们形成了丰富的经验，有些问题即使他们还没有接触过，没有现成的经验，但当问题一旦呈现在面前时，他们往往可以基于相关的知识经验，依靠其认知能力（理智），形成对问题的某种解释，这并不都是胡乱猜测，而是从其经验背景出发而推出的合乎逻辑的假设，教学不能无视学生的这些经验，而必须以其现有的知识经验作为新知识的生长点，引导他们从原有的知识经验上生长出新的知识经验。

   （2）现代课程理论

现有的课程理论将课程分成了学科课程、活动课程、核心课程、综合课程四种基本类型，并认为这四种类型的课程在培养学生各方面素质上各有短长。根据上述课程分类，我国目前的初中生物课程基本属于学科课程，虽然学科课程在对学生全面素质的培养上也有不尽如人意之处，但是它还是有许多其它课程不能比拟的优点，例如，其内容的排列顺序采取由浅入深、由已知推未知的方式，符合人对知识的认识规律，较易于把知识教给学生，可以使学生获得系统的、巩固的基础知识，形成对客观世界的系统认识。所以保留学科课程的优点并适当吸收其他课程类型的长处弥补其不足，将有利于培养学生的探究能力。

（3）现代教育理论

现代教育理论认为，学生是课堂教学活动中的活动主体，学生的活动主要是积极获得形成知识的必要信息、通过积极的思考将其组织成符合客观实际的知识，教师则是课堂教学活动的主导者，教师的教学活动主要是为学生提供充分必要的信息、组织学生学习、引导其思考和为其提供学习情况的反馈等。

    2、课题研究假设

如果上述学习理论、课程理论和教育理论是正确的，那么生物学科课程中的每一项知识就都是由若干项感性信息构成的，课程和教材的内容就应当围绕着一项一项的知识来组织教学内容，即提供教学内容的目的就应该是为了让学生用它们组建成一个个的知识，如果在选择课程内容时这样做了，就会为学生将其组建成知识创造十分有利的条件，当学生在学习这样的教学内容时，就有可能根据自己原有的知识经验，把所获得的各项感性信息组建成符合客观实际的完整知识，学生在组建知识的过程中必然要对所获信息相互关系进行分析和确认，但是其分析结果未必总是正确的，相应地，将其组织成的整体也就未必总能符合客观实际，而要想使组建的结果符合实际，学生就要不断地分析信息的相互关系和探索正确的组建方式，直到将其组建成符合客观实际的情况为止，这个不断探究信息间的内在联系和寻求正确组建知识方式的过程将会使学生的探究能力得到卓有成效的发展。

当然，随着对课程内容的合理选择设计以及教材内容的合理化，教师现在早已习惯而实际上却是的不合理的教学方式也必然要随之发生相关的改变。

    本课题采用的研究方法主要有：实验法、调查法、演绎法、归纳法、类比法和经验总结法。现将其中的实验法简单地介绍如下：

a.自变量：初中生物课程内容或教学内容和教师的教学方式。它们在实验班级和对比班级是不同的。

b.因变量：学生的探究能力、意识和学习成绩。按照预想，这个量在实验班级和对比班级是不同的。

c. 控制变量：实验班级和对比班级在实验开始时的能力水平、实验期间的任课教师水平和在实验期间的班级教学时间。这些指标在实验班与对比班中应该是相近。

d.被试的选择：采用整群抽样法，选定初一和初二各两个班，分成实验班和对比班。

e.实验的组织形式：采用常态下的等组实验。（每班30人）

f.资料的收集与处理方法：实验前后对实验班和对比班进行问卷调查，通过对调查结果的数理统计检验法推断实验班与对比班的差异程度。

四、课题研究进度及预期成果形式

    （1）课题研究进度：本课题总体上分三个阶段

     第一阶段：准备和启动阶段（2000年6月—9月）

     这一阶段的主要任务是学习有关理论，掌握理论根据和实际操作步骤。进行实验前测，并记入实验档案。完成立项和开题工作。

    第二阶段：实验阶段（2000年9月—2001年4月）

    这一阶段的主要任务是全面实施课题方案，并搞一节公开课，进行阶段性的总结，撰写阶段实验报告。

    第三阶段：提高总结阶段（2001年4月—6月）

这一阶段的主要任务是在前一段总结的基础上，去粗取精，改进实验方案，提高实验效果。结题总结，撰写实验终结报告。

（2）课题预期成果形式

     撰写一篇如何在初中生物课堂教学中培养学生探究能力的实验报告。

                                        2000年6月7日

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    对一个知识点的完整教学过程包括七个须要依次进行的具体教学步骤，下面就按各步骤在教学过程中被实施的先后顺序对其进行介绍。

    1. 交代任务，激发兴趣

    交代任务是指教学活动伊始，教师就以简短的语言告诉学生将要学习的知识点，；激发兴趣则是教师在交代任务的同时，就以适当的方式引起学生对所学知识的兴趣，以便调动起其学习新知识的积极性。交代和激发既可以同时进行，也可以互有先后。

    2. 传授知识，组织学习

    传授知识是指在交代和激发之后，教师就根据教学需要灵活运用各种教学方式向学生传授有关的知识信息，例如讲述事实、演示过程、出示教具等；组织学习则是教师在传授知识的同时，还组织学生以各种适当的方式感知有关的知识信息，例如组织学生听、看、触摸、阅读、操作等。本步骤的目的就是使学生在教师的引导和帮助下，迅速获得对事物形成正确认识所必需的感性信息，以便能通过自己的思考得出正确的结论，而不是让教师直接告诉学生一个正确的结论。在这里，我们既不强调非要让学生自学，也不坚持非要让教师讲授，因为应该让学生自学还是应该让教师讲解必须要根据当时学生和教学内容的具体情况来确定。一般来说，如果学生形成正确认识所需要的感性材料在教材中都可以读到，学生又具备了必要的阅读分析能力，该步骤就应该以学生自学为主；如果情况不是这样，该步骤就应以教师讲授和演示为主。

  

通过上述过程获得的知识，不是教师硬塞给学生的，而是学生通过探究大量的事实材料经过自己的思考发现和建构起来的。它把科学作为探究过程来讲授，让学生像科学家进行科学探究一样在探究过程中发现科学概念、科学规律和掌握科学研究的方法，从而培养学生的探究能力和科学精神。

  四、研究假设

如果上述教学策略是科学可行的，那么经过一段时间的教学实践学生的探究能力就会得到提高。

五、研究方法

本课题采用的研究方法主要有：实验法、调查法、演绎法、归纳法、类比法和经验总结法。现将其中的实验法简单地介绍如下：

a.     自变量：在实验班级和对比班级教师向学生展现教学内容的方式是不同的。

     b.因变量：学生的探究意识、能力和学习成绩。按照预想在实验班级和对比班级是不同的。（设计问卷调查和对期中、期末成绩作统计分析）

c. 控制变量：实验班级和对比班级在实验开始时的能力水平、实验期间的任课教师水平和在实验期间的班级教学时间。这些指标在实验班与对比班中应该是相近。

     d.被试的选择：采用整群抽样法，选定初一和初二各两个班，分成实验班和对比班。（任课教师都不是实验班或对比班的班主任）

     e.实验的组织形式：采用常态下的等组实验。（每班35人）

     f.资料的收集与处理方法：实验前后对实验班和对比班进行问卷调查，通过对调查结果的数理统计检验法推断实验班与对比班的差异程度。

六、研究结果分析

1、  实验班与对比班调查问卷统计分析

2、  实验班与对比班期中期末考试成绩对比分析表

3、  Z检验或X2检验。

结束语：

 

佳三中学生的探究意识和探究能力调查问卷

请你对下列问题选出一个答案，用铅笔在你选择的字母前划一个对号。

1、  在生物课上你获得知识的主要方式是：

A、  听老师讲记下来的B、看书找到的C、通过分析老师提供的材料自己发现的D、

2、  在生物课上遇到的问题解决的主要途径是：

A、查阅工具书并与同学一起研究解决B、

3、  在实验课上，

 

 

 


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