初中生物探究活动教学的设计研究.docx
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初中生物探究活动教学的设计研究
初中生物探究活动教学的设计研究
探究，按照目前引用较多的美国国家科学教育标准中的定义，“科学探究指的是科学家们用来研究自然并根据研究所获实事证据作出解释的各种方式。
科学探究也指学生构建知识、形成科学概念、领悟科学研究方法的各种活动。
学生在教师创设的情境中围绕一定的问题、文本或材料，在教师的帮助和支持下，自主寻求或自主建构答案、意义、理解获取信息的活动或过程。
教师不把构成教学目标的有关概念和认知策略直接告诉学生，取而代之的是以学生的主体实践活动为主线展开教学过程。
这个教学过程是充满主动性、能动性和创造性的，它需要通过体验感晤、实践操作、发现问题、解决问题、表达与交流等活动方式，让学生会从具体中抽象出共同的、本质的东西，获得知识和技能的学习方式和学习过程。
针对提高学生的探究素质，教师对于如何安排探究，探究过程中学生自主活动的重点是什么，教师重点指导探究的哪些方面，如何指导以及何时介入等问题，都有自己的思考和原则；探究的问题也要紧密围绕学科知识中的问题，这里的问题可以是教师提出，也可以由教师设置情境引导学生提出他们感兴趣的问题。
探究性学习有一定的特点，比如要求学生能自主地抓住自然的事物、现象，通过探究自然的过程，获得科学知识，而不是灌输现成的结论性知识，不是停留在死记硬背的地步；再如探究过程中要培养学生从事研究的必要的探究能力，要自主地抓住自然的事物和现象，加深对自然的认识，有效地形成认识自然之基础——科学概念，同时也培养学生探究未知世界的积极态度，最后要提出的是探究性学习强调的是探究的过程，对出现的结果也是多元的。
生命科学课堂教学的重点由注重学习结果转向注重学习过程，这就给教师提出了新的要求，即教师的教学行为能否给学生提供机会去体验自主学习和探究学习的过程和经历，以及如何改变学生的学习方式，最终能否有效促进学生的自主建构生物学的知识。
在教学设计过程中，我们可以分成这样几步完成
一、课前的准备
㈠钻研课标、教材，分析教学内容（解决学什么），找出教学重点，确立核心知识，凸显探究价值
教师作为探究活动的组织者和设计者，首先应该确立所需探究的核心知识，明确其探究价值和探究的可行性，并非所有的核心知识都必须通过探究来建构，值得探究的核心知识首先必须是能够引发学生认知冲突的知识，而有些知识就难于设计成探究活动去获取，如“生物的分类”就不适合用此方式开展学习。
学生和资源是两个主要的制约因素。
对学生而言，有些知识虽然可以设计成探究活动，但由于具有较高的难度和挑战性，只有少数学生能够从中体验到成功的快乐，多数学生成了“陪衬”，如“生态系统的信息交流”。
就资源而言，有些知识不具备探究的条件。
如“植物的光合作用需要水”需要同位素标记法和较长的时间保证，就难以开展这一核心知识建构的探究性学习活动。
所以教师必须要筛选出确有探究可行性的核心知识来帮助学生的自主建构。
其次，教师还需分解、构建出核心知识从点到链再到网的知识架构；
第三，教师进一步设计自主探究活动的学习过程，从而明确陈述性知识怎样学习，程序性知识怎样学习、策略性知识怎样学习。
我们可以用问题分类的方式进行教学内容的分析，也可以用概念图的方式进行教材分析。
比如：
探究种子萌发的条件和过程（问题分类的方式）（陈述性知识，是描述客观事物的特点及关系的知识，包括事实性知识和概念性知识两种形式。
所谓程序性知识，是关于做事的方法和步骤的知识，包括操作性知识和元认知知识两种形式。
前者是指操纵外部具体事物的程序性知识，如写字、绘图、实验操作、听说读写等；后者是调节和控制内部心理操作或知识的程序性知识，如策略性知识、任务情境和条件的知识、自省的知识等。
）
陈述性知识
⑴种子的结构。
⑵种子萌发的条件和形成幼苗的过程。
⑶种子结构的发育趋势。
⑷人工授粉的方法。
⑸保存种子的方法。
程序性知识
⑴解剖、观察种子的步骤和方法。
⑵比较玉米籽粒和菜豆种子结构的异同。
⑶探究种子萌发的条件的实验方法。
元认知知识
⑴在适宜的条件下，种子可以萌发生长成一株植物。
⑵种子的萌发过程反映了内因和外因的辩证关系。
概念图的方式：
㈡研究学情，找出教学难点
学情分析主要是了解学生的已知，即学生已经具备的与本节内容学习相关的知识经验和能力水平等，明确这点很重要，它决定着学习起点的定位；同时要了解学生的未知，即学习应该达到的终极目标中所包含的未知知识及实现终极目标之前，还要涉及学生所没有掌握的知识，也就是要分析出学生的知识背景和能力背景。
分析学情可以用调查的方法了解学生。
比如可以是课前问卷调查，这适用于对学生了解不太准确，对学生判断不准，通过问卷调查，根据学生问卷的结果，从中把教学中的难点抽提出来，进行设计；也可以是课后的调查。
比如课前的预设与实际上课情况不同，可以用课后调查的方法去了解师生之间出现差异的原因等。
如对教师的布置作业、准备实验材料等不清楚可能会导致第二节课上课受影响，这也给我们一种启示，就是实验、活动课教师布置等不能只凭经验，认为学生都清楚，要有必要的让学生重复一下教师的要求。
另一种情况，是已经有了一定的预设，但教师的预设与学生的课上收集与预设不同的问题，通过课上的观察、提问，课后与学生的交流，调查，找出教师的预设与学生之间差异的原因，为今后的教学提供了有效的经验。
㈢确定教学目标
从教学层面上说，合理的教学目标既是评价教学过程的标准，又有指导教师进行教学策略选择、引导学生学习活动的功能．是教学活动的出发点和归宿。
从学习层面上说，学习目标是指预期的学生学习结果所要达到的标准。
合理的学习目标，对于中学生来说，主要在于使学习任务具体化，系列化，使学习任务具有质与量的规定性、实施评价的程序性。
制定教学目标的基本过程为：
建立目标→提炼目标→排列目标→再提炼目标，确保目标的价值→再排列目标，形成基于核心知识的目标体系，促进学生核心知识建构的探究学习目标的制定具体应体现以下标准：
⑴以课程标准为指导纲领，是课程标准的细化；
⑵知识与技能目标的落实直接指向核心知识的自主建构；
⑶过程与方法目标的制定和落实承载着核心知识建构的途径即自主探究学习的过程和要素；
⑷情感态度与价值观目标须考虑核心知识自主建构的意义和价值。
【案例】：
“微生物与人类的关系”的教学目标
l、知识与技能
⑴知道微生物的有益面（制作食物、制药、参与物质循环）
⑵知道微生物的有害面（使食物腐败变质、致病性）。
2、过程与方法
⑴通过野餐实践活动，发展动手能力和实践能力，学会发酵食品的制作和食品保鲜方法的探究，从而深刻理解发酵的过程和生物学原理；．通过资料研读探究，发展对资料信息的占有、重组、内化来解决问题、建构新知的能力；
⑵通过自主探究活动，培养科学探究的基本素养，进行简单的生命科学探究实践。
3、情感、态度与价值观
⑴对微生物与人类的益、害两方面的关系形成辩证性、批判性思维；
⑵体验生命科学知识与技术在人类生产和生活中的作用，感悟生物学的学科价值：
⑶形成团结协作的精神和求同存异的思维方式。
㈣设计有效的学习任务
完成学习任务的过程是一种基于情境化的学习过程。
一个好的学习任务应该具有可操作性、是有趣的、真实的，并能够促进学生高级思维能力的运用，具体体现在：
系统性、目标性、真实性。
【案例】：
活动（让我们野餐去―微生物与食物》的学习任务（见下图）
系统性：
任务的设置应注意与各个知识点之间的联系，任务和知识应形成一个系统。
设计任务时要处理好整体和局部的关系，让它们之间形成母任务和子任务的关系。
各子任务的呈现次序应适合学生的身心发展及认知规律，可以是并列性的关系，也可以是递进性的关系。
《让我们野餐去―微生物与食物》中，母任务是由3个独立的子任务构成，子任务服务于母任务。
同时，3个子任务之间又存在相互的关联：
任务1和任务2彼此并列但并不彼此孤立，这两个任务的完成为任务三的解决做铺垫，因此与任务3之间是递进性的关系。
教师在每一个子任务中为学生设计了不同的自主学习方式如DIY日志、演示文稿制作、在线协作、调查等等，使学生始终能处于活跃的高级思维状态，最大程度地接近最近发展区，最终指向知识的建构。
目标性：
任务中应嵌入学习目标所需达成的知识、技能、情感态度价值观等，也就是说任务是学习目标的具体化，必须要体现一定的学科教育教学价值。
《让我们野餐去―微生物与食物》任务1“自制发酵食品”，看似一个和建构知识关系不大的任务却隐含了下列相关的学习目标：
知道发酵食的制作原理、深刻理解发酵的过程和生物学原理、感悟生物学的学科价值等等。
真实性：
教师应该在课堂教学中使用真实的任务和学习领域内的一些日常的活动或实践，这些接近生活的真实的任务整合了多重的内容或技能有助于学习者用“真实”的方式建构和应用知识，同时也有助于学生意识到他们所学知识和技能与他们是相关的和有意义的，这也是维持学习动机非常重要的因素。
《让我们野餐去--微生物与食物》中的任务贴近学生的生活，取材于现实生活。
多样化的自主学习方式如做美食、写日志、写报告、做PPT演示文稿、在线协作、厨艺评选等等不仅真实还增添了趣味性，促进学生自主地探究而解决任务。
反之，如果任务脱离了学生的生活经验、兴趣以及智力发展水平，那么完成任务就会成为一件“苦差使”，还有谁会主动地参与呢？
二、活动中的师生互动行为
㈠情境导向，驱动探究欲望
“情境”是建构主义学习理论所认为的构成学习环境的四大要素之一。
探究性学习的设计要求把知识的自主建构过程抛锚在一个较为真实自然的情境脉络中，保证知识向能力迁移。
创设情境时，教师要根据具体的学习内容，学习目标和学生的兴趣等，从学生已有的思维水平出发设计自然真实的情境脉络，设计的情境可以是多样式的，可以是一段视频，也可以是几张图片，或是一个小故事，但关键是要从具体的情境中激发学生学习的内驱力，引发学生思考，进而提出问题，这才是创设情境的目标。
学生被置于一个有真实意义的问题解决活动的情境中，他们才会产生去分析、理解和解决问题的需要，对知识的自主建构就自然而然地开始了。
㈡问题生成，明确探究意图
问题的解决是自主探究的目标。
情境创设的行为人是教师，情境中应该己经隐藏着所需解决的问题，所以“生成问题”，确切地说是教师引领学生发现并提出问题。
教师应该帮助学生筛选过滤，确定和学习目标相适切的问题，构建问题集或问题链，创建学习结构图。
学生在教师的引领下提出和原有认知冲突的问题，自主确定探究的需要，明确需待完成的学习任务，由此启动自主探究学习。
㈢自主探究，形成初步结论
教师作为学生自主探究的设计者、帮助者、促进者，依据学习目标和学习任务，根据探究问题的来源及探究过程的特点，设计选择合适的自主探究方式（如实践活动型、资料研读型、实验探究型等）帮助学习者形成自己的探究结论；要在学生能充分发挥自己的知识、能力、创造性的前提下，做一些引导、纠正、监控等工作，并且要贯穿在整个自主探究学习的过程之中。
学生离开教师指导的探究只能是一种孤立的学习，是无法实现意义建构的徒劳。
所以学生的自主探究应该是以学习共同体为单位，在与共同体成员（包括其他学生和教师）的协商合作中，充分有效地利用各类助学资源而完成的。
而知识的完整建构是每一位学习者的最终学习目标，所以在本课题的案例教学中（如“微生物与人类的关系”）要求每个共同体都经历对每个知识点的全程探究，这样的建构才真正是自主的、完整的。
1、在教学过程在，探究方式是多种多样的，但共同的目的是提升学习能力。
⑴实践活动型
重在真实的活动体验中借助多种实践手段来解决问题、建构新知。
实践活动型是学习者在真实的活动任务中，通过调查、统计、访问、模拟、制作、辩论等途径来呈现活动的最终成果（如海报、报告、单元剧、多媒体制作、产品等等）。
例如活动《让我们野餐去―微生物与食物》以展示、评比小组成员自制的安全卫生的食品为实践活动成果来体现学习的成就，而不是测试的分数，在接近生活真实的、复杂的活动任务中（制作野餐食品、撰写研究小报告）整合了多重的知识内容和实践技能，它们有助于学生用真实的方式来应用所学的知识，同时也有助于学生意识到他们所学知识的相关性和有意义性。
⑵资料研读型
重以对资料信息的占有、重组、内化来解决问题、建构新知。
资料研读型，是基于教师和教材提供的信息资料或数据，学生通过讨论和思考分析，将数据或资料内化整合，经过主动探索获取新知识的一个学习过程。
其优点为不受设备条件资源等限制，易于在课堂上组织实施，学生通过合作与“动脑”的方式在获得知识的同时得到科学探究能力的训练。
例如活动《弗莱明青霉素抗生素―微生物与医药》中教师提供信息资料和网站链接，学生也可以自主收集资料和选择网站，从中寻求问题的答案，从资料信息的阅读和研究中进而形成自己的观点和结论，以研读小论文的形式呈现探究的结论，进而实现“微生物的药用价值”的建构。
⑶实验探究型
重以科学的实验方案设计和实验操作作为探究手段来解决问题、建构新知。
生命科学毕竟是一门实验性的学科，所以实验探究学习，凸显了生命科学实验性的特征，它是基于教材实验的拓展，或者由教材内容的外延与深化，由此转化设计为适合学生分组进行的探究性实验过程的一种方式，它侧重的是通过实验方案的设计和操作来验证猜想或假设。
2、提供助学资源，促进学生会“学”
⑴提供学习策略资源
设计提供学习策略资源是给予学生“攀爬”的支架，从而支持学生学会自主探究和协作。
在本课题的实践中，学习策略资源主要以“学生自主探究活动任务书”（又称导学学案）的形式呈现给学生，承载着丰富的图片、文字、信息资源，并给予学生自主学习的充分空间，帮助学生做出决策，增强他们的技能，充分发挥天赋和发展兴趣。
但是，学习策略资源也并不是简单的图片、文字、网上信息的复制粘贴，还应该包含教师自己创建的文档、表格、演示文稿、模板、评价方案、评价量规等等。
同时，提供学习策略资源并不是将所有的资源扔给学生，让他们自行支配，教师则应该有组织资源的能力来促进学生正确地使用这些资源，以营造良好的学习环境。
⑵提供学习信息资源
设计提供学习信息资源是要学生学会在信息海洋中找到所要的相关信息，让他们知道何时需要信息，能够辩识哪些信息与某个问题有关能够对信息做出正确的评估，能够合理地组织信息，处理信息、加工信息、重组信息，能够有效地使用信息来解决问题，也就是说要培养学生具备未来社会所要求的信息素养。
例如在活动《让我们野餐去―微生物与食物》各个子任务中，教师都在适当的时机向学生提供相关的信息，帮助学生有效地利用这些信息素材来制作食品、撰写研究小报告、制定野餐会食品单等各子任务所需呈现的成果。
这些信息包括：
教师筛选过的链接网站的网址、图片、动画、视频、文字资料等。
㈣交流总结，完善知识点建构
问题的解决、任务的完成须通过一定的成果予以呈现。
成果的展示交流是形成正确认知、发展创新能力的关键所在，教师要为其搭建平台，而且要及时做出分析、评价和总结。
学习者和他的共同体伙伴在其探究的基础上阐述观点，倾听其他共同体的意见，吸纳他人的智慧，达成共识，抽提结论，共同建构起相关知识点的新的认知结构。
㈤意义建构，实现知识向能力的迁移
核心知识整体建构：
通过问题集或问题链中的各个问题的解决学生自主建构起了相关的知识点，再经过横向的交织、纵向的梳理实现从知识点～知识链一知识网的核心知识自主建构，具体方法教师可以指导学生自行构建出类似于图一的知识架构图，或者教师提供架构图形的骨架，学生填写其中的关键词，来作为检测学生核心知识建构实效的一种途径。
三、评价检测，过程体验，互动提升
评价意味着根据某些标准对一个人或他的业绩所进行的一种鉴定或价值判断。
在本课题的案例实践中，有效的评价是衡量核心知识建构实效的重要标尺。
全程性的评价实施开始于活动前，结束于活动后，教师及时对学习中产生的失误予以指点和矫正，不使问题遗存而积累，是学生提高探究效率、建构新的认知结构的重要策略。
学生在多元化评价体系中进行自评、他评等方式，不仅检测他自身的知识建构效度，也考量了他的人格的形成、身心的发展、价值观的建立等等。
此外，意义建构的成功与否还决定于教师教学设计的科学性和过程指导的有效性。
教师要实现自身专业发展，不能仅仅停留在实施了一次课堂教学、设计了一个教学方案、组织了一个探究活动，相反，教师要善于在教学活动中，给予自己一定的反思时间和空间，重新审视目标制定的科学性、适切性并予以调整，重新审视自主探究活动学习过程设计的合理性、促进知识建构的有效性等且予以完善。
这是帮助学生自主建构起知识大厦的强效催化剂。
㈠诊断纠正防偏离
在探究过程中，尽管教师提供了精心设计的情境，但这并不意味着学生不会“走上歧途”，情况可能正相反，学生可能因为观察不精确，可能因为思考不成熟，他们会沿着一条同主题不相关的路子去探究。
这时还需要教师及时的诊断和纠正。
因为自主探究的学习过程是一种发散式的创造思维过程，不同的学生所采用的学习路径、所遇到的困难也不相同，教师需针对不同情况作出适时反馈；学生自主学习中，面对丰富的信息资源易出现学习行为与学习目标相偏离的情况。
面对这些问题，教师诊断学生的思维，指出学生逻辑上的问题，揭示矛盾，从而激起学生头脑中的认知冲突。
这常常能够促使学生放弃过于简单和幼稚的概念，并逐渐走向更成熟的理解，最终建构起一种新的理解。
如活动《让我们野餐去―微生物与食物》中的导学学案不仅是教师帮助学生在整个学习过程中不偏离学习目标，对整个学习过程有一个整体性概览的助学材料，而且，通过观察学生对于导学学案、DIY日志的使用、通过教师对于导学学案、DIY日志的定期批阅，教师都可以及时地了解学生的探究动态，一旦发现有所谓的“歧途”倾向，教师则通过批注、留言、或者可以是直接的言语对话给予学生意见、建议、质疑，从而起到纠正的目的。
㈡多元评价促发展
自主探究性学习的检测评价，是审视自主建构过程的一面镜子，它所面对的是动态的、持续的学习过程和学习者的进步。
检测评价的目的在于更好地根据学习者的需要和不断变化的情况修改和提炼自己的策略，以便使学习者获得持续的进步。
教师在指导评价的过程中须注重以下几个特性：
•评价目标的适切性
评价既要考虑学生参与活动、达成学习目标的一般情况，又要关注学生在某一些方面的特别收获，顾及学生的个别差异。
要使认真参加学习活动的学生普遍获得成功的体验，也要让研究上卓有成效的少数优秀学生脱颖而出。
如《让我们野餐去－－微生物与食物》中为差异性教学所做的调整：
对于小组中的核心人物（天才学生），教师则应该给予更多的关注、指导、监测，因为他们的作用是任务成败的关键。
而对于学习有一定困难的学生，因为他们承担的任务可能不是起关键作用的，教师给予他们的可以是更多的自由发挥，让他们能够体验到参与后的满足即可。
此外，评价既要着眼于对整个小组的评价，又要注意到个人在探究活动中所承担的角色、发挥的具体作用及进步的幅度。
•评价的全程性
注意对学生参与学习全过程的情况、体验情况、资料累积情况、结题情况、探究结果及成果展示方式等进行评价。
操作时可以重点从三个环节，即活动开始前、活动开展过程中、活动结束后的评价着手。
例如活动《让我们野餐去―微生物与食物》中的评价时间线：
活动开始前
活动开展中
活动结束后
展示演示文稿评估学生己知一想知一学知的需求
1、导学学案
2、DIY日志
3、微生物与食物中毒问题研究的演示文稿
4、厨艺之星评选
5、食品保藏方法的调查报告6、野餐会食品单
1、“微生物与食物”知识测试
2、过程性评价―个人自评、小组评价和教师总评
活动开始前的评价应有助于评估学生已知一想知一学知的需求，了解学生背景、技能、态度以及理解有误的概念。
活动开展过程中的评价应有助于监控进展状况，检查理解，鼓励元认知，鼓励自主学习与合作学习
活动结束后的评价应有助于评价学生的理解与技能，鼓励元认知，检测核心知识建构的效果，评估学生未来的学习需求。
3、评价方案的协商性
评价方案可以由指导教师提出，也可以在师生协商的基础上提出，甚至鼓励学生自己或团队小组自行设计评价方案。
例如活动《让我们野餐去一－微生物与食物》中由师生共同协商而制订学生演示文稿评价量规和由学生自己制订的厨艺之星评选的评价表，目的在于给予学生更自由的评价空间充分发挥评价的激励性、发展性的教育功能
4、评价手段的多元性
天才学生毕竟是少数，每个学习者都有其擅长的一面，有人擅长写日志写报告，有人擅长做演示文稿，有人擅长和他人交流。
多元化的评价手段能给每位学生展示自己的舞台，有效的知识建构是学习共同体集体智慧的结果。
附：
主题
科学探究
生物体的基本层次
用显微镜观察一滴池塘水中的微小生物。
观察某种原生动物（例如草履虫）的取食、运动、趋性。
观察洋葱根尖细胞分裂的切片（注意细胞分裂过程中有染色体的变化）。
生物与环境
在学校生物园或附近的小池塘、农田等环境中调查生物之间的关系。
捕捉鼠妇（或蚯蚓等），在实验室条件下探究鼠妇（或蚯蚓等）的生活环境。
生物圈中的绿色植物
开展“种子萌发条件”的探究活动。
探究光合作用的条件、原料和产物。
生物圈中的人
探究发生在口腔内的化学消化。
观察血图片。
观察蛙蹼或小鱼尾鳍内血液流动现象。
验证人体呼出的气体中含有较多的二氧化碳。
探究不同食物的热价。
动物的运动和行为
探究某种动物条件反射的形成过程。
观察周围环境中动物的行为。
探究蚂蚁或其他动物的行为。
观察某种脊椎动物的肌肉、骨骼、关节的基本结构。
生物的生殖、发育与遗传
观察某种生物（如金鱼）的变异现象。
生物的多样性
观察酵母菌、霉菌等
探究不同生物类群对生活环境的适应
尝试依据一定的特征，对生物进行分类
生物技术
探究食品保鲜方法
利用图表解释实验现象
健康地生活
探究酒精对水蚤心律的影响
主题
搜集和利用图文资料
生物体的基本层次
从网络中查找有关方面的资料，了解细胞核在遗传中的重要作用显微镜的发现史等。
生物与环境
根据某些生物的区域分布资料，讨论温度、水分、空气、光等因素对生物生活的影响。
收集和交流不同生态类型的资料。
收集和交流超过调节能力而使生态系统受到破坏的实例。
生物圈中的绿色植物
收集或实测不同植被环境中的大气湿度数据，并进行比较分析。
生物圈中的人
解读血常规化验的主要数据。
动物的运动和行为
收集交流动物运动和行为的资料
生物的生殖、发育与遗传
观察有关的模型、挂图，观看有关的影像资料。
收集和交流关于人类基因组计划的报道、资料等信息。
收集和交流近亲结婚危害的资料。
收集和交流我国遗传育种方面成果的资料。
生物的多样性
收集当地一种养殖动物的相关资料；（需要参考第八章修改）
收集和交流有关生物资源保护的法规；
收集和交流珍稀动植物的照片及相关资料。
生物技术
收集和交流有关基因生物的资料，并进行实地调查。
健康地生活
收集（包括从报纸、书刊、网络）有关艾滋病的资料；
收集心血管疾病及其预防的资料并讨论和生活习惯的关系；
收集有关癌症防治方面的资料；
收集家庭常备药品的标签，分析药品标签包含的信息。
主题
合作、实践与创新
生物与环境
升级会员 