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文檔簡介
1、學(xué)生“實驗探究能力”的培養(yǎng)與評價摘 要 從“提出問題能力的引導(dǎo)策略” “方案設(shè)計與 實施能力的評價策略” 和“收集和展示數(shù)據(jù)能力的方法策略” 等方面,對學(xué)生的實驗探究能力進行有效培養(yǎng)和評價。關(guān)鍵詞 實驗探究能力 培養(yǎng)與評價 生物學(xué)教學(xué) 中圖分類號 G633.91 文獻標(biāo)志碼 B 科學(xué)探究是生物學(xué)科的核心素養(yǎng)之一,也是一種學(xué)生學(xué) 習(xí)科學(xué)知識、發(fā)展理性思維、形成科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神的重 要過程和方式。實驗探究是科學(xué)探究素養(yǎng)的重要組成部分, 而實驗探究能力作為關(guān)鍵能力之一,主要由提出問題能力、 作出假設(shè)能力、方案設(shè)計與實施能力、收集展示數(shù)據(jù)能力、 分析解釋結(jié)果能力等組成。不同探究能力的培養(yǎng)其側(cè)重點和
2、策略有所不同,因此,在教學(xué)實踐中,教師要針對學(xué)生不同 探究能力發(fā)展的目標(biāo),進行有效的培養(yǎng)和評價。1 提出問題能力的引導(dǎo)策略 教師要針對特定的情境并依據(jù)學(xué)生日常生活的經(jīng)驗,提 出有價值的可探究的生物學(xué)問題。 “提出問題”是實驗探究 素養(yǎng)中的重要組成部分,也是學(xué)生順利完成實驗探究的前提 和保證。目前,教師在常規(guī)課堂中對于學(xué)生提出問題能力的 專題訓(xùn)練較少,學(xué)生大都只是依據(jù)自己的直覺提出問題,他們提出的很多問題是無法解決的問題,而且大多學(xué)生都沒有經(jīng)過推理再提出問題的經(jīng)驗,也沒有意識去思考提出的問題是否能夠用實驗來探究和驗證、實驗是否具可操作性等。因此,學(xué)生提出問題的能力需要教師適當(dāng)引導(dǎo)和針對性培養(yǎng)。1
3、.1 重視提出問題的思維過程顯性化 教師可將問題的形成過程進一步顯性化,使學(xué)生了解提 出問題的思維活動過程,激發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問題。案例 1:教師展示韭菜和韭黃的圖片, 并附加文字提示:韭菜和韭黃是同一種生物。教師可以循序漸進地引導(dǎo)學(xué)生提 出以下問題:( 1) 韭菜和韭黃都是生活中常見的蔬菜,營養(yǎng)成分一 樣嗎?韭菜和韭黃,哪種更有營養(yǎng)?(2) 韭菜和韭黃既然是同一種生物,那么農(nóng)民是怎樣 種出了顏色不同的蔬菜?( 3) 韭菜和韭黃既然是同一種生物,難道韭菜和韭黃 的細胞結(jié)構(gòu)中成分不一樣嗎?植物細胞的葉綠體含有綠色 的葉綠素,是葉片呈現(xiàn)綠色的主要原因,難道韭黃中不含葉 綠素嗎?(4) 韭菜和韭黃既
4、然是同一種生物,什么原因造成葉 片顏色不一樣呢?根據(jù)農(nóng)民培養(yǎng)韭黃過程,猜測難道葉綠素 形成需要光嗎?問題( 1)聯(lián)系生活。若想探究營養(yǎng)成分,學(xué)生則要知 道各種成分的鑒定方法,這對于初中生來說實現(xiàn)起來有一定 的難度。對問題( 2),教師可以引導(dǎo)學(xué)生上網(wǎng)搜索,或到農(nóng) 田里實地觀察其整個發(fā)育過程。但這個問題的外延較大。針 對問題( 3),教師可以引導(dǎo)學(xué)生徒手制作葉片結(jié)構(gòu)的臨時玻 片,利用顯微鏡觀察。問題( 4)是一個揭示事物本質(zhì)并能 通過多種植物進行實驗探究的好問題。產(chǎn)生好問題的思維過程:首先,找出兩個事物之間的區(qū) 別;再依據(jù)所找到的區(qū)別,利用學(xué)過的知識進行簡單推理; 進而依據(jù)一定的事實去假設(shè)推理,
5、提出一個能用實驗來研究 的生物學(xué)問題;最后,再用科學(xué)、準(zhǔn)確的語言描述出來。1.2 設(shè)置“認知沖突” ,引導(dǎo)學(xué)生提出問題 認知沖突是指學(xué)生學(xué)習(xí)的新知識與學(xué)生原有的認知結(jié) 構(gòu)無法包容時所產(chǎn)生的矛盾。認知沖突是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主 要動力,能促進學(xué)生提出問 ? 。案例 2:蘇教版七上“探究植物的呼吸作用”實驗中, 在選取植物進行呼吸作用所需的實驗材料環(huán)節(jié)時,筆者為學(xué) 生提供了多種生活中常見的新鮮蔬菜、 水果等, 并提出問題: 哪些材料可以做“探究植物的呼吸作用”的實驗?學(xué)生毫無 遲疑地選擇了“菠菜葉” 。因為在許多學(xué)生的前概念中,植 物的葉片可以進行光合作用,植物的葉片也一定能進行呼吸 作用。學(xué)生不知道
6、甚至不相信植物的其他器官也會進行呼吸 作用。因此,教師想幫助學(xué)生解決這些認知沖突,就要有意 識地引導(dǎo)學(xué)生提出新的探究問題: “植物的不同器官都能進 行呼吸作用嗎?”這個問題是可以通過實驗來探究的、有價 值的生物學(xué)問題,該探究的實驗變量就是植物的不同器官。 教師可以提供等量新鮮的根、莖、葉、花等,以便于學(xué)生進 行對照實驗。1.3 創(chuàng)設(shè)情境,激發(fā)學(xué)生自主提出問題 提供直觀的實驗材料、實驗現(xiàn)象或結(jié)果、生活案例等是 激發(fā)學(xué)生自主提出問題的有效情境。案例 3:“探究植物光合作用的實質(zhì)”實驗中,很多實驗 現(xiàn)象和實驗裝置材料都可以啟發(fā)學(xué)生自主提出問題。上課 時,教師帶一盆綠色植物走進教室,其中該植物的部分葉
7、片 的正反兩面都用透明膠帶遮住。學(xué)生看到后會立即提出許多 問題:(1) 被透明膠遮住的植物葉片還能進行光合作用嗎?( 2) 植物光合作用需要空氣嗎?(3) 植物光合作用需要二氧化碳嗎?經(jīng)過教師引導(dǎo)和 師生共同分析,確定第三個問題是可探究的好問題。案例 4:在“探究植物的蒸騰作用”這節(jié)課,教師課前 可以為每個小組準(zhǔn)備一個實驗裝置:一棵完整的富貴竹植物 插入裝有稀釋紅墨水的錐形瓶中(這里紅墨水中的紅色色素 代表無機鹽) ,水液面上方滴一層油,錐形瓶上方罩有一個 透明塑料袋。該裝置已放在陽光下幾天,在塑料袋內(nèi)壁已經(jīng)聚集了很多小水珠。課堂上,學(xué)生很快就可根據(jù)所觀察到的 實驗現(xiàn)象提出如下問題:(1) 透
8、明塑料袋內(nèi)壁上的水珠是怎樣產(chǎn)生的?( 2) 水液面上方為什么滴一層油?( 3) 促進水分在植物體內(nèi)運輸和離開植物體的這一現(xiàn) 象是光合作用,還是呼吸作用?( 4) 植物生長需要的無機鹽一般溶解在水中,水離開 植物體時,無機鹽為什么沒有離開植物體(塑料袋上看不到 紅色水珠)?(5)植物蒸騰作用散失水分是通過葉片還是莖?2 方案設(shè)計與實施的評價策略 方案設(shè)計與實施在整個實驗探究過程中起著承前啟后 的重要作用。美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中強調(diào)評價與學(xué)習(xí) 的同等重要性;中國華東師范大學(xué)課程與教學(xué)研究所所長崔 允 ?t 教授認為, 學(xué)會評價比學(xué)會教學(xué)更重要。2.1 常規(guī)評價工具的使用情況比較教師作出良好的教學(xué)決
9、策和學(xué)生作出改進學(xué)習(xí)的評價 都需要準(zhǔn)確、充分的證據(jù)的支持。課堂層面的評價能夠及時 提供相關(guān)信息,滿足持續(xù)的信息需求,有助于保證評價的正 確性和有效性。因此,有效的評價需要借助一定評價工具、 情境或策略,把學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中所處的水平以各種方式反 饋出來,即隱性水平顯性化。教師從評價活動中獲得的結(jié)果 用于改進教與學(xué),體現(xiàn)出一種建設(shè)性的評價觀。目前教學(xué)過 程中常見的評價工具其優(yōu)缺點比較可以給教師提供參考(表 1)。2.2 積極開發(fā)能力評價工具與框架 隨著課程改革的深度推進,關(guān)注發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng), 以學(xué)科關(guān)鍵能力為突破口,重塑教育質(zhì)量觀,對生物學(xué)課程 進行重整, 轉(zhuǎn)變教學(xué)方式和評價方式, 才能實現(xiàn)
10、“立德樹人” 的教育目標(biāo)??v觀國際科學(xué)教育改革,從 20 世紀(jì) 60 年代開 始,教育界一直在探索實驗探究能力的評價方式,主流的評 價方式包括現(xiàn)場觀察、工作單、紙筆測試等。但在國際上, 更多的評價項目則采用工作單進行科學(xué)探究能力評價。結(jié)合 實踐,針對學(xué)生能力的提升,建立實驗探究能力的評價框架 (圖 1),開發(fā)多種評價工具和學(xué)生表現(xiàn)水平標(biāo)準(zhǔn)等, 是發(fā)展 學(xué)生生物學(xué)科關(guān)鍵能力的有效策略。2.3 方案設(shè)計與實施能力的評價工具開發(fā)方案設(shè)計與實施評價工具的開發(fā)要遵循一定的原則。 科學(xué)性原則:實驗?zāi)康囊鞔_,實驗原理要正確,實驗材料 和操作的選擇要恰當(dāng); 可操作性原則:設(shè)計實驗時,選 擇的實驗材料簡單易得
11、,裝置簡單、操作簡便,步驟少,實 驗時間比較短; 設(shè)計對照實驗原則:只有設(shè)立了對照實 驗,才能排除無關(guān)因素對實驗結(jié)果的影響,增強實驗結(jié)果的 可信度和說服力; 單一變量原則:確保其他因素(無關(guān) 變量)不變,只改變其中一個實驗因素,觀察這個實驗變量 對實驗結(jié)果的影響; 平行重復(fù)性原則:在同樣的條件下 可以進行重復(fù)實驗。案例 5:“探究人體需要的主要營養(yǎng)物質(zhì)” 的方案設(shè)計與 實施能力的評價工具開發(fā)(表 2)。3 收集和展示數(shù)據(jù)能力的方法策略 在收集和展示數(shù)據(jù)環(huán)節(jié),教師主要通過創(chuàng)設(shè)具體的情境 和任務(wù),培養(yǎng)學(xué)生“觀察、分類、繪制圖表”等技能和方法。 具體策略如下: 讓學(xué)生了解觀察是探索生命奧秘的一種常用
12、的基本 方法。案例 6:活動一:讓學(xué)生觀察思考事物常常需要注意 哪些事項。請學(xué)生在空白方框內(nèi)把思考成果寫出來并在小組 內(nèi)展示?;顒佣航涣骱屯晟朴^察的方法?;顒尤翰シ乓?段蚯蚓生活的 ?頻,讓學(xué)生交流: 怎么觀察?觀察到了什么? 有什么思考?提出了什么問題?先讓學(xué)生了解分類的基本常識和意義。如把某些特征相似的物體歸類到一起的方法 稱為分類;用分類的方法可以把信息或者事物有序地組織起 來,使相互之間的關(guān)系變得清晰易懂;再讓學(xué)生根據(jù)大小、 形狀、用途和其他一些重要特征來進行分類。案例 7:請學(xué) 生根據(jù)所選擇的一種特征,把 10 朵不同的花分成兩類,然 后再選擇另一種特征,把這些花分成三類或四類繪制圖表。教師要讓學(xué)生明白怎樣才能使科學(xué)實驗得到的數(shù)據(jù) 變得更有價值,就是要對數(shù)據(jù)進行有效整理,以便更好地理 解它們的含義。圖表是一種有用的整理數(shù)據(jù)的工具,并在具 體的案例中學(xué)生能認識數(shù)據(jù)表、柱形圖和折線圖等常見的整 理數(shù)據(jù)的方法。案例 8:有關(guān)新聞報紙上有這樣的信息:某 地區(qū)6月份的總降水量為 4 cm; 7月份為2.5 cm ;八月份為 1.5 c
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