改变学习方式倡导探究学习_理论探讨
为了全面推进素质，在中学生物学教学过程中，立足于改变的学习方式，培养他们的独立性和自主性，引导他们质疑、调查和探究，学会在实践中学，在合作中学，逐步形成适合于自己的有效的学习策略，已成为广大学教师的共识。近年来，我们学习和借鉴有关探究学习的理论，在课堂教学过程中反复尝试和运用探究教学方式，从而对探究学习目标、探究活动要素、探究学习模式，以及探究学习和教学模式的制约性等方面，有些许的认识与们交流如下。
1.探究学习的目标
中学生物学是一门以提高学生的生物科学素养为主要目标的科学课程，是科学教育的重要学科之一。所谓的生物科学素养，是指学习者参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所必需的生物科学概念和科学探究能力，包括理解科学、技术与社会的相互关系，领悟科学的本质，以及形成科学的态度和价值观。但长期以来，在中学生物学教学过程中，存在着过于注重知识传授的倾向，存在着过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现象，学生的学习兴趣被忽视、学习主动性被压抑，因而不能达到预期的教学目标。探究学习则有助于改变学生的学习方式，有助于提高的素养，有助于全面实施素质。
培根(f.bacon)是探究学习的理论先驱之一，他在1620年的著作中提出了把科学主要看做是“探究程序或方法”的观念。此后，许多学者认为探究是儿童的本能之一，在组织儿童学习的活动中，首先要注意激发和维持儿童的探究兴趣，促使他们利用教师提供的学习资料亲自参与探究活动，在儿童探究学习过程中，通过适当的训练方法教给他们进行科学探究的程序、策略和技能，掌握家用于组织知识、形成原理的方式，而且改进和丰富他们的探究性思维等。这样，探究学习的理论就逐渐的形成并应运而生。
1965年由美国科学基金会设立的生物学课程研究所(简称为bscs)编写、施瓦布(j.schwab)审订的《学教师手册》出版，其中首次提出“诱发探究”的概念，从此将探究作为现代教学的一种学习和教学模式。bscs指出，“作为探究的科学教学，实质上是要按照提出科学结论和检验科学结论的结构方式去揭示科学结论。这就意味着要把所提出的观念和所进行的实验告诉，不仅要说明由此得出的资料，而且要阐明由这些资料转化形成的解释。”施瓦布认为，诱发探究策略有多种结构形式，基本上划分为4个阶段：(1)使学生接触问题情境；(2)帮助学生认识情境材料中包含的某个概念或方法上的问题；(3)引导学生提出问题并作出假设；(4)诱发设计实验、收集和组织资料、形成结论。bscs提出的高中生物学探究教学技术有：(1)对问题的本质作尝试性说明的论述；(2)“探究叙述”学的主要发展过程；(3)用创设的问题情境诱导参加实验探究；(4)实验教学是分组设计的，每组学生模拟科学家的研究过程探究生物学问题；(5)促使参与推理的活动，这种推理与科学的前沿课题或方法论等问题有关。由此可见，探究学习的目标不仅要使获得知识，而且更加注重探究过程和处理的科学方法，并致力于培养他们探究、合作的科学精神和一丝不苟的科学态度。总之，探究是获得科学知识、获得科学观念、掌握本领的一种重要途径和方法。
2.探究活动的要素
在课堂上的探究包括一系列活动，如他们需要观察研究对象、发现问题和提出问题；需要利用已有的知识，经过深思熟虑对问题做出猜想、提出自己的假设；需要搜集有关资料，对假设的逻辑含义进行推断；需要设计调查或实验方案，实施调查或实验过程；需要收集、分析和解读数据，运用逻辑和证据做出答案或解释；需要利用各种形式交流得出的各种结论，并对实验过程及结果进行反思，对各种不同的评价做出客观的反应等。那么，探究活动包含哪些基本要素呢?
北京市第35中学王颖运用探究学习和教学模式，组织了一节《骨的成分和特性》的实验教学活动。这节实验课开始时，她让学生通过触摸和弯曲羊或鲤鱼的肋骨，感知到骨既有硬度又有弹性，从而产生疑惑(发现问题)：骨为什么具有硬度和弹性呢?进而教师提示学生任何物质的特性都与其组成成分或结构有着密切关系，由此诱导学生通过联想将上述疑惑转换成疑问，即骨的硬度和弹性是否与其成分有关，从而启发提出需要探究的问题。在初一学的教学过程中，学生曾做过种子成分的鉴定实验，知道物质按其燃烧性质可分为无机物和有机物两大类，因此，教师稍加点拨学生就能够作出“骨含有无机物和有机物”的假设。事实上，作出上述假设不仅仅是依据他们已有的理性认识，他们还利用了从生活中获得的感性认识，如骨粉中含有钙质(无机物)，骨可以熬制出骨胶(有机物)等。
在教师的引导下，学生们也能够设计出鉴定骨成分的实验方案。首先，让回忆鉴定种子含有无机物时曾经使用燃烧法，显然，也可以借鉴这种方法来鉴定骨是否含有无机物。然后，教师做一个简单的演示实验：将些许白色的碳酸钙粉末，放入盛有稀盐酸的小试管内，钙盐溶解于盐酸液中，同时产生出气泡。这个演示实验的结果启发小组学生思考和讨论，“若用稀盐酸浸泡鱼骨，将会得到怎样的实验结果。”最后，提醒学生讨论是否有必要设置对照处理。当师生对实验方案取得共识后，教师呈示下列表格式实验指导，让每个小组的独立地完成实验操作和鉴别操作活动，并记录相应的实验观察现象和鉴别操作结果。
完成上述的实验过程，学生比较容易取得一致的实验结果，通过分析也不难得出相同的实验结论。为了提高学生的探究能力，教师进一步质疑：“怎样检验实验结论是否正确?”这样，学生通过反思和讨论又会提出各种检验实验结论的新的探究方案，如将实验Ⅰ的处理材料置于盛有稀盐酸的小试管内，用酒精灯烧稀盐酸处理过的鱼骨。一旦经过进一步的实验操作证实他们的检验方案成立，会表现出强烈的成就感。
从上述学习过程看出，探究是以活动为载体或渠道的，但探究与活动又有所区别。探究源于发现问题和提出问题，在课堂学习过程中学生的问题是从其动机和好奇心中产生的。学生不仅要积极地参与提出和解决问题的活动，而且要依据科学探究的程序和方法完成相应的操作过程，并通过不断地反思和修正自己的探究学习行为以达到预期学习目标。这样，课堂上参与的探究活动就包含有：疑惑、自主意识、方法论和反思等基本要素。活动是指学习者对学习对象的内部操作(internalmanipulations)，其含义是“对这些对象所采取的行动，而不是这些对象本身”。在学课堂教学过程中，不是全部教学活动都包含有探究要素的，即使教学程序中有问题、假设等环节，如果学生面对的问题是教师提出的，或者教师代替作出假设，或者出现重视探究结论而轻视探究过程的倾向，那么这些活动就不再属于探究的范畴。
3.探究学习的模式
课堂上从事的一个完整的探究过程大致分为：问题、假设、推断、检验、结论、交流和评价等阶段(或基本方面)。在探究过程的各个阶段上，教师的工作都是指导、激发和鼓励他们学习，推动探究活动。为此，课堂上教师的言行要适应们开展探究活动的特定要求，要善于选择指导他们学习的时机和方法，要恰到好处地为他们提供必要的探究手段和资料，要适时地点拨他们思考问题和领会其探究性操作的意义，要以挑剔的眼光审视他们的做法，要求他们对自己的技能性操作做出说明或解释。在协作性小组活动过程中，还要鼓励学生积极参与小组工作，鼓励小组成员之间互相帮助，给予各个小组报告他们的工作及其成果平等的机会，运用多种形式让参与对他人或自我的评价工作。
北京市第13中学分校周宇芳在试教北京版初中学教材时，用探究学习和教学模式组织了一节《化学物质影响水蚤心率》的实验教学活动。这节课的教学目标在于：使通过探究学习活动领悟不同物质对心率产生不同的影响，使接受科学方法训练，培养他们的科学探究能力，以及实事求是的态度和小组合作精神。在这节课之前，学过心脏的结构与功能、心脏生理等知识，观察过水蚤心脏的跳动，测量过水蚤的心率，探讨过温度、氧气对心率的影响，因此，本节课的探究学习内容是“影响心率的外界因素”的一部分。这节实验探究教学的主要程序如下。
课前组织学生收集信息。具体做法是：首先让每个通过向请教或调查，获得成年人喝酒后心脏跳动的变化，心脏病人的心动过速时应给予哪种药物，阿斯匹林对心率有哪种作用等有关。然后，学习小组长将本组成员的调查结果加以归纳，在课堂上与其他小组进行交流。
在课堂上，首先通过复习提问让学生复述温度、氧气对心率的影响。然后组织学生交流课前各组的调查资料，并启发在综合分析全部调查资料的基础上，用简明的语言概述这些调查揭示的事实，即70%的人喝酒后感到心慌，阿斯匹林能使心动过速的病人缓解病情，从而诱导他们发现和提出“药物是否影响心率”的问题。为了启发运用已有知识作出假设，周让学生从心率变化的角度，对酒后出现心慌和阿斯匹林缓解心动过速病情的事实作出解释，这样使学生领悟到各种药物作用的一般原理在于加速或缓解心率，从而引导各组学生分别作出本组的假设。在引导学生进行实验设计的阶段，先让学生回忆观察水蚤心率的实验操作过程，使之明确通过实验测定不同化学物质对水蚤心脏跳动的作用是探究药物是否影响心率的一项有效措施；进而让每组通过讨论选择一种物质作用于水蚤的心脏，设计出具体实验方案并对本组实验处理及方案可能取得的实验结果作出预测；然后，通过小组交流对实验方法及步骤取得共识，设计出用于观察记录水蚤心脏跳动次数的表格如下。(表格 略）
为了减少学生实验操作过程中出现的错误，教师用投影将实验步骤及注意事项呈示在屏幕上，将上述观察记录的表格分发给各组。在学生实施实验操作过程中，教师巡视各组的材料处理、方法步骤、记录数据等状况，及时地发现问题并提醒学生加以纠正。当每组完成本组实验项目后，师生共同用计算机将实验处理相同组别获得的实验数据加以集中、分析和解读，从而得出公认的实验结果如下。（表格 略）
学生通过分析上述的实验结果，是不难得出相应的实验结论的。但是，周老师在引导学生分析实验结果时，首先让学生们注意到不同水蚤个体之间的心率不同，但两个大组测定的对照组心率平均值相近说明实验材料相同，那么实验结果出现的差异必将与其实验处理的不同有关。然后，启发各组学生用简明语言表述各自的分析结论。有的学生在分析实验结果和得出实验结论的过程中，发现本组测定的某只水蚤心率与平均值之间存在较大的差距，老师则启发他们从选择实验材料、实验处理操作、收集数据等方面查找产生实验误差的可能原因。们通过反思和讨论能够从水蚤个体差异与生活力，滴加药物量的差异，计时和计数的准确性等方面查找产生误差的具体原因。周并不满足于学生能够找出实验操作过程存在的问题，进一步诱导他们认识个别的实验失误是否会影响到大组实验结果的准确性，以及怎样才能最大限度地减少误差对实验结果准确性造成的影响。通过讨论不仅认识到局部与整体的密切联系，而且领悟到收集的实验数据越多，则实验结果就会越准确。
上述的《物质影响水蚤心率》实验教学活动，包含着一个完整的探究过程的基本方面。但是，在课堂教学过程中不能将探究活动的方面(aspects)与步骤(steps)等同起来。因为
学生在课堂上进行的探究活动，很少是按照上述方面组织的一个连续、有序的方式来进行，而是按照任何一种合乎逻辑的次序组织活动，或者是将某个方面展开，或者是将几个方面同时展开。例如，“问题——阅读——归纳——结论”、“问题——实验——归纳——结论”、“问题——阅读——实验————练习”等，都属于探究学习和教学模式的范畴。这是因为探究式教学过程基本上分为提出问题和解决问题两个阶段，提出问题实质上是尝试对一个问题进行识别和解说，发现自己的观点或认知结构中存在某些不足或不协调的过程，它是诱发探究思维的动力和方向。解决问题则是提出假设和检验假设的过程，其实质上是重新构建自己的观点或认知结构，使其更加充实和协调。由于各种问题的来源和性质不同，提出和检验假设的途径和方式也必然各不相同。事实上，如果不从教材内容和水平出发，一味地追求比较完整的探究活动，也会使教学过程呈现出类似传统教学模式那样的呆板、形式化、机械和肤浅等弊病，也会逐渐产生一种逆反的学习心理。
4.探究模式的制约性
我们倡导探究式学习方式，是希望教师们在教学活动中要从课堂教学实际出发，积极的、适量的选用这种学习模式，以便充分发挥它所固有的优越性，但不能误认为学课堂教学应以探究学习模式为主。事实上，探究学习模式虽有许多优点，但也存在着某些制约其优点得以充分发挥的条件或不足。例如，这种模式更适合于小班授课和开展小组讨论，目前的班级教学规模难以使每个学生都参与探究学习的全部过程。探究学习也更适合于那些通过概念形成途径获得的知识，尚不能适用于各种类型的学习课题。探究学习和教学活动更注重知识的形成过程，难以使获得比较系统的学科基础知识。此外，探究教学模式还要求比较充足的教学设备，探究教学活动耗费的时间较多。
总之，开展探究学习十分有利于改变的学习方式，探究教学模式是多种启发式教学模式之一。因此，在制定学教学时，把部分授课时间用于发展的创造思维和探究能力是十分必要的，应鼓励教师在教学实践中进行大胆尝试、探索和创新，不断地积累、和交流取得的成功经验。由于探究学习和教学模式的制约性，也不宜过分地渲染这种教学模式的积极作用，以免对学科教学及教学科研产生误导作用。