生物组《谈信息环境下的高中生物课堂指导性探究》

摘要: 信息技术环境下的指导性探究教学能使学生在学习高中生物知识中通过创设情景—发现问题、提出问题—自主探究、协作学习—总结、归纳、意义建构—拓展、评价等环节更好地在新课学习中掌握概念、原理、规律；在复习课中以涉及多个知识点的综合题目为载体，利用CAI的集成性，结合分步质疑、设问，以激励学生通过思维加工，运用旧知识去探究新问题。培养学生的创新精神和综合实践能力。
                              
关键词: 信息技术   高中生物   指导性探究
                              
著名生物学家、教育家施瓦布主张不能把科学知识当做绝对的真理教给学生，而应作为有证据的结论。教学内容应当呈现学科特有的探究方法，即在学习科学的概念、原理之前，先进行探究活动，再根据自己的探究提出科学的解释。利用信息技术，复杂艰难的认识活动变得简单而轻松，从而最大程度地调动了学生学习生物学的主观能动性，为学生的思维创新、生物课堂的探究教学提供坚实的基础。
1.  指导性探究教学及其意义
众所周知，对任何事情和所有事物的认识都属于探究的范畴，探究教学实质上是将科学领域的探究引入课堂，使学生通过类似科学家的探究过程理解科学概念和科学探究的本质，并培养科学探究能力的一种特殊的教学方法。在探究教学的过程中，教师根据活动的难易程度及学生知识和能力水平，进行程度不同的指导。例如，问题的来源，可以是学生自己提出的，也可以是教师通过特殊的问题情景诱导学生提出的，甚至可以是教师或教材提出的。又如，数据的收集，可以让学生通过实验、观察、调查亲自收集数据，也可以给出实验数据（表格化后的数据）让学生分析并作出解释，甚至将数据和数据的分析方法都告诉学生。这种探究称为指导性探究。针对目前高考考试说明中的理科综合的考试目标中的能力要求以及目前学校教学现状，采用指导性探究方法更适合于在新课的自主与协作学习中把握方向，掌握概念、原理、规律；在复习课中更有利于培养学生的创新精神和综合实践能力。
2.  信息技术环境下的指导性探究教学的特征
2.1  构建形象化的教学情景，激励学生去探究问题
利用MCAI集成性，集成了文字、声响（语言、音乐、效果）、画面（图形、图象、动画、视频）等化抽象为形象，构建形象化的教学情景，全方位地展示教学内容，以激励学生去探究问题、解决问题。还可以利用视频文件播放中的暂停功能、Authorware课件制作工具的函数或Flash软件的动作设置使课件运行过程中具有暂停功能，并根据教学实时情况和学生反馈信息，及时调整教学进度、强化教学重点，以求大面积地达成教学目标，充分地发挥教师的导航和调控作用。
2.2  把信息技术作为认知工具，主动、高效地获取、收集探究教学所需的证据
证据是学生通过探究获得新知的关键所在。同时，通过证据的收集、从证据中提炼解释、将解释与已有的知识相联系等过程，可锻炼学生的推理及批判思维能力，也使他们懂得科学家是如何思考问题、如何工作以及如何通过探究发展并获得新知的。科学家在探究中要花费大量的精力收集证据，并以此为基础解释自然界的运行机制。在生物课堂的探究中，证据有着同等重要的作用。信息技术作为学生的认知工具，由教师指导下，运用网络查询功能查阅学习资源及利用相关学习内容网站的链接导航扩展了学生的学习空间，能主动、高效地获取、收集大量探究教学所需的证据，同时提高了学生收集、筛选、加工、整理与存储信息的能力。例如，环境保护一节教学中，可从网上获取环境破坏的大量实例（如赤潮、水俣病、沙尘暴…）来帮助学生认识保护环境的重大意义。
2.3  基于网络课堂教学环境下的教学更有利于个别化学习和协作学习
学生根据教师提供的条件、提出的目标、告知的方法自行操作，自由选择路径，控制进程，在人机交互作用中反馈应答，纠正错误，强化感知。宽松的学习氛围，盎然的学习兴趣激励着学生的主动探究进取，最好地体现了因材施教的原则。另一方面，在探究教学中，常常需要分组制定计划、分组实验和调查、收集证据，需要讨论、争论和意见综合等协作学习。按照建构主义的教学论，学生是按照自己的方式来建构对事物的理解，由于已有经验、文化背景的特殊性，学生对事物理解会各不相同。协作学习能使学生看到问题的不同侧面，对自己和他人的观点进行反思或批判，从而建构起新的和更深层次的理解。同时，也增强了团队精神和合作意识。基于网络课堂教学环境下的教学中，在网络课件或专题学习网站上添加“讨论区”后，可以真正意义上实现课堂环境的个别化学习和协作学习。例如学生面对视频文件播放出的数千个精子围着成熟的卵子，最终只有一个精子进入卵细胞完成受精作用的情景，产生了联想，发散了思维，通过“讨论区”提出了“为什么只有一个精子进入卵细胞”？“龙凤胎与同卵双胞胎是如何形成”？“精子的尾巴不进入卵细胞会产生什么后果”？等质量较高的问题，在师生、生生的交互活动中激起讨论的浪花，个别化学习与协作学习得到充分体现。
3. 信息技术环境下指导性探究教学的“情景——探究”模式

              (图式略)


   



该图式运用多媒体技术和网络技术为学生提供一个建构主义的学习环境，在教师的适时指导下，通过学生与学习环境的交互活动实现“做中学、谈中懂、练中通”，以达到高中生物学科知识的意义建构。
3.1  新课的指导性探究教学实例
例如《生态系统能量流动》的教学过程：
通过多媒体展示一个生态系统（如草原生态系统），让学生明确能量流动的起点、生产者所固定的能量以及能量流动的途径，然后给出代表各营养级所含能量不同的大小不一的方框图像，创造问题情景让学生观察图像发现问题并提出问题，这就是在教材内容和学生求知心理之间制造一种“不协调”，把需要解决的问题有意识地、巧妙地寓于各种各样符合学生实际的知识基础之中，在他们的心理上造成一种悬念，从而使学生的注意、记忆、思维凝聚在一起，达到智力活动的最佳状态，然后指导学生积极探究（通过网络课件中的文本材料、图像、视频文件等或教材内容），主动获取相关资料，并积极进行邻位间的生生之间讨论或利用“讨论区”在线的师生交互活动、生生协作学习共同探究，理解生态系统能量流动的本质，归纳出能量流动的特点，最后以实例（如“一山不容二虎”、肉类食品比菜类价格高等）结合课堂练习题拓展、巩固新的认知。其教学流程为：创设情景——发现问题、提出问题——自主探究、协作学习——总结、归纳、形成结论——拓展、评价。
又如《水分代谢》的教学过程：
教师通过语言描述或借助多媒体课件提出日常生活及生产实践中的实例来创设情境：①为何腌制咸菜时多放盐巴可延长咸菜的保质期？②农业生产上，一次施肥过多，为何会引起“烧苗”？其次，搭建支架：教师确立学生学习主题《水分代谢》及主题下的概念框架：①根尖结构与成熟植物细胞结构。②教师通过演示实验，要求掌握吸水原理。③如何验证成熟的植物细胞吸水过程？④植物体为何能源源不断地吸水？⑤合理灌溉与水资源的利用及其意义（可指导学生利用搜索引擎在Internet网上查找）？为学生自主探索打下基础。
再次，指导学生自主探究、协作学习：指导学生在以上五个概念框架驱动下，浏览网络课件中的相应的学习资源，结合课本中的教材内容查找资料；或通过人机交互，理解成熟的植物细胞结构特点、浏览渗透吸水和失水的相关的动画课件。分析现象，探究原因，达到初步对相关概念框架的建构。接着，教师按以上五大概念之间的逻辑递进关系，根据维果茨基的“最邻近发展区”原理，把全班分成五个小组，指导学生利用网络教室的学习讨论区进行小组交流，协作学习（师生问答、互答交流，生生语言交流、生机互动交流），学生可在平等、民主、充满生机与活力的学习氛围中各抒己见，个性得到充分发展，从而促使学生学习沿着概念框架攀升，学习能力也得到逐步提高。教师把握课堂学习进程，适时提出（随机进入）应用性问题：①试分析、判断U形管两侧（中间有半透膜把两边隔开，一边是清水，一边是含蛋白质的有色液体）液面高度变化。②请设计出一个判断成熟的植物细胞的细胞液浓度大小的实验方案。要求学生小组协作讨论，并通过计算机从网上下载相应的素材资料，完成图文并茂的设计方案。学生通过眼、耳、手并用对学习资源利用和知识信息的获取、分析、加工、处理的实践能力得到了锻炼和提高。
然后，进行评价矫正：教师分别与五个小组的学生就以上五个学习问题进行激励性的评价，矫正错误，规范答案，在此过程中不失实机地抓住结构与功能的统一、合理灌溉等问题对学生进行科学态度与价值观的教育，弘扬科学精神。其次，对学生设计、创作的作品（实验方案）进行点评，表彰优秀，改正不足，激发学生的创造性思维。
最后，通过归纳、总结实现意义建构、巩固提高：借助多媒体技术，通过点击网络课件《水分代谢》的系统学习资料，帮助学生理清思路建构起学习主题相应的知识框架。同时，布置作业，提倡、鼓励学生借助电子邮件进行网上交流、讨论学习。其教学流程为：创设情境——搭建支架——自主探究、协作学习——评价矫正——意义建构、巩固提高。
3.2  复习课中运用CAI进行指导性探究教学的实例
例如《遗传的物质基础》：以涉及多个知识点的综合题目为载体，利用CAI的集成性，多层次（细胞水平、分子水平）、多维度（二维或三维）、立体地（细胞外到内）构建形象化的教学情景，以及不同时间分步（吸附、注入、逆转录、整合、转录、翻译、释放等）呈现爱滋病毒侵染人体内淋巴细胞的过程，结合分步质疑、设问，以激励学生通过分析、比较、联想等思维加工，运用旧知识去探究新问题。在解决新问题的过程中培养学生的探究能力，分析和解决问题的能力。
又如《有丝分裂与减数分裂》：教师通过Flash制作的网络课件《减数分裂》中动物体细胞与精原细胞的同步分裂动态过程展播，让学生在此情景下自主分析、比较两种分裂的染色体行为变化的不同，同时利用动作设置使课件运行中暂停，分阶段指导学生联系教材知识比较染色体、DNA的变化，提取两种分裂的不同点编成检索表，从而达到细胞分裂知识体系的意义建构。
4.  信息技术环境下的指导性探究教学的建议
4.1  应给探究式教学的开展提供足够的支持条件
   探究式的教学往往需要更多的时间、小班教学、充足的材料等。探究时间（观察、思考、记述、分析、联想、验证自己的新想法；留出出错误耽误的时间；留出时间来开展讨论）与充足的材料（教师制作的网络课件内容的丰富、课前相关知识网站的查寻）是保证学生思考的充分展开和深入，一定的师生比是保证学生充分表达、师生充分交流的机会。
4.2  探究式教学应当着眼于学生“基本科学素养”的提高
教师指导下的科学探究应把重点放在以下四个方面：一是满足学生求知欲，例如植物根对矿质元素吸收的一般过程深入到分子水平而领悟到吸收的选择性。二是通过探究（如虚拟实验）获得对身边世界的理解，例如燕麦胚芽鞘的向光实验而联系、领悟到植物界普遍存在的向光生长现象。三是培养科学思维能力，锻炼解决问题能力，合作与交流能力，培养科学精神与态度，初步习得科学方法。例如对比方法的应用解释光合作用、呼吸作用等等生理过程。四是逐步获得对科学探究本身及科学本质的理解，例如通过实验、假设、测交、结论等过程实现了遗传规律的建构。
4.3  在探究过程中要强调学生之间的合作与交流
   基于网络课堂教学环境下的教学中，除了通过“讨论区”的师生之间、生生之间的在线交流外，也应当有师生之间及同桌或邻桌之学生间的语言交流，防止学生将变成“手指发达，嘴巴退化”而削弱语言表达能力。

参考文献
1  柴西琴． 对探究教学的认识与思考．课程•教材•教法，2001，8：16—18．
2  何克抗． 基于多媒体网络的课件设计理论基础．四结合通信，2002，4—5：2—11．
3 任长松． 探究式学习18条原则．四结合通信，2002，4—5：12—25．
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