首页 -> 2007年第11期
科学探究如何支持知识的自主建构
作者：蔡 丹 陈红文
基础教育课程改革正在深入发展，新课标强调转变学生的学习方式，即“自主、探究与合作”。以此理念为指导，广大教师在教学中作出了有益的尝试：变黑板、粉笔为多媒体；变个别回答为小组讨论；变教师讲授为学生探究。尤其是突出科学探究，已引起每位教师和学生的关注。科学探究的本质是学生知识的自主建构，科学探究最重要的是科学的思维方式。然而，随着新课改的深入，教学实践中出现的科学探究与本质不和谐的种种困惑冲击我进行了反思。下面就《被子植物有性生殖》一节，比较两种不同的教学方式，谈谈有关科学探究如何支持知识自主建构的几点思考。
（二）教学与实践
[案例1]
教师利用多媒体展示花、果实图片创设情境，“开花就一定能结果吗？今天我们一起来探究被子植物的有性生殖”。多媒体展示开花的慢过程。并显示讨论1：“开花时，花发生了哪些变化？”同学们就近围坐，小组讨论气氛热烈。五分钟后，教师示意结束讨论。小组汇报讨论结果。然后教师依次展示棉花和豌豆花的传粉动画，虫媒花、风媒花组图，花粉萌发及被子植物受精过程的动画。分别出示讨论2：“你认为异花传粉的途径主要有哪些？”；讨论3：“以百合花及水稻花实物为例，观察比较虫媒花与风媒花各有什么特点？这些特点对植物传粉有什么作用？”；讨论4：“说一说植物受精后，花的结构发生了怎样的变化？”同学们还是就近围坐，有的看看屏幕上的图片，有的动动桌上的实物，更多的是在书上做着什么记号。偶尔还能听到“找到没有？找到了！找到了！”的对话声。
不久，几乎每个小组的同学都举起了手。教师根据同学的发言分别板书出异花传粉的途径：虫媒花与风媒花的特点，花和果实的对应结构（列表）。之后，教师满意地说：“同学们表现不错，探究结果相当正确。”最后，多媒体展示谜语“麻屋子，红帐子，里面躺着一个白胖子”，同学们饶有兴趣地指出它们分别是花生的哪部分结构。
[案例2]
师：在春意盎然的季节里，多姿多彩的花是主旋律，蝴蝶在花丛中飞舞，一阵微风吹来，沁人心脾的花香让人流连忘返。春去秋来，沉甸甸、金灿灿的果实缀满枝头，人们由衷地赞叹：“春华秋实。”关于“春华秋实”，同学们有哪些感兴趣的问题？同学们纷纷提问之后，教师及时肯定了大家的积极性，说“要在本节课尽可能多地解决这些问题，必须对问题进行梳理、分类。”在教师的引导下，生生互动通过对话解答了部分用已有知识可解决的问题，提炼出本节课的研究主题，留下课后探究的问题。
师：请同学们根据平时的观察，分别画出“含苞欲放”的花、“盛开怒放的花”及“已经凋谢的花”。
同学们感觉很新奇，在白纸上挥毫作画。多媒体展示讨论1：①比较“欲放”的花和“怒放”的花，你认为开花最显著的变化是什么？②桌上有“欲放”的花和“怒放”的花，你可以用眼观察，用手触摸，用脑思考，看看开花时还有什么不易觉察的变化。③A同学认为花最美的是花冠，所以花冠是花的主要部分；B同学却认为花蕊才是花的主要部分。你认为谁的观点正确？
同学们就近围坐成小组，时而附和、时而争辩。教师用平和、赞许的目光注视着大家，引导同学闷相互评价、达成共识。
师：你还记得蝴蝶在花丛中飞舞吗？你能想象一下，它们在干什么吗？
生甲：它们在传粉。
生乙：蜜蜂也可以传粉。
生丙：风吹动花。也能完成传粉
生丁：靠昆虫传粉的花叫虫媒花，靠风力传粉的花叫风媒花。
师：不错！下面的问题你怎么看？
多媒体展示讨论2：①你认为风媒花和虫媒花的结构特点与功能相适应吗？②请你大胆猜测，选择出分别属于虫媒花和风媒花的结构特点。A.花被鲜艳、芳香、花蜜、甜美B.花被不鲜艳或无花被，C.花粉多、干、轻，D.花粉粘，E.柱头分叉成羽毛状并伸出花被外；③利用你桌上的月季花和水稻花检验你的假设是否正确；④除了风力、昆虫，你还知道那些方式可以传粉？
教师组织小组讨论，交流。多媒体展示由丝瓜籽、开花的丝瓜植株、结果的丝瓜植株组成的丝瓜生命周期组图。并出示讨论3：①萌发成丝瓜新植株的是丝瓜籽中的什么结构？②人类的新生命是由什么发育来的？③你认为胚和受精卵之间会有联系吗？④你认为果实和花之间会有怎样的联系？
小组讨论并交流A组学生代表：实物投影了课前实验“花粉萌发”的实验报告，表明“传粉后可能形成受精卵”的观点。B组学生代表：实物投影凋谢的丝瓜花和丝瓜的图片，表明“花发育果实，种子中的胚可能由子房中的受精卵发育成”的观点。C组学生代表：分析花的结构、种子的结构、果实的组成，运用逻辑思维的方法，推理出果实和种子的形成过程。
之后，教师多媒体展示开花、传粉、受精及果实和种子的形成过程。同学们专注地看着，脸上的神情说：“我们猜的没错，果真如此！”
师：以下是同学们刚才提出的问题，你可以任选一题也可以另选问题进行探究。为了你们的探究能顺利完成，建议你们尽量争取家长、朋友和同学的帮助。
1.玉米常有缺粒的现象，你认为这可能是什么原因造成的？写出你的探究方案。
2.黄瓜、南瓜中有些花只开花不结果，俗称“谎花”，你能解释其中原因吗？写出你的探究方案。
3.1998年春季湖北地区连降暴雨，造成柑桔大幅减产，你认为可能是什么原因造成的？写出你的探究方案。
（三）比较与反思
上述两种教学案例，虽然都是根据教学目标设计的，虽然都运用了多媒体，虽然都以小组讨论探究的形式贯穿整个教学过程，但是，学生的思维活动过程即学生认知结构的发展和建构是明显不同的。
1.任务驱动与兴趣激励的区别。
案例1中，学生是在指令性任务驱动下被动学习，是基于外在的诱因和强制，属于“要我学”。案例2中学生是根据自身感兴趣，想知道的问题，主动地去学习，是基于学生对学习的一种内在的需要，属于“我要学”。学生有了学习兴趣，不管是互动答疑还是群体探究的学习活动，对他来说就不是一种负担，而是一种享受的体验，是一个愉快的自主的知识建构过程。
教师创设情境，学生提出问题，由于学生的问题不可能是事先计划的，而且每个班提出的问题也不可能一模一样，所以需要教师在备课时预测学生的问题，尤其是预测各项关键的问题，有一个科学的认识框架，以便在课堂上能敏锐地捕捉学生提问背后的科学性意见，引导学生分析、梳理、归纳众多的问题，并提练出本节课探究的主要内容，因为好的课堂讨论和探究不是凭空产生的。
2.问答式讨论与认知冲突式讨论的区别。
案例1中，讨论题多为问答式的讨论（如开花时，花发生了哪些变化）。学生的讨论再激烈，也只能是增加、补充式的，即便讨论结果是全面的，也只能让参与者足够多地记住了知识。案例2中设置的层层递进的讨论（如开花最显著的变化——不易觉察的变化——花的主要部分）以学生的认知冲突为主线引起学生深层次地思考与讨论，通过多向式交流，使正误的知识发生碰撞，思维发生冲突，能把握准开花的本质特征。
在学习过程中，学生原有经验的激发以及与新知识的交互作用是建构知识的关键。因此，教师应该对学生的学习基础和相关经验尽可能多地了解，有针对性地激发出教学必需的知识、经验与感受来，设置认知冲突，让学生在前后矛盾，知与不知的强烈冲突中由“无疑”而“生疑”，由“有疑”而“释疑”。
3.观察比较探究与猜测检验探究的区别。
案例1中，学生虽然有探究的外显活动（如观察比较百合花和水稻花），但观察什么？比较什么？是和学生原有的认识结构有较大距离的、是脱节的，增加了学生自主建构知识的难度，导致课堂内甚至出现了许多同学撇开观察对象（百合花和水稻花），而忙于翻旧版《植物学》课本，找“正确”答案，探究的形式有了，却失去了最重要的核心（思维）。案例2中，教师引导学生根据适应性的普遍原理，猜测选择出虫媒花和风媒花的特点，选项为学生结合实物观察、比较、检验提供指导，符合学生的认识水平，使学生拥有了知识自主建构的空间，发展了思维。
猜想是一种带有一定直觉性的、比较高级的思维方式，对于创造思维的产生和发展起着极其重要的作用。教师在教学中应创设平台，引导学生在思考的过程中，适时借助原有的知识经验展开合理的联想，有利于拓展新思路。
4.教师概括总结与学生分析推理的区别。
案例1中，先学生讨论，后教师总结的教学设计显然是为了避免教师满堂灌，但由于讨论题的设置缺乏梯度（如受精后，花的结构发生哪些变化？）学生的思维仅停留在浅层次的（花萼、花冠凋零），所以教师的概括实际上不自觉地成了列表形式的填鸭式教学。案例2中，教师调动学生的经验储备，引导学生比较花、果实、种子的结构，大胆推理，可以将隐性的、不自觉的科学思想方法显性化、自觉化。
讨论内容的设置应立足于帮助学生找到新旧知识的衔接点，合适的梯度才能激发学生自我学习的能力，去获取新的知识，去建构自己的知识体系。
5.课内讨论与课内外合作的区别。
在案例1中，合作学习的具体表现为课堂内的小组讨论，体现的是一种教学方式。在案例2中，合作学习更主要的是体现一种人生态度，课堂内讨论交流是为了养成同学间的合作精神。学习即生活，学生知识的建构更主要是课堂外，所以在课堂外，学生拥有帮助别人和接受别人帮助的合作品质，有利于学生在生活中自主建构知识。
在终生学习的今天，教师不应该仅仅追求小组讨论的可见的合作形式，而应该把合作学习作为一种价值观来培养学生，使学生能自然地融入社会。