小学科学（心得）之探究式学习：学生知识的自主建构

小学科学（心得）之探究式学习：学生知识的自主建构

小学科学论文之探究式学习：学生知识的自主建构 ‎ 一、两个探究案例 案例1：“请严格按照老师规定的步骤和要求来开展探究活动！” 水在加热过程中温度变化规律的探究 科目：科学（小学四年级） 地点：自然教室，每四人一小组坐在实验桌前，每桌上有烧杯、温度计、计时表、酒精灯、三角支架、加热垫、印有空白二维坐标系的纸各一个。 教师（打开自然教室前面的水龙头，用玻璃杯接了一杯水）：同学们，玻璃杯中装的是什么？ 学生：水。 教师：很好。今天我们这节小学科学课要研究的问题就是水在加热过程中温度变化的规律。（教师板书：水在加热过程中温度变化规律的探究） 教师：接下来，就请同学们来研究一下，水在加热过程中温度的变化有什么规律。首先，我要问问大家，用什么测量水的温度呀？ 学生：温度计。 教师：对，用温度计。现在，我们就用温度计来测一测一杯水在加热过程中，水的温度是怎样变化的？同学们，温度计的使用有几条注意事项，同学们回忆一下。（略） 教师：接下来老师要请每个小组都来探究一下。酒精灯的使用规范我们也已经学过，同学们一定要注意。（略） ‎ 教师：我先讲一下探究的过程、方法及注意事项。第一，测量时每隔5分钟记录一次。第二，把测量的数据填在空白表格内（教师展示了一下）。第三，根据表格中的数据，在二维表格（教师展示此表）中标出相应的点。比如，5分钟时测到30度，那么这个点就画在这儿（教师示范）。第四，把点连成线，并总结一下温度的变化规律，水温的升高是先快后慢，还是先慢后快？第五，把结论填在二维表格下的横线上。好，现在各小组清点实验器材，开始准备实验。注意，请严格按照老师规定的步骤和要求来开展探究活动！         学生开始按照教师的要求操作实验。教师巡视，发现与刚才要求不一致、不规范的地方就指出来，要求学生改正。学生经过实验和数据分析，得出了结论。 案例2：“为什么我们得出了不一样的结论？” 电烧水、煤气烧水，哪个更合算？ 某市煤气涨价，家长纷纷抱怨。一同学（小学六年级）在小学科学课后问老师：妈妈说，煤气又涨价了，不知道现在烧一壶水用煤气合算还是用电更合算，老师，你说这个问题我们能研究吗？ 老师后来在班上赞扬并鼓励了这位同学，并请大家都来研究一下这个问题，可以自由组成小组回家后自己研究。同时提醒同学们要注意安全，务必请家长协助操作。但具体如何开展探究过程，以及探究方法是什么，老师没有给予指导。 各小组探究后，教师组织同学们在班上交流，结果得出了不一致的结论。有的说烧一壶水，煤气省钱，有的则说用电省。争论不休。 教师：同学们，每个小组都得出了自己的结论，大家的结论并不一致，可是大家都觉得结论只能是一个，都觉得是自己的对。下面，我请同学们思考一个问题：我们仅仅这样争论下去，只是都说自己的是对的，能最终得出结论、判断出谁对谁错吗？ 学生：不能。 ‎ 教师：那怎么办，如何对大家的探究结论正确与否进行判断或评价？ 学生A：大家都说一说，你是怎样研究的，把研究的过程讲一讲。 学生B：每个小组都把计算的数据给大家说一下，让大家看一看有没有计算错误。 …… 教师：对，大家都说得非常好，我们要讨论一件事，必须按照一定的规则进行，否则就是无规则、无原则的胡乱争吵。那是不会有什么结果的。大家刚才都说了，要公开展示各自的研究过程、方法和统计的数据，让大家一起来质疑，来评价。下面，咱们各小组一个一个地说。            …… （每个小组陈述完后，其他同学提问，该小组答辩。教师也参与讨论，如不时地提一两句质疑或反驳的话，大多是同学们之间的交往、交流、对话、相互质疑和答辩。略） 教师（总结）：通过刚才各小组的过程、方法和数据展示，通过同学们自己一起来质疑、批评、讨论，同学们知道了，要公平地对比两种烧水方法的花费大小，必须注意一些探究的规则。哪个小组没有做好，自己总结总结，想好了就给大家说一说。 小组A：要注意烧同样多的两壶水。我们小组没有注意这一点，得出的结论就有问题了。 小组B：我们小组虽然注意到了这一点，但只记录和对比了烧水所用的时间，没有计算和对比这些时间内所花费的煤气和电费各是多少，就得出结论哪个更合算，对比的实际上是不同方法烧水速度的快慢，而不是不同方法的合算程度。因此，探究结论也出了问题。 ‎ 教师：无论是从成功的探究中总结的经验，还是从失败的探究中总结的教训，这次经历给每位同学都有不少收获。这就是挫折和失败的教育价值。我们说“失败是成功之母”，从自己的挫折和教训中得到的收获对自己的长进有时更有作用，更有影响，更有促进。体验并总结了失败经历，常常使我们长进得更快、更扎实。老师希望你们不要怕失败，要珍惜自己的教训，珍视自己各种各样的经历、感受和体验。 小组A：老师，我们打算回去再做一次实验。 小组B：我们打算根据电和煤气的价格，重新计算一下。 小组C：只是重新计算还不行，煤气费是根据烧了多少格算出来的，电费是根据用了多少度算出来的，你们只记录了烧水的时间，还是不行。 教师：很好。下节课同学们再一次交流实验结论。这里我在同学们亲历探究的基础上讲点探究知识：咱们这种以比较为主要目的的探究实验，我们可以称之为对比实验，其中有一些方面、有一些变量（如水的多少），在两组相比较的实验中应该保持一样，我们称之为变量控制。刚才我们保持一致的变量就是水的量（体积或重量），或者说我们对水量进行了控制。这是同学们自己总结出来的第一点。如果对比实验没有控制变量，结论就要出问题了。            第二点，我们要对比的是两种方法烧水的合算程度。对于合算程度，不应该用烧水时间来计算，而应该用烧某些水所花费的钱数来表示，这一点，我们叫统计或实验的效度。刚才同学们也都已经分析出来了，如果忽视了这一点，实验效度就出问题了，得出来的结论也就不一定正确了。 ‎ 同学们不必记住这些名词术语，在今后实验中只要注意这两个方面的探究规则就可以了。 二、分析与探讨 在上述探究式学习的实际情境中，我们看到了学生知识自主建构的不同情形。应该说，上述探究过程中，结论都不是教师直接告诉学生的，因此，二者都属于探究的范围。 （一）案例分析一 案例1中，整个探究过程的他主性、控制性较强，各环节都被教师严格控制着。学生只是按照教师的设计机械地做一些操作和记录，教师对数据的整理分析方法也作了详细规定，学生只要按照这些死的程序做一些加加减减的计算就可以得出结论了。 在这个探究过程中，结论是学生自己总结出来的，水温变化规律的知识不是教师直接告诉学生的，而是学生自己建构起来的，是学生自己发现的。但这一学生知识建构过程中，学生的自主权是非常小的，学生自主的空间是狭小的，学生自主的思维是非常少的，学生从中取得的收获是有限的。整个过程中，学生很少有自主决策的机会和权力。 学生同伴之间的互动少，没有形成真正的学习共同体。知识建构的社会过程主要体现在学生知识与教师知识的相互作用上。 从学生的精神状态与情绪表现来看，学生的兴趣、热情、积极性、投入程度、专注程度、思维的张力，都十分有限。 当然，由于有教师的严格控制和指导，学生在探究过程中很少出错。即使偶尔偏离教师的规范而犯错，教师也都及时地纠正了。 ‎ 教师按照教案中的安排，非常顺利地按时完成了教学任务，整个教学进程与预先的设计甚至在时间安排上都基本符合，实际教学时对教学设计没有什么大的调整。 总之，这种他主性很强的科学探究活动，虽然有探究的一系列步骤与外显活动（学生动手做了），但学生知识自主建构的空间非常有限。这样的探究设计仍未摆脱灌输的价值取向，这样只是抓住了探究的形式和外壳，而没有抓住探究式学习的核心与本质（学生知识的自主建构）。可见，只显示科学探究的一系列步骤或操作，未必是真正意义上的探究式学习，这样只是抓住了探究式学习的形式与躯壳，而没有学到探究式学习的实质与灵魂。            （二）案例分析二 在这个探究式学习案例中，教师充分地放，不再告诉学生要他们怎么做，而是帮助他们靠自己去发现。如在探究过程的前大半段里，实施非指导性教学，由学生自己去摸索，去探路，去尝试，去反思，去总结，从而为学生自主构建个人知识以及依照自己的思维方式去认识世界提供机会。 在这一探究式学习过程中，学生知识建构的自主性是很强的，学生知识建构的自主权是很大的。问题是学生自主建构的，探究方案的设计、探究过程的开展、探究结论的得出在较大程度上也是学生自主完成的。学生不仅自主建构了关于不同烧水方法合算程度的知识，而且通过亲历探究，以及事后的反思与总结，自主建构了关于探究过程中变量控制和实验效度的概念（最后由教师给出概念名称）。 ‎ 在整个过程中，学生的知识成为关注的焦点，给学生机会释放他们的探究过程、思维过程和方法。其中，教师也提供了一些支持和帮助，在讨论的过程中和最后总结时，运用自己的知识（教师知识）参与对学生探究的质疑和提升。如在学生讨论中教师也参与其中，不时地插入一两句质疑或反驳的话，最后，在学生总结经验教训的基础上，教师帮助他们进一步提高。 在由学生组成的学习共同体中，同伴知识、教师知识对每一个学生知识的社会建构发挥了不可或缺的重要作用，意义和知识在社会互动中生成。整个探究式学习的过程充满了学生之间、师生之间的平等对话、交往和反思性实践活动，凸显并强调了主体性。新的知识是在个体独立思考和社会性的协商与合作等因素相互作用的基础上建构起来的，集体的智慧影响着每个人的知识建构。 整个探究过程，教师鼓励学生去进行个人意义的建构，同时教师也认识到必须引导学生建构起一种被社会广泛接受的意义或知识。因为，毕竟，作为自己知识的主动建构者，儿童必须像他们周围的成人一样在知识的生活里成长。教师的任务已经牢牢地确立，即与学生一起培养与发展起一种文化传统，一种与人类知识文化相一致、相适应的文化传统。 从学生的精神状态与情绪表现来看，学生的思维张力、专注投入程度、积极性、探究兴趣与热情都很高。 错误被当成学生积极参与和共同建构知识过程中必然伴随的现象，是“入门”的积极信号，学生的错误具有积极的正面的、不可替代的教育价值，而不是把它当作必须马上删除的偶发事件。如果学生“出差错”，也就是说，如果学生以不同于成人或专家的观点或方法来解释或解决问题，教师应该重点关注这一推理过程的原创性，帮助学生揭示和自我澄清脑中的“潜在认知活动”‎ ‎，用各种方法探索和表达他们的想法，引导学生注意他们这些想法和推理的一致性或矛盾之处，与学生一起探究这些个人看法（学生知识）在不同情境下应用的利与弊。 当然，教师预先很难进行详细规划，而必须随时根据学生的探究实际进程及出现的具体问题而不断调整。教学过程展开的可控制性、计划性较弱，需要教师随机应变。 可以说，这个探究活动充分调动了学生的主动性，抓住了探究式学习的精髓。当然，仅仅强调教师要放手，仅仅强调非指导性恐怕并不是探究式学习的关键。如果没有学生积极的自主探究，没有学习共同体的交流与研讨（质疑与反驳），没有同伴知识、教师知识的参与和影响，学生知识的自主建构恐怕也难以实现，探究式学习最终也将无法完成。            三、学生知识的自主建构：探究式学习的本质与核心 从以上案例中可以看出，学生探究过程中自主性的丢失导致探究式学习失去了它的灵魂。无论是在探究问题的生成、探究方案的设计、探究行动的开展，还是在探究结论的建构上，都会出现自主性的丢失，从而导致了实践中的种种误区。因此，必须紧紧抓住学生知识的自主建构这一核心，对探究式学习进行更加深入的理论层面的上位思考，从而为实践者提供一个更加深刻的思维框架。 ‎ 的确，人们往往会不自觉地想方设法用探究式学习的理念去适应传统的授受式的课堂实践，结果就可能导致互不匹配的理论基础、假设与方法。如上所述，人们总是保持传统的惯性，新的理念经常被加到原来的设计框架之中，使之更适于课堂的实践和局限。结果，本应强调学生自主建构的探究式学习，变成了完全由教师独自把持和严格控制的探究活动。这种与探究式学习本质相对立的他主探究活动，是当前实践中的课程文化对新的探究式学习理念的曲解。这是一个典型的用授受式学习的基本理念和做法开展科学探究活动的范例：科学探究的基本要素和环节非常完全——问题的提出、假设或预测的生成、数据收集和分析、结论的构建等。相应的资源、工具、仪器等的配备方式也都符合探究式学习环境的基础和要求。但在教学开展时，教师却受制于高度标准化考试、掌握学习基本知识与技能等主导课程文化价值观。 在这样的探究活动中，学生不是自主地对问题加以界定，不是自主地设计探究方案，不是自主地开展探究活动，不是自主地建构自己的结论，而是在教师详细限定的要求和控制内执行教师的命令——学生按照教师设计的方案，执行教师规划的步骤，探究教师提出的问题，生成教师想要的结论。这样的探究活动丢失了探究式学习强调自主性的基本内核，是一种异化的探究式学习，是一种“驯服了的探究式学习”。这种他主的探究也有人称之为过度“结构化”的探究〔1〕。 当然，探究过程之前和之中教师的过多指导与过分干预，的确减少了学生犯错误、走弯路、“浪费”时间的概率，但同时也剥夺了学生从错误、挫折和弯路中学习的机会。 ‎ 如在案例1中，教师总是想着、总是急于把正确的做法教授给学生。然而，任何人的思维都倾向于填补空隙，如果没有任何空间，思维往往不会产生，不会很活跃。因此，如果教师把每件事都讲的明明白白、清清楚楚或讲得太细、太全面，通常就无法让学生有思考的机会。讲得太多就没有给想象留出空间。正如一个故事中没有期待的情节（和盘托出）是枯燥的，出人意料非常重要（当然，过多的出人意料也会降低人们的兴趣）。 在案例2中，知识靠学习者自主建构，而不是由教师来提供。教师鼓励学生对自己的想法给出一种表达或形式，鼓励学生设计自己的探究方案，反思他们正在做的事情，用各种方式展示他们的想法，并与其他人比较记录，从中学生发现了令他们高呼“哇”的情节。的确，一个好的探究教学设计具有这样的特点：它知道在学生建构的进程中会遇到多少复杂问题，多少障碍物，要兜多少圈子，并设计了一个充满适度竞争与阻碍的动态系统。最好的方法是引导学生思考和谈论他们所做的事，探究式学习不是靠教师找到一种传播知识的最佳教学方法，而是来自给学习者更好的机会去建构。在探究式学习中，一个好的教师通过设计一种让学生感到无忧无虑的空间，一个可以探索、表达、分享思想、计划和产品的自我完善的空间，来创造意义建构、知识建构的领地。只有当课堂能提供一定的空间并给予一定的权力，从而使每个参与者有能力对自己的成长负责时，这个课堂才会变成一种学习文化的空间。          ‎