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  • 高中生物教学的发现式学习——应重视的学习方式
  • 作者: 来源: 时间:2009-9-4 18:45:55 阅读次 【
  •     针对课程实施中普遍存在的“接受学习、死记硬背、机械训练”的现状,新课程强调课程的实施要以学生学习方式的转变为重点,主要以三个基本概念、从三个维度来判断学习方式的转变:自主性程度、合作性程度和发现式程度,倡导自主、合作、探究的学习方式。
        美国心理学家、教学论专家布鲁纳 极力倡导在教学过程中使用发现学习 。布鲁纳对发现学习的解释是,发现学习一种以问题为中心,重视学生独立活动,着眼于创造性思维能力培养的教学程序,“发现”并不仅仅意味着人类对未知世界的那种科学发现,而且更具意义的是指学生凭借自己的力量对人类已有的文化知识所进行的再发现。布鲁纳认为发现学习有四个优点:一是有利于掌握知识体系与学习方法;二是有利于启发学生的学习动机,增强其自信心;三是有利于培养学生发现与创造态度探究的思维定势;四是有利于知识、技能的巩固和迁移。
        发现学习分为独立发现学习和指导发现学习。指导发现学习是生物学学习常用的学习方式。教师向学生提出有关问题,指导学生学习、搜集有关资料,通过积极思考,自己体会、“发现”概念和原理的形成步骤。发现学习既包含独创性学习,也包含主动接受前人经验的学习。它的主要过程是:提出问题—建立假设—设计实验—推理验证--结论。这种程序的特点是有利于学生学会如何学习,如怎样发现问题和加工信息,怎样推理和验证所提出的假设,因而有利于培养学生的探究能力。也比较适用于认知领域的教学目标。在发现学习中,学生的主要任务不是接受和记住现成的知识,而是参与知识的发现(实为再发现);教师的主要任务也不仅是向学生传授现成的知识,而是向他们提供所需要的一些事实、事例或问题,引导学生主动积极思考,独立开展探索,自行发现并掌握相应的原理或结论。
        生物学教学中的发现式学习是指教学过程中在教师的启发诱导下,以学生独立自主学习和合作讨论为前提,以现行教材为基本内容,以学生周围世界和生活实际为参照对象,为学生提供充分自由表达、质疑、探究、讨论问题的机会,让学生通过个人、小组、集体等多种解难、释疑等尝试活动,将自己所学知识应用于解决实际问题的一种学习形式。作为一种学习方式的发现式学习,是指不向学生提供现成结论,引导学生自主地发现问题、分析问题、解决问题从而获得结论的学习过程。
        发现式学习方式在生物教学中的意义
        (1)促进学生思维发展,提高学生智慧的潜力
        人的认识过程是对进入感官的事物主动地进行选择、转换、储存和应用。发现学习强调探索过程,强调知识的质量。学生必须通过自己的探究活动,从事实中归纳出结论,再把结论纳入到认知结构之中。发现式学习过程围绕着一个需要研究解决的问题展开,以解决问题和表达、交流为结束。就发现式学习的过程而言,需要培养发现和提出问题的能力,提出解决问题的设想的能力,要求学生利用教师和教材提供的某些材料,去发现应得的结论或规律。布鲁纳认为“发现不限于寻求人类尚未知晓的事物,确切地说,它包括用自己的头脑亲自获得知识的一切方法。”发现学习有助于发展学生的探究思维能力,让学生从已知事实或现象中推导出未知,形成概念,从中发现事物发展变化的规律性,掌握科学的思维方法。
        (2)促使学习的外部动机向内部动机转化
    发现式学习强调通过让学生自主参与、积极参与类似于科学家探索的活动,获得体验,逐步形成一种在日常学习与生活中喜爱质疑、乐于发现、努力求知的心理倾向。在发现学习中,学习者不断体验成功的满足,使他们的心理状态从外部支配转向内部支配,从而建立起自主学习机制。在一定教学条件下(如学习内容合适,学生思维活跃,能力较强,对所学内容有一定知识储备等),它对发展学生归纳思维、直觉思维和迁移能力,使学生牢固掌握知识,形成科学探究精神和习惯是有价值的。
        (3)促使学会沟通与合作,培养科学态度和科学道德
        现代科学技术的发展都是人们合作探索的结果,社会的人文精神弘扬也把乐于合作、善于合作作为重要的基石。但是在以往的课堂教学中,培养学生合作精神的机会并不多,发现式学习的过程,是一个人际沟通与合作的过程,为了完成研究任务,一般都离不开课题组内的合作以及与课程组外人士(如指导教师、社会力量、研究对象)的沟通合作。发现式学习的过程,也是情感活动的过程。创新精神培养只有同科学态度、科学道德的培养统一起来,才会真正形成对社会、对个人发展有价值的结果。学生在参与课题研究过程中会碰到各种问题和困难。学生要在发现式学习的过程中,学会从实际出发,通过认真踏实的发现,求得结论的获得,并懂得尊重他人的成果。在发现式学习的过程中,学生不但要努力提高自己的创造性和认知能力,而且还要学会关心社会的进步、祖国的前途、人类的命运、经济的发展、环境的保护,争取使自己的精神境界得到升华。
        (4)有利于激活学习中的知识储存,尝试相关知识的综合运用 高中学生已经具备了多门学科的知识积累,为他们今后的发展打下了有利的基础。但是,如果让这些知识长期处在相互分割和备用的状况之中,它们就会被逐渐遗忘。发现式学习的重要目标是在综合运用中提高各科知识的价值。

        案例:探索遗传物质的过程(课程标准实验教科书《遗传与进化》苏教版)
        教学内容分析
        DNA是主要的遗传物质由“DNA是主要的遗传物质”和“提取DNA”两部分内容组成。在“DNA是主要的遗传物质”的理论教学部分,有两个积极思维活动和对艾弗里的实验及烟草花叶病的简单描述。
    通过格里菲斯和艾弗里的两个肺炎双球菌转化实验、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染实验及烟草花叶病毒感染实验,从发现生物性状的转化到探讨引起转化的因子,从可能的转化因子到确认遗传物质是DNA,由DNA是遗传物质的讨论延伸到DNA是主要的遗传物质的论证,引导学生发现科学家探索遗传物质的重要实验,总结人类对遗传物质的探索过程,并在此基础上得出“DNA是主要的遗传物质”的结论。
    知识目标:
        (1)说出肺炎双球菌转化实验的过程。
        (2)分析格里菲斯和艾弗里的肺炎双球菌转化实验的原理。
        (3)说出赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染实验及原理。
        (4)说出烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
        能力目标:
        (1)比较格里菲斯的肺炎双球菌转化的4组实验,分析实验方法与结果。
        (2)比较艾弗里的实验与格里菲斯实验的异同,分析说明艾弗里的实验为什么更有说服力。
        (3)尝试说出赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染实验的实质,指出该实验对证明DNA是遗传物质的意义。
        情感目标:
        (1)感悟科学的实验方法、实验材料的选择对科学实验成功的意义。
        (2)体验探索遗传物质的过程,认同科学探究是无止境的。
        (3)参与对遗传物质的探索过程,认同DNA是主要的遗传物质的事实。
        教学过程:
        引入新课:
        今天我们探讨的课题是“探索遗传物质的过程”。让我们一起追溯前人的足迹,感受探索遗传物质的曲折历程。请同学们注意课本的学习目标、关键词是什么?简短的前言向我们提供了哪些信息?
        学生阅读:明确教学目标和即将学习的主要内容。
        教师:今天我们重点研究“总结人类对遗传物质的探索过程”。
        学生阅读:20世纪40年代以前,许多化学家和生物学家一直认为遗传物质应该是一种蛋白质。1928年英国的格里菲思首先向此假设提出挑战,之后通过许多化学家、物理学家和生物学家的不懈努力,遗传物质之谜终于被解开。
        懂得科学探究是复杂和曲折的过程,许多科学家为此前赴后继,不懈努力。
        教师:
        1928-1940年,似乎是一个十分重要的时期,特别是1928年具有重要阶段性意义。为了便于研究,同学们能不能将人类探索遗传物质的过程分为几个阶段?可以分为哪几个阶段?各个阶段有哪些重大事件?
        学生活动:
        许多同学在课前收集了有关研究资料。大家根据自己收集的资料,对1928年前后科学家对遗传物质的研究情况作简单介绍。
        科学探究过程是有一定规律的,学习并掌握认识这些规律的科学方法,有助于培养学生的科学探究能力。
        教师引导归纳格里菲斯实验。
        1)实验设计方法有什么特点?
        2)实验组与对照组的设置有何不同?
        学生:说出实验结果
        1)用S型菌、R型菌、加热杀死的S型菌、加热杀死的S型菌与R型菌混合感染小鼠,观察是否致死。
        2)4组实验可成多组巧妙对照。
        教师引导学生提出新问题:
        1)对上述实验结果的分析,是否能够说明遗传物质是什么?
        2)如果实验不能说明遗传物质是什么,你的问题是什么?
        学生尝试提问:
        1)加热的S型肺炎双球菌已死亡,与R型菌混合为什么会导致小鼠死亡?
        发现加热可使蛋白质受到破坏,而DNA能耐较高温度。
        引导学生阅读“事实2”,说明格里菲思的进一步发现:加热杀死后的S型肺炎双球菌与R型菌混合,使R型肺炎双球菌转化成S型肺炎双球菌。
        深入探究:
        格里菲思得出肺炎双球菌发生转化的结论的依据是什么?
        学生阅读课文并说明:
        格里菲思发现加热杀死的S型肺炎双球菌与R型菌混合,使R型肺炎双球菌转化成S型菌。
        分析思考:
        通过肺炎双球菌转化实验,格里菲思得出了什么结论?
        学生尝试推测:
        在实验小鼠体内发现了活的S型肺炎双球菌;S型肺炎双球菌的后代还是有毒的S型肺炎双球菌。
        学生讨论后概述:
        1)无毒R型肺炎双球菌转变成有毒S型肺炎双球菌,这种性状的转化是可以遗传的。
        2)这个实验只说明了细菌由无荚膜无毒类型转变成有荚膜有毒类型,不能说明究竟是什么物质发生了变化,这种物质发生了什么变化。
        明确格里菲思实验的目的,是研究不同肺炎双球菌的毒性,而肺炎双球菌的转化现象将他的研究深入到探究生物遗传物质是什么的领域。格里菲思的实验使人们开始怀疑“蛋白质是遗传物质”。
        进一步探究:
        格里菲思的实验不能说明遗传物质是什么。如果让你接替格里菲思进一步证明什么是遗传物质的话,你应该如何设计并实施实验?
        学生:尝试提出证明遗传物质的实验设计或方法。
        积极思维:为什么说噬菌体实验更有说服力?
        学生1、阅读、讨论、分析、说出要点:
        1)实验材料的特殊性:噬菌体由两种物质组成,即蛋白质和DNA。
        2)实验方法的可靠性:蛋白质含S,DNA含P,用放射性同位素标记。
        3)噬菌体侵染细菌方式:蛋白质外壳与DNA自动分离。
        4)噬菌体侵染细菌后处理:高速离心,物质分开。
        5)实验结果检测:蛋白质外壳留在大肠杆菌体外,DNA进入大肠杆菌体内。
        学生交流表明自己观点:
        1)认同噬菌体实验对证明DNA是遗传物质的意义。
        2)噬菌体DNA进入大肠杆菌体内,而蛋白质留在大肠杆菌体外。
        教师:
        1952年赫尔希和蔡斯用放射性同位素35S标记T2噬菌体的蛋白质和用32P标记T2噬菌体的DNA,并用标记的噬菌体侵染细菌。许多科学家认为这一实验对证明DNA是遗传物质更有说服力。你同意这种观点么?为什么?
        学生:通过分析实验发现:实验材料、实验方法、实验手段对于科学探究是非常重要的。
        教师:
        请同学们仔细阅读有关噬菌体实验的内容,举例说明该实验证明DNA是遗传物质更有说服力。
        学生推断:1)格里菲思发现转化的性状可以遗传,但不知道什么是遗传物质;2)艾弗里发现DNA是遗传物质,但因提取物不够纯净,实验不够严密,不能确信DNA是遗传物质。
        3)噬菌体实验巧妙而精确,使人确信DNA是遗传物质。
        通过越来越接近遗传物质的本质实验,包括实验方法的改变、认识水平的提高,体验发现遗传物质的偶然性与必然性的关系。
        学生根据收集的资料讨论:
        1)烟草花叶病毒只含有蛋白质和RNA,演示病毒侵染烟草的现象。
        2)流感病毒、脊髓灰质炎等的遗传物质也是RNA。
        3)当一DNA被标记噬菌体侵染细菌后,在产生的子代噬菌体中DNA被标记的有多少?反之如何?
        教师:提出新问题,引入RNA病毒重建实验。
        学生:
        推测:DNA、RNA和蛋白质都是遗传物质
        结论:DNA是主要遗传物质,RNA是少数病毒的遗传物质。
        教师:
        要求学生把有关两种烟草花叶病毒及感染情况的实验图示画在教材的相关位置上,并作简要注释。
        学生:研读课文,讨论理解实验的本质,在全班交流中阐述对实验的理解。噬菌体侵染大肠杆菌的实验使人们确信DNA是遗传物质。通过RNA病毒重建实验证明,只含有蛋白质和RNA的病毒的遗传物质是RNA。

    (江苏省南京市金陵中学王苏豫供稿)

        遗传的物质基础是核酸,主要的遗传物质是DNA。本课通过发现人类探索遗传物质的过程,使学生懂得DNA是主要的遗传物质。4个探索遗传物质的实验层层推进,真实地反映了科学家研究遗传物质的历程,从遗传现象到遗传本质的探究,既是知识的积累过程,也是科学思维的发展过程。在教学中,无论运用何种教学方法或手段,都应突出人类对遗传物质的探究过程,使学生懂得人类是在在探究过程中逐步认识遗传物质的本质的。
    在教学过程中,强调了实验材料、实验方法和实验结果等方面的关系,使学生学习进行科学实验的一般规律,体验科学方法与科学成果之间的内在联系。不仅教学生学会知识,更要培养学生的科学意识,教学生学会学知识。
    新的教材,新的知识呈现方式,提供给师生一个教与学的崭新平台。教师利用教材,突出了科学实验与知识形成的关系,特别重视学生参与学习活动,组织了多次分组讨论和交流。通过学生分析描述实验的自主学习和教师的适当指点,将知识学习与能力培养结合起来,最终达到每一个学生都能清晰、明确地说出探索遗传物质的科学家、实验及结果,并对几个重要实验过程及方法结果进行过程评价。
    在对遗传物质的探索中,将科学实验中发现遗传现象、推测遗传物质、证明遗传物质、确认遗传物质及对遗传物质的进一步认识的过程串联起来,使学生沿着科学发现和发展的轨迹学习遗传物质的知识,体现了新课程倡导的提高全体学生生物科学素养的新理念。

        2、发现式学习方式的教学建议
        美国心理学家奥苏伯尔指出,发现式学习存在以下缺点:①发现式学习不一定是有意义的,而可能是机械的;②一切真知未必都需自我发现,真正的知识是可以通过在有意义讲授教学计划下的接受式获得;③解决问题能力并非是教育的首要目标;④发现式并不是传授学科内容的首要方法;⑤发现式学习太费时间(据国外某些学者研究,发现式要比接受式多花1.3~1.5倍时间)
        教师在组织探究活动时应注意以下几个方面:
        1.探究活动要有明确的教学目标
        强调学生的学习过程,并不是忽视学习成果,而是对学习成果有更高的要求,探究是达成这些成果的重要途径。每一次探究活动都要有明确的教学目标。教学目标应使用行为动词来表达,以便有针对性地完成活动过程的设计,也便于在活动之后检验教学成果。
        2.要有值得探究的问题或研究任务
        每个探究活动应有学生未知答案的问题。如果学生已经知道答案,就不可能经历真正的探究。
        除了教科书中的案例外,教师可以用多种方式创设问题情境,鼓励学生提出自己感兴趣的问题,并选择其中最有探究价值的问题作为小组或全班共同研究的课题。
        3.要有民主的师生关系和求真务实的氛围
        科学探究活动的开展需要民主的师生关系和求真求实的氛围。教师要鼓励学生,并给每个学生以尽可能多的机会来提出个人的想法、见解、问题,并运用证据和逻辑展开讨论。讨论问题时,教师和所有学生应处于平等的地位。教师在组织教学的过程中,应注意保护学生勇于探究的精神和自信心。
        4.探究性学习是重要的学习方式,但不应成为惟一的方式
        不同的学习方式有各自的特点、优势和适用的条件。教师应根据不同的教学内容注意采用多样化的教学方式,如演示、讲授、辩论、模拟、游戏、角色扮演、专题讨论、项目设计、个案研究等。
        为了避免发现式学习的弊端,在教学活动中教师可以考虑这样几方面。
        (1)更加主动地发挥主导作用,激发学生主动学习的意识
        在充满探索方法的学习模式里,教师的工作任务不是减轻,而是更加繁重,不仅要备好课,而且要有一套完整的发现教学设计、明确的教学发现目的和引导措施。要使发现式学习建立在学生原有的知识基础、知识结构与认知水平基础上,避免在发现式学习过程中对学生提出不切合实际的过高的要求,要求学生独立地发现问题、形成假设、收集数据、检验假设、作出结论;避免不管是什么内容,都要让学生进行发现。这样做的结果不仅费时,而且极容易出错,学生由于没有明确的发现目标,又不具备这种高层次的发现能力,影响学生学习的积极性。
        学生刚开始从事发现学习时,由于缺乏发现经验,需要教师的指导,宜采用定向发现。所谓定向发现是指学生所进行的各种发现活动是在教师提供大量的指导和帮助下完成的,它既包括教师提供具体教学事例和程序,由学生自己寻找答案的发现,也包括教师给定要学的概念或原理,由学生自己发现它与具体事例的联系所进行的发现。教师要具有广博、精深的专业知识和教育理论修养以及丰富的教学经验,巧妙地组织和调节发现教学中出现的各种问题。
        (2)创设发现学习的情境,建立新旧知识的联系
        发现学习作为一种建构性学习活动,它是通过新、旧知识经验之间的双向的相互作用而实现的。发现学习的进行要以原有的知识经验为背景,发现学习的结果会在一定程度上对原有知识起到调整、改造作用。在发现学习过程中,学生在问题情境面前激活了相关的知识经验,把这些知识映射到问题情境中,生成对问题情境及其内部关系的理解,建立起关于变量关系的假设,形成对活动结果的预期。这些想法和假设又会在之后的实际结果中得到检验。如果实际结果支持了自己的理解,原有的假设以及作为原有假设的基础的思路和相关知识就可以保留下来,充实、丰富现有的知识结构,而如果实际结果否定了自己的假设,学生就需要重新审视假设的思路及其相关理解,作出相应的调整和改变。新、旧知识经验之间的联系作用对学生的发现学习有重要作用。
        (3)开发利用各种教学资源,进行发现式学习
        发现式教学的实施要看教学系统的具体条件是否具备,不宜每堂课都搞成发现性质的学习,如果不顾学科的性质及内容的深浅程度,无限制地推广使用,则对学生智力的发展也不会产生积极的促进作用。
        (4)正确处理发现式教学与接受式教学的关系
        研究表明,发现学习与接受学习并不是两种绝对对立的学习方式,二者只是相对而言的。在接受学习到独立的发现学习中间还存在着接受中有发现,发现中有接受的混合学习。而且从教育实际看,学生发现能力的形成与发展是渐进式的,学生的发现式学习,需要教师的指导,教师要从讲授式教学中挖掘发现的因素,尽量去利用传统的讲授、提问、讨论、实验等方法引导学生发现,体现多种方式促进学生学习的现代教学思想
    发现学习与接受学习只是两种不同的学习方式,相互之间并不排斥,既相互独立又相互联系.就人的发展而言,发现学习与接受学习这两种学习方式都是必要的,在具体活动中,两者常常是相辅相成、结伴而行的。由于不同的学习方式都有其自身的优点与不足,所以生物学的学习应该包括多种学习方式,只有灵活地采用多种不同的学习方式,才能优势互补,有助于学生的学习,有助于学生的发展,有助于课堂教学效率的提高。新的普通高中课程标准已明确指出,学习方式要多样化。一节课如果全用发现式进行学习,也会产生一些弊端,例如,知识与技能的教学目标较难落实,课堂进度较慢等。可以说要完成同样的知识与技能的教学目标,发现式教学所花费的时间肯定要多一些,所以如果每节课都采用发现式学习,整个学习任务则难以完成。学生在学习过程中,总是呈现出从主客观条件出发,自觉或不自觉地交替使用这两种方式的混合态势,这既是教学的客观需要,也是学生掌握知识、发展智力的认识需要。这两种方式既有区别又有联系,相互依存,同时又在一定条件下相互转化。学生随着知识接受量的增大、经验的丰富,便能够很好地去进行发现学习,而通过发现学习,发展了智力,培养了能力,又能够更好地去接受知识,发现真理。

    摘自汪忠《走进高中新课程改革》南京师范大学出版社,2003年

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