例談科學探究如何促進學生的概念建構

摘 要：科學探究教學應以建構知識和發展學生的科學探究能力為主要目標。通過對“消化”探究課例的分析，提出科學探究活動促進概念建構策略，讓學生親歷探究與概念生成的過程，在探究活動的基礎上對概念進行言語、圖解等明確的表達與概括。

關鍵詞：初中生物；科學探究；概念建構

一、問題的提出

科學探究是一種高級的問題解決活動。科學探究教學應以建構知識和發展學生的科學探究能力為主要目標。在現實的初中生物課堂教學中，科學探究課堂往往場面熱鬧，但探究過程流于形式和表面，內容和思維難以深入，建構概念、發展探究能力、培養科學精神和科學思維的目標難以實現，甚至于產生失控、低效的探究課堂。以人教版七年級下學期“消化和吸收”的“消化”的教學為例：

甲教師在“消化和吸收”的課堂教學中，按照教材中的知識呈現順序，先讀、背消化的定義“食物在消化道內分解成可以被細胞吸收的物質的過程”；接著通過小組合作拼貼消化系統模型以認識消化系統的結構，一輪熱鬧的比拼讀、背消化系統的結構名稱之后，教師再引導學生提出問題：“饅頭在牙齒的咀嚼、舌的攪拌和唾液作用下，為什么會變甜？”接著教師演示和講解“探究饅頭在口腔中的變化”的實驗，教師在講臺上邊做邊講，臺下的學生心不在焉地觀看實驗操作過程，出現實驗結果“有一支試管加碘后不變藍、其他兩支均變藍”，分析得出結論“饅頭變甜與唾液的分泌、牙齒的咀嚼和舌的攪拌都有關系”；最后，學生閱讀教材后再一次小組合作完成角色扮演：淀粉、蛋白質、脂肪在消化系統中經歷的消化過程。于是，一節關于“消化”的課堂教學在忙碌和喧囂中結束。

筆者課后問了該班部分學生“什么是消化？”學生并不能很好地表達出消化的定義或概念，顯然學生對消化概念的理解和掌握仍不深刻。這一課的教學中，教師止步于探究教學中小組合作等的表面形式，把學生讀、背定義替代了“消化”概念的建構，沒有更多地讓學生親自完成“探究饅頭在口腔中的變化”實驗過程、實驗結果及結論的分析討論，把探究實驗還是教成了灌輸式的實驗具體操作步驟、結果、結論的講解，以至于出現了學生在課堂40分鐘內，看似數次小組合作交流，嘴巴上“動”，肢體上“動”，卻鮮有深入腦中的“動”。本探究實驗的重要目的“消化酶與消化”的概念構建顯然是弱化了，至于其中的對照實驗的科學思想方法學習也消弭于熱鬧的記背消化的定義和消化系統的結構名稱之中。

現實課堂中出現不少類似于這樣的“假探究”“假合作”，原因包括教師對科學探究的價值、內涵等缺乏深刻的理解，對具體的某一個探究活動的目的、過程、教學方法和組織形式等缺乏深入的研究；教師往往把表達概念的名詞和定義當做概念的組成要素，幫助學生逐字逐句分析，還有的教師認為學生做實驗會耗費大量時間，把實驗改為講授或演示，因而探究活動在概念建構過程中形同虛設；因探究活動預設的不足，導致學生對探究設計的忽視、探究過程的缺失，使得探究過程中思考結構模糊。這種忽視通過探究生成知識的教學成果在學生腦中很快會成為過眼煙云，而且可能付出更大的代價，造成學生心靈上對科學的排斥甚至厭惡，或者科學精神的缺失。因此，概念建構需要建立在表象的基礎上，而表象來自觀察與實驗探究，讓學生親歷探究生物知識概念的再創造過程，在問中學，在做中學，在思中學，從而提高教學的實效性。

二、科學探究促進概念建構的例析

再談初中學生關于“消化”的概念建構。人每天都要進食，在人體內每天都經歷著消化過程，學生對于“消化”這個詞也不陌生，但是對消化的類型、消化酶、消化的原理等消化概念包含的內涵和外延卻是未知或者是模糊的，所以這一類的概念建構最好通過科學探究實驗來輔助，即充分利用“探究饅頭在口腔中的變化”的實驗來深刻理解消化的本質從而有效建構消化的概念，這也是培養生物科學素養很好的資源。以乙教師的教學為例：

（1）提出問題

教師取一塊饅頭，請一位學生放到嘴里細細咀嚼并說出感覺，引導學生提出問題“饅頭在牙齒的咀嚼、舌的攪拌和唾液作用下，為什么變甜了？”

（2）實施實驗

分小組按下表1順序完成實驗并將實驗結果記錄在表格中。把教材中的圖解設計成表格，利于學生快速準確完成實驗操作取得實驗結果。

（3）分析實驗過程和結果并得出結論

在學生經歷了提出問題和實驗過程后，在觀察到實驗結果的基礎上進行分析討論：

師：第1、2、3組分別模擬了口腔中的什么情形？

生：第1組模擬了牙齒的咀嚼、舌的攪拌、唾液的作用；第2組模擬了牙齒的咀嚼、舌的攪拌；第3組模擬了唾液的作用。

師：第2組與第1組比較，少了什么條件？第3組與第1組比較，少了什么條件？

生：第2組與第1組比較，少唾液的作用；第3組與第1組比較，少牙齒的咀嚼、舌的攪拌。

師：第1組試管中的環境和我們平常進食相似，我們稱之為對照組，第2和第3組均比常態少了某些條件，我們稱之為實驗組。大家會注意到，除了這些控制的條件差異之外，饅頭塊或饅頭碎屑的量、唾液或清水的量都是怎么樣的？為什么？

生：相等的。這樣可以排除除控制條件以外的其他因素的影響。

師：為何3支試管都要在37℃水浴中保持10分鐘？

生：模擬口腔環境里的溫度，三個組的反應時間也要相同。排除溫度因素和反應時間對結果的影響。

師：在每支試管中加入等量碘液的作用是什么？

生：碘液可以檢驗試管中是否存在淀粉，因為淀粉遇到碘會變藍色。

師：請展示和描述你小組的實驗結果。

生：第2組、第3組變藍色，第1組不變藍。

師：分析這些實驗結果，得出什么結論？

生：第2組變藍色，說明試管中的淀粉仍然存在，則可以得出：少了唾液的作用，只有牙齒的咀嚼、舌的攪拌的作用，淀粉沒有發生變化；第3組變藍色，說明試管中的淀粉仍然存在，則可以得出：少牙齒的咀嚼、舌的攪拌，只有唾液的作用，淀粉沒有發生變化；第1組不變藍，說明試管中的淀粉已沒有了，說明淀粉的變化與唾液的作用、牙齒的咀嚼及舌的攪拌均有關。endprint

師：分析得很好。通過這個實驗我們可以得出結論：淀粉的變化與唾液的作用、牙齒的咀嚼及舌的攪拌均有關。

從上述教學過程來看，教師沒有讓學生從頭設計在教材中寫得明明白白的實驗，而是讓學生充分體驗實驗過程、觀察實驗結果，師生討論熱烈有序，思維一環扣一環，學生在實驗設計的變量控制、對照實驗的科學方法方面有深刻的思考和良好的表達，對探究實驗解決問題過程的嚴謹性又有了一次很好的體驗和強化。教師并沒有止步于此探究實驗的科學方法目標上，而是準確把握了此探究實驗的重要目標——“消化”概念建構，于是帶領學生進一步分析、提煉、歸納，生成消化類型、消化酶與消化的概念。

師：誰能解釋“饅頭在牙齒的咀嚼、舌的攪拌和唾液作用下，為什么變甜了？”第1組實驗中的淀粉究竟變成了什么物質呢？從第1組和第2組的條件差別來看，關鍵是唾液起了作用，唾液中含有什么物質？唾液和淀粉之間有是怎樣發生作用的？

生：唾液中含唾液淀粉酶，淀粉在唾液淀粉酶的作用下分解成麥芽糖。麥芽糖遇碘液不變藍。麥芽糖有甜味，淀粉沒有甜味，所以饅頭在口腔里經咀嚼變甜了。

師：解釋得很好。唾液淀粉酶是一種消化酶，由唾液腺分泌。胃腺分泌的胃液中含有胃蛋白酶，腸腺分泌的腸液中含有多種分解糖類、蛋白質和脂肪的消化酶。消化酶可以促進一種物質轉變為其他的物質，不同的消化酶能把食物中大分子的淀粉、蛋白質和脂肪分別分解為葡萄糖、氨基酸、甘油和脂肪酸等小分子的物質，這個過程我們稱之為化學性消化。我們把舌的攪拌和牙齒的咀嚼在消化過程中所起的作用叫作物理性消化，因為在這其中，淀粉并沒有轉化為其他物質。

接下來，教師要求小組的學生依托概念圖，概述什么是消化，進一步加深學生對概念的理解，鍛煉學生思維的有序性，加強表達和交流。這時，教師引領的探究還沒有止步，接著教師問：“你們對這個實驗和消化的概念還有什么疑問嗎？第3組實驗中的淀粉都沒有分解嗎？”馬上激起了眾生的爭執。在無疑處生疑，在疑處探疑。可以說，學生開始運用自己剛剛學習到的概念進行分析思考解決新問題了。從整個教學過程來看，圍繞著一個探究問題，通過實驗操作、比較分析、交流思辨，學生建構了一個完整的概念“消化”，整個課堂既重視過程也重視探究成果的提煉，既重視科學方法目標的達成也重視知識目標的實現，尤其是在探究的基礎上對建構的概念進行了言語、圖解等明確的概括和表達，促進了學生的內化過程。

三、科學探究是概念建構的最佳路徑

探究活動目標之一就是建構知識。學生分析和解決問題的能力的提高，必須通過學生親自參與探究活動來實現，別無他途。概念教學本質上也是思維的教學，而探究活動因為結果未知、參與性好、能激發學生的好奇心和思維的積極性，在教學中設計和開展適宜的科學探究活動，并根據概念的特點，引導學生進行意義的建構，使概念內化于學生的頭腦中，成為他們分析和解決問題時心智操作的工具。所以，一項探究活動的設計，應首先考慮學生通過這一項活動能建構哪些概念，如何建構這些概念；發展哪些方面的探究能力，確定能力目標側重點，在活動方案中提出要求和作出安排。總之，只有把體驗科學探究過程與掌握真正意義上的科學概念和諧地統一起來，才能真正有效地促進學生生物科學素養的提升。

參考文獻：

[1]羅星凱.實施科學探究性學習必須正視的問題[J].全球教育展望，2004（3）.

[2]趙占良.高中生物課標教材探究活動的設計和教學建議[J].人教網，2007.

注：本文系廣東省教育科研“十一五”規劃2010年度研究項目“七、八年級生物科學探究教學的行動研究”（課題批準號：2010TJK244）的研究成果。

作者簡介：陳惠琴，1972年生，女，高級教師，理學學士。

編輯 李燁艷endprint