讓科學探究的種子生根發芽

劉佳　姜楚華　張敏

秋日的清晨，陽光正好，范華林在書架前整理舊書，意外地發現了一份泛黃的《中國青年報》。《“探界者”鐘揚》的醒目標題一下子把他拉回到第一次閱讀這篇通訊時的震撼心境，鐘揚對于生命意義的闡釋再次印入他的腦海——“任何生命都有結束的一天，但我毫不畏懼，因為我的學生會將科學探索之路延續，而我們采集的種子，也許會在幾百年后的某一天生根發芽，到那時，不知會完成多少人的夢想。”

“那一刻，我決定將自己持續思考和實踐了近20年的探究性生物學教學主張命名為‘探界生物。”在范華林看來，“探界生物”指教師在教學中勇于突破創新，引領學生打破學習方式之界、教材內容之界、思維方式之界，探究鮮活的生命世界，進而理解生命活動規律，掌握科學探究的思路和方法，學會像科學家一樣思考。

走出生物學教學的“舒適區”，探學習方式優化之界

作為一名初中生物學教師，范華林認為像鐘揚一樣引領學生走上科學探究之路是理所當然的事。然而，這條路走得并非一帆風順。

2001年8月，范華林從孝感學院生物系畢業，被分配到鐘祥市第五中學任教生物學。當時，像他這樣“科班出身”的專職教師在本地并不多見，他所帶班級學生的成績自然備受關注。為了盡快交出一份讓自己、也讓他人滿意的“成績單”，范華林把整套初中生物學教材中的知識點一一梳理出來，然后對照知識點仔細篩選資料，并將其加工成適合初中生做的題目，在課堂或課后指導學生練習。

學生明顯提升的成績似乎證明了加強練習是學好生物學的有效方式。范華林的做法受到越來越多同事的關注，他編制的練習題很快在全年級推廣使用。同事的認可讓具備較強教育學理論功底的范華林“進退兩難”：他清楚地知道針對知識點的強化訓練極易演變成“題海戰術”，還可能導致學生形成機械記憶知識點的不良學習方式，甚至損害學生的學習興趣，但什么樣的學習方式有利于學生長遠發展呢？

一次參加學校精品課比賽的經歷給了范華林啟發。2003年，他獲得代表學科組參加學校一年一度精品課比賽的機會。比賽前，他廣泛觀摩名師的錄像課，發現名師的課堂上學生動手實踐多，思維活躍，能提出很多想法，而自己的課堂以知識講授和紙筆練習為主，學習氣氛相對沉悶。分析背后的原因，他發現自己的課堂上，受實驗條件和課時安排等的限制，最有趣、最能發展學生科學探究能力的實驗教學大多數變成了教師講授實驗原理，學生在教材上看實驗流程、背實驗結論，與名師的課堂教學形成了明顯的反差。范華林決定改變這種狀況，把教材中的實驗“搬”到課堂上，讓學生動手動腦，發展思維。然而，到實驗室一查，很多器材都沒有。為了實現教學意圖，他自掏腰包購買了一部分實驗器材，實在買不到的就用自制教具代替。賽課現場，他先用有趣的現象引出要探究的問題，激發學生的求知欲；接著引導學生結合已有認知提出假說，探討實驗方案；然后引領學生做分組實驗，交流實驗現象，分析實驗原理；最后師生共同歸納實驗結論，并實踐應用。整節課，學生學得很投入，很輕松，在沒有做大量練習的情況下，取得了很好的學習效果。

這節課堅定了范華林改變教學方式的想法。隨著經驗的積累，他的課堂教學逐漸打破“明確目的—實驗操作—驗證結論”的傳統模式，呈現出“演繹—推理—反思”的設計思路，形成了“情境創設—提出假說—實驗探究—反思驗證—得出結論—遷移應用”的探究式學習模式。

打破教材之界，為學生探究生命世界拓展渠道和空間

嘗到甜頭的范華林沒有停下“探界”的腳步。除了盡可能地將“書本實驗”轉變成演示實驗、分組實驗，幫助學生通過實踐探究實現從知識到能力的轉化，他還把教學創新的視角放在活用教材上，通過重構教學內容，引領學生以整體視角思考和探究真實、鮮活的生命世界。

生物學中有的概念簡單易懂，比如“微生物通常包括病毒、細菌、真菌等群類”；有的概念抽象度高，無法通過一節課或幾節課來理解和掌握，比如“人體各個系統相互聯系、相互協調，以完成生命活動”。后者往往被稱為大概念。大概念具有統攝學習內容的作用，能關聯多個基本概念。學生只有讓頭腦中的基本概念相互作用、建立聯系，才能具備解決復雜問題的能力。基于這樣的認識，范華林圍繞大概念重構教材內容，實施大單元教學，幫助學生建立結構化知識體系。

圍繞“人體各個系統相互聯系、相互協調，以完成生命活動”這一大概念，范華林對《生物圈中的人》單元教材內容進行了重構。該單元教材包含多個章節，涉及生殖系統、消化系統、呼吸系統、血液循環系統、泌尿系統、神經系統和內分泌系統等內容。各章節獨立編排，缺乏探討人體不同系統間關系的內容。如果按教材編排次序按部就班地教學各章節，學生能用結構與功能相適應的觀點概述人體各系統的組成和功能，但難以理解它們之間的關系，難以形成對生命活動過程正確、完整的認知。實際上，血液循環系統與呼吸系統、消化系統、泌尿系統之間關聯緊密，它們相互協調，保持人體內環境的穩定。基于這種認識，范華林將這幾個系統的活動過程結合起來，在知識聯結處設計問題。例如，教學《發生在肺內的氣體交換》時，他追問呼吸過程要分解的有機物來源，將呼吸系統與消化系統關聯起來；追問呼吸作用提供的氧氣如何通過血液循環輸送到全身各處的組織細胞，將呼吸系統與血液循環系統關聯起來。而教學泌尿系統時，他設計主問題“組織細胞產生的廢物如何通過泌尿系統排出體外”，將呼吸系統、血液循環系統與泌尿系統關聯起來。這些問題引導學生以整體視角思考人體各系統的結構和功能，主動探究各系統協調運作的過程，進而建構起知識結構。

為了強化理解，范華林還常常借助信息技術優化學習內容的呈現方式。例如，教學“腎小球的過濾作用”和“腎小管的重吸收作用”時，一般教師會呈現兩幅掛圖，讓學生結合教材文本，嘗試解說腎小球、腎小管的運作過程。這樣教學不僅無趣，還人為割裂了腎小球和腎小管的協調運作，效果并不理想。范華林教學這部分內容時，組織學生從網絡上收集相關視頻資源，通過“組裝”“嫁接”讓這兩個運作過程在同一時刻、同一個腎單位中呈現，使學生形成了直觀的理解，明白了原尿與尿液成分有區別的原因。復習階段，他引導學生構建了“人體各系統協調運作思維導圖”，鞏固對生命活動過程的整體認知。

“范老師的課堂上，學生不再局限于按部就班地學習教材文本”，鐘祥五中校長亢朝仁說，“范老師總是引領學生在真實、鮮活的生命世界中展開探究，以整體視角理解生命的活動過程。”

解放“唯一正確結論”思想，讓學生像科學家一樣思考

2009年至2014年間，范華林主持的“生物探究性實驗教學模式研究”“充分利用多媒體教學，有效提高課堂教學效率”等課題研究順利結題，他執教的不少課例在荊門市各類教學比賽中獲得一等獎，荊門市教科研先進個人、學術帶頭人、骨干教師等榮譽接踵而至。嶄露頭角的范華林受到鐘祥市教育科學研究所的關注，在楊國福副所長的指導下，他對課題研究結論進一步整合、提煉、優化，相關成果在鐘祥市教研室主辦的《教研簡訊》刊登，并在全市做推廣。范華林沒有滿足現狀，他清晰地感覺到，學生按照既定的探究流程學習，時間長了，“探究”學習顯得程序化，削弱了探究的味道。

為了解決這個問題，范華林上網檢索相關文獻，閱讀生物學教學期刊，觀摩名師的錄像課和講座，多渠道獲取關于探究學習理論和實踐經驗的信息。經過深入思考，他發現自己之前所理解的探究學習實際上是一種“部分”探究，是教師引領下的“指導型”探究，目的是讓學生套用類似科學研究的過程學習生物學知識，理解科學探究的方法和結論，本質上仍然是內容、方法層面的教學，而非育人本位的教學，這樣的探究難以培育出具有科學思維的人。

科學探究本身是一種探索性活動，不一定像教材上的案例那樣有唯一正確的結論。要想培養學生的科學思維，教師要從看似完美的探究流程中超脫出來，幫助學生破除“探究是為了驗證唯一正確結論”的思想，使學生的探究成為“完全”探究。為此，范華林嘗試了很多辦法，如將教材中的常規問題改編成結構不良問題，增強探究過程和探究結論的開放性；提供探究非常規生物學問題的機會，引導學生應用所學概念解釋生活中的有關問題，并尋求相應的解決方案。

“探究非常規生物學問題并非易事。首先，學生提出的問題要有教學價值；其次，非常規問題不像教材中的案例那樣簡單、明確，學生需要根據實際情況不斷調整和改進探究方法和路徑，才能獲得可信的探究結果；最后，由于探究途徑、探究結果不唯一，學生可能對此感到困惑，不容易適應。”談到這里，范華林想起了教學《生態系統》的一個插曲。

那節課上，學生掌握基本概念后，他引導學生完成教材“觀察與思考”中的連線題，正確反映生態系統中各種生物之間吃與被吃的關系，形成食物鏈，引出食物網。學生通過獨立思考和小組交流，得到了與教師用書一致的答案。然而，一名學生提出應該在“鳥”和“蛇”之間連一條線。范華林抓住契機，引導學生展開探究。有的學生認為不應該連線，因為教材的“生態系統圖”中沒有這樣的關系，生活中也沒有見過蛇吃鳥的現象。一名學生立即反駁，說自己小時候親眼見過蛇吃鳥。另一名學生補充：“去年，我在家后面的樹林里親眼看見一條菜花蛇猛地一伸頭，把一只麻雀咬住，然后吞食了。”范華林肯定了學生尊重事實的精神，并引導學生對“蛇吃鳥會更普遍嗎”提出假說。學生提出“隨著生態環境惡化，蛇的食物（如鼠和蛙）減少，蛇吃鳥的現象會更普遍”和“目前國家重視環境保護，如果我們保護好蛇賴以生存的食物鏈和食物網，蛇吃鳥的現象就不會更普遍”等假說，并自主提出要在課后查閱相關資料，以居住區域為調查范圍展開實地調查研究。范華林順勢為學生提供了研究方法和報告撰寫等方面的指導。

一個月之后，學生提交了研究報告。“如果不是親眼所見，我真的無法相信這些研究方法多樣、論證過程合理的報告出自八年級學生之手。不論研究的過程和結果如何，他們都經歷了像科學家一樣的思考過程，進行了‘真探究。我相信他們心中科學探究的種子已經生根發芽，未來必將枝繁葉茂、碩果累累。”范華林望著窗外滿樹新結的銀杏果，感慨地說。

責任編輯? 劉佳