初中生物教材编制如何应对教学中科学探究活动实施的困境，本文主要内容关键词为：如何应对论文,困境论文,教材论文,科学论文,初中生物论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
修回日期：2009-05-06
中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：10000186(2009)08-0057-05
科学探究是新课改中理科课程改革的一大重点和亮点，所有理科课程都强调通过开展科学探究活动培养学生的科学探究能力。我国义务教育课程改革实施八年以来，在初中生物课程的实际教学中，科学探究理念落实得如何？科学探究活动的实施情况对教材编制的改进提出了哪些要求？为此，“新课改后各类初中生物教材特点的比较研究”课题组对目前我国使用面最大的三个初中生物教材版本(以下称为A版、B版和C版)的教学情况进行了问卷调查和访谈研究，并对这三个版本教材的文本进行了比较分析。
一、初中生物课程中科学探究活动实施的情况
2008年，课题组分别对使用A版、B版和C版教材的三个地区发放同等数量的教师问卷和学生问卷，开展问卷调查。每个版本各发放教师问卷40份、学生问卷280份，总共回收有效教师问卷94份、有效学生问卷680份，其中，A版有效教师问卷36份，有效学生问卷254份，B版有效教师问卷28份，有效学生问卷192份，C版有效教师问卷30份，有效学生问卷234份。通过对回收问卷的统计分析，得到以下结果。
(一)教师对几种主要类型科学探究活动必要性的看法
所有版本的初中生物教材都设计了相当多的科学探究活动，既有完整的科学探究活动，又有从不同侧面对学生进行科学方法训练和探究技能训练的科学探究活动，如探究、实验、调查、观察与思考、资料分析(或阅读讨论)等。在问卷调查中，接近或超过2/3的教师认为在教材中设计多种类型的科学探究活动是有必要的。
(二)教师和学生对科学探究活动完成情况的回答
在实际教学中，使用三个版本的地区，三类实践性强的科学探究活动(“探究”“实验”“调查”)的完成情况都不太好(表1)。通过访谈了解到，学生的回答更接近真实情况。“观察与思考”“资料分析”大多不需要学生动手操作，从访谈和近些年调研的结果看，这两类探究活动的完成情况普遍较好，完成比例都在80％以上。
表1 教师和学生对三类实践性强的科学探究活动完成情况的回答
科学探究活动 A版本 B版本 C版本
完成情况 教师 学生 教师 学生 教师 学生
完成半数以上“探究” 64％ 52％ 77％ 46％ 55％ 53％
完成半数以上“实验” 60％ 39% 59％ 32％ 70％ 35％
完成半数以上“调查” 33%
35％ 71％ 36% 34%
42％
对使用面积超过60％的A版本的问卷调查表明，在“实验”“调查”的完成情况方面，学生所处地区存在显著差异(P＜0.05)。回答完成教材设计的大部分“实验”的学生比例是：44％的城市学生和26％的农村学生；回答完成教材设计的大部分“调查”的学生比例是：40％的城市学生和21％的农村学生。
(三)教师对没有按教材要求完成科学探究活动的原因分析
三个版本中科学探究活动落实不太好的原因，排在首位的是受到课时的限制，其次是由于实验室和实验材料的缺乏；而主要不是教师认为探究活动没有必要。
(四)教师对探究活动在科学方法和科学探究能力培养系统性方面的评价
关于教材介绍的科学方法是否全面，分别使用三个版本的教师给予的评价都较高：认为介绍的科学方法全面的教师比例接近80％。
关于教材设计的探究活动对科学探究能力培养的系统性，分别使用三个版本的教师给予的评价都不太高，认为系统性强的教师比例在60％左右，只有14％的农村教师认为系统性强。
二、教材文本设计与科学探究活动实施状况之间的内在联系
课程实施的效果与课程管理、教材、教师等多种因素有关。“教科书对教师在教室的教学及学生的学习，均有重大的影响。”[1]考虑到教材质量与课程实施的效果有着直接而且密切的关系，本课题拟从教材文本层面，分析教材文本设计与科学探究活动实施状况之间的内在联系。
(一)科学探究活动的数量和类型
三个版本都安排了数量众多、类型多样的科学探究活动，平均每册教材中探究活动的数量是44～52个，活动类型多达14种。其中既有完整的科学探究活动，即教材中标为“探究”的活动栏目，也有“观察与思考”“实验”“调查”“资料分析”“制作”“设计”等不同侧面的科学探究活动。
我国绝大部分地区初中生物课开设的情况是七、八年级每周2课时，比课程改革以前教学大纲规定的课时少。按每学期新授课时间为18周计算，每学期用于教授新课的时间只有36课时。科学探究活动与课时的数量比约为1.3︰1。在实际教学中科学探究活动完成的情况不尽如人意，主要原因是课时不足，此外，场地限制、材料限制也是重要原因。
要改变这一状况，一方面，教育行政管理部门、学校应给生物学科增加课时，加强生物学实验室建设；另一方面，教材文本也应根据我国国情做相应改进，在有限的课时内合理安排科学探究活动，选用简便易得的实验材料，对实验场地、器材的要求不要太高。
(二)全过程探究的科学探究活动指导的编写模式
要求学生进行全过程探究的科学探究活动即“探究”的数量，三个版本教材基本一致，都为5—6个/册，但是各版本“探究”指导的编写模式，差异较大。
A版本的大部分“探究”按照科学探究的一般过程编写，有利于学生通过一次次的探究，强化对探究过程和方法、步骤的认识。在低难度的“探究”中，主要采取提示的方式引导学生自己提出问题、作出假设、设计实验方案等。四册教材的“探究”呈现由易到难的梯度。七年级上册侧重引导学生认识和体验科学探究的一般过程；七年级下册侧重引导学生提出问题和作出假设，探究过程需要的时间相对较短；八年级上册侧重提高学生的动手操作能力和实验设计能力，留给学生自主探究的空间逐渐加大；八年级下册给予学生更大的自主性，对学生的思维能力和动手能力有了更高的要求。
B版本的“探究”按照探究目的、推荐器材、背景知识、探究指导、讨论的模式编写，探究指导中包含了提出问题、作出假设、制订并实施计划等步骤。文字量少，提供的指导是粗线条的，学生可以从中获取的信息比较少。四册教材的“探究”安排没有明显的梯度。
C版本采用问题、假设、制订计划、执行计划、分析及结论、交流与评价的模式编写。最初的几个“探究”遵照科学探究的一般过程，后面的“探究”基本上是通过提示的方式给予一定的指导，而不给出具体的实验方案和步骤，开放性比较大。
通过访谈了解到，教材中“探究”指导的开放性过大，缺乏有效的阶梯式的引导，教师在课时紧张的压力下只能选择一部分“探究”开展教学。这说明在深入研究教学实践的基础上对现行教材做修订，是很有必要的。
(三)科学方法教育和科学探究能力培养的系统性
三个版本都重视科学方法教育，对科学方法的介绍渗透在具体的探究活动中，比较全面地涵盖了学生在初中生物课程中应该了解的科学方法。其中A版本还设置了专门的栏目进行科学方法的介绍。三个版本也注意对学生的科学探究能力进行全方位的培养。
将近80％的教师认为教材中介绍的科学方法是比较全面的，约40％的教师认为教材设计的探究活动对科学探究能力培养的系统性不是很好，农村教师反映尤为强烈。从访谈中了解到，教师们认为教材中设计的科学探究活动，在科学探究能力的培养上没有呈现明显的梯度。即使教材设计了梯度，但是由于梯度不明显，加上一半以上的初中生物教师缺乏科学探究的基本知识，而配套的教师用书又缺少科学探究的具体案例及详细的教学指导，教师难以很好地理解、贯彻教材的编写意图。教师们还谈到科学方法的教学是难点，没能找到较好的教学策略，希望教材文本能够为教法、学法提供更有效的指导。
三、应对科学探究活动实施的困难，改进教材编制
(一)立足现代学习观，重新审视科学探究活动在教材内容中所占比例
目前正在使用的各版本初中生物教材，科学探究活动数量多与课时有限之间的矛盾成为突出问题。教材中是否需要如此多的探究活动，探究是不是最好的、最主要的学习方式，值得从理论和实践层面认真反思。
现代教学论在研究了不同理论派别所阐释的学习的本质的基础上，提出了现代意义的学习观，认为学习是一个满足学习者自身发展的需要，引起学习者身心发展变化的过程，是学生主动建构知识和能动改造自身的过程，是一种社会性交往活动。学习方式包括接受学习和探究学习两种基本形态。在学生的学习活动中，接受学习和探究学习是相辅相成、不可相互替代的。[2]
在理科课程中强调科学探究的重要性是毋庸置疑的，但是，“探究性学习不是全部的教学活动。教师应结合具体的教学内容，采用多种不同的教学策略和方法，达到课程目标”。[3](35)分别使用三个版本的教师普遍认为，科学探究活动落实不好的主要原因是课时不足，说明在有限的时间内，学习内容的安排应处理好学习时间、学习方式与学习效果的关系，提高学习效率。
在教学中，并不是所有的学习内容都适合学生亲自动手探究，有的内容通过教师讲授，可能学生的学习效率更高。例如，需要记忆的特定的事实、难以理解的专业名词和规范的行为技能，不适合让学生通过实验试误而获得的知识，只能由少数学生而不是大部分学生通过探究来揭示的科学概念、科学原理，等等。这里所说的讲授，不是平铺直叙的“灌输”，而是生动活泼的讲授、启发式的讲授、与谈话法结合的讲授等，是教师与学生之间积极的、含有探究成分的思维对话。教材编制人员宜立足现代学习观，调整教材中探究学习和接受学习的内容的比例，对数量众多的科学探究活动加以精选、精简或改良，以免许多探究活动形同虚设，不能在教学中落实。
如果深入地剖析科学探究的教育功能就会发现，一本教材是否具有探究性，一堂课是否具有探究性，并不仅仅在于设计了多少探究活动，或完成了多少探究活动，因为科学探究既是学习和领悟科学过程和方法的活动，也是科学教育的内容。只把科学探究看做过程和方法的训练，注重探究活动的类型和数量，这是认识上的偏差。作为科学教育内容的科学探究，应当渗透在教材结构体系、内容选择、呈现方式、语言表达等诸多方面，使全书处处都在引导探究。
(二)探索探究活动指导的发展性编写模式，加强科学探究能力培养的系统性
教材中的探究活动指导，对于学生开展科学探究起到重要的引导作用。在各种探究活动中，全过程探究的科学探究活动即“探究”指导的编写是重点也是难点。调查研究的结果表明，三个版本“探究”指导的编写模式都有待改进，尤其是要加强科学探究能力培养的系统性。
1.发展性编写模式是加强科学探究能力培养系统性的需要
与教材文本的内容一样，教材文本的结构同样影响着教学的效果。科学探究能力培养的系统性问题，涉及教材横向结构和纵向结构两个方面。横向结构指进行能力培养的教材内容是否覆盖能力形成所需的各种要素，具有全面性；纵向结构指进行能力培养的教材内容对形成能力的各种要素的要求是否逐级递进，具有发展性。三个版本对横向结构的处理较好，对纵向结构的处理不尽如人意。形成科学探究能力的要素包括知识和经验的积累，探究技能的熟练运用，科学方法的了解以及掌握，等等。这些要素应在教材文本的纵向结构中呈现发展性，才能与横向结构一起构成比较完整的科学探究能力培养体系。其中，探究技能训练和科学方法教育的发展性编写模式是教材编制的难点。
2.探究技能训练的发展性编写模式
对探究技能的训练，可以在逐渐展开的探究活动中，对某一种探究技能提出螺旋式上升的要求。例如，针对“提出探究问题”这一探究技能，可以提出以下不同水平的要求：(1)学生从教材提供的问题中筛选出真实的、值得探究的科学问题；(2)学生提出问题，在小组内讨论该问题是否可以探究，是否具有明确的指向，即具有较小的应答阈，在教师帮助下确定问题；(3)学生用科学语言将问题清晰、具体地表述出来，并阐明与该问题相关的知识；(4)教材引导学生提出具有较高的知识关联度、较高的预设明确度、较高的信息综合度或较高的思维激活度的问题，这属于较高水平的要求，教材可做弹性处理。[4]
3.科学方法教育的发展性编写模式
对科学方法的教育，同样需要循序渐进。可以根据科学方法的特点，在逐渐展开的探究活动中呈现发展性编写模式。例如，“观察法”要求有明确的观察目的和观察对象，有计划、有步骤地进行观察，做好详细、准确的记录。在最初涉及观察法的探究活动中，教材可以给学生提供观察方案，学生按照方案进行观察，用科学语言简要描述观察结果；在后续的探究活动中，可以由教材给定观察目的和对象，学生制订观察计划，选择适当的观察工具，列出观察步骤，实施观察，用科学、规范的术语把观察结果详细地记录下来；随着学生积累的知识、经验的丰富和掌握的技能的增多，在后期的探究活动中，可以要求学生根据观察目的选择观察对象，制订并实施观察计划，用图、表或数学公式等数学方法表述观察结果，对观察结果做量化处理，增强观察结果的科学性。在此过程中。使学生逐渐领悟观察法在科学研究中的作用及其局限性，逐步掌握观察法。[5]
4.发展性编写模式的整体设计
探究活动指导发展性编写模式的整体设计，除了要考虑探究活动在整套教材中的先后顺序而进行科学探究能力培养梯度的设计外，还要综合考虑各探究活动的知识内容特点、教学目标的维度要求，来确定科学探究能力培养的侧重点应放在哪一种科学方法，哪一种或哪几种探究技能，要求学生达到哪一级水平。最终编制出来的探究活动指导体系，应该有一条清晰的能力培养线索，体现发展性；同时由于每一个探究活动研究的生物学概念或原理不同，侧重训练的科学方法和探究技能不同，强调的探究环节也不同，探究活动指导的呈现又各有千秋。
要从根本上解决科学探究能力培养的系统性问题，使全书的探究活动指导的编写模式呈现发展性，应该改变教材体系建构的思路。通过分析A、B、C三个版本及国内其他版本的初中生物教材，可以明显地看出教材体系的建构，是先建构知识体系，再配置相应的探究活动。由于受到知识内容的局限，探究活动难以形成由浅入深、由易到难的梯度，导致系统性不够强。A版本教材编制人员在构建体系时，曾经设想同时构建知识体系和探究能力体系，再将二者有机结合，既考虑知识内容安排的合理性，又同步考虑探究能力培养的发展性，但是在实际操作中遇到了很多困难。如何解决这些难题，仍有待进一步研究。
(三)以科学史案例为先导、系统的技能训练相配合，提升对科学过程和方法的理解力
科学过程和科学方法，属于“默会知识”，是无法通过直接讲授让学生领悟的。A版本设置了专门的栏目进行科学方法介绍，这是必要的。因为渗透在探究活动中的科学方法，对于学生来说，能够隐约瞥见，却难以抓住其精要。但是光有文字介绍还不够，学生虽然读懂了文本，却无法领悟，在具体的科学探究中运用就更困难了。如果从教育重演论的角度思考，“现代学生的学习过程是对人类文化发展过程的一种认知意义上的重演”[6]，在科学方法的介绍之前，安排一个科学史案例作为铺垫，增加学生的感性认识，也许可以达到潜移默化渗透、“润物细无声”的教学效果。采用“科学史案例铺垫—科学方法介绍—科学探究活动实践”的编写模式，可能更有助于学生体验科学的过程和方法，领悟并运用科学方法。
为了加深对科学过程和方法的理解，提高科学探究能力，学生还应系统掌握基本的探究技能。我国的生物教材在这方面是比较薄弱的，三个版本中，仅A版本设置了专门的练习性栏目，然而也不成系统。国外生物教材在这方面的经验可供借鉴。在我国较为流行的中文版美国初中教材《科学探索者》和美国高中教材《科学发现者》，都对探究技能进行了全面、系统的训练。《科学探索者》有进行基础探究技能训练的“增进技能”栏目和强化探究技能的“技能实验室”。《科学发现者》除了完整的生物实验，还有侧重训练探究技能的迷你实验和技能实验。
在开展探究活动之前，有科学史案例为先导，供学生了解科学研究的真正过程，从科学家的研究历程中体验科学的过程和方法，再以整个初中生物课程安排系统的探究技能训练相配合，将有助于学生提升对科学过程和科学方法的理解力，提高科学探究能力。
(四)正视城乡教育发展的不均衡，加大教材编制的弹性，建设立体化教材
从问卷调查获得的数据看，“实验”“调查”的完成情况，都是农村比城市差，并且存在显著差异。在教材设计的探究活动对科学探究能力培养的系统性方面，只有14％的农村教师认为系统性强，远远少于城市教师，说明在理解教材的编写意图上，农村教师存在较大的困难。
农村地区科学探究活动落实的情况比城市差，原因可能是多方面的。例如：教学经费缺乏，没有足够的资金建设生物实验室；生物学科在农村初中学校不受重视，开课课时严重不足；缺乏具备生物专业背景的授课教师；等等。而作为课程实施的重要影响因素之一的教材文本，可以通过教材内容选择和编写方式的改进，在一定程度上缓解城乡教育发展的不均衡。
《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》在教材编写建议中明确指出：“教材选取的内容应当具有一定的弹性和灵活性，以适应不同地区、不同学校办学条件的差异和学生个性化、多样化发展的需要。”[3](42)教科书中科学探究活动的编制，可以从以下几个方面加大弹性，以兼顾城乡教育资源的差别。(1)探究活动情境的创设、探究活动内容的选择，多联系时代，联系社会，体现STS思想。既反映城市发展的日新月异，也反映当代农村欣欣向荣的新气象，激发农村学生立足现实、城市学生关注农村，满怀激情投入到社会主义新农村的经济文化建设当中。(2)尽可能提供多种实验材料和实验用具供学生选用，以便于生物实验室装备条件较差的学校的学生能够设计低成本实验，使学生既了解规范的实验要求，也能够根据实际情况因地制宜，保证探究活动的开展。(3)探究结果和结论的应用，同样应该体现STS思想，延伸拓展至解决现实生活中的问题，特别是解决农业生产中的问题。最好能与农业新技术、新成果的介绍结合起来。
教科书的弹性是有限的，加大弹性，还要从立体化教材建设着手。现代化的教材应该是立体化教材，除了教科书，还应该有教师教学参考用书、学生科学探究报告册、科学探究指导书、科学探究指导光盘、科学探究案例选编等一系列配套课程资源，其中一些品种，可以考虑编制城市版、农村版、综合版，或者南方版、北方版。立体化教材的开发，将使教材的弹性、灵活性更大，能够更好地满足不同地区、不同学校、不同专业背景教师的要求，更好地满足学生差异化发展的需要，促进科学探究活动的落实。