让学生在探究中学习
——初中生物课程标准和教材中的科学探究浅析
李 红 人民教育出版社
《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》于2001年7月正式颁布了。依据课程标准编写的人教版义务教育初中生物实验教材也于2001年9月进入实验区，与教师和学生见面。这次基础教育课程改革的重点之一，是要转变学生的学习方式，倡导探究性学习，使每个学生都能在主动参与、乐于探究的学习环境中得到充分的发展。本文拟就课程标准对科学探究的要求，以及人教版实验教材中科学探究活动的安排，谈一些个人体会。
1 初中生物课程标准倡导的新理念初中生物课程的新理念是:面向全体学生，提高生物科学素养，倡导探究性学习。
面向全体学生，是指课程标准所提出的要求是全体初中学生经过努力都能达到的。生物科学素养是指参加社会活动、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学概念和科学探究能力，包括理解科学、技术与社会的相互关系，理解科学的本质以及形成科学的态度和价值观。它涵盖了知识、能力、情感态度价值观三方面的要求。提高生物科学素养，不是单纯通过知识传授就能达到的，还应开展多种形式的活动，让学生通过动手、动脑，能动地获得对知识的理解，培养掌握和运用知识的态度和能力。倡导探究性学习，是为了促进学生学习方式的转变，将原来的被动接受式学习转为主动参与的探究性学习。使学生在探究性学习过程中逐步培养收集和处理信息的能力，获取新知识的能力，以及交流与合作的能力，特别是培养创新精神和实践能力。新课程内容标准的10个一级主题中第一个就是科学探究。
2 初中生物课程标准对科学探究的要求
生物课程中的科学探究，是学生积极主动地获取生物科学知识、领悟科学研究方法而进行的各种活动。科学探究通常包括:提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论和表达、交流。
课程标准把科学探究作为内容标准的第一个主题，可见其重视程度。但不是说编写教材和开展教学时，就要把科学探究从其他教学内容中独立出来，单独进行训练，而应把科学探究的内容标准尽可能渗透到各主题内容的教学活动中。
课程标准根据具体的教学内容，提出了70项活动建议。有的活动是要求学生自己设计探究方案的，如“探究影响鼠妇分布的环境因素”“探究酸雨的危害”“探究种子的萌发条件”“探究食物保鲜的方法”。有的活动是要求学生收集和处理信息的，如“收集或实测不同植被环境中的大气湿度数据，并进行比较分析”“收集和交流不同生态系统的资料”。有的活动是要求学生进行观察的，如“观察洋葱根尖细胞分裂的切片”“观察蛙蹼或小鱼尾鳍内血液流动现象”。此外还有要求学生栽培植物或饲养动物，设计校园绿化方案，制作小肠壁结构模型等多种类型的活动。这些活动都要求学生亲自尝试和实践，在活动过程中主动获取生物科学知识，体验科学过程与科学方法，形成一定的科学探究能力和科学态度与价值观，培养创新精神。
3 人教版初中生物实验教材中科学探究活动的安排
课程标准在教材编写建议中指出，对于某一具体的教学内容，可以安排的活动是多种多样的，课程标准对此未做统一的规定，只是就部分内容提出了一些活动建议，供教材编写者参考。
人民教育出版社生物教材研究开发中心认真研究了国外生物教材中科学探究活动的内容和呈现方式，以及我国中学生物教学的现状，按照课程标准的要求，在新编初中生物教材中安排了一系列的科学探究活动，这些探究活动主要有以下特点:
(1)探究活动数量多，类型丰富。科学探究能力的培养是不可能通过少量活动达到的，需要在整个教学过程中经常性地反复训练，当然这种训练不是在同一水平上的简单重复，而是由易到难，形成螺旋式上升的梯度。人教版新编教材，平均每册都安排了50个左右的活动。这些活动有机地整合在整个教材内容当中。探究是多侧面的活动。教材中所安排的探究，既有较完整的科学探究活动，取名为“探究”;也有让学生参与科学探究的某些侧面的活动，如“观察与思考”、“资料分析”、“实验”、“调查”、“演示实验”、“制作”、“模拟探究”、“模拟制作”、“设计”、“技能训练”、“课外实践”、“进一步探究”等，类型多种多样。
“探究”是让学生体验科学探究全过程的活动，教材在设计这类活动时，给学生较大的自主性，为学生发挥富于个性的创造力留出了空间，同时考虑到初中学生的认知水平，适当地加以引导。例如，“探究鸟适于飞行的特点”，先用一段文字作铺垫，引导学生想象在空中释放薄纸、投掷纸飞机、放飞飞机模型的情形，提出探究的问题———鸟的身体有哪些适于飞行的特点;然后呈现几个学生讨论、作假设的场景，提出若干可能开阔学生思路，当然如果学生赞同教科书提供的某一种假设，也可以将其选为己用;在制定并实施计划这一环节，教材采取提示的形式，用一系列的思考题引导学生制定探究方案，并提供完成探究可能用到的一部分资料，以满足收集资料有困难的学生的需要，保证探究活动能在全体学生中落实;得出探究结果后，要求学生自己做出结论，并将探究结果与其他同学交流，互相学习、借鉴。
其他从科学探究不同侧面设计的活动，科学方法和探究技能训练的侧重点各有不同。例如，“观察与思考”侧重训练观察的方法，培养观察能力;“实验”侧重训练实验室操作技能，培养动手操作能力;“资料分析”侧重训练分析图文资料的技能，培养分析能力;“调查”侧重训练走出课堂，到大自然或社会中进行调查的方法，培养实践能力;“演示实验”侧重训练观察实验现象，由现象推导出结论的技能;“模拟制作”、“模拟探究”侧重训练模拟的方法。教材的这一设计意图，正是体现了课程标准“积极提供机会让学生亲自尝试和实践”的要求。
(2)探究活动的设计有一定的梯度。人教版初中生物实验教材中，科学探究活动是按照学生能力发展的水平和需要进行整体设计的，科学方法和探究技能的训练循序渐进。
以“探究”为例，第一册教材首先安排让学生了解探究全过程的活动，每一个步骤都有比较具体的指导，并且对其中蕴含的科学方法进行了详细的分析，然后安排让学生设计探究过程某一个或某几个环节的活动，本册教材的最后，要求学生完成一个全过程设计的探究。与后几册相比，第一册教材对学生的引导性较强，各种活动对学生的思维能力和操作水平要求较低。后续几册教材则加大了学生的自主性，许多“探究”都是引导学生自己提出问题，作出假设，并自主制定计划，对学生设计实验、通过测量获取数据、设计表格记录数据和整理数据的要求也逐步提高。
又如“技能训练”，这是专为培养科学探究技能而设置的练习性栏目，每个“技能训练”侧重训练一类探究技能。第一册教材先安排较简单的观察、比较、测量、计算，然后安排需要较多逻辑思维的分析实验结果、解读实验数据、推理等。后续几册安排的区分事实和观点、综合和概括、评价实验方案等，则是在思维层次上要求较高的技能。
(3)重视科学方法教育。科学方法包括哲学层次的方法、科学探究的一般方法和学科内的特殊方法。按照课程标准的要求，义务教育阶段的学生在生物课中重点学习科学探究的一般方法。包括观察、实验、调查等获取经验材料的方法和推理、判断、分析、综合等思维方法。
人教版初中生物实验教材重视科学方法教育，但不是孤立地讲授科学方法，而是把科学方法教育与具体的学生活动结合起来，让学生通过活动领悟科学方法。当某一种科学方法第一次出现在学生活动中，教材就会把对这种科学方法浅显易懂的介绍用色块标注出来。第一册教材主要让学生了解科学探究的一般过程，分别对观察、实验、调查、收集和分析资料的方法作了简单介绍。随着探究性学习的逐步展开，后续几册教材结合具体的探究内容介绍了是否需要作假设、如何作假设、设置重复组以消除误差、用工具测量的必要性、五点取样法、模拟实验、细菌和真菌的一般培养方法等科学方法。
4 对教师组织学生开展探究性学习的建议
探究性学习是课程标准倡导的理念，教师应予以足够的重视，引导并组织好学生的探究性学习，把这一理念落到实处。
首先，应设法完成课程标准和教材安排的科学探究活动。活动教学需要一定的教具、学具、仪器设备和实验室条件等，除原有的显微镜、永久切片或装片、常用药品外，还应根据课标和教材的新要求，增加必需的学生活动用具。对于教学经费有限的地区，教师可就地取材、因陋就简，制作简易的替代教具和学具，以保证探究性学习的正常开展。此外，由于我国地域辽阔， 各地自然条件差异较大，教材所提到的实验材料不一定在所有的地方都具备，教师可根据当地的实际情况，适当更换实验材料，只要完成课程标准要求的教学目标即可。
其次，探究性学习提倡的是小组合作学习，合作学习有利于活跃学生思维，提高学生的学习兴趣，促进阅读写作能力和社会交往能力的提高，增进对周围同学的了解，增强教师作为指导者的角色，对科学探究能力的培养和科学态度、正确价值观的形成是很有好处的。在目前我国中学生物教学仍为大班额教学，大多数学校实验设备比较简陋的情况下，让学生进行合作学习，先分小组进行活动，小组内讨论、制定探究方案，小组成员共用一套实验设备、合作完成探究，再进行小组间交流，有利于改善课堂学习活动的组织，充分利用有限的课程资源，最大限度地为学生提供科学探究的时间和空间。
第三，科学探究是富有个性的活动。每个学生的素质、基础和努力程度不一样，在活动中得到的发展也不一样。积极参与的学生，会进步得很快，消极被动的学生，进步得慢，甚至会落伍。教师在教学策略上可采取小组内角色轮换制，设法调动每个学生的积极性。对于基础较差、学习吃力的学生，在活动中可给予更为细致的指导，并对他们取得的每一点进步，及时给予鼓励性评价，以使所有的学生都能在各自的水平上得到发展。
