例谈科学探究如何促进学生的概念建构

摘 要：科学探究教学应以建构知识和发展学生的科学探究能力为主要目标。通过对“消化”探究课例的分析，提出科学探究活动促进概念建构策略，让学生亲历探究与概念生成的过程，在探究活动的基础上对概念进行言语、图解等明确的表达与概括。

关键词：初中生物；科学探究；概念建构

一、问题的提出

科学探究是一种高级的问题解决活动。科学探究教学应以建构知识和发展学生的科学探究能力为主要目标。在现实的初中生物课堂教学中，科学探究课堂往往场面热闹，但探究过程流于形式和表面，内容和思维难以深入，建构概念、发展探究能力、培养科学精神和科学思维的目标难以实现，甚至于产生失控、低效的探究课堂。以人教版七年级下学期“消化和吸收”的“消化”的教学为例：

甲教师在“消化和吸收”的课堂教学中，按照教材中的知识呈现顺序，先读、背消化的定义“食物在消化道内分解成可以被细胞吸收的物质的过程”；接着通过小组合作拼贴消化系统模型以认识消化系统的结构，一轮热闹的比拼读、背消化系统的结构名称之后，教师再引导学生提出问题：“馒头在牙齿的咀嚼、舌的搅拌和唾液作用下，为什么会变甜？”接着教师演示和讲解“探究馒头在口腔中的变化”的实验，教师在讲台上边做边讲，台下的学生心不在焉地观看实验操作过程，出现实验结果“有一支试管加碘后不变蓝、其他两支均变蓝”，分析得出结论“馒头变甜与唾液的分泌、牙齿的咀嚼和舌的搅拌都有关系”；最后，学生阅读教材后再一次小组合作完成角色扮演：淀粉、蛋白质、脂肪在消化系统中经历的消化过程。于是，一节关于“消化”的课堂教学在忙碌和喧嚣中结束。

笔者课后问了该班部分学生“什么是消化？”学生并不能很好地表达出消化的定义或概念，显然学生对消化概念的理解和掌握仍不深刻。这一课的教学中，教师止步于探究教学中小组合作等的表面形式，把学生读、背定义替代了“消化”概念的建构，没有更多地让学生亲自完成“探究馒头在口腔中的变化”实验过程、实验结果及结论的分析讨论，把探究实验还是教成了灌输式的实验具体操作步骤、结果、结论的讲解，以至于出现了学生在课堂40分钟内，看似数次小组合作交流，嘴巴上“动”，肢体上“动”，却鲜有深入脑中的“动”。本探究实验的重要目的“消化酶与消化”的概念构建显然是弱化了，至于其中的对照实验的科学思想方法学习也消弭于热闹的记背消化的定义和消化系统的结构名称之中。

现实课堂中出现不少类似于这样的“假探究”“假合作”，原因包括教师对科学探究的价值、内涵等缺乏深刻的理解，对具体的某一个探究活动的目的、过程、教学方法和组织形式等缺乏深入的研究；教师往往把表达概念的名词和定义当做概念的组成要素，帮助学生逐字逐句分析，还有的教师认为学生做实验会耗费大量时间，把实验改为讲授或演示，因而探究活动在概念建构过程中形同虚设；因探究活动预设的不足，导致学生对探究设计的忽视、探究过程的缺失，使得探究过程中思考结构模糊。这种忽视通过探究生成知识的教学成果在学生脑中很快会成为过眼烟云，而且可能付出更大的代价，造成学生心灵上对科学的排斥甚至厌恶，或者科学精神的缺失。因此，概念建构需要建立在表象的基础上，而表象来自观察与实验探究，让学生亲历探究生物知识概念的再创造过程，在问中学，在做中学，在思中学，从而提高教学的实效性。

二、科学探究促进概念建构的例析

再谈初中学生关于“消化”的概念建构。人每天都要进食，在人体内每天都经历着消化过程，学生对于“消化”这个词也不陌生，但是对消化的类型、消化酶、消化的原理等消化概念包含的内涵和外延却是未知或者是模糊的，所以这一类的概念建构最好通过科学探究实验来辅助，即充分利用“探究馒头在口腔中的变化”的实验来深刻理解消化的本质从而有效建构消化的概念，这也是培养生物科学素养很好的资源。以乙教师的教学为例：

（1）提出问题

教师取一块馒头，请一位学生放到嘴里细细咀嚼并说出感觉，引导学生提出问题“馒头在牙齿的咀嚼、舌的搅拌和唾液作用下，为什么变甜了？”

（2）实施实验

分小组按下表1顺序完成实验并将实验结果记录在表格中。把教材中的图解设计成表格，利于学生快速准确完成实验操作取得实验结果。

（3）分析实验过程和结果并得出结论

在学生经历了提出问题和实验过程后，在观察到实验结果的基础上进行分析讨论：

师：第1、2、3组分别模拟了口腔中的什么情形？

生：第1组模拟了牙齿的咀嚼、舌的搅拌、唾液的作用；第2组模拟了牙齿的咀嚼、舌的搅拌；第3组模拟了唾液的作用。

师：第2组与第1组比较，少了什么条件？第3组与第1组比较，少了什么条件？

生：第2组与第1组比较，少唾液的作用；第3组与第1组比较，少牙齿的咀嚼、舌的搅拌。

师：第1组试管中的环境和我们平常进食相似，我们称之为对照组，第2和第3组均比常态少了某些條件，我们称之为实验组。大家会注意到，除了这些控制的条件差异之外，馒头块或馒头碎屑的量、唾液或清水的量都是怎么样的？为什么？

生：相等的。这样可以排除除控制条件以外的其他因素的影响。

师：为何3支试管都要在37℃水浴中保持10分钟？

生：模拟口腔环境里的温度，三个组的反应时间也要相同。排除温度因素和反应时间对结果的影响。

师：在每支试管中加入等量碘液的作用是什么？

生：碘液可以检验试管中是否存在淀粉，因为淀粉遇到碘会变蓝色。

师：请展示和描述你小组的实验结果。

生：第2组、第3组变蓝色，第1组不变蓝。

师：分析这些实验结果，得出什么结论？

生：第2组变蓝色，说明试管中的淀粉仍然存在，则可以得出：少了唾液的作用，只有牙齿的咀嚼、舌的搅拌的作用，淀粉没有发生变化；第3组变蓝色，说明试管中的淀粉仍然存在，则可以得出：少牙齿的咀嚼、舌的搅拌，只有唾液的作用，淀粉没有发生变化；第1组不变蓝，说明试管中的淀粉已没有了，说明淀粉的变化与唾液的作用、牙齿的咀嚼及舌的搅拌均有关。endprint

師：分析得很好。通过这个实验我们可以得出结论：淀粉的变化与唾液的作用、牙齿的咀嚼及舌的搅拌均有关。

从上述教学过程来看，教师没有让学生从头设计在教材中写得明明白白的实验，而是让学生充分体验实验过程、观察实验结果，师生讨论热烈有序，思维一环扣一环，学生在实验设计的变量控制、对照实验的科学方法方面有深刻的思考和良好的表达，对探究实验解决问题过程的严谨性又有了一次很好的体验和强化。教师并没有止步于此探究实验的科学方法目标上，而是准确把握了此探究实验的重要目标——“消化”概念建构，于是带领学生进一步分析、提炼、归纳，生成消化类型、消化酶与消化的概念。

师：谁能解释“馒头在牙齿的咀嚼、舌的搅拌和唾液作用下，为什么变甜了？”第1组实验中的淀粉究竟变成了什么物质呢？从第1组和第2组的条件差别来看，关键是唾液起了作用，唾液中含有什么物质？唾液和淀粉之间有是怎样发生作用的？

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麦芽糖。麦芽糖遇碘液不变蓝。麦芽糖有甜味，淀粉没有甜味，所以馒头在口腔里经咀嚼变甜了。

师：解释得很好。唾液淀粉酶是一种消化酶，由唾液腺分泌。胃腺分泌的胃液中含有胃蛋白酶，肠腺分泌的肠液中含有多种分解糖类、蛋白质和脂肪的消化酶。消化酶可以促进一种物质转变为其他的物质，不同的消化酶能把食物中大分子的淀粉、蛋白质和脂肪分别分解为葡萄糖、氨基酸、甘油和脂肪酸等小分子的物质，这个过程我们称之为化学性消化。我们把舌的搅拌和牙齿的咀嚼在消化过程中所起的作用叫作物理性消化，因为在这其中，淀粉并没有转化为其他物质。

接下来，教师要求小组的学生依托概念图，概述什么是消化，进一步加深学生对概念的理解，锻炼学生思维的有序性，加强表达和交流。这时，教师引领的探究还没有止步，接着教师问：“你们对这个实验和消化的概念还有什么疑问吗？第3组实验中的淀粉都没有分解吗？”马上激起了众生的争执。在无疑处生疑，在疑处探疑。可以说，学生开始运用自己刚刚学习到的概念进行分析思考解决新问题了。从整个教学过程来看，围绕着一个探究问题，通过实验操作、比较分析、交流思辨，学生建构了一个完整的概念“消化”，整个课堂既重视过程也重视探究成果的提炼，既重视科学方法目标的达成也重视知识目标的实现，尤其是在探究的基础上对建构的概念进行了言语、图解等明确的概括和表达，促进了学生的内化过程。

三、科学探究是概念建构的最佳路径

探究活动目标之一就是建构知识。学生分析和解决问题的能力的提高，必须通过学生亲自参与探究活动来实现，别无他途。概念教学本质上也是思维的教学，而探究活动因为结果未知、参与性好、能激发学生的好奇心和思维的积极性，在教学中设计和开展适宜的科学探究活动，并根据概念的特点，引导学生进行意义的建构，使概念内化于学生的头脑中，成为他们分析和解决问题时心智操作的工具。所以，一项探究活动的设计，应首先考虑学生通过这一项活动能建构哪些概念，如何建构这些概念；发展哪些方面的探究能力，确定能力目标侧重点，在活动方案中提出要求和作出安排。总之，只有把体验科学探究过程与掌握真正意义上的科学概念和谐地统一起来，才能真正有效地促进学生生物科学素养的提升。

参考文献：

[1]罗星凯.实施科学探究性学习必须正视的问题[J].全球教育展望，2004（3）.

[2]赵占良.高中生物课标教材探究活动的设计和教学建议[J].人教网，2007.

注：本文系广东省教育科研“十一五”规划2010年度研究项目“七、八年级生物科学探究教学的行动研究”（课题批准号：2010TJK244）的研究成果。

作者简介：陈惠琴，1972年生，女，高级教师，理学学士。

编辑 李烨艳endprint