小组合作学习对小学科学教学的独特功能

王学男 叶宝生

摘 要:小组合作学习是我国新一轮课程改革中大力提倡的组织形式。结合实例的论证,从科学方法、科学知识和科学情感态度三个方面探讨小组合作学习对于小学科学教学的独特功能,可为合作学习在学科教学中的应用提供借鉴。

关键词:小组合作学习;科学方法;科学知识;科学情感态度

中图分类号:G623.6 文献标识码:A 文章编号:1009-010X(2009)10-0052-03

20世纪80年代,合作学习(cooperative learning)理论进入中国学者的视野,并由我国的教育理论工作者和教师不断予以丰富。合作学习的重要性和价值越来越被广大教师所认可,它对改善课堂内的社会心理气氛、促进学生良好的非智力品质的发展,起到了十分积极的作用。

但由于许多教师只是简单机械地将合作学习的形式模仿套用,并未真正理解其内涵,实践中流于形式、效率不高,未能发挥其优势。合作学习广泛适用于任何学科,又因不同学科特点而具有特殊性。合作学习在小学科学教学

中发挥的独特功能,既体现科学的本质特征及小学科学教学的特点,又突显了合作学习的实效性和针对性。

目前,小组合作学习是在教学中使用最多的合作学习方式。鉴于此,本文从三个方面分别讨论并分析小组合作学习对小学科学教学的独特功能。

一、小组合作学习可有效强化对科学研究方法的体验

小学科学课程把科学探究作为学生学习的主要方式,这种“简约复演”式的科学探究活动充分体现了科学的本质特征,以动态的观点突出了科学研究方法的重要性。

培根认为科学是实验的科学,科学定律是通过归纳得出的,这在很大程度上说明科学方法在科学发展中的重要作用以及归纳在科学方法中的重要地位。“科学是一种证实的知识,而证实是归纳的,证实追求数据的量。”明确提出了数据的量是归纳的基本保证。归纳法是一种从个别到一般的论证方法,它通过许多个别的事例或分论点,归纳出它们所共有的特性,从而得出一个一般性的结论。因此,可供调查的事例或分论点越多越充分,提供可靠的支持,使结论越逼近真实。归纳法最大的困难在于不可能完全归纳,它的合理性是通过量的积累过程来减小误差,确保结论最大限度趋于可靠。

在归纳法的科学指导下,探究活动的科学结论是基于充分的证据的基础上获得的,是以“数量”为基本保证的。在英国的科学课程标准中提出“做充分的观察和测量以减少误差并得到可靠的证据”。美国的课程标准也写道:“收集数据所采用的技术提高了数据的精确度,使科学家能够分析调查研究结果并使之量化。”二者都明确提出对于探究活动中相关证据的量的要求及其意义。

小组合作学习在小学科学教学中的运用,对于科学研究方法的突出作用主要体现在三个方面,分别是体验科学归纳法、体验科学统计规律和体验减小偶然误差的方法。

1.体验科学归纳法。

如《观察鱼》一课,教师提供各种实验材料,有双面胶、夹子、筷子、红墨水等,让各小组根据其兴趣进行自主探究。学生利用不同材料,发现鱼各个方面的特点,并最终在交流中建构起关于鱼的认识。有的组用双面胶粘或者用夹子夹住鱼的尾巴,发现鱼不能正常游动,得出了鱼的尾鳍与游动有关;有的组用筷子敲鱼缸,发现鱼没有什么明显反应,得出鱼的听力不是很好;有的组把红墨水滴在鱼的鳃旁边,发现红墨水被冲散,但滴在鱼嘴旁边,红墨水被吸入,得出了鱼是用嘴吸气,用鳃呼气的。每组都以组内成员共同兴趣点为基础得出结论,在组间交流中,互相补充,共同建构了本课的知识。

2.体验科学统计规律。

《抛硬币》一课是典型的统计问题。学生4人一组,全班共8组,以统计正反面次数来说明概率问题。各组记录正反面的次数分别为12∶8;15∶5;10∶10;9∶11;1∶19……等等。每一次实验结果都具有偶然性,是不确定的;无穷次结果具有必然性,是确定的,这就是概率。每组的实验记录很难得出普遍性规律;但如果把各组实验的数据累计,就会增加样本量。实验次数越多,收集数据越充分,统计的结果越能说明问题,越具有普遍性。实验20次,40次……其结果都仍会有很大差异,但在样本量增加的过程中差异在缩小,趋同性逐渐增强,在“大数”原则下才能得到趋势性结论。样本量不断增加,逐步向无穷延伸,概率也越来越接近1:1,体现了数据趋同的过程。小组实验数据在不同规模上的应用,体现了规律过程和概率结论。从课堂教学角度来讲,小组合作学习可以提高效率,即在单位时间内增加实验次数。

3.体验减小偶然误差的方法。

在实验过程中,系统误差和偶然误差影响实验结果是不可避免的。偶然误差是由实验者的操作造成的,其特点是,多次重复同一测量时,取算术平均值来减小偶然误差。系统误差是由仪器结构缺陷、实验方法不完善造成的,可以通过改进实验仪器精度和实验方法来减小。在两种方法无法改善的条件下,数据处理再次成为减小误差的关键,可通过多次测量求得平均值来获得一个逼近真实的值。

利用单摆测量周期来具体说明。学生以小组为单位进行实验,共测量3次周期,3个不同的周期数是由实验者操作得出的,需利用求平均值的方法计算出最终结果。学生在合作中,体验了减小偶然误差的方法。测量周期要求观察小球摆动N次并计时,再计算出周期,此处N次是为了减小系统误差。另需说明,在实验操作中,同时存在偶然误差和系统误差。

二、有效利用合作小组与成员交流建构合理的对自然界的认识

从认识论的角度理解,科学既是一种结果,又是一种过程,是以系统知识形态存在的,又处于不断补充、完善和修正的发展过程。科学知识的依实性、科学知识获得的建构性和科学认识的发展性共同体现了科学的本质特征。

科学知识的依实性是首要前提。实事求是其基本要求和核心要素。因为科学发现揭示自然界的客观规律,它不会因人的主观意识而改变。

科学知识获得的建构性与科学认识的发展性是相互渗透、相互支撑的并列要素。因为科学本身是可错的,旧的知识体系在不断地补充、修正,甚至被颠覆的过程中发展。科学哲学领域里的权威人物(英)卡尔·波普尔认为:科学是在犯错误并一个一个地改正错误的过程中发展起来的。我国学者赵学漱等人也认为,科学是一种不断前进和自我矫正的探究过程。

建构主义学习理论和多元智能理论都充分论证了“合作”对于科学知识的建构和科学认识的发展的重要作用。小组合作学习提供了“情境”,使组员通过“协作”、“会话”完成探究。另外,多元智能理论提出了智力的多元性、差异性及其多维度的特性。要使每个学生的理解更加丰富全面,就必须通过彼此间的充分合作和广泛讨论。

如《水》一课,教师准备好实验材料:水、露露、橙汁、醋、奶、油等,让学生选择任意方法将水与其他液体进行比较,从而进一步了解水的性质。学生有的用眼睛观察,有的用鼻子闻,有的动手触摸,有的用嘴尝味道,有的不停用筷子搅动或者摇动瓶子,并及时记录。实验须是客观依实的,但个体的实验带有自身的局限性、主观性,对事物的认识难免会有不同程度的错误、片面性,但通过交流,使学生之间的知识互补并弥补个体观察的不足和实验时的失误,从而改善其学习方法。教师力求充分利用学生头脑中已有的经验认知去探究,经过组内和组间的交流互补,对新旧信息间及新信息的不同角度进行构建并使其内化。

三、小组合作学习有助于科学情感态度培养

国内外学者对科学的态度与精神的理解各有侧重,但其中一些基本内容还是持一致意见的:求实、严谨、怀疑、创新、合作等。

科学的理性得以体现是以实证为基础的,批判和创新的依据源于尊重客观事实及已有的知识体系,合作是一种承载科学精神并使其具体化在科学活动中的组织形式和必然要求。科学研究本身是一项复杂的社会活动,具有社会性,随着科学的发展,越来越离不开科学家之间的合作。

在小学科学教学中,探究活动是小组内或小组间的学生,以尊重科学为前提,以事实为依据,互相监督,共同收获的。但在实际教学中经常会出现“人云亦云”或者附和书本、教师的情况,而使其失去本应有的意义和效率。究其根源,缘于学生未形成求真依实、批评、怀疑和合作的科学精神。很多学生没有依据自己的观察或实验的结果,不尊重客观事实而盲目跟风。而以小组为单位,组内成员可以互相监督,大胆质疑,充分发挥学生的主动性及互动性,并形成一种良好的科学氛围以促进科学情感的养成,使科学探究活动本身及其结果更具实效性和科学性。

在《水沸腾》一课中,测量“水的沸点”时,5个小组汇报的结果均为:水的沸点大约是100摄氏度,只有一组结果为97摄氏度,并附有详细描述:“大量气泡上升、变大,到水面破裂,温度计升温。”教师给予该组充分肯定并鼓励全班同学一起找原因。再次实验时,其他组发现该组在读数时,过早撤掉酒精灯,使温度在短时间内迅速降低。最后,教师引导学生再次使用该组的温度计重复实验,讨论交流得出实验结论和注意事项。在学生探究过程的每个阶段都渗透着实事求是的科学情感和态度的培养。组内、组间的互动都可以起到很好的借鉴与帮助作用。

鉴于教学实践中小组合作学习的一些问题,本文从科学方法的体验、科学知识的习得和科学情感态度的培养三个方面,针对科学学科特点和小学科学教学进行了探讨,愿为进一步研究、应用小组合作学习和学科教学有一定的裨益和启发。

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