基于生态学视野的科学课堂研究

阮庆元

（台州市温岭第三中学，浙江 台州 317500）

所谓“自然生态系统是指在地球表面的一定空间中，生物群体与无机环境，通过能量转换与物质循环联结成的相对稳定的矛盾统一体。”系统是具有特定功能，相互间具有有机联系的许多要素构成的一个整体。

课堂教学活动可以看作是具有生物主体的教师、学生以及所处环境[教学资源（包括教材）、教学目标要求、教学信息流、教学手段等要素组成]交互作用而形成的生态系统，同样具有鲜活的生命特点。显然，课堂教学也是一个生态的自然状态，它不断地进行物质、能量和信息的交流、平衡、协同、进化，并激发系统活力，促进师生不断发展和成长。

一、教学生态的基本认识

（一）教学生态的构成要素

教学是由学生与教师共同组成的双主体系统，其客体是教学环境，以教学活动为中心并对教学产生影响的所有元素都可称为教学环境。教学环境主要包括教学空间、教学目标、教学内容、教学手段、教学方法、教学氛围等等。教学生态指教育各因素的相互作用而形成一种相互依存的态势（图1、2）。

图1

图2

教学生态要素由九大板块构成，三个同心圆的板块环环相扣。表达着生态构成要素一即多，多即一的相互依存、相互制约的多元互动关系。外圆六个板块就是造势，营造与教学主体紧密相关的基座，并在此基础上产生双主体的协同共进关系，最后达到最高目标——学生发展。

学生发展这一板块在各板块中位于中心的最高地位，是因为在教学活动中，无论教学主体还是教学客体，都同时居于同一教学系统中，主体和客体相互规定、相互发展都始终围绕核心——学生发展，这也是教学的最高目标。

（二）教学生态的目标维度

良好的教学生态是指教学主体和客体等各因素在知识和技能、过程与方法、态度情感和价值观三维目标导引下和谐共振、相互促进、协调发展的一种“生态”（图 3）。

图3

图3

传统的教学，突出强调知识与技能目标一维目标的达成，即教学崇尚统一性、一致性、简单性、必然性以及整体性，以理性为核心，其目标指向于科学知识本身。在这一情境中教师往往处于绝对的中心地位，按照自己所理解、预设的知识目标规范学生的学习。但实际的教学主体间的差异、教学方法选择就具有独特性、意外性、复杂性、创造性、情感性，教学过程则体现出关怀问辩，亲密无间，循循善诱，相互熏陶，教学相长，课堂教学沉浸于一种丰富、和谐、温暖、疏朗、博大的氛围之中。这样的情境更有利于学生的自由发展，更有利于学生的实践创新。即主体与客体在围绕着三维目标，在动态中交错互动、平衡中发展完善。

（三）教学生态的内在规律

1.系统性

如前所述，构成教学生态的因素是十分复杂的。其中人的因素指教学中的学生和教师，是教学的主体因素。学生是受教育者，教师是实施教育者，学生的学习与教师的教统一于教学中，二者之间是一对共生体。物质因素包括教室内的设施、媒体、时间、空间以及自然形态等，物质因素构成课堂自然环境。譬如其中的设施因素，有讲台、课桌椅、黑板等教室内的陈设，而其排列形态又影响到教室内的空间因素。在一般认识上，物质因素往往被作为隐性的教育手段，并对教学的开展施加影响。实际上物质因素的转变给教学带来的是深层次的变革。

精神因素是建立在物质因素基础之上的，它包括课堂上的人际交往、心态、情感、评价、舆论、观念等。精神因素丰富复杂而且易于变化，产生于人，作用于人，与个体的心理和集体风气有着极为密切的关系。从生态学的角度来看精神因素属于环境的范畴，却又超越了环境的范畴。

由如此庞大而复杂的因素构成的教学，通过相互因素之间的协调、制约，形成一个既对立又统一的系统。

2.平衡性

平衡是生态系统最理想的境界，大自然多姿多彩、物竞天择、新老交替，演绎着生态平衡的神奇与美丽。教学的生态平衡体现教学与生活的交互转化的同时，教学各因素之间通过相互作用达到相对稳定的平衡状态，教师与学生和谐共进，人与环境相互应答，从而最大限度地实现学生个体的进步与发展，这应当是一种生态化的教学环境。

3.生成性

应当明确的是，教学面对的是个性鲜明的学生，要完成知识传递、能力培养、人格塑造等基本任务，教学目标的明确性与操作过程中的不可预见性往往同时存在，单纯的情景预设具有自身的局限性，无法实现教学的目标的全面落实，也就谈不上促进学生的全面发展。

（四）教学生态的实践价值

在教学中，能够意识到生态课堂主、客体间的相互关系，就会关注教学环境很强的开放性。即使教学概念内涵增加，但在一定教学时空内，围绕某一学习内容，教师、学生和教学环境相互影响、相互作用的具有信息传递功能的统一体却是永恒的。因此，教学生态系统具有很强的生命力。

明确教学过程中教师、学生、课堂教学环境三要素关系问题后，就可以克服片面地研究教学过程，忽略教师与学生两大主体与教学环境的相互作用，可以改变传统教学以教材为中心的教学观念。使教师认识到在教学过程中，必须以学生这个主体的发展为本，选择适合学生特点的教学环境元素进行教学，并将整个课堂教学活动看成是一个动态的立体过程。

二、教学生态的实践建构

自然生态系统一般包括三个基本系统：①开放的系统。②反应的系统。③反馈的系统。自然生态系统就是通过这三个系统进行协调和控制以维持本身在动态中平衡的。我们借用、移植生态学的概念、观点和方法来审视和研究教学系统，试图寻求一种包含着动态的、相互依赖的和复杂的适应系统，促进师生和谐发展和成长。

（一）建构开放的教学系统

课堂教学是以教师与学生为主的双主体系统，主体性是人作为社会活动主体的本质特征，其包括自主性、主动性、创造性三个基本特征。自主性是对自我的认识和实现自我的不断完善；主动性实质是对现实的选择，对外界适应的能动性；而创造性则是对现实的超越。

1.教学内容的开放，为学生自主发展拓展空间

社会在飞速发展，特别是科技的进步，使人类社会产生日新月异的变化，全球的自然环境与社会环境都在发生改变。而教材只是一个主要的教学素材，这就要求教师以教材内容为依托，创造性地使用教材，为学生的自主发展拓展空间。

【课例1】《生命起源》，课文阐述了化学进化造就了生命。但迄今为止关于生命起源的理论都仅仅停留在假说，而非客观事实。立足教材、拓展教学内容，呈现人类认识生命起源的历程，使学生体验科学本质，就成为本节学习的重要目标。我们在教学中，先从“上帝造人”与“解剖学”的关于男性肋骨的事实对比；引出米勒实验与化学进化，并介绍该学说还无法从有机物到生命这一环节实验中得以突破，发散至“外星起源说”、“海底烟囱起源说”，拓展性介绍该生命起源的研究前沿。

2.教学方法的开放，为学生的主动性学习搭建平台

如果说教学内容的拓展为学生的发展提供了一种可能，那么教师教学方法的灵活多样，则为学生积极主动地学习搭建了一座平台。古人云：“知之者不如好之者”，这道出了兴趣在学习中的重要作用。因此针对学生的年龄特点及心理差异，在教学方法中应特别重视处理好教与学的关系，通过采取不同的方法培养学生认识社会、适应社会的能力。

【课例2】《信息的获取和利用》，让学生在课外观看电影《花木兰》。从烽火四起、群众奔走相告、军书通告全国等镜头，让学生感知到古代信息传递的重要方式，并结合当今科技，谈谈信息的获取途径。再从虚假军情，提出信息可能是虚假的、隐性的，同时存在感官误差等，然后引出信息处理的重要性及一般的方法、途径。最后以世界地图，让学生发现隐藏的信息、尝试提出“大陆漂移说”，并在众多信息中，寻求支持学说的证据，在开放的教学手段中实现知识的内化。

（二）建构反应的教学系统

学生是教学的主体之一，主体适应于客体而存在，因此，教学必须依照学生年龄特征和个别差异，考虑学生的知识水平和接受能力，做到有的放矢地进行教学。

1.个体自主学习

在教师的指导下，以学生独立学习、思考为前提，以学生已有的知识经验和生活经验为基础，让学生通过多种解难释疑尝试活动，自己发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的一种学习活动形式。具有自组织功能，使知识传递更为结构化。

【课例3】《常见无机物相互关系》，相互关系处理为八大圈之间的复杂关系。但其关系可以分解为七个单元（具有辐射状线条的圈，图4）。每个圈间相互关联，共生共存，因此，单元的有效分析与整合是有序处理关系图的关键。学生以熟悉的铁为例，独立完成用化学方程式说明其性质的活泼。然后对众多的方程式进行归纳、整合。

图4

2.小组合作学习

对学生进行分组，分组时考虑不同个体间的互相搭配。对组里学困生加强辅导、多巡视、多关心、多鼓励，给他们“开小灶”；对中等程度的学生特别重视基础、强化比较，触类旁通；对优生注意自学能力的培养，加强思维训练，允许超前。分组教学在坚持面向全体的前提下，做到了既满足优生的学习需要，又避免使学困生成为被遗忘的群体，使每一个学生在课堂上都处于兴奋状态，在不同的层次上攀登学习新高蜂。

【课例4】《眼和视觉》，先设定u>2f情况下，像的找寻和特征归纳；然后给予优生一个问题，根据光路可逆，你还能猜想出什么结论，再由学困生或一般的学生进行验证，得出2f>u>f情况下像的特征与像距。这样使优生在实验中能主动地提出猜想、探索规律，而学困生可以将复杂实验现象抽象到规律这一过程简化成验证性实验。

（三）建构反馈的教学系统

教学是一种双边活动，体现着教师与学生两个主体间教与学相互作用的过程。教与学既对立又统一，在这对矛盾中，双方都是积极因素，相互间充满着反馈与调节，实现以教促学，以学促教，以学促学，使整个教学过程处于共振、互动和平衡发展之中。

1.师生互动，预计与生成

教学改革实质是师生对占有资源权利的再分配。这句话不无道理。在传统的知识传授论下，教师是权威，不仅占有信息资源（课本知识），而且占有课堂教学的时间资源和空间资源（以教师讲为主），学生处于无知、无权的地位，唯一的任务就是接受知识和训练。但事实是两主体间应共同占有和建设资源，合作解决问题，互相促进。

【课例5】《运动和能的形式》，笔者预设运动与能成关联关系，呈现出对称美（图5）。在讨论中，学生体会到世界上的万事万物都在变化，即在运动，于是生成运动、能与物质的三角关系。也有学生认为世界中还有其他的能，如电能，那么类比迁移到核运动……整节课在预设中大量地生成，使教学在动态发展中不断平衡、前行。

图5

2．生生互动，合作与创新

在传统的传授论思想下，课堂的交流主要是教师与学生整体之间交流，学生与学生之间缺乏交流，即便有也只是限于同桌之间的交流，不仅是因为教师占据了课堂的大部分时空，而且有限的时间和较大的班额也不允许学生之间的广泛交流。学生之间孤立的学习和交流的缺乏往往导致过度的紧张和竞争，不利于培养学生之间合作精神。每个学生可以代表个人或某学习团体对自己感兴趣的问题发表自己的观点，倾听他人提出的思想和意见，并以此展开讨论。在多向的交互中，学生可以得到来自同辈的支持与关注，不断完善和丰富自己的认识，增强学习的自信心和团体精神，促进合作创新。

【课例6】《光的反射和折射》，在一个盛水玻璃杯里斜插入一根铅笔，让学生观察、汇报观察到的现象。有学生说筷子变弯了；有的学生说还是直的；还有的学生认为筷子有一段变粗了；等等。于是，由他们阐述实验的方法，其他同学重复实验，进行验证，真的发现了众多易被忽略的现象（如图6）。

图6

总之，教学生态的核心理念是让置身其中的老师、学生享受到教学所带来的乐趣，让教学真正成为师生生命体验的审美空间，在这里，理想与实践同步，传承与创新并存，科学探究与人文关怀相结合，让教学在生态平衡的发展中实现教育目标。

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