基于“解剖鸡蛋实验”的探究式教学设计及反思

摘要：以“解剖鸡蛋实验”活动为例，提出了教师在指导学生运用探究式学习方法进行生物学实验活动时，应当精心设计有利于培养学生探究能力的教学切入点，充分利用学生的好奇心和质疑精神，鼓励参与、合作与交流。基于反思的生物学探究式教育对教学的启示，在汲取生活资源设计探究式教学的基础上，与激发学生的问题意识设计相结合，重视实验实践设计的探究式教学，创设无边界环境设计探究式教学。

关键词：“解剖鸡蛋实验” 探究式学习 教学设计 教学反思

0 引言

在生物学实验活动教学中，不仅要引导学生学会基本操作方法和技能，更要引导学生学会发现问题、探究问题、解决问题的探究意识，为激发学生的创造性思维，培养学生的生物学学科素养构建一个良好的载体。“解剖鸡蛋实验”以小学中高年级为主体，要求学生在识别常见鸡蛋种类的基础上，掌握解剖鸡蛋的方法和技巧，辨识鸡蛋的生理结构及作用。作为一次探究性活动课，该实验要求每位学生充分、细致地去发现与探究，从而揭示鸡蛋的奥秘，以期达到“做中学，学中做，做后思”的目标，培养学生对于生物科学的热爱，对于自然与生命的热爱。

1 基于“解剖鸡蛋实验”探究式教学的设计

“解剖鸡蛋实验”教学给予科技教育活动的启示，一定程度上印证了上海市教委教研室教研员赵伟新老师及其团队关于自然、科学与技术课程教学设计的苹果理念。他的团队提出三个苹果与科学教育的关系，这里笔者也加了一个苹果，具体是：（1）自然界中的苹果。这个苹果是可以吃的，因为它里面有营养，而营养是如何产生的，则涉及到了植物光合作用、物质运输、物质储存等科学知识。这个苹果表达的是科学概念。（2）牛顿的苹果。这个苹果是牛顿在观察苹果成熟自行落地的过程中产生思考，经过长期的观察和思考，最终发现了万有引力。这个苹果表达的是科学方法。（3）乔布斯的苹果。这是一个边缘缺少一块，却给人留白进行无限遐想的苹果，正是这种无限创意的思想，造就了苹果的今天。这个苹果表达的是科学思维。（4）赵老师团队的精品苹果，它将上述苹果表达的科学概念、科学方法、科学思维，加之科学精神凝聚在一起，成为指导设计科学教学的理念。同样由“解剖鸡蛋实验”反思引发的生物学或科学教学活动的设计，也应遵循这样的理念。

1.1 汲取生活资源设计探究式教学

一切事物的存在都是人与环境相互作用产生的，人不可脱离环境，学校也不能脱离眼前的生活，所以教育就应该是生活本身，必须把教育和儿童眼前的生活融为一体。最好的教育就是“从生活中学习”，这是杜威“教育即生活”理论的部分阐述。[1]这也是我们科学教育工作者所应汲取的，因为来自生活中的科学是最直观、最能激发学生兴趣、最有利于学生学习探索的。[2]因此，生物学兴趣活动教学设计应以生活性探究、研究性学习为指导理念，将生活中的普通事物、普通现象、用普通的方法探究普通后面的科学真谛，即以“观生活中的现象、用生活中的材料、探生活中的科学”为思路，让学生处在开放的现实和真实的生活环境中，通过亲身体验问题解决实现自觉学习。在教师指导下，以个人或小组合作学习的方式进行生物学实验性探究，主动地获取与应用知识，解决问题。[3]

1.2 激发问题意识设计探究式教学

“问题使学生从事有趣的、真实的、相关的智力探究活动，并且允许他们从生活情境中进行学习，学生变成了负责人”。[4]这种以问题为导向融入到整个探究中去，把学习设置到复杂、有意思的问题情境中，通过让学习者合作解决真实性问题来学习隐含于问题背后的科学知识，从而培养学生形成解决问题的技能和自主学习、终生学习能力的方式，称为问题式学习（Problem-Based Learning）。[5]在生物学兴趣活动中，教师如何培养学生问题式学习研究能力，这对于激发学生问题意识，指导学生在问题解决中不断学习、不断成长，构建良好学习习惯是至关重要的。[6]探究式教学需要从问题设计开始，通过引导学生假设、设计、收集证据、分析数据，从而对问题进行解释，并在不断激发的新问题以及进一步的解释中，明晰科学概念、习得科学方法、积淀科学思维。

1.3 重视实验实践设计探究式教学

面向核心素养的科学教育的关键是探究，探究式教学是帮助学生习得科学方法和科学思维的有效途径，因此树立“以实验实践为基础”的课程观与教学观尤为重要。表现为：在生物学兴趣活动中增加学生动手实验的比例，着重培养学生的实验技能。以验证性实验为基础，逐步增加需要学生自行设计的实验。如在实验材料的选择、实验方法的改进、实验数据的采集等方面进行设计，让探究逐步从初级探究（教师将探究的问题、解决问题的过程与方法直接提供给学生，学生获得证据得出结论），到中级探究（就教师给定的探究问题，学生自行设计探究的过程和方法，并寻求答案），再向高级探究（学生自己提出问题，并根据所掌握的知识与技能，自行设计探究的过程与方法，并得出结论）。[7]因此重视实验设计的探究式教学就是引导学生走向深层次水平的探究活动，让他们像科学家那样能独立地尝试用各种方法解决问题进行科学研究。基于实验实践的教学指导，不仅能让学生体验到科研的乐趣，更重要的是在严谨的科学探究过程中，指向学生核心素养的质疑能力、创新能力、实践能力不断提高。

1.4 创设无边界环境设计探究式教学

“不要把学生束缚在教室和实验室这些狭小的空间，除此之外还有广阔的科学学习天地;上下课铃声不应成为教学的起点和终点。”[8]生物学研究的对象本身就源自于自然界，以生活为媒，与自然结缘，在广阔的天地中进行探究式教学指导，就是解决真实问题的最好场所。加之现代教学方式、学习方式的转变，也使教学在各种环境中进行身临其境的探究成为可能。“让教学没有围墙、探究没有边界”这对包括生物学教师在内的科学教师提出了更高的要求，科学教师要能洞察和把握生活中的科学现象，及时将之作为科學教育的素材，从而也就能教活生活中的科学。只有这样，科学探究才能摆脱仅仅是书本上的知识和限于实验室里的模拟过程的局限，回归以生活现象为线索，以事实为依据，以发现规律为目的社会活动。[2]

2 基于“解剖鸡蛋实验”探究式教学的反思

2.1 精心设计有利于培养学生探究能力的教学切入点

生物科学是一门观察性、探究性、实验性极强的自然科学，学生在发现、探究式的实验过程中，以自身亲眼所见、亲手所做不断加强对知识的理解与探究，增强了实践能力。与此同时，他们的思维力、想象力、创造力也得到进一步激发，因而对于培养、挖掘学生的各方面素质，尤其在知识创新方面，生物科学特别是生物实验活动有着其他学科无法替代的地位。[9]而学生能否进行充分的发现探究、能否真正地培养自身能力、激发潜能、获取知识，这就需要生物学教师必须根据学生的特点，精心设计准备每一次的实验活动。

以生活中最常见的事物——鸡蛋，作为学生实验活动的主体，这对学生们来说，既熟悉又陌生，在普通的事物中，若能揭示许多他们未知的知识，定会让学生们产生极大的兴趣去了解身边的事物，发现周围的现象，探索生活中的科学。因此，在设计思想上要力求突出以人为本的思想和健康生活的理念，利用学生已有的知识和生活经历作为实验的前提和基础。在活动过程中教师需通过精心设疑及示范活动，引导学生利用解剖的方法由外及里、由浅入深逐步深入地探究鸡蛋的内部结构。以结构与功能相适应来探讨各部分的作用及被孵化而可能产生的影响;以鸡蛋中丰富的营养物质引申到人类该如何健康的食用鸡蛋，以帮助学生们逐步养成健康生活理念。以理论联系实践的主旨，充分发挥科学概念在生活中的作用，这正是生物教学活动中探究式学习所倡导的。

2.2 在探究活动中充分利用学生的好奇心和质疑精神

在教学活动中，学生的发现探究表现在三个方面：首先，学生围绕科学性问题展开探究活动，同时获得可以帮助他们解释和评价科学性问题的证据，如鸡蛋的颜色、形状、大小、结构等等。其次，在发现探究的过程中，学生根据事实形成解释，对科学性问题做出回答，如当同学发现蛋壳上的气孔时想到它可能的作用，发现卵白与卵黄之间的系带时可能会联系到人类胎儿的脐带，并由此进行激烈的讨论区别异同。最后，学生还可以通过比较其他可能的解释，特别是那些与科学性理解较为吻合的解释，来评估他们自己的解释。在此基础上，教师的设计和学生的具体情况要相符合，做到环环相扣每一研究细节、层层设置问题，才能达到培养学生的科学态度和创造能力的目标。

本实验是以小学高年级学生为主体，他们充满了生活热情，有积极好问、喜欢探索、灵活好动的特点，故预设中第一次的解剖活动定会引发学生的好奇。因此，必须注意两点：（1）这样年龄层次的学生适合这种实验活动吗？他们有必要知道蛋的各部分结构吗？如何来阐释有的鸡蛋能被孵化出小鸡有的不能？在实验过程中，有个别学生提出了“受过精的蛋”时，先前的疑虑就被化解了，学生们竟会有某些生物科学知识的前概念了，他们的知识储备已完全能适应这一“解剖的鸡蛋”的内容了。他们所拥有的不仅只有课本上的知识，更是无穷的好奇心，这是他们探究大千世界的力量源泉，而生物学实验活动则为他们有的放矢地汲取科学营养搭建了一个平台。（2）对于生物与科学实践小组的学员来说，由于是第一次真正意义上的解剖实验活动，可能会有学生手忙脚乱、不知所措，而导致实验失败需要进行二次试验。活动的程序性要求学生们要完整地操作整个过程，这在一定程度上给学生进行完整地自主实验活动带来一定的难度，这就需要教师在指导学生进行生物实验活动时，一方面注意保护他们的好奇心和求知欲，另一方面要及时疏解他们可能出错的挫折心理，引导每位学生都有机会达到一定程度的探究目标。

活动中，教师要鼓励学生大胆质疑，引导学生与同伴辩论，并且给予学生发表意见的机会。当学生提出了与教师不尽相同、甚至相反或者错误的观点时，教师不能只是简单地否定学生，而应引导学生审视其观点，并通过分析及引导得出正确的结论。这样处理可以保护学生学习的积极性，有利于学生培养独立学习及创造的自觉意识，使其智慧的思维处于活跃状态。

2.3 在探究活动中，鼓励参与、合作与交流

实验探究过程中需要同学们合作、交流、解释、共同探究，这些合作与交流的实践，让学生学会准确地与他人交流，向别人解释自己的想法，倾听他人的想法，善待批评审视自己的观点，获得更正确的认识，学会相互接纳、赞赏、分享、互助等。[10]学生在合作交流的氛围中更能增强获得实验成功的信心和收获彼此合作相互学习的快乐。在具体实施过程中，除个别学生出现“鸡飞蛋打”、没有完成实验外，大部分学生还是能在老师的引导下进行着每一步的操作。当学生们出现类似上述失败的情况，教师就应注意学生情绪的引导，告知他们一个人的失败并不完全影响整个活动，因为小组就是一个团队，只要大家共同参与，小组中的任何一个人的成功，都可以为他人获得成功提供借鉴和铺垫。这不仅可重塑学生进行科学实验的信心，同时也使学生懂得了科学实验不可预见性、失败是正常的、重复是必须的。在活动中，充分的合作、交流是实验成功的关键。

在探究实践中，学生们不断进行解释、反思、交流，并经历困惑与失败、成功与喜悦，这能促使他们更加清晰地理解科学的本质。由于知识和经验背景的差异，同学们对发现的现象、产生的问题的解释以及所进行的实验方法有所差异，在探究者的共同体中，这种差异本身便构成了一种宝贵的学习资源。同学们携手合作、相互交流中，明白了在实验中发现的问题别人也可以有其他的不同解释，有利于摆脱单一的、自我中心的思维倾向;各自的想法、思路逐步走向清晰和统一，这样就可以不断地修正自己对问题的解释及改进自己的实验方法。[11]

3 结语

现代教育要求教师不仅是知识的传授者，新课程的建设者和开发者，还是学生探究知识的促进者和向导。这就要求教师应与时俱进，努力改变教学内容的呈现方式和教学方式，注重培养学生的独立性和自主性，引导学生在探究式学习中学会质疑、调查、探究，在实践中主动地、富有个性化地学习。[12]物理学家劳厄说过：“教育无非是一切已学过的东西都遗忘的时候所剩下来的东西”。引入实践，可以这样说：科学教育无非是以一切已学过的东西都遗忘时所剩下的科学方法、科学思想、科学精神。

参考文献

[1]朱丽.生活与教育——杜威“教育即生活”与陶行知“生活即教育”之比较.北京教育学院学报[J]，2002（4）：51-54.

[2]周建中.“以生活为媒探科学之实”基于生活科普理念的青少年科学教育[J].青少年研究与实践，2015（1）：62，96.

[3]周建中.基于生活科普理念的对话式科学教育探索[J].科学教育与博物馆，2017（2）：107.

[4]Robin Fogarty.多元智能与问题式学习[M].钱美华等译.北京：中国轻工业出版社，2005：12.

[5]Maggi Savin-Baden， Kay Wilkie. Challenging Research in Problem-based Learning[M]. New York： Society for Research into Higher Education & Open University Press，2004：11.

[6]周建中.在生物学课题研究中培养青少年问题式学习的能力[J].生物学教学，2007（11）：19.

[7]王耀村.面向核心素养的科学课程建构与教学建议[J].物理教学，2018（8）：2-5.

[8]中华人民共和国教育部制定.《义务教育小学科学课程标准》[M].北京：北京师范大学出版社，2017：62.

[9]周建中.在生物课题研究中培养学生的创新能力[J].生物学教学，2001（10）：34.

[10]陈容斌.评价主體应多向互动[J].科学课，2007（8）：53.

[11]刘宁.中学化学探究性学习的探索[J].科教文汇，2006（6）：103.

[12]陈正庆.新课程下中学物理学习与探索[J].考试周刊，2011（60）：191.