蝸牛為何要四處爬行呢

一、 案例描述㈠背景：浙教版七年級（上）科學教材第二章第一節《生物與非生物》的第一課時安排了一個以學生活動為主的教學內容——《觀察蝸牛》。觀摩了不少這節課的公開教學活動和查閱了許多這節課的教學設計，發現多數有如下教學環節：討論了「蝸牛為何要四處爬？」之後，教師便布置學生「設計實驗探究蝸牛是否有視覺、觸覺、嗅覺、味覺、聽覺等感覺」，接著學生進行思考、討論和實驗設計，然後請學生代表講講自己的實驗設計，最後學生分組實驗和彙報探究結果。課堂觀察發現：在學生思考、討論和設計實驗中，有的學生很興奮忙於發表自己的見解、有的學生默默無語低頭在課本中尋找答案、有的學生作茫然狀……學生彙報的「設計」的方案和教材中的實驗步驟幾乎一致，很少看到學生自己設計的且具有可行性的實驗方案。如果說有學生自己的設計，也僅僅是刺激物的改變，如用蘋果、香蕉來替代糖水、米醋來實驗。還有，就是學生的分組實驗中比較隨意，實驗操作要點沒有得到充分的重視，不少學生是在玩蝸牛。課堂教學難於達到預期的效果。為什麼不少教師鍾情於如上的教學設計，為什麼看起來熱熱鬧鬧的課堂卻效果不盡人意。筆者認為原因如下：在基礎教育課程改革目標的指引下，探究式教學引起了普遍重視，課堂教學中學生的主體地位日益突出，學習的積極性、主動性、興趣得到較大程度提高。然而不容忽視的是有些教師把探究教學的內涵窄化，簡單認為探究就是讓學生自己設計實驗進行研究，導致課堂教學中特別是在一些公開課中，不考慮學生的實際情況，動不動就要學生自己設計實驗進行探究。就七年級學生的水平能設計出「探究蝸牛是否有幾種感覺」的實驗嗎？絕大多數學生是還不具有這樣的能力水平的，這些實驗就是讓老師來獨立設計也是一個很大的挑戰。為什麼呢？這是因為學生的知識、方法和能力還沒有達到相應的水平，如：學生不具備光的基礎知識，不知道視覺是對光的反應；七年級的學生往往容易混淆味覺和嗅覺兩個概念，不會選擇相應的刺激物作為實驗條件；剛開始初中學習的學生還不懂得在實驗設計中運用對比和排除干擾等方法，比如研究蝸牛是否有視覺的實驗中「用書本遮在它（蝸牛）的上面，使它的一半身體處於陰影中」的操作，就有嚴格的對比，這裡的「一半身體」是指左右的一半而不是前後的一半，通過左右一半的對比來研究蝸牛的眼對光的刺激是否有反應，進而證明蝸牛是否有視覺。還有如果在同一個玻璃板上來研究「蝸牛會嗅、會嘗嗎？」的問題，則醋的氣味對味覺的實驗有干擾。因此，這種讓學生自己設計實驗是一種脫離學生實際的設計，實質是一種偽設計，只是追求形式上的探究，不能真正達到發展學生探究能力的要求。那麼，如何處理這節課的教學內容，進行有效的設計，進而發展學生的探究能力和建構相應的知識呢？筆者以教材中的一個思考題「蝸牛為何要四處爬行呢？」為中心，嘗試了如下教學過程：㈡過程：在學生標出了右圖中所示的各名稱並追問「足的功能」後，教師自然提出問題：「蝸牛為何要四處爬行？」學生先獨立思考，再進行小組內討論對這個問題進行猜想。對於學生的每一個猜想，教師都引導學生從生命的基本特徵的角度去解釋猜想的合理性。課堂實錄如下：生1：蝸牛四處爬行可能是為了獲取食物。追問：你為什麼會有這種想法？生1：如果沒有吃東西，它會餓死。點評：動物需要通過攝食的方式從外界獲得營養，這種猜想有充分的依據。生2：可能是為了獲得安全、舒適、適宜的生存環境。追問：你為什麼會有這種想法？生2：如果周圍太吵、太熱或太冷、缺水等，蝸牛會不舒服，依靠爬行找到舒適的環境。點評：對周圍的各中刺激做出反應，從而逃避敵害和惡劣的環境是生物體的本能，因此這種猜想也有充分的依據。生3：可能為了尋找朋友。教師補充：還有可能是找老公、老婆或找孩子。全體學生大笑。追問：同學3和老師剛才的假設有可能嗎？為什麼？生4：有可能，尋找配偶、繁殖是動物都具有的基本特點。……小結：科學猜想需要有一定依據，而不是瞎猜、亂猜。剛才大家從自己所了解的生命的一些基本特徵出發，猜想了蝸牛為何要四處爬行，都具有一定的說服力，比較合理。問：如果蝸牛四處爬行是為了獲取食物，那麼蝸牛是怎樣知道某個地方有它所需要的食物呢？生5：可能看到了食物，也可能聞到了食物的香味，可能其它蝸牛告訴它……問：如果蝸牛四處爬行是為了尋找適宜的環境和逃避敵害，那麼蝸牛是通過什麼途徑知道周圍環境中不安全的因素呢？生6：可能看到使它害怕的東西，可能聽到使它害怕的聲音，可能感覺到太冷或太熱……問：如果蝸牛四處爬行是為了尋找配偶或朋友，那蝸牛又是如何知道它要尋找的另一隻蝸牛在哪裡呢？生7：可能是看到了對方，可能聽到了對方的聲音，可能聞到對方的氣味……歸納：按剛才同學的說法，也就是說蝸牛可能有視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺等感覺。師：請大家聯繫前面所觀察的蝸牛的形態結構和自己所知道的一些相關的知識，猜想一下蝸牛是否有以上五種基本感覺。生8：可能有視覺，因為有眼；可能有味覺，因為有口；可能有觸覺，因為如果拿個東西碰一下蝸牛，它會縮到殼裡；可能沒有聽覺，因為蝸牛沒有耳；不能確定是否有嗅覺。生9：有嗅覺，我在課外書上看到說蝸牛的觸角有嗅覺。點評：剛才大家應用了科學上的一條重要的原理——「生物體的形態結構和其功能相適應」的原理，來猜想蝸牛是否有各種感覺，也有同學根據其它書上看到的材料來判斷蝸牛有嗅覺，都具有一定的合理性。師：是否真如同學們所說，蝸牛有視覺、觸覺、嗅覺、味覺而無聽覺呢？課本中設計了五個實驗來幫助我們研究這個問題，請大家閱讀教材，分別思考實驗步驟中的以下問題：⑴在「蝸牛是否有視覺」的實驗中，為什麼要將蝸牛一半身體處於陰影中？是前後的一半還是左右的一半？（參考答案：應該是身體左或右的一半處於陰影中，通過左右的比較，判斷蝸牛的眼對光的變化是否有反應，從而知道其是否有視覺。）⑵在「蝸牛有觸覺嗎」的實驗中，為什麼要在蝸牛的不同部位實驗？（參考答案：「輕觸不同部位」可以對比各不同部位觸覺的敏感度。）⑶在「蝸牛有聽力嗎」的實驗中，為什麼鼓掌的距離設置為0.5米，更近一些行不行？周圍多個同學同時鼓掌行不行？（參考答案：鼓掌的手不能靠蝸牛太近，否則鼓掌時產生的風對蝸牛可能有影響，而這是通過觸覺感受到的刺激而不是聽覺，還有蝸牛可能通過眼看到手靠近它而產生反應；不能多個同學同時鼓掌，因為同時發出的掌聲會相互干擾）⑷在「蝸牛會嗅、會嘗嗎」的實驗中，為什麼米醋放在「前3厘米處」而蔗糖溶液放在「前方」，兩者為何有這樣的區別？米醋和蔗糖的實驗能否在同一玻璃板上進行？（參考答案：實驗中「3厘米」的距離應該比」前方」遠，因為米醋是用來檢驗蝸牛是否有嗅覺，而蔗糖是用來檢驗蝸牛是否有味覺；兩個實驗不能在同一玻璃板上進行，因為醋味會對蔗糖實驗有干擾。）學生對這些問題有著濃厚的興趣，積極投入到問題的討論中，在學生思考和討論這些問題後，教師歸納：科學實驗的設計要注意「對比方法的使用，要注意排除其它因素的干擾」。接著學生選擇器材，進行實驗，教師對學生的實驗進行適當指導。最後，學生彙報交流實驗結果，明確蝸牛有視覺、觸覺、嗅覺、味覺，而沒有聽覺。二、 反思與分析1.立足學生已有水平，發展科學探究能力對比兩種教學設計，很容易發現，兩種教學設計中對探究能力培養的著力點有很大的不同。「背景」部分所描述的教學過程，強調的是「讓學生自己設計實驗」，而「過程」部分所描述的教學過程，組織了兩次猜想，強調的是培養學生「作出假設的能力」；另外，對五個實驗進行了討論，是為了讓學生理解「實驗設計需要對照和排除干擾」。新課程倡導學生主動參與、樂於探究、勤於動手，《科學（7～9年級）課程標準》指出「科學的核心是探究」。為了提高探究教學的有效性，在實施探究教學的過程中，教師首先要深入研究學生，立足於學生的能力水平開展探究教學；還要理清探究內容在三年教材中安排脈絡，把握各冊教材中探究內容的側重點和所需達到的要求，循序漸進開展探究能力的培養。「過程」部分所描述的教學過程，強調培養學生「作出假設的能力」和理解「實驗設計需要對照和排除干擾」，對於七年級的學生來說是必要的也是合適的。余自強老師在《科學課程論》一書中曾說到「科學課程中探究式學習的實施，問題和假設是關鍵」，「在科學探究過程的諸環節中，猜想和假設具有重要的地位，起著重要的作用。」也就是說培養學生的作出假設的能力是探究教學中重要的一環。由於任務對於學生來說是「可能完成的任務」、是學生感興趣的任務，因此在課堂中學生積极參与思考和討論。通過兩次猜想，讓學生理解了「科學假設雖然是一種猜測和推斷，但它既不是唯心主義的臆造，也不是毫無根據的空想」；了解了「假設的建立，總是以一定的、確定可靠的關於研究對象的事實材料為基礎的」；也讓學生體會到「作出假設還必須充分發揮科學思維的能動作用，運用一定的邏輯思維方法」。這樣有利於發展學生提出猜想和形成假設的能力以及了解假設對科學探究的作用。浙教版《科學》教材設計者方紅峰老師在《論初中<科學>教材的設計》一文中指出「有關探究的內容和技能需要在課程中進行有序地安排」，根據該文所列的《<科學>教材具體各冊探究的側重點表》所示，「讓學生獨立進行實驗設計」是第二冊（七年級下）開始才有的要求，並在後續的教學中逐步提高，由此可見讓剛開始學習科學的七年級上的學生設計實驗「探究究蝸牛是否有各種感覺」顯然也是不合理的。那麼七年級上的教學可以為七年級下開始的「學生獨立進行實驗設計」能力的培養做哪些準備呢？前面「過程」部分所闡述的「討論五個實驗的設計方案中的一些問題」，旨在引導學生理解「科學實驗的設計要注意對比方法的使用，要注意排除其它因素的干擾」，就是為了以後培養學生獨立進行實驗設計能力所做的鋪墊。2.不斷豐富感性認識，幫助建立認知圖式皮亞傑用圖式、同化、順應和平衡」4個概念來說明兒童心理結構的發展。其中「圖式」是兒童以他們具有的活動本領與客觀環境進行交往，在交往的過程中逐漸形成的，它凝聚著兒童已有的活動經驗，並隨著兒童經驗的繼續積累而逐步完善。皮亞傑認為，兒童每遇到一種事物或情境，都試圖用原有的「圖式」來同化它。如果同化成功，人的認識便得到暫時的平衡。如果失敗，他就改變原有的圖式並創立新的圖式來順應它，以保持認知上的平衡。在學生缺乏相關經驗的時候，教師通過引導學生觀察、思考、討論，以幫助學生建立認知圖式是教學中的重要一環，是後續的知識同化的基礎。仔細分析這節課的前後教學內容，我們不難發現這個課時的內容雖是「觀察蝸牛」，但「觀察蝸牛」並不是這節課的根本目的。本節課的目的在於通過「觀察蝸牛」這一活動，積累學生對生命基本特徵的感性經驗。也就是說這節課的教學是為下一節課服務的，其實蝸牛隻是一個載體而已，如果學生暫時難於找到蝸牛，完全可以用其它小動物來替代，關鍵在於通過對這些小動物的觀察，感受生命的基本特徵，形成生命基本特徵的科學的認知圖式。而對「蝸牛為何要四處爬行」的問題作出充分的假設，有利於幫助學生建立「生命的基本特徵的認知圖式」。這也是教師在啟發學生對「蝸牛為何要四處爬行」的問題作出假設時，始終注意引導學生從生命的基本特徵對各種假設的合理性進行解釋的原因。3.應用學科基本原理，利於知識的結構化對「蝸牛是否有五種基本感覺」所進行的猜想，有利於知識的結構化。1959年，布魯納在《教育過程》中提出他的結構主義課程的思想。他主張：「不論我們選教什麼學科，務必使學生理解該學科的基本結構」，所謂學科的基本結構就是學科的基本原理，「懂得基本原理可以使學生更容易理解」。「生物體的形態、結構和其功能相適應」是科學中一條基本原理。教學中，教師並不是點出蝸牛可能有視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺等感覺就算了，而是進一步提出任務：請大家聯繫前面所觀察的蝸牛的形態結構和自己所知道的一些相關的事實，猜想一下蝸牛是否有以上五種基本感覺。這一猜想環節，既強調了猜想需要有一定的依據，又讓學生領會「生物體的形態結構和其功能相適應」這一學科的基本原理。
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