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探究式学习
第一节探究式学习
一、产生的背景
探究式学习的思想渊源可以追溯到20世纪初。
当时,针对脱离儿童生活经验、纯知识灌输的美国传统教育,著名实用主义教育家杜威提出了以儿童为中心、做中学的教学方法。
杜威认为科学教育不仅仅是让学生记忆百科全书式的知识,也是一种过程和方法。
他主张教学应当遵循以下步骤:
设置疑难情景、确定问题、提出假设、制定解决问题的方案并实施等。
仔细分析这种教学模式便可以发现,它与我们今天所说的科学探究有着密切联系。
这种蕴涵探究思想的教学模式不仅对美国科学教育产生了深远的影响,也为探究教学的提出奠定了基础。
第二次世界大战结束后,新的科学理论和技术不断涌现,自然科学的发展出现了前所未有的新图景。
而这一切必然对以科学技术为基础的教育产生深刻的影响,传统的仅以文化知识教育为目的的教育体系已不适应社会的发展,主要表现在:
学校教育与社会需要之间不相适应的矛盾;教育内容与有限教学时间之间难以协调增长的矛盾;知识教育与能力培养之间的矛盾。
这些矛盾集中反映了“学校教育就是知识教育”的传统教育观已不能适应社会经济与科学技术的新发展。
因此,需要重新认识教育过程,改革教育观念、教育体制、教育内容、教育方法。
1957年,苏联第一颗人造地球卫星发射成功,美国受到极大的冲击和震动,引起了他们对教育意义和作用的重新认识,开始了对以“纯知识教育”为目的的传统教育的改革运动。
1959年9月,美国全国科学院在政府的支持和资助下,召开了专门研究改革中小学理科教育的伍兹霍尔会议。
大会主席、著名的教育心理学家布鲁纳作了题为《教育过程》的著名报告。
提出了应重视科学的知识结构,重视发展学生智力,培养能力的新教育观,并率先倡导“发现法”,锐意改革和创新教学方法。
“发现法”作为一种有效的方法受到教育者的重视。
案例1
布鲁纳倡导的“引导一发现”模式,这种模式的基本程序是:
问题一假设一验证一总结提高。
在地理教学中,利用“引导一发现”式进行教学,多侧重于地理规律、地理原理方面的知识。
例如,“引导一发现”教学模式在美国地理教学中的应用。
(1)创设问题情境,激发求知欲望:
确定美国东北部地区最大城市的位置。
(2)观看学习材料,围绕假设推理:
教师为学生提供了一张本区的地图,上面有自然景观要素、自然资源和铁路线。
学生观看这张地图,分析本区最大的城市建在土地肥沃、农业发达的依阿华地区。
(3)验证假设,得出正确结论:
在美国地图上,查证这个城市是位于密执安湖南端的芝加哥,它是美国北方的交通枢纽,也是一个多功能的城市。
(4)总结提高:
通过这个案例学习,一方面,锻炼了学生的思维能力、解决问题的能力;另一方面,自己“确定”了一个城市的地理位置,进一步理解了城市的区位因素。
(摘自《地理课程论》,王民著,广西教育出版社,2001)
与此同时,美国芝加哥大学教授施瓦布(J.J.Schwab)在1961年哈佛大学举行的纪念演讲会上作了题为《作为探究的科学教学》的报告,提出了与发现法相似,但更具操作性的教学方法——“探究学习”(Equirylearning)方法。
在施瓦布看来,科学知识不是固定不变的,随着探究方式的更新,它们会被不断地修正。
这就是说,学科的结构处于不断的变化中。
在科学技术迅猛发展的今天,这一点表现得更为突出。
因此,施瓦布主张不能把科学知识当作绝对的真理教给学生,而应作为有证据的结论;教学内容应当呈现学科特有的探究方法,如解决问题的方法、探究叙事等;教师应当用探究的方式来教授知识,学生也应通过探究活动展开学习,即在学习科学的概念原理之前,先进行探究活动,再根据自己的探究提出科学的解释。
这种全新的教学方法,无疑对当时的科学教育产生了很大的促进作用。
它促使人们思考科学教育存在的问题,积极探索怎样使学生深入理解科学知识,以及怎样提供更多的机会让学生体验科学的过程等。
经过几十年的不断研究与改进,如今探究式学习已成为美国科学教育中最重要、最有影响的方法。
1990年美国科学促进会发表的《2061计划》强调,科学教育应当符合科学探究的特点。
1996年公布的美国国家科学教育标准》,将探究列为学习科学的核心方法。
一位学者曾指出,如果必须选择一个词来描述20世纪50年代末以来美国科学教育的成果的话,它一定是探究。
由于探究学习在解决教什么,学什么方面更具体、适用,加之美国著名教育心理学家加涅对“探究学习”从理论上进行了论证,而受到人们的重视,美国科学促进协会的教育委员会以“探究学习”为核心编成了小学理科教材《科学——过程的探究》。
桑德(R.B.Sand)和特罗布雷奇(L.W.Trowbridge)在对探究学习的技能进行了全面的研究后,提出了关于探究的五个方面的技能
表:
探究技能分类(R.B.Sand和L.W.Trowbridge)
收集技能
组织技能
创造技能
操作技能
传达技能
倾听
观察
发问
探索
明确
收集资料
调查研究
记录
比较类似点
比较相异点
体系化
概括
评论
分类
评价分析
展望
设计新问题
发明
综合
使用仪器
仪器保管
演示
实验
维修
制作
观测
提问
讨论
说明
报告
记录
批判
图表化
会教
探究学习强调科学概念、科学方法、科学态度三者的综合和对科学研究过程的理解。
它所具有的这些特点,使其成为美国教育改革中最重要、最有影响的教学方法,并广泛地传播到世界上其他国家。
二、探究式学习的特点
第一,学生是通过探究活动获得新知识并培养能力的。
探究式学习不是先将结论直接告诉学生,再通过演示实验或学生实验加以验证,而是让学生通过各式各样的探究活动诸如观察、调查、制作、收集资料等,亲自得出结论,使他们参与并体验知识的获得过程,建构起对自然的新的认识,并培养科学探究的能力。
例如,美国中学普遍选用的综合理科教材《科学探索者》(全套15册),每一课都以“探索”开始,要求学生先进行观察、实验或调查等,在了解和研究客观事实的基础上,进而归纳出规律来。
这种通过多样、复杂的活动情景来获得知识的教学方法,可以使学生从多角度、深入地理解知识,建立知识间的联系,从而使他们在面对实际问题时,能更容易地激活知识,灵活地运用知识解决问题。
也只有这样,学生的学习才是积极主动的,才能够真正激发学生学习的内在动机。
第二,探究式学习注重从学生的已有经验出发。
对学生认知理论的研究表明,学生的学习不是从空白开始的,已有的经验会影响现在的学习,教学只有从学生的已有知识和生活实际出发,才会激发学生的学习积极性,学生的学习才可能是主动的。
否则,就很难达到预期的教学目标。
英、美及港、台地区的教科书,都很重视从学生生活经验人手安排教学内容。
例如,《科学探索者——环境科学》第五章“空气与水资源”的第一节“大气污染”中,开头的“探索”是“香水的气味是如何扩散的”:
1、找一个合适的地方站好,使你和同班同学们均匀地分散在教室里。
2、老师在教室的一角打开一瓶香水。
3、当你闻到香水的气味时,请举手。
思考与解释当观察到同学们都举手后,请描述一下整个过程,你认为香水气味是怎样扩散到整个教室的?
第二节“水供给”开头的“探索”是“水质是如何变化的”:
1、用手电筒照一下透明塑料杯中的水。
2、在水中加入6滴牛奶并搅匀。
3、再用手电筒照一下塑料杯中的水。
记下两次照射观察到的不同现象。
思考与观察水中的牛奶在哪里?
你能很容易地把水中的牛奶分离出来吗?
第三节“寻找解决污染的方法”开头的“探索”是“你会过滤茶水吗”:
1、在一个塑料杯中倒入一些凉茶水,观察茶水的颜色。
2、在漏斗中垫上一张滤纸。
在其中倒入碾碎的木炭粉,木炭粉的量约是漏斗容积的一半,将漏斗置于另一塑料杯的上方。
3、慢慢地将茶水倒入漏斗中,以免溢出。
4、观察过滤后的液体。
思考与推测解释当将茶水倒入漏斗中过滤后,你所看到的那些变化。
从以上的案例可以看出,教材内容结合学生的实际,在这个基础上再介绍知识。
第三,重视证据在探究中的作用。
科学家在探究中要花费大量的精力收集证据,并以此为基础解释自然界的运行机制。
在科学课堂的探究中,证据有着同等重要的作用。
例如,学生通过对月球的连续观测,获得了一组有关月球阴影的位置、大小、方向等数据,并以此为基础提出月相变化的模型。
所以可以说,证据是学生通过探究获得新知的关键所在。
同时,通过证据的收集,从证据中提炼解释,将解释与已有的知识相联系等过程,锻炼了学生的推理及批判思维能力,也使他们懂得了科学家是如何思考问题、如何工作,以及如何通过探究发展并获得新知的。
第四,重视合作式学习在探究式学习中的作用。
探究式学习常常需要分组制定工作计划、分组实验和调查,需要讨论、争论和意见综合等合作学习。
按照建构主义的教学论,学生是按照自己的方式来建构对事物的理解,由于已有经验、文化背景的特殊性,学生对事物的理解会各不相同。
合作学习能使学生看到问题的不同侧面,对自己和他人的观点进行反思或批判,从而建构起新的和更深层次的理解,同时也增强了团队精神和合作意识。
第五,探究式学习重视形成性评价和学生的自我评价。
探究式学习的评价要求较高,如它要求评价每一名学生理解了哪些概念,哪些还模糊不清或不知道,能否灵活地运用知识解决问题;是否能提出问题,是否能设计并实施探究计划,是否能分析处理所收集的证据,是否能判断证据是支持还是反对自己提出的假设等。
但要弄清楚这一切,单靠终结性评价是难以奏效的。
探究式学习在重视并改进终结性评价的同时,很重视形成性评价,如学生每天的笔记、撰写的报告、绘制的图表、制作的模型等,以及与学生面对面的交流、针对某个问题所作出的解释,通过这些可以了解学生对知识的理解深度和广度,以及进行科学推理的能力。
重视学生对自己学习过程的评价是探究式学习评价的另一个特点。
学生不断地对自己的探究学习进行评价,如检查采用的方法是否合适、解释是否合理、对知识的理解程度如何等,可以提高学习的效率,利于学习目标的达成。
第六,教室从封闭走向开放,实现课内外和校内外的联合。
探究式学习是一种开放性、参与式的教学形式,它不局限于在一间教室或一所学校,也不局限于一门课或几本书。
为了探索有关的问题,学生必须走出课堂,走出校园,融入自然和社会中,用自己的眼睛去认识自然、了解社会,认识到他们的态度、行为和决定能够对现在和未来的世界发展产生影响。
这一过程不但可以开阔学生的视野,加深他们对各种问题的理解,而且有助于陶冶他们的情感,澄清他们的价值观。
探究式学习不是以学生经过调查得出一两个结论而终结,它要求学生把自己所得出的结论运用到现实的生活中,强调让学生参加实际的活动,强调理论和实践联系起来。
三、探究式学习的基本步骤和主要活动方式
多年来,我国在借鉴国外关于探究式学习理论和经验的基础上,使探究式学习的理论和实践经验与时俱进,不断丰富,具有鲜明的时代色彩。
教师的教学方式与学生的学习方式两者是相互对应、相辅相成的,教师的教学方式服务于学生的学习方式。
学是教的出发点,要求学生改变学习方式,必然要求教师改变教学方式。
而改变教师的教学方式和学生的学习方式,正是倡导探究式学习的双重目的。
探究式学习作为教学与学习方式的双重变革,在我国教育界,日益受到人们的关注,并在教育教学中加以推行。
探究式学习主要是指教师指导学生通过自主参与一系列多种形式的开放的探究式学习活动,使学生获取知识、应用知识、解决问题、培养能力的一种重要的教学方式。
它强调学生对所学知识、技能的实际运用而不是一般的记忆、理解和掌握,更强调学生通过参与探究问题的体验,加深对学习价值的认识,使他们在思想意识、情感意志、精神境界等方面都得到升华。
地理教育在自然科学教育和社会科学教育之间架起了一座桥梁。
地理科学素养兼有自然科学素养和人文科学素养。
全面提高每一个中学生的地理科学素养是中学地理课程改革的核心理念,而科学的核心是探究,提高中学生的地理科学素养离不开探究式学习。
地理知识传播只是地理教学的一个方面,地理教学是地理教师指导学生参与探究地球与人类社会之间关系的一个过程。
《地理教育国际宪章》强调“鼓励学生采用质疑或探究的方式进行学习”。
由于探究式学习对学生的教育和影响具有多方面的价值,应渗透于学生的所有学科教学和所有活动之中。
因此,不失时机地将探究式学习引入日常的中学地理教学,特别是课堂教学,注重引导学生通过主动探究,解决一些开放性的地理问题,培养地理学习能力,从而给中学地理教学改革带来新的活力。
(一)、探究式学习的内容
要了解探究式学习,首先要弄清楚什么是探究。
实际上,探究存在于我们生活的方方面面,对任何事情和所有事物的认识都属于探究的范畴。
有人称这样的探究为普通探究,它既无研究范围的限制,也无研究方法的限定。
普通探究包括若干个子系统,其中之一便是所谓的科学探究。
科学探究是在一定的信念和假设指导下进行的。
它可以是指科学领域里的探究,即科学家提出关于自然界的问题,寻求答案,深化理解的过程;也可以是指学生在科学课堂所进行的探究,即学生用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家研究自然界所用的方法而进行的各种活动,包括观察、测量、制作、提出假设、进行实验、提出模型和交流等。
从这里不难看出,探究式学习实质上是将科学领域的探究引人课堂,使学生通过类似科学家的探究过程理解科学概念和科学探究的本质,并培养科学探究能力的一种特殊的教学方法。
由于内容、目的、要求和条件不同,探究式学习的形式、途径也有多种。
但从探究式学习的展开过程来看,大体要经过一些基本的步骤,如提出科学的问题、建立假设、制定研究方案并收集证据、得出结论并对问题作出解释、对研究方案进行评估和交流推广等。
1、提出科学的问题:
在特定的情景中如观察、实验、案例分析、研究图片等,引导学生提出科学性的问题。
例如,光遇到物体会产生什么现象?
怎样确定我们在地球上的位置?
我们吸人体内的气体与呼出的气体一样吗?
这些问题应当是通过探究活动能够解决的,并且不能超出学生的能力范围。
2、根据已有的知识和经验,提出假说或猜想:
例如,对于“光遇到物体会产生什么现象”这一问题,学生可能会作出“光会被物体吸收,光会被反射回来”等假设。
3、收集证据:
首先,要制订出较详细的探究计划,计划中应明确所要收集的证据以及收集证据的方法。
然后,通过多种途径和形式如观测、实验、调查、查阅文献、观看影视录像、个案追踪分析和上网等,搜集有价值的证据。
4、解释:
对所收集的证据进行筛选、归类、统计和列表分析等综合处理,并运用已有知识得出符合证据的结论,对问题作出科学的解释。
5、评估:
检查和思考探究计划的严密性,证据收集的周密性,以及解释的科学性,并对结论的可靠性作出评价。
如果结论与假设不吻合,应重新确定探究方向、制订方案进行探究。
6、交流和推广:
通过制作模型、角色扮演、写论文或调查报告、举办辩论会或展览等交流自己的探究结果。
交流过程中,要能够解释探究计划以及自己在探究过程中形成的见解,并认真听取他人的意见,对不同的意见进行讨论。
最后,将结论运用到不同的情景中。
从探究式学习的横向展开过程来看,它的每一个步骤可以是多种形式不同的活动。
拿收集证据来说,可以通过观测、实验和调查来收集,也可以通过查阅文献和上网来收集。
具体情况不同,所采用的方式不同。
目前存在一种看法,认为只有包含上述六个步骤的教学活动,才是真正的探究式学习。
其实不然。
在实际工作中,探究式学习的形式是多种多样的:
有些教学活动包括了上述的六个步骤,如一些在教师指导下所做的研究性课题,这些活动往往会持续数周,甚至一两个月;有些教学活动所涉及的步骤会更多,例如,在交流了探究结果之后,又发现了新的证据,这时就需要补充或重新进行解释等。
这两类探究式学习均属于完全探究;但多数的探究式学习活动只由上述的某些步骤组成,如前面提到的美国中学普遍选用的综合理科教材《科学探索者》,每册都有大量的探究活动,其中的多数活动都根据教材给出的问题而展开探究,或者通过定性观察归纳出结论,如“你的晚餐从哪里来”、“垃圾中有什么”、“采矿如何影响土地”、“哪种灯泡效率最高”等。
像这些只含有上述某些步骤的探究式学习被称为部分探究。
在探究式学习的过程中,教师可以根据活动的难易程度及学生能力和知识水平,进行程度不同的指导。
例如问题的来源,可以是学生自己提出的,可以是教师通过特殊的问题情景诱导学生提出的,甚至可以是教师或教材直接给出的。
又如数据的收集,可以让学生通过实验、观察、调查亲自收集数据,也可以给出实验数据,让学生分析并作出解释,甚至将数据和数据的分析方法都告诉学生。
这种在教师指导下所进行的探究被称为指导型探究。
如果某探究从提出问题、制定探究计划、收集和处理证据到总结交流,完全由学生自己决定,这样的探究被称为开放型探究。
有关探究式学习的研究表明,指导型的及部分探究适于学习概念原理,而开放型的及完全探究则更有利于培养探究能力。
具体采用什么类型的探究,教师应根据实际情况灵活掌握。
(二)探究式学习的主要活动方式
探究式学习中有多种方式。
主要有:
1、小组活动
在探究活动中,培养学生交往的技能以及分享、合作态度是一项重要内容。
与个体单独活动及集体活动相Lb,小组活动对实现这方面的目标具有独特的作用。
探究式学习的各个环节几乎都可以以小组活动的形式展开:
从小组协商制定调研计划,到小组分工合作搜集和整理资料,再到小组研讨澄清认识,得出结论,最后小组共同行动服务于社区环境建设。
在这些目标不同内容各异的小组活动中,学生一方面可以学习如何有效地表达自己的观点,以使他人采纳自己的主张;另一方面,他们也可以学习如何倾听他人的见解,借鉴他人的观点提高自己的认识;此外,他们还可以尝试以宽容的态度,与同伴求同存异,携手合作以实现小组的行动目标。
根据现代教育教学理论和实践研究的成果,有效的小组活动应具备如下特点:
(1)组间同质,组内异质。
从小组的构成来看,每个小组的4—5名成员在性别、个性特点方面为整个班级的缩影,各个小组之间力量均衡,便于对各个小组的工作成效进行公平的比较和评价。
同时,由于组内各个成员在各个方面的差异,因此他们可以有效地展开互助与合作,最终促进组内每个成员在认知、情感、个性和社会交往等各方面的提高。
(2)小组目标的设立。
在活动中,小组是一个整体。
目标的达成是以小组而不是以每个组员的成就来衡量的。
也就是说,只有小组的其他成员都达到了目标时,自己才达到目标。
在共同目标的作用下,各组员结成“利益共同体”:
成绩好、能力强的学生在自己完成学习任务后会积极地去帮助其他学生;而成绩较差,能力较弱的学生则会出于集体荣誉感和自尊心,尽自己最大努力去学习,以保证自己所在的小组不会因为自己失败而失败。
(3)个人职责的明确。
为了实现小组目标,保证每个组员都能为小组成绩有所贡献,小组活动应对组内成员作明确的职责分工。
例如,在调查社区的垃圾问题时,有的小组成员要到垃圾回收部门了解垃圾回收利用的益处和难处,有的组员要向当地居民了解垃圾堆放情况及其对居民生活的影响,有的组员要查阅有关垃圾处理的文献阅读等。
在分头搜集资料后,小组成员一起分析和处理有关信息;在小组研讨推导结论的过程中也强调每个人都发表白己的见解,并把大家的意见综合起来,得出一个小组的研究结论。
(4)均等的成功机会。
由于每个小组的构成大体相同,因而学生无论在哪一组,只要自己努力,并有同伴之间的互相帮助,那么都会有成功的机会。
同时,由于是以小组目标实现与否作为衡量各个组员工作成效的标准,因而无论单个组员的背景和能力如何,也都有均等的机会享受成功。
案例:
如何拯救海洋?
此活动是参照香港中学地理课程标准中的一个内容设计的。
1、分成六个小组:
30——50分钟
(1)联合国官员:
5人
(2)政府官员:
6人
(3)渔民:
30人
(4)旅游人士:
20人
(5)石油公司总裁:
2人
(6)市民/你自己:
15人
2、对应六个小组的目的
(1)鼓励国际合作以保护海洋
(2)保护本国海洋环境
(3)将来有良好的收入
(4)有美丽的海滩作水上运动
(5)在环境保护与公司利益间取得平衡
(6)协助保护海洋
3、讨论的议题
(1)你的利益如何保护?
(2)其他人对你有什么影响?
(3)你对其他人有什么要求?
(4)你保护海洋环境的主要措施是什么?
(5)需要什么人来配合?
(6)哪几个政府部门负责保护海洋环境?
(7)该(几个部门)部门做了什么?
(8)怎样做以确保该做的事情已经做了
4、小组代表发言,总结你们小组的看法
5、教师讲评
(二)头脑风暴
从形式上看,头脑风暴有点像讨论,是把与某一主题相关的人员集中起来,让他们充分发表观点,以集思广益。
同一般的讨论相比,头脑风暴更加自由,更加灵活。
它试图创设一种宽松、自由的环境,让每个与会者充分发表自己的观点。
它的主要规则包括:
当有人发言时,其他人必须仔细地倾听;任何人都不许对他人的发言作好坏正误等评价;只要没有其他人发言,你可以随时发表任何见解。
由于与会者不必考虑自己的见解是否正确是否恰当,因此可以保证每个人充分发表自己的意见。
在这种完全自由的情境下,一个人所提出的哪怕是很不成熟的观点也可能激发其他人的思维,产生一系列新的想法。
在探究式学习的第一步,即提出问题的阶段,运用这种方法可以使学生在比较短的时间内把集体所要研究的问题和方向确定下来。
(三)角色扮演
在全球范围内,许多环境问题的产生、发展和解决都要牵涉多方面的利益关系。
如何使学生了解不同地区不同机构不同人在环境问题中的各自作用,以便协调各方面的关系,更有效地解决环境问题,这是环境教育所面临的一个重要课题。
在这方面,角色扮演活动具有独特的作用。
当学生通过观察、阅读、实地调查、测量、访问等活动搜集到有关环境问题的素材,并经过整理和分析之后,他们可以就某个环境问题,分别扮演相关的角色,以体验不同机构、不同个体在制造和解决环境问题中的不同职责和不同作用。
例如,对于一次性饭盒的生产和回收问题,可以让学生分别扮演饭店的老板、顾客、饭盒生产厂的厂长、垃圾回收站的工人、环保专业人士等,然后模拟一个座谈会。
在座谈会上,各个角色从自己的立场阐述对一次性饭盒的想法。
无法参与角色扮演的学生,或者是旁观的学生,从这一活动中都可以了解这个简单的环境问题所涉及的多方面关系。
进而也知道,如果要彻底解决一次性饭盒的污染问题,必须全面考虑多个方面的因素,否则再好的改善措施都难以取得实效。
角色扮演要求学生转变角色,真正从所扮演的角色的角度去考虑问题并采取行动。
因此,它可以使学生逐渐学会站在他人立场思考问题,想人所想,急人所急。
这对于培养学生对其他生命的尊重、关心和爱护的情感是非常有利的。
(四)辩论
(五)问卷
(六)游戏
(七)漫画
(八)采访
(九)竞赛
(十)图片分析
(十一)案例研究
(十二)调查
(十三)小品
(十四)音乐
(十五)诗歌
(十六)卡通
(十七)新闻媒体
(十八)两难选择
(十九)联想预测
(二十)流行文化(歌曲、服饰等)
四、探究式学习在地理课堂教学中的应用
在实施地理新课程中,如何使用探究式学习方法?
有的老师提出,要以新的教育观念武装广大中学地理教师,使自己的教育思想随着时代的前进、教育理论与实践的发展而不断进步,这是探究式学习引入中学地理课堂教学的关键。
地理教师要努力促使自己变革教育观念,并将新的教育观念转化为具体行动。
学习多学科知识,更新自身的知识结构,提高自身的综合素养,特别是科研素养和指导学生开展探究式学习的职业能力;要将自己的角色重新定位,不能仅满足于做一个地理知识的传播者,还要成为学生学习地理的研究者、开发者、指导者和合作者。
把探究式学习引入课堂教学,还要明确在中
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