科学课堂活动教学的基本主张

第二节　科学课堂活动教学的基本主张

科学课堂活动教学视教学过程为训练特殊的活动过程，强调活动在学生认知、情感和个性发展中的重要作用，坚持以“能活动、能发展”“以活动促发展”为基本教学思想。作为一种教学观，我们将其表征为6条基本主张：因学定教、生活重建、多维互动、活动建构、动态生成、时空拓展。

一、因学定教

学生及其选择的学习内容、所具备的学习方式、所拥有的学习资源、所要实现的学习目标、必须面临的学习情境，甚至是我们只能凭经验分析的随影随形的心理、情感、态度、价值观等，都是“因学定教”中的“学”之所在，它们都是“因学”之根本（见图3‐2）。

图3‐2　科学课堂活动教学设计要素模型中的因学定教

而“定教”，则侧重于“建构具有教育性、创造性、实践性的学生主体活动”。因学定教不是简单地“你不懂所以我教”，而是以群体的“学习目标”为标的，考察所建构的学生主体活动应“符合科学课程标准和学生实际”，包括学习内容符合课程标准的要求、体现目标的整合、与学生的心理特征和认知水平相适应、关注学生的心理差异和认知差异等。同时，还要考察“课堂内活动的可操作程度”，包括教学目标转化为学习目标、学习目标明确具体、学生能活动能发展等。

从实物、实物图到电路图的问题，其关键是对“图”的识别，其中画电路图或实物图是简单电路学习中的第一个分化点；电路图的内化处理，关键是对“图”等效性的认识，其中的短路电路图是简单电路学习中的第二个分化点；欧姆定律、电功、电功率的计算是简单电路学习中的第三个分化点。了解学生的实际认知状况，考虑青少年认知发展的阶段性，分析学生的认知结构，揭示他们在学习中存在的困难和问题，激发学生的学习热情与动力，这就是以学生为中心的“因学定教”。简而言之，对我们一线教师总结和积累相关的认知经验，落实课程改革提高教学效果有实际意义。大而言之，在基础教育改革时期，无论课程标准的制定、教材的编写，还是教学方法和评价观念的转变，只有建立在相应的认知体验上的教学改革才是有效的。因学定教落实在课堂教学中，如电学学习，以学情为支撑的活动支点的设计是其中的基本要义之一。

因学定教在操作体现上关注三个问题：学生已有什么、遇到什么、想要什么。即学生的学习起点在哪里；学生在学习过程中的困难与分化；学生的学习目标能定多高。教学在活动与体验的基础上注重定性推理，针对认识特点与分化点设计活动支点与训练题型，明确课堂教学的真正起点，防止错误概念形成，科学设计教学目标、切实关注课堂教学中生成的目标，促进学生认知良性发展。

二、生活重建

鲁迅在百草园里的快乐，并没有以科学发现的形式流传下来，百草园里的学习资源不可谓不丰富，最终却以文学的形式为世人所知。科学学习中的“生活重建”，首先是有科学特点的学习生活，目的是促进“学生的科学素养得到比较全面发展”，同时，也有与一般学习相同的共性，善待学习资源，善用学习方式，只是学习资源的例子是科学的，学习方式符合学科特点。从近处看，“生活重建”是指学生课堂学习生活而言，它受学生生活经验的影响；从远处看，离开校园后，大多数人能最终重构平常的科学生活，从而影响生活经验，这是科学教育对社会的贡献。所以，科学最终是人文的。从科学性与人文性并重的角度看“生活重建”，在于课堂教学中考察“问题、活动的结构化程度”，包括以结构化的问题与活动反映科学思路、问题设计合理、活动形式适合教学要求、动静结合处理问题与活动中学生困惑所在、后续的问题与活动安排合理等。还在于考察“课堂气氛的宽松、融洽程度”，包括学生的人格受到尊重、学生的讨论和回答问题得到鼓励、学生的质疑问难得到鼓励、学习进程张弛有度、学生之间竞争有序学习方式优化、课堂气氛活跃、互动有序、师生生生交流平等积极等。

在师生共同努力可以改善的教学设计要素中，我们认为可以利用“改善学习方式、丰富学习资源、驱动学习评价、培养学习策略”等，让生活经验改变学习方式、让生活经验成为学习资源、让生活经验丰富学习情境、让生活经验亲近学习目标、让生活经验体现创新空间（见图3‐3）。学生的认知水平有限，知识结构在不断完善，所以对问题的认识和思考就难免有失偏颇，教师上课时如果按照自己的认知水平和知识结构来组织教学，看似严密、科学、符合逻辑，但未必能与学生的思维合拍。为什么学生总认为，人站在河岸边，所成的像是倒像？事实上这是学生由“倒影”而产生的负迁移，是一种生活的影响，而不纯粹是知识问题。类似的问题还有：学生总认为在平面镜成像时，包括自己的脸在内，都是“近大远小”，很难建立“物像等大等距”的规律。这也是一种生活前认知对规律学习的干扰。“生活重建”是结合科学教学的特点，修正诸如此类的错误认识，引导学生走进生活，观察生活，关注生活，创造生活，激发他们的学习兴趣和探究兴趣，从而达到培养学生科学素养的目的。它并不完全等同于简单的引入生活内容的“科学教学生活化”，而是回归学生的学习生活质量的提升，追求“教三年，影响三十年”的学习幸福观。

图3‐3　科学课堂活动教学设计要素模型中的生活重建

生活重建首要而具体的表现当然要以课堂教学组织形式的变化及学习方式的改变为标志，以学生学习状态的改善为中心，核心是体现为一种对学习生活的尊重。生活重建立足学生的学习现实并指向学生的未来，改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。生活重建要考虑学生的学习动因与需求。

三、多维互动

多维互动以学生主动参与、主动探索、主动思考、主动实践为基本特征，学生活动情况是其考察的主要方向，一是学生参与活动的广度，如学生参与学习活动的人数较多、学生参与学习活动的方式多样、学生参与学习活动的时间充分。二是学生参与活动的态度、深度，如对问题情境有自己的关注、参与活动积极主动、能提出有意义的问题或能发表个人见解、能按要求正确操作、能够倾听协作分享。三是教师巡视的合理程度，如教师巡视及时、时机把握适当、巡视路线与目光顾及大多数学生、巡视目的性明确等。

教学活动是师生之间进行的一种生命与生命的交往、沟通、发展过程，那么教学过程必然是一个动态发展着的教与学统一的交互影响和交互活动的过程，在这个过程中，通过调节师生关系及其相互作用，形成和谐的多维互动的教学局面，以产生教学共振。这就是课堂活动教学所强调的多维互动性。“胚”是什么？这是一个学生即便看到了实物也难以理解的问题。当学生用自己的语言描述时，一个学生说：胚就相当于胎儿。这就是一个典型的能突破难点的多维互动，远胜于教师的千言万语。进一步把问题活动化，既然胚是幼小的生命，那么就会成长为植株。我们能否探究种子的结构与成为幼苗新植物体之间到底有什么关系？设计正常种子与切除部分结构的种子（如切除胚芽、部分子叶或胚乳）萌发的对照实验，比较植株幼苗生长的差异，学生会发现这些结构“是什么”“有什么用”的答案。

多维互动是学习优化过程中主要的标志之一。多维是指改变过去教师独占课堂的单一、单向的教学信息传递方式，在我们的研究中，多维的维度主要有六个：教师与学生、教师的教与学生的学、教师与教材、教师的教材处理与教材固有的呈现、学生与学习内容、学生的教材理解与教材固有的呈现，这是内层的多维。同时，还包括三个扩展维度：学生吸收与产出的维度（学习目标）、课内与课外的维度（学习资源）、理性意志与成功激励的维度（学习方式）等（见图3‐4）。“互动”是指上述六个维度与三个扩展维度的相互作用。我们用学习评价、学习策略、学习目标的改进，推动学生学习的进步。教师应该考虑的首选是基于学习内容的学生学习策略，然后根据学习策略，结合学习内容考虑教学方式的选择，教学方式的选择要有利于内容的落实有效，同时还要考虑对学生学习策略修正的有效。学习评价与学习策略是引发与推动多维互动的基本条件，互动的内容与目标即为：“知识的学习”与“学习的学习”——对知识的掌握与对学习策略的改善，更高的目标应该定位于创新空间上。

图3‐4　科学课堂活动教学设计要素模型中的多维互动

四、活动建构

“活动建构”是以“活动性的科学问题”为基础，包含在一定情境中，知识问题化（学会向知识提问）、问题活动化（把问题转化为活动）、活动问题化（在活动中发现问题）的过程，以活动为手段，以“活动性的科学问题的解决”为标志，达到希望中的学习目标（见图3‐5），这种学习目标进一步还包括将问题解决问题化（学会在问题解决的过程中提出新问题），甚至有一定的创新，事关“教学效果”。所以，“活动建构”的考察有三个方向，一是“学习目标达成度”，包括基本实现学习目标、多数学生能完成学习任务、每个学生都有不同程度的收获等。二是“解决问题的灵活性”，如有些学生能灵活解决教学任务中的问题。三是“教师和学生的精神状态”，如教师情绪饱满热情、学生体验到学习和成功的愉悦、学生有进一步学习的愿望等。

在一定的学习情境中，学生在“活动”中掌握知识与一般发展，体验经验与情感，“活动”成为学生建构知识与能力发展的基础。“活动建构”是学生发展的基本形式，是师生共同进行的生命活动的重要追求，是主体性的体现。读图、讨论、思考、活动、阅读、实验、探究、练习、演示（实验）、问答、巡视、指导、示范、讲授、作品展示、叙述（语言展示）、游戏或表演、看录像或多媒体、角色扮演、模拟、发现、小制作、调查等活动基元，都有益于活动性科学问题的解决。《科学·九年级上》⁽⁵⁾第一课时，我们安排抄写第一章化学方程式的活动。从学生的练习及提出的问题中，我们能大致体会到学生是如何“活动建构”的：统计各物质化学式出现的次数，“我认为出现次数多的化学式是最重要的”。抄录有沉淀产生的所有化学方程式后，“我认为BaSO₄、AgCl、Cu（OH）₂、Fe（OH）₃、BaCO₃、CaCO₃是很重要的沉淀，还有其他沉淀吗？”“我认为某同学的作业完成得比较好，因为他的作业对化学方程式有分类，不是按顺序抄下来的，他对化学方程式是如何分类的？”“我认为抄化学方程式没必要抄物质的颜色（教材会在化学方程式下注明典型物质的颜色），但是，我还是发现，是不是所有的沉淀颜色都是不一样的？”等等。

图3‐5　科学课堂活动教学设计要素模型中的活动建构

活动建构有三个要点：重视活动预设、优化问题情境、利用任务驱动。从上例可以看出，活动建构中的活动与通常的作业有不一样的地方，评价也不是以“是否”为唯一标准，每位学生表现出来的学习路径也是有差异的。让活动转化为学生的学习路径，这是课堂活动教学在体现活动建构的组合与实施时的寻求。当然，不同的知识在学生会有不同的学习路径，会获得不同的问题解决体验，如概念学习中的充分还原稀释——让学生体验科学概念的形成过程；规律学习中的坚持延迟判断——让学生探寻科学规律的发现过程；方法学习中的渗透思想方法——让学生参与科学实验的设计过程；探究学习中的注重过程分析——让学生亲历科学问题的解决过程。

五、动态生成

“动态生成”是学生“综合发展”的一种表现，是一种“非标准化教学”，主要表现为教学的非预定性，是对教育过程生动可变性的概括。“动态生成”的考察核心，应该基于人物之间关系的“学习活动的指导与调控”，一是“学习指导的范围和有效程度”，如为每个学生提供平等参与的机会、对学生的学习活动进行有针对性的指导、根据学习方式创设恰当的学习情境、学习评价及时积极多样、教师的语言准确、有激励性和启发性”。二是“教学过程调控的有效程度”，如能够根据反馈信息对教学进程、难度进行适当调整、合理处理临时出现的各种情况、强化时机适当、方式有效等。

“动态”是指师生共同发展的开放性教学活动过程，“生成”是指学生在动态发展的课堂教学过程中主动建构知识、发展自己。动态生成的核心是学习情境，情境是运动的，其运动固然包含着空间的变异。而情境又是以人为的为主，可附加与创设，是一种手段。由于人物之间相互影响，人物的内在生命活动凝结成动机并促成行动。一般来说，更重要的在于人物关系的运动性。这对应于课堂教学的基本矛盾，也对应于课堂活动教学的设计要素，活动基元的有效性就取决于“学习情境”，也就是说：由教师、学生、教材为主组成的学习情境在动态生成中起着主导作用（见图3‐6）。根据情境的生成状态，学习情境可分为预设情境和生成情境。教师的作用没有被抛弃而是得以重新构建，从外在于学生情境转化为与情境共存。如果预设中教师因为不明真相，PPT文件中播放的音乐恰好是学校的下课铃声，这节课的情境将会是如何呢？这一生成情境会破坏学习的连续性，学生会认为是“下课了”。

在“动物的生命周期”⁽⁶⁾一节中，读完书中不同生长时期的蝗虫后，课后教师提了一个问题：“若虫中的‘若’什么意思？可以请教语文老师。”第二节上课，教师问：“谁能解释，若虫中的‘若’什么意思？”

图3‐6　科学课堂活动教学设计要素模型中的动态生成

学生：是虫子/小虫子/幼虫。（集体回答，其中大多数同学支持“幼虫”说）

教师：还有吗？（慢节奏不断地追问）

学生：没问/如果……像虫子的意思。

教师：像什么虫子？

学生：应该是像它妈妈的虫子的意思。

教师：好……（然后作必要的补充）

简单的一个字的评价，却使全班同学齐刷刷地把头转向了这位发言的同学，这一个字的评价，会让学生刻骨铭心，效果可想而知。之所以能产生这样的效果，学生用自己的语言描述了自己的思想而且是正确的，这是一个方面，更重要的是有前面动态生成的情境作铺垫。

六、时空拓展

“时空拓展”关注的是“学生多方面能力”，是多元智能的体现，如语言、逻辑—数学、空间、音乐、身体—运动、人际关系、自我认识、自然观察者智能⁽⁷⁾等。时空拓展主要思考三个取向：学习资源、学习方式、创新空间（见图3‐7），创新空间以思维培养为中心，学习方式以作业改进为基本手段，关注时空拓展中的课堂教学走向与课堂活动教学资源的开发。所以，“时空拓展”的考察以“学习条件”为中心，一是“学习资源的处理”，如学习内容的选择和处理科学、学习活动所需要的相关材料充足、选择恰当的教学手段等。二是“学习环境的创设”，如有利于学生身心健康、有利于学习目标的实现、与学科特点相符合、学生参与学习环境的开发、有学习创新的空间等。

图3‐7　科学课堂活动教学设计要素模型中的时空拓展

时空拓展的基本方式有两种：时空压缩、时空放大。过度的时空拓展容易造成主题的偏离。

个体不同的时空拓展，必然对教与学产生不同的影响，或许是资源，或许是阻力。在《科学·七年级下》第1章第7节“信息的获取和利用”⁽⁸⁾的学习中，学生表现出来不识“烽火台”、不识“狼烟四起”，只识“手机乱响”就说明了时空拓展对教学影响的重要性。“时空拓展”是一种开放性的教学活动，是一种对学习资源的新认同，是对学习方式变化的新认同，是一种对创新空间的必要体验。对个体而言，其核心更多的是基于STSE（科学、技术、社会、环境）的科学素养，是前有古人、后有来者、与世共进、与时俱进的视野，是“学而不思则罔，思而不学则殆”，是立足课内体现教学民主，着眼课外个性发展受到尊重。

在《科学·七年级下》第2章“运动和力”的学习中，首先接触的是力的作用效果：力可以使物体发生形变、运动状态改变（包括速度、方向的改变）。就第2节“机械运动”⁽⁹⁾而言，学习也就到此结束，目标完成了。但是如果从逆向思维的角度提两个问题：

第一个问题：

教师：有速度不变的运动吗？

学生：匀速运动。

教师：有方向不变的运动吗？

学生：直线运动。

然后再追问第二个问题：

教师：有速度不变，方向也不变的运动吗？

学生：匀速直线运动。

教师：你认为此时有力的作用吗？

学生：可能有/可能没有。

这样的对话，当然可以看作是一节课中的巩固性练习。但是，从后续学习第7节“牛顿第一定律”的学情分析，这一次对话，会是一个突破难点的“活动支点”，是牛顿第一运动定律学习过程中难点突破的“引桥工程”。这也是一种时空拓展。

时空拓展是立足于现实的一种历史感与未来感，教材本身在内容编排上就体现了这一点。学习“神奇的激素”时⁽¹⁰⁾，教材中出现了三位科学家，并以与三位科学家有关生长素实验为主线，构建了生长素的发现史，并延伸到生长素的作用，形成相对完善的知识体系。为了更好地学习前人的知识，也为了使知识的组合符合学生的认知规律，教材对科学家的贡献进行了时空压缩，对实验以观察、推理、猜想、结论等为过程进行了必要的重组，这样的结果必然是学生结合实例更容易体会到观察、推理、猜想、实验对于科学的价值，更容易体会到思维向更高层次推进的历程。时空压缩与时空拓展是相对的，因为无论是达尔文、温特、郭葛，对科学的贡献远不止这些，压缩的同时也保留了拓展的可能性。