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一,、實(shí)驗(yàn)教育功能研究 自從科學(xué)教育進(jìn)入學(xué)校以來,對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)就存在著兩種對(duì)立的觀點(diǎn),。一種觀點(diǎn)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)是科學(xué)教育中理所當(dāng)然的事情,實(shí)驗(yàn)對(duì)于科學(xué)教育就像廚具對(duì)于廚房一樣是不可或缺的。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為“花那么多的時(shí)間,、人力和物力用在實(shí)驗(yàn)上值嗎?”在科學(xué)教育發(fā)展過程中,由于科學(xué)教育工作者的不懈努力,實(shí)驗(yàn)已成為科學(xué)教育的特色和必要的組成部分,。為了回答“實(shí)驗(yàn)在科學(xué)教育中的作用是什么?”,人們總結(jié)了系統(tǒng)而豐富的實(shí)驗(yàn)功能。 1962年J. F. Kerr在總結(jié)實(shí)驗(yàn)研究成果的基礎(chǔ)上,把實(shí)驗(yàn)的功能總結(jié)為20項(xiàng),。1966年他把這些功能概括為10項(xiàng),并對(duì)各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行了準(zhǔn)確界定,。這10項(xiàng)內(nèi)容是:①培養(yǎng)觀察和記錄能力,②培養(yǎng)科學(xué)思維習(xí)慣,③訓(xùn)練操作能力,④訓(xùn)練解決問題能力,⑤滿足實(shí)驗(yàn)考試要求,⑥幫助理解理論知識(shí),⑦證實(shí)科學(xué)事實(shí)和科學(xué)理論,⑧發(fā)現(xiàn)科學(xué)事實(shí)和科學(xué)理論,⑨激發(fā)和保持學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣,⑩感受科學(xué)現(xiàn)象的真實(shí)性。J. F. Kerr認(rèn)為各項(xiàng)之間并不是孤立的,而是相互聯(lián)系的,根據(jù)各項(xiàng)之間的內(nèi)在聯(lián)系,他繪制了實(shí)驗(yàn)功能關(guān)系圖,有連線的項(xiàng)目之間表示它們之間有聯(lián)系,如圖1所示,。J. F. Kerr的工作具有一定的代表性,他對(duì)實(shí)驗(yàn)功能的界定和分析不僅對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)教育具有指導(dǎo)作用,而且對(duì)我們現(xiàn)在理解實(shí)驗(yàn)教學(xué)也具有借鑒價(jià)值,。 由于社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)教育研究的不斷深入,實(shí)驗(yàn)的功能也在隨著科學(xué)教育理論的發(fā)展而不斷豐富,如隨著STS、探究和科學(xué)本質(zhì)觀在教學(xué)中的出現(xiàn),這些內(nèi)容在教育功能中也反映出來,如何通過教學(xué)實(shí)現(xiàn)新的實(shí)驗(yàn)功能已成為實(shí)踐中需要解決的問題,。 二,、實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果研究 D. Hodson通過分析認(rèn)為傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是基于以下幾點(diǎn)假設(shè)之上的:科學(xué)開始于觀察;科學(xué)觀察是可信的,、無偏見的;從觀察得出客觀、無價(jià)值傾向的數(shù)據(jù);從這些數(shù)據(jù)中通過總結(jié)可以得出事實(shí)和規(guī)律;從這些數(shù)據(jù)中通過歸納可以得出以原理和理論為形式的解釋;通過進(jìn)一步的觀察和實(shí)驗(yàn)可以直接和明確地證實(shí)理論,。以上這種研究方法是基于“客觀,、中立的觀察觀”之上的歸納方法。18世紀(jì)休謨提出的“歸納問題”早已是困擾歸納方法的難題,在上世紀(jì)60年代,美國科學(xué)哲學(xué)家漢森提出了“觀察滲透理論”哲學(xué)觀點(diǎn),這一觀點(diǎn)不僅對(duì)哲學(xué)產(chǎn)生了重大影響,而且也動(dòng)搖了傳統(tǒng)科學(xué)教育的哲學(xué)基礎(chǔ),。與此同時(shí),從上世紀(jì)70年代開始,對(duì)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的研究不斷揭示了學(xué)生前概念的頑固性和科學(xué)教育效率低下這一現(xiàn)實(shí),。在這一大背景下,從70年代末、80年代初人們開始對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,、對(duì)實(shí)驗(yàn)的教育功能提出質(zhì)疑,其中有代表性的研究見表1,。 從表1中可以看出,研究人員大多來自美國、澳大利亞,、加拿大,、以色列、英國等科學(xué)教育研究較發(fā)達(dá)的國家,。研究方法有教學(xué)實(shí)驗(yàn),、課堂觀察、師生訪談,、文獻(xiàn)綜述和思辨研究等,。在這些研究中,除了一篇研究認(rèn)為實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)有積極作用外,其余的觀點(diǎn)或研究的基礎(chǔ)都是實(shí)驗(yàn)的功能與教學(xué)效果不匹配。具體的表現(xiàn)是:學(xué)生不能觀察到教師想讓學(xué)生觀察的現(xiàn)象;演示實(shí)驗(yàn)反而強(qiáng)化了學(xué)生原有的錯(cuò)誤認(rèn)知;在實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生按照“菜譜式”的實(shí)驗(yàn)步驟,尋找答案;學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)時(shí)只操作儀器,而沒有“操作”思維等等,。 影響實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果,造成實(shí)驗(yàn)的教育功能與實(shí)驗(yàn)的實(shí)際教學(xué)效果不匹配的原因包括哲學(xué)基礎(chǔ),、課程設(shè)計(jì)、教學(xué)行為,、教師素質(zhì),、教學(xué)資源等方面。由于哲學(xué)基礎(chǔ)直接影響其他因素,因此實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的哲學(xué)理論落后是其中最主要的原因,。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)受“觀察的客觀,、中立”觀影響,這一觀點(diǎn)認(rèn)為,觀察是客觀的、中立的,任何人所看到現(xiàn)象都是一樣的,并都能從現(xiàn)象中歸納出規(guī)律和理論,。這種哲學(xué)觀忽視了學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)之前就對(duì)相關(guān)的現(xiàn)象有自己的認(rèn)識(shí),而這些認(rèn)識(shí)將影響他們的觀察結(jié)果,。同時(shí)由于他們沒有教師所具有的理論知識(shí),不能從背景中篩選出教師釋放的“信號(hào)”。在課程上,認(rèn)為實(shí)驗(yàn)是無所不能的,這種觀點(diǎn)影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能的界定和教材的編寫,。在教學(xué)上,缺少對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的評(píng)價(jià),教師沒有對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)描述和解釋進(jìn)行及時(shí)的反饋,也降低了學(xué)生的興趣和動(dòng)機(jī),。在教師素質(zhì)上,教師缺乏實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)能力,不能準(zhǔn)確把握成功實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn),這些都影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。另外,缺乏適合學(xué)生概念轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源也是其中的原因,。 從表1和以上的分析可以看出,改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的措施包括以下方面:在哲學(xué)上,要拋棄歸納實(shí)證的哲學(xué),采用哲學(xué)界和科學(xué)教育界廣泛接受的科學(xué)哲學(xué)認(rèn)識(shí)論,。在課程上,要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的具體貢獻(xiàn)來確定實(shí)驗(yàn)的功能。在教學(xué)中,要把實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)落在實(shí)處;通過利用預(yù)測—觀察—解釋演示策略把實(shí)驗(yàn)與學(xué)生的前概念聯(lián)系起來,使學(xué)生原有的認(rèn)知與所學(xué)的科學(xué)對(duì)話;通過討論使實(shí)驗(yàn)與學(xué)生個(gè)人原有認(rèn)知、同伴的觀點(diǎn)發(fā)生共鳴,最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生概念的改變,等等,。 三,、啟示 1.從社會(huì)建構(gòu)理論和科學(xué)本質(zhì)觀的角度重新審視實(shí)驗(yàn)教學(xué) 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是建立在歸納方法基礎(chǔ)之上的,不僅科學(xué)研究的過程是歸納的過程,而且學(xué)生學(xué)習(xí)的過程也是歸納的過程。由于這種理論與科學(xué)研究的過程和學(xué)生個(gè)體的學(xué)習(xí)過程不一致,因此導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)功能與實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果之間的不匹配,。早在1990年D. Hodson就呼吁“歸納模型早已被科學(xué)哲學(xué)家拋棄,現(xiàn)在科學(xué)教育工作者也應(yīng)該拋棄它”。應(yīng)該用社會(huì)建構(gòu)觀和科學(xué)本質(zhì)觀對(duì)我國的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行反思,。在課程,、教材、教學(xué)過程,、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)等實(shí)驗(yàn)教育的方方面面對(duì)歸納方法進(jìn)行清理,而樹立更能反映科學(xué)探究和學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律的哲學(xué)觀,。 2.關(guān)注實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果 雖然我國實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有自己的特色,但是中外實(shí)驗(yàn)教學(xué)肯定有共同點(diǎn),國外實(shí)驗(yàn)教育功能與教學(xué)效果之間存在差距,在我國也應(yīng)該具有同樣類似的現(xiàn)象。因此,應(yīng)該開展對(duì)我國實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的研究,找出實(shí)驗(yàn)教育功能與實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不匹配的原因,為提高我國實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平尋找對(duì)策,。在研究中可以借鑒國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),例如Miller的實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)模型,他通過比較實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo),、實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)、課堂上學(xué)生的實(shí)際活動(dòng)和學(xué)生實(shí)際學(xué)到的內(nèi)容,來評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,。這一模型不僅為確定教學(xué)效果提供理論支持,而且能為一線教師落實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)提供實(shí)踐工具,。 3.用新理論指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí) 在我國,對(duì)實(shí)驗(yàn)制作和改進(jìn)等硬件方面的研究較多,而對(duì)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)和教學(xué)過程等軟件方面的研究卻不多。國外的實(shí)驗(yàn)研究浪潮告訴我們應(yīng)該關(guān)注實(shí)驗(yàn)教學(xué)的細(xì)節(jié),不僅關(guān)注教師的教,而且更應(yīng)該關(guān)注學(xué)生的學(xué),把這些細(xì)節(jié)放大,從中勘察學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)及影響學(xué)習(xí)的因素,。例如:在演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師的教學(xué)目標(biāo)是什么?教師計(jì)劃如何實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)?在教學(xué)時(shí)教師實(shí)際行為是怎樣的?學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)與教師的教學(xué)設(shè)計(jì)有何差別?學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果與教師的預(yù)期有何差別?哪些因素影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果?如何提高實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果?教師和學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀現(xiàn)狀是什么?哪些因素影響教師和學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀?如此等等,。 在以上的研究中,可以借鑒國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),例如參與理論從行為、動(dòng)機(jī)和情感3個(gè)方面分析學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的參與程度,能幫助理解學(xué)生雖然喜愛實(shí)驗(yàn),但是實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果并不好這一事實(shí),。其原因是學(xué)生在演示實(shí)驗(yàn)中,雖然在“凝視”實(shí)驗(yàn),但不是“觀察”實(shí)驗(yàn),更不是“看到”實(shí)驗(yàn),。再如,把學(xué)生的學(xué)習(xí)分為可觀察領(lǐng)域和思維領(lǐng)域,把教師的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)意圖區(qū)分開來等等,這些新的理論都可以開闊我們的視野。 4.針對(duì)學(xué)生的前概念設(shè)計(jì)和選擇實(shí)驗(yàn)及其教學(xué)方式 學(xué)生不是空著腦袋走進(jìn)教室,等待教師向里面“灌”知識(shí);學(xué)生也不是白板,等待教師在上面刻畫知識(shí)的痕跡;學(xué)生是自主建構(gòu)的主體,在走進(jìn)教室之前,他們已經(jīng)形成了個(gè)人自洽的日常概念體系,。在課堂上,只有當(dāng)學(xué)生的日常知識(shí)與所教的科學(xué)知識(shí)發(fā)生對(duì)話時(shí),學(xué)生的日常概念才可能向科學(xué)概念轉(zhuǎn)變;只有當(dāng)學(xué)生與同伴之間相互交流時(shí),學(xué)生才可能體會(huì)科學(xué)的本質(zhì),。因此如何利用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)這樣的教學(xué)情景是需要研究的問題。首先,根據(jù)學(xué)生前概念設(shè)計(jì)和選擇有針對(duì)性的實(shí)驗(yàn),。其次,利用有效的教學(xué)策略實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變,。例如:利用預(yù)測—觀察—解釋演示策略可以使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突,進(jìn)而達(dá)到概念轉(zhuǎn)變。再如,通過討論,既可以使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的描述和解釋得到反饋,與同伴的觀點(diǎn)相互比較,又可以使學(xué)生所學(xué)的內(nèi)容與原先的知識(shí),、日常經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系,。 5.培養(yǎng)勝任實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師 國外研究顯示教學(xué)人員不能完全勝任實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教育功能和實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不匹配的原因之一,這就為教師的培訓(xùn)提出了新的挑戰(zhàn)。常規(guī)的教師培訓(xùn),特別是教師的職前培訓(xùn)主要是熟悉實(shí)驗(yàn)器材硬件方面的內(nèi)容,。單有這些還不夠,在以后的教學(xué)中,除了訓(xùn)練師范生對(duì)儀器的熟悉和操作能力外,還應(yīng)該培養(yǎng)他們正確的哲學(xué)觀和科學(xué)本質(zhì)觀,使他們具有有效實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力,、實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)能力和開發(fā)適合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的實(shí)驗(yàn)資源的能力。 |
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