让科学探究的种子生根发芽

刘佳　姜楚华　张敏

秋日的清晨，阳光正好，范华林在书架前整理旧书，意外地发现了一份泛黄的《中國青年报》。《“探界者”钟扬》的醒目标题一下子把他拉回到第一次阅读这篇通讯时的震撼心境，钟扬对于生命意义的阐释再次印入他的脑海——“任何生命都有结束的一天，但我毫不畏惧，因为我的学生会将科学探索之路延续，而我们采集的种子，也许会在几百年后的某一天生根发芽，到那时，不知会完成多少人的梦想。”

“那一刻，我决定将自己持续思考和实践了近20年的探究性生物学教学主张命名为‘探界生物。”在范华林看来，“探界生物”指教师在教学中勇于突破创新，引领学生打破学习方式之界、教材内容之界、思维方式之界，探究鲜活的生命世界，进而理解生命活动规律，掌握科学探究的思路和方法，学会像科学家一样思考。

走出生物学教学的“舒适区”，探学习方式优化之界

作为一名初中生物学教师，范华林认为像钟扬一样引领学生走上科学探究之路是理所当然的事。然而，这条路走得并非一帆风顺。

2001年8月，范华林从孝感学院生物系毕业，被分配到钟祥市第五中学任教生物学。当时，像他这样“科班出身”的专职教师在本地并不多见，他所带班级学生的成绩自然备受关注。为了尽快交出一份让自己、也让他人满意的“成绩单”，范华林把整套初中生物学教材中的知识点一一梳理出来，然后对照知识点仔细筛选资料，并将其加工成适合初中生做的题目，在课堂或课后指导学生练习。

学生明显提升的成绩似乎证明了加强练习是学好生物学的有效方式。范华林的做法受到越来越多同事的关注，他编制的练习题很快在全年级推广使用。同事的认可让具备较强教育学理论功底的范华林“进退两难”：他清楚地知道针对知识点的强化训练极易演变成“题海战术”，还可能导致学生形成机械记忆知识点的不良学习方式，甚至损害学生的学习兴趣，但什么样的学习方式有利于学生长远发展呢？

一次参加学校精品课比赛的经历给了范华林启发。2003年，他获得代表学科组参加学校一年一度精品课比赛的机会。比赛前，他广泛观摩名师的录像课，发现名师的课堂上学生动手实践多，思维活跃，能提出很多想法，而自己的课堂以知识讲授和纸笔练习为主，学习气氛相对沉闷。分析背后的原因，他发现自己的课堂上，受实验条件和课时安排等的限制，最有趣、最能发展学生科学探究能力的实验教学大多数变成了教师讲授实验原理，学生在教材上看实验流程、背实验结论，与名师的课堂教学形成了明显的反差。范华林决定改变这种状况，把教材中的实验“搬”到课堂上，让学生动手动脑，发展思维。然而，到实验室一查，很多器材都没有。为了实现教学意图，他自掏腰包购买了一部分实验器材，实在买不到的就用自制教具代替。赛课现场，他先用有趣的现象引出要探究的问题，激发学生的求知欲；接着引导学生结合已有认知提出假说，探讨实验方案；然后引领学生做分组实验，交流实验现象，分析实验原理；最后师生共同归纳实验结论，并实践应用。整节课，学生学得很投入，很轻松，在没有做大量练习的情况下，取得了很好的学习效果。

这节课坚定了范华林改变教学方式的想法。随着经验的积累，他的课堂教学逐渐打破“明确目的—实验操作—验证结论”的传统模式，呈现出“演绎—推理—反思”的设计思路，形成了“情境创设—提出假说—实验探究—反思验证—得出结论—迁移应用”的探究式学习模式。

打破教材之界，为学生探究生命世界拓展渠道和空间

尝到甜头的范华林没有停下“探界”的脚步。除了尽可能地将“书本实验”转变成演示实验、分组实验，帮助学生通过实践探究实现从知识到能力的转化，他还把教学创新的视角放在活用教材上，通过重构教学内容，引领学生以整体视角思考和探究真实、鲜活的生命世界。

生物学中有的概念简单易懂，比如“微生物通常包括病毒、细菌、真菌等群类”；有的概念抽象度高，无法通过一节课或几节课来理解和掌握，比如“人体各个系统相互联系、相互协调，以完成生命活动”。后者往往被称为大概念。大概念具有统摄学习内容的作用，能关联多个基本概念。学生只有让头脑中的基本概念相互作用、建立联系，才能具备解决复杂问题的能力。基于这样的认识，范华林围绕大概念重构教材内容，实施大单元教学，帮助学生建立结构化知识体系。

围绕“人体各个系统相互联系、相互协调，以完成生命活动”这一大概念，范华林对《生物圈中的人》单元教材内容进行了重构。该单元教材包含多个章节，涉及生殖系统、消化系统、呼吸系统、血液循环系统、泌尿系统、神经系统和内分泌系统等内容。各章节独立编排，缺乏探讨人体不同系统间关系的内容。如果按教材编排次序按部就班地教学各章节，学生能用结构与功能相适应的观点概述人体各系统的组成和功能，但难以理解它们之间的关系，难以形成对生命活动过程正确、完整的认知。实际上，血液循环系统与呼吸系统、消化系统、泌尿系统之间关联紧密，它们相互协调，保持人体内环境的稳定。基于这种认识，范华林将这几个系统的活动过程结合起来，在知识联结处设计问题。例如，教学《发生在肺内的气体交换》时，他追问呼吸过程要分解的有机物来源，将呼吸系统与消化系统关联起来；追问呼吸作用提供的氧气如何通过血液循环输送到全身各处的组织细胞，将呼吸系统与血液循环系统关联起来。而教学泌尿系统时，他设计主问题“组织细胞产生的废物如何通过泌尿系统排出体外”，将呼吸系统、血液循环系统与泌尿系统关联起来。这些问题引导学生以整体视角思考人体各系统的结构和功能，主动探究各系统协调运作的过程，进而建构起知识结构。

为了强化理解，范华林还常常借助信息技术优化学习内容的呈现方式。例如，教学“肾小球的过滤作用”和“肾小管的重吸收作用”时，一般教师会呈现两幅挂图，让学生结合教材文本，尝试解说肾小球、肾小管的运作过程。这样教学不仅无趣，还人为割裂了肾小球和肾小管的协调运作，效果并不理想。范华林教学这部分内容时，组织学生从网络上收集相关视频资源，通过“组装”“嫁接”让这两个运作过程在同一时刻、同一个肾单位中呈现，使学生形成了直观的理解，明白了原尿与尿液成分有区别的原因。复习阶段，他引导学生构建了“人体各系统协调运作思维导图”，巩固对生命活动过程的整体认知。

“范老师的课堂上，学生不再局限于按部就班地学习教材文本”，钟祥五中校长亢朝仁说，“范老师总是引领学生在真实、鲜活的生命世界中展开探究，以整体视角理解生命的活动过程。”

解放“唯一正确结论”思想，让学生像科学家一样思考

2009年至2014年间，范华林主持的“生物探究性实验教学模式研究”“充分利用多媒体教学，有效提高课堂教学效率”等课题研究顺利结题，他执教的不少课例在荆门市各类教学比赛中获得一等奖，荆门市教科研先进个人、学术带头人、骨干教师等荣誉接踵而至。崭露头角的范华林受到钟祥市教育科学研究所的关注，在杨国福副所长的指导下，他对课题研究结论进一步整合、提炼、优化，相关成果在钟祥市教研室主办的《教研简讯》刊登，并在全市做推广。范华林没有满足现状，他清晰地感觉到，学生按照既定的探究流程学习，时间长了，“探究”学习显得程序化，削弱了探究的味道。

为了解决这个问题，范华林上网检索相关文献，阅读生物学教学期刊，观摩名师的录像课和讲座，多渠道获取关于探究学习理论和实践经验的信息。经过深入思考，他发现自己之前所理解的探究学习实际上是一种“部分”探究，是教师引领下的“指导型”探究，目的是让学生套用类似科学研究的过程学习生物学知识，理解科学探究的方法和结论，本质上仍然是内容、方法层面的教学，而非育人本位的教学，这样的探究难以培育出具有科学思维的人。

科學探究本身是一种探索性活动，不一定像教材上的案例那样有唯一正确的结论。要想培养学生的科学思维，教师要从看似完美的探究流程中超脱出来，帮助学生破除“探究是为了验证唯一正确结论”的思想，使学生的探究成为“完全”探究。为此，范华林尝试了很多办法，如将教材中的常规问题改编成结构不良问题，增强探究过程和探究结论的开放性；提供探究非常规生物学问题的机会，引导学生应用所学概念解释生活中的有关问题，并寻求相应的解决方案。

“探究非常规生物学问题并非易事。首先，学生提出的问题要有教学价值；其次，非常规问题不像教材中的案例那样简单、明确，学生需要根据实际情况不断调整和改进探究方法和路径，才能获得可信的探究结果；最后，由于探究途径、探究结果不唯一，学生可能对此感到困惑，不容易适应。”谈到这里，范华林想起了教学《生态系统》的一个插曲。

那节课上，学生掌握基本概念后，他引导学生完成教材“观察与思考”中的连线题，正确反映生态系统中各种生物之间吃与被吃的关系，形成食物链，引出食物网。学生通过独立思考和小组交流，得到了与教师用书一致的答案。然而，一名学生提出应该在“鸟”和“蛇”之间连一条线。范华林抓住契机，引导学生展开探究。有的学生认为不应该连线，因为教材的“生态系统图”中没有这样的关系，生活中也没有见过蛇吃鸟的现象。一名学生立即反驳，说自己小时候亲眼见过蛇吃鸟。另一名学生补充：“去年，我在家后面的树林里亲眼看见一条菜花蛇猛地一伸头，把一只麻雀咬住，然后吞食了。”范华林肯定了学生尊重事实的精神，并引导学生对“蛇吃鸟会更普遍吗”提出假说。学生提出“随着生态环境恶化，蛇的食物（如鼠和蛙）减少，蛇吃鸟的现象会更普遍”和“目前国家重视环境保护，如果我们保护好蛇赖以生存的食物链和食物网，蛇吃鸟的现象就不会更普遍”等假说，并自主提出要在课后查阅相关资料，以居住区域为调查范围展开实地调查研究。范华林顺势为学生提供了研究方法和报告撰写等方面的指导。

一个月之后，学生提交了研究报告。“如果不是亲眼所见，我真的无法相信这些研究方法多样、论证过程合理的报告出自八年级学生之手。不论研究的过程和结果如何，他们都经历了像科学家一样的思考过程，进行了‘真探究。我相信他们心中科学探究的种子已经生根发芽，未来必将枝繁叶茂、硕果累累。”范华林望着窗外满树新结的银杏果，感慨地说。

责任编辑  刘佳