湯躍明 張錦華

【摘要】設(shè)計(jì)研究強(qiáng)調(diào)在真實(shí)情境中運(yùn)用一系列方法進(jìn)行創(chuàng)新干預(yù)、迭代精制,以達(dá)到改進(jìn)實(shí)踐和提升理論的雙重目的。該文應(yīng)用這一研究范式對(duì)高中生物探究教學(xué)進(jìn)行研究,構(gòu)建了一個(gè)高中生物探究教學(xué)參與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究實(shí)踐框架,并將此框架應(yīng)用于實(shí)踐探索中。最后,對(duì)應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)、反思和總結(jié),認(rèn)為設(shè)計(jì)研究在高中生物探究教學(xué)中的應(yīng)用一定程度上解決了探究效率低的問題,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了理論建構(gòu)和實(shí)踐探索的相互提升。

【關(guān)鍵詞】設(shè)計(jì)研究;探究教學(xué);迭代精制;參與結(jié)構(gòu)

【中圖分類號(hào)】G420【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【論文編號(hào)】1009—8097(2009)08—0035—03

探究教學(xué)在高中生物教學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,使學(xué)生解決實(shí)際問題的能力、探究能力和創(chuàng)新能力不斷得到提升,然而,探究教學(xué)過程中情境的復(fù)雜性以及師生參與探究程度的不易把握等諸多因素又制約著其在生物教學(xué)中的有效開展。設(shè)計(jì)研究是一種系統(tǒng)而靈活的研究范式,強(qiáng)調(diào)在真實(shí)的學(xué)習(xí)情境中,以研究者和實(shí)踐者的協(xié)作為基礎(chǔ),將科學(xué)的方法與技術(shù)的方法有機(jī)結(jié)合,通過反復(fù)循環(huán)的分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)和實(shí)施,在改進(jìn)教育實(shí)踐的同時(shí),修正和發(fā)展新的教育理論[1],它能在一定程度上解決現(xiàn)今生物探究教學(xué)過程中探究效率低的問題。筆者從設(shè)計(jì)研究的視角,對(duì)高中生物探究教學(xué)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、實(shí)施和評(píng)價(jià),在反思總結(jié)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上有效實(shí)現(xiàn)了理論的提升和實(shí)踐的進(jìn)步。

一 設(shè)計(jì)研究的啟動(dòng)

《全日制普通高級(jí)中學(xué)生物教學(xué)大綱》指出,學(xué)生通過高中生物課程的學(xué)習(xí),能養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神,樹立創(chuàng)新意識(shí),具有較強(qiáng)的收集和處理信息的能力、解決實(shí)際問題的能力和探究能力 [2]。然而,在具體教學(xué)中如何有效設(shè)計(jì)和開展探究教學(xué),是令眾多生物學(xué)科教師和研究者頭痛的問題。為此,2008年3月在河南省周口市某一重點(diǎn)中學(xué)開展了《中學(xué)生物學(xué)科探究性教學(xué)的研究》的課題研究,對(duì)象為高中二年級(jí)(3)班和(4)班的全體同學(xué)。最初,項(xiàng)目組以為,引入探究教學(xué)之后,教學(xué)成效應(yīng)該得到大大提高。但是,經(jīng)過2個(gè)周的課堂觀察、課后研討評(píng)說以及錄像回溯分析,發(fā)現(xiàn)并沒有如所預(yù)期的那樣給生物教學(xué)帶來(lái)根本性的變化。通過對(duì)市教育局基礎(chǔ)教研室、校領(lǐng)導(dǎo)、生物學(xué)科教研組教師、技術(shù)服務(wù)中心以及參與研究的全體學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查和訪談,發(fā)現(xiàn)造成探究教學(xué)效率低的原因主要是沒有充分考慮實(shí)踐共同體探究活動(dòng)的參與結(jié)構(gòu)。因此,以此問題為研究起點(diǎn),希望通過設(shè)計(jì)研究將先進(jìn)的學(xué)習(xí)理論運(yùn)用于高中生物探究教學(xué)過程中,總結(jié)參與探究教學(xué)原則并達(dá)到提升學(xué)生探究能力和解決實(shí)際問題的能力、促進(jìn)教師專業(yè)成長(zhǎng)和幫助研究者進(jìn)一步考察協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)促進(jìn)探究教學(xué)在高中生物課程中有效開展的可能性。

二 實(shí)踐框架的建構(gòu)

設(shè)計(jì)研究是由實(shí)踐問題驅(qū)動(dòng),研究者與實(shí)踐者共同深入現(xiàn)場(chǎng)對(duì)實(shí)踐進(jìn)行的研究和為了改進(jìn)實(shí)踐、提升理論而進(jìn)行的研究。它強(qiáng)調(diào)在真實(shí)情境中設(shè)計(jì)一些人工制品作為教學(xué)干預(yù)或革新應(yīng)用于實(shí)踐[3],通過系統(tǒng)、靈活地分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、實(shí)施等環(huán)節(jié)的多次迭代增量過程來(lái)改善實(shí)踐,從中總結(jié)出設(shè)計(jì)原則或理論[4],達(dá)到對(duì)設(shè)計(jì)原型理論和實(shí)踐的“逐步求精”,獲得一個(gè)理想設(shè)計(jì)和實(shí)踐之間的滿意平衡。設(shè)計(jì)研究是在富含復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)性和實(shí)限性的實(shí)際情境中進(jìn)行的[5],研究者必須對(duì)研究過程和研究交互所發(fā)生的變化作詳盡記錄,并根據(jù)來(lái)自實(shí)踐的反饋不斷反思和改進(jìn)設(shè)計(jì),直至排除所有缺陷,形成一種更為可靠有效的設(shè)計(jì)。

通過對(duì)探究教學(xué)的相關(guān)理論及應(yīng)用情況進(jìn)行詳細(xì)論述之后,把探究教學(xué)的定義理解為:教師通過創(chuàng)造一種智力和社會(huì)交往情境,讓學(xué)生通過探索發(fā)現(xiàn)有利于開展探究活動(dòng)的學(xué)科內(nèi)容要素和認(rèn)知策略,以有效提高學(xué)生主體參與能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。情境觀認(rèn)為,所有社會(huì)性地組織起來(lái)的活動(dòng)都提供了學(xué)生參與學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì);學(xué)習(xí)是人和人之間的互動(dòng)、人和建構(gòu)出來(lái)的人工制品之間的互動(dòng);對(duì)人的學(xué)習(xí)的分析應(yīng)該以活動(dòng)系統(tǒng)為單位[6]。因此,參與結(jié)構(gòu)的研究將關(guān)注重點(diǎn)從“指向個(gè)人內(nèi)部學(xué)習(xí)和認(rèn)知變化”的心理學(xué)視角的研究轉(zhuǎn)向同時(shí)關(guān)注“個(gè)人置身于社會(huì)群體互動(dòng)結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的個(gè)人與群體認(rèn)知和學(xué)習(xí)的變化”。所以,設(shè)計(jì)研究需要從探究個(gè)體、實(shí)踐共同體和情境活動(dòng)三個(gè)方面來(lái)整合認(rèn)知研究和互動(dòng)研究,將信息結(jié)構(gòu)納入到整個(gè)活動(dòng)系統(tǒng)參與結(jié)構(gòu)的互動(dòng)分析中,以全面洞察探究教學(xué)。通過整合建構(gòu)主義理論、互動(dòng)分析理論和活動(dòng)理論,構(gòu)建高中生物探究教學(xué)參與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究實(shí)踐框架,如圖1所示。具體過程解釋如下:

1 問題界定階段

問題界定階段為設(shè)計(jì)研究的前期階段,是確保干預(yù)能夠進(jìn)行持續(xù)教育革新的必要階段。在此階段,研究者需要吸收來(lái)自教師、管理者、學(xué)習(xí)者、技術(shù)專家、利益相關(guān)者、產(chǎn)品開發(fā)者以及家長(zhǎng)等多方人員的觀點(diǎn),還需要進(jìn)行系統(tǒng)的檢索、批判性的文獻(xiàn)回顧和需求分析,有效發(fā)現(xiàn)實(shí)踐共同體在當(dāng)前情境中面對(duì)的有意義的問題。本設(shè)計(jì)研究確定的問題為:如何充分考慮實(shí)踐共同體參與活動(dòng)的結(jié)構(gòu)要素以有效提高高中生物教學(xué)的探究效率。

2 構(gòu)造階段

構(gòu)造階段是整個(gè)設(shè)計(jì)研究過程的設(shè)計(jì)階段,將前期確定的有意義的問題轉(zhuǎn)變成一個(gè)真實(shí)情境中扎根于穩(wěn)健理論的可操作化的設(shè)計(jì),需要經(jīng)過多次循環(huán)來(lái)不斷改善,同時(shí)它又受到后續(xù)階段的影響。它不僅是修正理論的重要工具,也是整個(gè)研究的重點(diǎn)所在。設(shè)計(jì)研究強(qiáng)調(diào)在自然情境中進(jìn)行創(chuàng)新干預(yù),強(qiáng)調(diào)人與人之間、人與人工制品之間的互動(dòng),因此本設(shè)計(jì)研究過程中教師和學(xué)生作為活動(dòng)主體同時(shí)參與探究。另外,還要考慮整個(gè)探究活動(dòng)系統(tǒng)成員之間的分工、需要建立的共同體規(guī)范以及所需工具等因素。

3 本地影響評(píng)價(jià)階段

本地影響評(píng)價(jià)階段是評(píng)價(jià)干預(yù)的當(dāng)?shù)赜绊?主要對(duì)實(shí)踐共同體共同參與實(shí)施的探究活動(dòng)進(jìn)行形成性評(píng)價(jià),研究者和教師通過數(shù)據(jù)收集和分析來(lái)評(píng)價(jià)實(shí)踐共同體對(duì)設(shè)計(jì)干預(yù)的滿意程度,并根據(jù)這些數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)原型中需要改進(jìn)的地方進(jìn)行修正,主要包括形成性檢驗(yàn)、理論精制、實(shí)施和結(jié)果評(píng)價(jià)四個(gè)部分。在設(shè)計(jì)研究過程中,這些設(shè)計(jì)生成、詳細(xì)研究和評(píng)價(jià)的循環(huán)表現(xiàn)為迭代循環(huán)過程中的微循環(huán)過程。

4 擴(kuò)展影響評(píng)價(jià)階段

擴(kuò)展影響評(píng)價(jià)階段主要是看前面階段進(jìn)行的教育革新在更廣泛情境或者對(duì)于更廣泛的對(duì)象是否具有效性,以及能否成功地?cái)U(kuò)散和被采納。如果被采納,得到一個(gè)成功的產(chǎn)品。如果不被采納,根據(jù)收集到的反饋意見、產(chǎn)生的新理論以及新的情境需求進(jìn)行下一輪迭代循環(huán)研究。

以上四個(gè)階段反復(fù)迭代循環(huán),構(gòu)造出更有應(yīng)用價(jià)值的設(shè)計(jì),生成關(guān)于學(xué)與教的更加富有活力、更加穩(wěn)健的理論,最終達(dá)到對(duì)真實(shí)情境中生物探究教學(xué)更深層次的理解,實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的有效融合。

三 干預(yù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的論述

設(shè)計(jì)研究本身不管是強(qiáng)調(diào)內(nèi)容、技術(shù)還是關(guān)系要素,重要的一條是聚焦“學(xué)習(xí)”,是促進(jìn)“學(xué)習(xí)”理解的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)支持和學(xué)習(xí)的社會(huì)結(jié)構(gòu)三方面的系統(tǒng)研究[7]。以下,將圍繞本設(shè)計(jì)研究,對(duì)所涉及三要素的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)論述。

學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計(jì)主要是對(duì)學(xué)習(xí)者將要學(xué)習(xí)的對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了提高探究教學(xué)效果,項(xiàng)目組采用連續(xù)統(tǒng)思維方式考慮以下問題:高中生物課程中什么樣的主題內(nèi)容適合小組形式的探究教學(xué);如何創(chuàng)建探究課題內(nèi)容的多種理解途徑,以提高學(xué)習(xí)者探究效率;如何在社會(huì)活動(dòng)中形成探究?jī)?nèi)容的新觀點(diǎn)等等。在與生物教研組全體教師進(jìn)行多次商討后,選定探究活動(dòng)主題為“利用胚胎干細(xì)胞體外培養(yǎng)人體器官”。通過教師的引導(dǎo)和學(xué)生的激烈討論,確定探究的子課題分別為:胚胎干細(xì)胞的分離途徑、類別及主要特點(diǎn);利用胚胎干細(xì)胞體外培養(yǎng)人體器官是否符合倫理道德;目前已經(jīng)掌握了哪些胚胎干細(xì)胞技術(shù);胚胎干細(xì)胞在醫(yī)學(xué)方面有哪些應(yīng)用。

學(xué)習(xí)支持設(shè)計(jì)主要涉及到支持小組探究活動(dòng)順利進(jìn)行的各種工具、資源、支架和評(píng)價(jià)表單等。在本設(shè)計(jì)研究過程中采用的工具主要有搜索工具(Google、Baidu)、頭腦風(fēng)暴工具(MindManager)、圖形工具(Photoshop)和交流工具(QQ、Blog)等。資源包括進(jìn)行探究教學(xué)所用到的各種硬件設(shè)備、書籍、圖片、學(xué)習(xí)軟件和網(wǎng)站等。支架的設(shè)計(jì)方面采用Quintana的觀點(diǎn),從意義建構(gòu)、過程管理和反思三方面進(jìn)行[8]。探究成果的評(píng)價(jià)方式包括學(xué)生自我反思評(píng)價(jià)、組內(nèi)成員互評(píng)和組間互評(píng)。評(píng)價(jià)人員既可以是教師,也可以是家長(zhǎng)或同學(xué)。另外,采用書面作業(yè)、多媒體制作、網(wǎng)頁(yè)等類型的評(píng)價(jià)測(cè)量表來(lái)考察學(xué)生探究成果的不同方面。

學(xué)習(xí)的社會(huì)結(jié)構(gòu)是學(xué)習(xí)者與活動(dòng)系統(tǒng)的其他行動(dòng)者、技術(shù)工具、課程內(nèi)容等要素之間交互作用所構(gòu)成的互動(dòng)關(guān)系,包括有形結(jié)構(gòu)和無(wú)形結(jié)構(gòu)。有形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要指探究小組的編排。無(wú)形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則主要考慮探究教學(xué)活動(dòng)中的互動(dòng)參與結(jié)構(gòu)、探究規(guī)范的建立和小組成員行事權(quán)的分配等問題。小組編制上按照學(xué)生所選子課題內(nèi)容進(jìn)行分組,盡量把互選同學(xué)編排在同一個(gè)小組,同時(shí)平衡核心人員與邊緣同學(xué)之間的比例。項(xiàng)目組建立班級(jí)共同體規(guī)范和小組共同體規(guī)范,以營(yíng)造“基于證據(jù)的觀點(diǎn)”的討論氛圍,同時(shí)保障小組成員之間的平等參與,促進(jìn)小組公平競(jìng)爭(zhēng)和共同發(fā)展。另外,為了使教師更有效參與探究教學(xué),借鑒Tabak和Baumgartner關(guān)于“參與結(jié)構(gòu)類型中的教師角色特征”[9](如表1所示)來(lái)定位教師角色。

四 設(shè)計(jì)研究的實(shí)施

在對(duì)問題進(jìn)行細(xì)致分析之后,于2008年4月開始了參與結(jié)構(gòu)探究教學(xué)應(yīng)用的嘗試(探究主題為利用胚胎干細(xì)胞體外培養(yǎng)人體器官是否符合倫理道德)。課程設(shè)計(jì)上,依然沿用 “熱身活動(dòng)”——小組協(xié)作探究——小組匯報(bào)探究結(jié)果——全班協(xié)作探究——評(píng)價(jià)的課程總體設(shè)計(jì)模式,并增加了為學(xué)生提供探究背景知識(shí)的基準(zhǔn)課程和解決產(chǎn)生“挑戰(zhàn)性問題”的微課程設(shè)計(jì),從而進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)胚胎干細(xì)胞基礎(chǔ)知識(shí)并充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與探究積極性。行事權(quán)的分配上,要求組內(nèi)學(xué)生分工合作,輪流操作任務(wù)單中的材料,當(dāng)一個(gè)成員在操作時(shí),其他小組成員一起協(xié)助并幫助記錄探究結(jié)果。同時(shí),學(xué)生不僅有機(jī)會(huì)發(fā)表本組觀點(diǎn),也能分享其他小組探究成果,積極參與同自己有不同見解的討論之中。教師的角色在本輪階段主要為指導(dǎo)者和同伴,在學(xué)生進(jìn)行探究過程中給予適當(dāng)?shù)墓膭?lì)和幫助,組織學(xué)生進(jìn)行自評(píng)、組內(nèi)互評(píng)和組間互評(píng)。另外,加入反思總結(jié)模塊,便于學(xué)生總結(jié)探究所得和展望如何提高自我探究能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。

五 應(yīng)用效果的評(píng)價(jià)

為了了解高中生物探究教學(xué)的參與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究的實(shí)施效果,在進(jìn)行了為期三個(gè)月的應(yīng)用之后,通過對(duì)探究教學(xué)過程進(jìn)行測(cè)試、問卷調(diào)查、錄像回溯分析以及訪談等方法收集和分析師生意見,以便深入了解學(xué)習(xí)者應(yīng)用參與結(jié)構(gòu)的探究效果,并及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)。數(shù)據(jù)顯示,94.2%的學(xué)生認(rèn)為通過協(xié)作參與結(jié)構(gòu)形式的探究教學(xué)基本掌握了胚胎干細(xì)胞的知識(shí),89.3%的學(xué)生表示贊同現(xiàn)在所采用的小組參與結(jié)構(gòu)形式,91.5%的學(xué)生愿意在其他學(xué)科中采用這樣的探究方式。

為了考察該設(shè)計(jì)研究教育革新的持續(xù)性,在研究者撤出一段時(shí)間的情形下,由任課教師獨(dú)立設(shè)計(jì)、完成了一次生物選修模塊探究公開課《細(xì)胞的癌變》。從教學(xué)總體設(shè)計(jì)和實(shí)施來(lái)看,教師已經(jīng)能夠很好地應(yīng)用參與結(jié)構(gòu)探究模式進(jìn)行探究教學(xué),過程如下:創(chuàng)設(shè)情境(曬太陽(yáng)利弊)——提出問題(為何臭氧層的破壞會(huì)導(dǎo)致皮膚病患者增多)——猜想假設(shè)(曬太陽(yáng)會(huì)引起細(xì)胞癌變)——小組基于證據(jù)的分析探究(癌細(xì)胞與正常細(xì)胞異同之處、致癌因子種類及導(dǎo)致細(xì)胞癌變?cè)?——得出結(jié)論(健康生活方式可以有效防止癌癥)——交流評(píng)估。參與小組探究活動(dòng)的時(shí)機(jī)與方式把握良好(學(xué)生遇到困難時(shí),教師及時(shí)主動(dòng)給予提示;學(xué)生成功時(shí)給予鼓勵(lì))。另外,從教師的教學(xué)反思和科研論文的撰寫等方面表現(xiàn)來(lái)看,專業(yè)能力和探究能力得到較大提升,已經(jīng)成長(zhǎng)為該校探究教學(xué)方面的專家教師。

六 反思與總結(jié)

項(xiàng)目組從以上實(shí)踐調(diào)查分析中獲得了重要啟示:生物探究教學(xué)過程中熱身活動(dòng)——小組協(xié)作探究——小組匯報(bào)探究成果——全班協(xié)作探究——評(píng)價(jià)的每個(gè)階段都很重要。提供每個(gè)小組發(fā)表產(chǎn)出的機(jī)會(huì)對(duì)促進(jìn)小組學(xué)習(xí)、探究共同體參與以及集體智慧的分享起著很大的作用。但是,如果只強(qiáng)調(diào)實(shí)施小組協(xié)作探究環(huán)節(jié),忽視反饋和評(píng)價(jià)環(huán)節(jié),學(xué)生則得不到展示小組探究成果的機(jī)會(huì),也得不到來(lái)自教師、其他同學(xué)的幫助和評(píng)價(jià),使小組喪失學(xué)習(xí)責(zé)任,降低探究效率。同時(shí),建立良好的小組共同體規(guī)范、班級(jí)共同體規(guī)范以及基于證據(jù)的觀點(diǎn)發(fā)表規(guī)范也有助于規(guī)范學(xué)生探究進(jìn)程,潛在影響學(xué)生的合作參與。因此,在經(jīng)過反復(fù)檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)和修正理論指導(dǎo)與實(shí)施方案的過程中,逐步從簡(jiǎn)單的小組探究轉(zhuǎn)變?yōu)榛谧C據(jù)的實(shí)踐共同體共同參與探究上來(lái),力求在充分考慮探究活動(dòng)的結(jié)構(gòu)要素的基礎(chǔ)上提高探究效率,實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的緊密融合。

結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)研究是面向知識(shí)時(shí)代的社會(huì)轉(zhuǎn)型大背景中產(chǎn)生的促進(jìn)教育持續(xù)革新的一種研究范式,是探究真實(shí)情境中復(fù)雜學(xué)習(xí)的重要方法論,它在發(fā)展穩(wěn)健的學(xué)習(xí)理論、建構(gòu)和積累設(shè)計(jì)知識(shí)以及促進(jìn)教育持續(xù)革新的能力等方面表現(xiàn)出了獨(dú)特的應(yīng)用前景。通過在高中生物探究教學(xué)中運(yùn)用設(shè)計(jì)研究方法,構(gòu)建了生物探究教學(xué)參與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究實(shí)踐框架,從學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)支持和學(xué)習(xí)的社會(huì)結(jié)構(gòu)三個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)施,并在此基礎(chǔ)上總結(jié)出探究過程中重視實(shí)踐共同體共同參與、重視反饋和評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)、重視共同體規(guī)范以及基于證據(jù)的觀點(diǎn)發(fā)表規(guī)范等原則,有效提升學(xué)生探究能力、創(chuàng)新能力以及解決實(shí)際問題能力,促進(jìn)教師專業(yè)成長(zhǎng)。但是,生物探究教學(xué)過程中所出現(xiàn)的大量信息的選擇、數(shù)據(jù)的及時(shí)分析以及探究環(huán)節(jié)與知識(shí)、能力的整合方面還需要在后續(xù)的研究中進(jìn)行更多的嘗試和探討。