从传承性自然教学观到建构主义科学教学观

从传承性自然教学观到建构主义科学教学观
革新传统科学教学观念，促成主动、开放、有效的科学教学，这是当代科学教育改革关注的核心问题。科学教育的改革不仅仅是教学模式的改革，而且涉及到教学模式背后教学观念的更新。本文从对传统自然教学观念的反思出发，运用建构主义科学教学观来透视小学科学教育改革的方向，以求对小学科学课堂教学的改革有所启发。
一、对传承性自然教学观的反思
1、把知识当成定论，当成了死的教条。人类对自然界的认识是一个永无止境的过程，真理既具有绝对性，也具有相对性。然而在小学自然教学中，我们却常常把课本知识当成了定论，看成是无需检验、只需理解和记忆的“绝对真理”，上课做实验也只是为了检验课本知识的正确性。（有的老师简直就将自然课本奉为至高无上、毋庸置疑的圣经，好像只有理解了、记住了课本知识，才算是完成了教学任务。
直到有一天，读到了刘默耕老师的《刘默耕自然课改革探索》才恍然大悟。其实，自然教学的前辈刘默耕老师早就批驳过这样的观念，他认为：“实际问题总是具体的，在不同时间、不同地点会有很大的差别，它往往并不是套用一两个概念原理就能解决的，只有真正的“活知识”才能给人以力量。知识是灵活的，而不是死的教条，不是最终的定论。课本知识只是一种关于各种现象的较为可靠的假设，而不是解释现实的模板。”（《刘默耕小学自然课改革探索》第68—69页）而且，更重要的是，自然课本上呈现的知识在被学生个体接受之前，对学生来说是毫无权威可言的。在实际教学中也常有这样的现象，许多老师会对学生概括的科学概念不准确、不严密而大伤脑筋，总要千方百计地引导学生去完善它，使之成为课本结论的克隆，为有如此才感觉到踏实。如让学生形成“溶解”这个概念的时候，许多学生对“分解成极小的微粒”不能理解，转而用他们自己的语言“化了”“跑到”等词来表述，而我们的老师却有时候不惜代价地在此问题上纠缠不休，结果是越讲越不清楚，原本清楚的倒变的模糊了。
其实，学生即使记住了这个概念也不一定会内化成自己的知识体系中的一部分。因为仅仅通过教师讲解、学生听讲获得的新知识（如儿童被告知地球围绕着太阳转、地球是个球体、轻重的物体同时落地、衣服保暖并不是因为衣服能产生热量，等），儿童可能是知道教师在说什么，也似乎能够理解其字面的含义，并在考试时正确回答。但每个学习者都是在以自己原有的经验系统为基础对新的信息进行编码，建构自己的理解，因此对于上述听到的知识，儿童常常是半信半疑，很可能想不通，在他们后续的思维中则仍旧按照自己原来对这个世界的理解行事，或在不同的情境下用不同的理论（有时用书上的或听到的理论，有时又用自己的理论）来解释。教师的解释或书上的理论与儿童经验之间的不一致或矛盾之处并未获得合理的解决。由此看来，我们不能把科学课本上的知识作为预先决定了的东西教给学生，也不要用我们对知识正确性的理解来作为理由，强调学生接受它，更不能用科学家、教师、课本的权威性来压服学生。要在探究活动中让知识触动学生的心灵，引起心灵的振颤。
2、把学习简单看成是知识由外到内的输入过程，低估了学生已有的认知能力和知识经验，轻视了学生心理世界的差异性。我们曾经有过这样的观念：课本知识都是人们早已检验过的，无需怀疑的；学习就是要把这些知识装进学生的头脑中；教学就是要让学生得出这个结论，让他们理解、记忆下来，能够在以后需要的时候可以提取出来加以应用。所以，在自然课堂上，一般的老师用告诉的方式让学生得到结论；即使是让学生去观察、去实验，但其主要目的也是为传递知识，只是换了一种传递方式：让事实和现象去告诉学生，而不是让学生对知识做出检验和分析。
另外，我们有时候在教学中过于强调理解的标准性和唯一性，常常认为，在上课之前，学生对所要学习的内容本身基本是无知的，他们所具有的只是些零碎的、片面的日常经验，以及一些相关的知识基础，而日常经验与课本知识往往是相互冲突的，它常常会妨碍正常的知识传授，所以教学必须把正规的知识告诉学生，并与日常经验划清界限。
然而，事实上，学生并不是空着脑袋走进教室的，每个学生都有自己丰富的心理世界。在日常生活中，在以往的学习中，学生已经形成了丰富的经验，他们对很多问题和现象都有自己的看法，有自己的理解。每个学生都有一个七彩的经验世界，而对每个学生来说，其经验世界都是独特的。带着自己的经验背景，渗透着自己的个性与风格，学生常常对同一个问题表现出不同的理解，不同的问题解决策略。小到身边的衣食住行，大到宇宙、星体的运行，从自然现象到社会生活，他们几乎都有自己的看法。而且，有些问题即便他们还没有接触过，没有现成的经验，但当问题呈现在面前时，他们也可以以相关的经验为基础，依靠他们的智能，形成他们对问题的解释。这不是胡乱猜测，而是从他们的经验背景出发推出的、具有一定逻辑性的假设。因而教师不能简单按照自己或课本中的逻辑来对学生的理解做出非对即错的评价，而应透视学生的理解，洞察他们的思考方式和经验背景，做出相应的教学引导，引发学生对问题的进一步思考。正是由于学生在认识某一个自然现象的教学之前，已经对这一自然现象本身有了一定的理解和看法（现实的或潜在的），所以我们的科学教学不能不管不顾，另起炉灶，而是要把儿童现有的知识经验作为新知识的生长点，从原有的知识经验中生长出新的知识经验。同时，教师应该组织学生展开充分的对话和沟通，让学生学会理清和表达自己的见解，学会聆听、理解他人的想法，学会相互接纳、赞赏、争辩、分享和互助。
学生对自然界的认识并不是对客观事物的直接复制，科学探究也不是简单的知识转移。它首先要依托学生原有的知识经验，再进行实现的知识建构。而且，探究并不简单是为了知道某种知识，并不只以知识的理解和记忆为目的，还需要学生对知识做出自己的分析和检验，看它是否与自己原有的经验一致，是否合理，是否可信。学习不是仅仅把知识装进学生的头脑中，更重要的是要对问题进行分析和思考，从而把知识变成自己的“学识”，变成自己的“主见”，自己的“思想”。
所以，如果我们过于强调课本知识的权威性和绝对性，过分强调教师的权威性，那么，教学只能成为知识的搬运——学生的头脑中不断地被塞进一个个的结论，而这些结论又是无需检验和怀疑的。即使在课堂上出现的现象和课本恰恰相反，那也只能怀疑是学生做得不好（如是否是操作不规范等等），而绝不是知识的正确性。如，有一次，笔者听一位老师执教《太阳能热水器》。课堂上，学生发现平躺的水杯里水的温度比斜放的水杯的温度要高，与课本上叙述的恰恰相反。这位老师略一思考，作出了这样的回应：“你们的操作有问题吗？在重做一遍试试看。”重做以后，那个小组的汇报也符合了教材上的答案，也不知道是真的测准确了，还是孩子们“聪明”了，反正，笔者在多次的测量中，一直是平躺的水杯里水的温度要比斜放的水杯的温度略高。在这种教学指导思想下的课堂中，假如有什么想不通的地方，那怀疑的应该只能是学生的知识和判断力，而不是课本或教师。教师的提问、组织的讨论一般都有一个确定的、标准的答案，它就装在教师的脑子中，教师是学生发言的直接的、绝对的评判者和“善良的引导者”（引导学生猜出答案）。在这种情况下，学生常常不是运用自己的知识经验，通过自己的思维去思考和分析问题，而是在猜测老师想要的答案是什么，提问和讨论成了一场猜谜会。在这种教学中，学生对各种观念进行检验、评判的权力被剥夺了，他们只能占有别人的观念，以别人的观念代替自己的见解。用这种教学模式培养出来的学生可以拥有丰富的知识，但却没有自己的思想，缺少分析和批判，他们非常顺从，以至于在理智上缺乏自主性和独立性。
由于传承性自然教学观重结论的获得，而轻视得出知识的探索过程，学生独立的探索活动极为贫乏，学生的学习活动基本是理解和记忆，缺少高水平的思维活动。所以在现实生活中，在需要学生提出问题、分析问题、解决问题时，他们常常会表现出思维能力的匮乏。学生的学习只是在接受定论，知识被分割为一个个的小要点，离开了具体的情景任务，这些定论、要点常常显得没有意义，学生不知为什么要学这些东西。这种简单机械的学习无法培养学生的求知欲，反而消磨了他们原本就具有的探究的好奇心。
二、建构主义科学教学观的三个重心转移
在目前的科学教育改革中，建构主义学习理论事支撑其改革的主要理论依据之一，它在知识观上强调知识的动态性，认为知识并不是对现实世界的绝对正确的表征，不是放之各种情境皆准的教条；在学生观上强调学生的学习潜能及其经验世界的丰富性、差异性；在学习观上强调学习的主动建构性。具体到小学科学教学观上，建构主义科学教学观与传承性自然教学观相比突出表现出三方面的重心转移：从以往关注“传递知识的途径”和“呈现知识的方式”转变为关注如何引导学生主动地意义建构和内部生成；从以往的“个体户”式学习转变成“小组合作式”的学习；从“孤立地理解记忆结论式知识”转变为到情境化的学习，在具体问题情境中解决学生的具体问题，关注学生在解决问题过程中的心理体验，注重解决问题能力的迁移。
（一）从关注“传递知识的途径”和“呈现知识的方式”转变为关注如何引导学生主动地意义建构和内部生成。
建构主义学习理论认为：“学习不简单是知识由外到内的转移和传递，而是学生主动地建构自己的知识经验的过程，即通过新经验与原有知识经验的反复的、双向的相互作用，来充实、丰富和改造自己的知识经验。”在这种建构过程中，“一方面学生对当前信息的理解需要以原有的知识经验为基础，超越外部信息本身；另一方面，对原有知识经验的运用又不只是简单地提取和套用，个体同时需要依据新经验对原有经验本身也作出某种调整和改造，即“同化”和“顺应”两方面的统一”。在探究过程中，学生不是被动的知识的承受者，相反，他要主动地建构知识的意义，而且这种建构不可能由其他人代替。
一般来说，发现式的学习比接受式的学习需要更多的学习时间，但这种有指导的发现学习中所获得的科学概念，学生的理解往往更加深刻。更重要的是，这样一种主动学习的“过程”本身，或者说这样一个发现学习的“经历”，对学生来说是十分重要的：它培养了学生的探索技能、澄清和反思自我的能力、与别人交流看法的能力、搜集和整理信息的能力，以及思想的开放性、对事实的尊重、愿意承认不确定性（并非每个问题都有唯一的正确答案）、批判地思考，并保护了学生的好奇心，等等——这些品质只有在这样的“过程”中，通过这样的“经历”才能形成，这些品质不是通过讲授和接受能习得的。既然探究是个知识建构过程，这意味着学生的探究活动是主动的，不是被动的刺激接受者，学生要对外部信息做主动的选择和加工，因而不是行为主义所描述的“S－R”（刺激——反应）过程。而且，知识或意义也不是简单由外部信息决定的，意义是学生通过新旧知识经验间反复的、双向的相互作用过程而建构成的，其中，每个学生都在以自己原有的经验系统为基础对新的信息进行编码，建构自己的理解，而且，原有知识又因为新经验的进入而发生调整和改变，所以学习并不简单是信息的量的积累，它同时包含由于新、旧经验的冲突而引发的观念转变和结构重组，探究过程并不简单是信息的输入、存储和提取，而是新旧经验之间的双向的相互作用的建构过程，因此，建构主义科学课堂教学中应该出现这样一些变化：
1、转变教师呈现知识的方式，由单向的传输转向对话和交往，共同激活知识的内涵，让学生自主建构知识。所谓的“自主建构”指的是学生内在精神的自主地、能动地生成和建构，而不是外部力量的强加。通过科学探究活动和自主建构，学生的创造力、潜能、天赋、审美鉴赏力、个性等得以表征、凝固在科学探究的过程中和活动的结果上；另一方面，通过科学探究活动，又丰富、发展着学生的个性潜能、资质和素养。
2、课堂从“教师中心”到“学生中心”，从关注探究结果到同时关注探究过程和过程中的心理体验。接受式的学习固然同样给了学生科学概念的结论，却没有给学生一个探索和探险的“经历”，学生因而失去了一次培养科学精神、科学观念、科学方法的机会。当然，不可能把每一个科学概念的学习都设计成学生的历险记，但精选一些范例或专题进行深入研究和探索，还是可行的。建构主义科学课堂就是要给学生提供更多机会体验这类“过程”和“经历”。只有这样，才能进一步促使把创新能力的培养、科学精神的培养真正落到实处。
3、从关注以学科知识为中心的学习到关注以问题为中心的学习，从关注知识技能的记忆保持到关注学生在不同情境中广泛灵活的迁移。教师在指导学生探究时，不必追求科学家探究的水平，在科学探究的操作方法及操作技能上不必要求过高，而应当着眼于学生“基本科学素养”的提高。具体说来，教师指导下的科学探究应该把重点放在以下四个方面：（1）通过探究满足学生求知欲；（2）通过探究获得关于身边世界的理解；（3）通过探究培养科学思维能力，锻炼问题解决能力、合作与交流能力，培养科学精神与态度，初步习得科学方法；（4）逐步获得对科学探究本身及科学本质的理解（科学探究是人类与宇宙之间的对话，科学是人类对宇宙的解读）。这里，尤其要应注意引导学生通过直接参与探究过程，并通过自己的反省与思考，从亲身体验中获得对探究特征的深刻认识，以及深刻理解探究是怎样导致科学发现的（人类已有的知识是如何获得的，我们是如何一步步加深对这个世界的认识的）等一系列与科学的本质有关的问题。
4、从关注由教师外部强迫式的管理到关注学生的自我引导式学习、自我调节性学习等等。古人说“师者，传道、授业、解惑也”。这是一种传统的师生之间的授受关系、指导与被指导关系、命令与服从的关系。教师是权威，是中心，是表演者，学生是观众，是听众。其实，师生之间不仅仅是一种认识关系，更是一种交往关系，是一种共同创造意义的关系。“教师的职责现在已经越来越少地传授知识，而越来越多地激励思考；除了他的正式职能以外，他将越来越成为一位顾问，一位交换意见的参加者，一位帮助发现矛盾而不是拿出真理的人。他必须集中更多的时间和精力去从事那些有效果的和有创造性的活动：互相影响、讨论、激励、了解、鼓舞。”
（二）从“个体户”式学习转变成“小组合作式”的学习。维果斯基十分强调社会性相互作用在学习中的重要意义，强调学习的社会性和文化性，提倡社会化的学习。因而，建构主义认为，知识不仅是个体在与物理环境的相互作用中建构起来的，社会性的相互作用同样重要，甚至更加重要。另外，每个学生都有自己的经验世界，不同的学生可以对某种问题形成不同的假设和推论，而学生可以通过相互沟通和交流，相互争辩和讨论，合作完成一定的任务，共同解决问题，从而形成更丰富、更灵活的理解。因此，小组合作式学习强化了探究式学习的种种优势，所以，其效果更为积极。
1.更适宜于让学生获得从事科学研究的体验和技能。当今时代科学研究的主要方式是集体研究。科研工作者开展科学研究，通常都是组建课题小组，按照一定方案，由小组成员分工合作、有序地研究并最终达到研究目标的。而开展科学探究活动的目的就在于让小学生了解科学研究的方法，学会研究问题和解决问题。这就要求在教学中创设一种类似于科研工作者开展科研的情境和途径。以小组合作形式开展探究活动，与科研工作者进行科学研究的组织形式十分相似。学生在合作学习小组中，通过与同伴的共同努力，提出问题、确定目标、制订方案、收集信息资料并进行分析处理、寻找问题的答案或结论。尽管小学学生的学习活动不能等同于科学家的研究工作，但是组织形式和探究过程的相似，为学生获得科学研究的相关体验提供了基础。
2.更有利于学生的认知、情感和技能目标的均衡达成。学习既是认知的过程，也是满足学习者心理需求的过程。学习的过程伴随着浓厚的情意色彩。学习行为又是一种社会化行为，唯有同他人沟通、互动，才能取得较大的成效。科学探究活动具有多元目标，包括激发创造精神、增强主体意识、陶冶社会责任感和使命感，学会收集与处理信息、学习体验科学研究、学会人际交往养成合作精神、提高思维与表达能力等。小组合作学习是同学之间互教互学、彼此交流知识的过程，也是互爱互助、相互沟通情感的过程；学习的过程不仅直接作用于学生的认知发展，并且还通过情意因素促进学生认知的发展以及非认知品质（如人际交往等）的提高，同时也满足了每个学生“影响力”和“归属”方面的情感需求。小组合作开展探究，将不仅使学生“学会”、“会学”，而且使学生“乐学”、“好学”，所以，小组合作学习理所当然地成为建构主义科学教学中比较合适的教学组织形式。
3.有利于全体学生主动参与探究，开发每一位学生的创造潜能，提高教学效率。科学探究并非培养天才儿童的超常教育，它面向的是全体中小学生；它并不十分注重研究的结果，而是要让每个智力正常的学生历经“科学探究”的过程，提高自己的创造意识和能力。小组合作学习避免了班级集体教学中往往出现的相当一部分学生由于得不到充分的参与学习活动的机会不得不处于“旁观”、“旁听”地位的被动学习状况，赋予全体学生远比传统课堂教学中多得多的参与学习的机会和权利。每个学生都能选择符合自己兴趣的探究式课题，并在课题小组中担当一部分研究任务，随着研究的深入，参与程度的提高，自身的潜能得到发挥，获得了新知识，提高了研究、创新能力。所以，对于组织科学探究，小组合作学习是一种高效率的组织形式。
4.学生的主体地位更为突出。在探究中，合作小组基本由兴趣相同的学生自愿组成，研究课题的选择、研究方案的制订、研究途径与手段的选择、实践研究并取得研究结果，也都由小组学生按自己意愿去完成。在整个学习过程中，学生始终拥有高度的自主性，能够对学习过程自我设计、自我控制，而教师对学习过程的干预和控制降低到最低限度，仅仅在必要时给予学生以研究方法和学习条件方面的支持而已。
5.更有利于培养学生社会合作精神与人际交往能力。在接受性学习中，小组合作学习形式往往体现为结构化的教学程度，而在探究式学习中，小组合作学习作为基本组织形式贯穿学习过程始终。课题研究的成败，往往取决于小组成员间合作的好坏。为了达到共同的学习目标，小组成员之间必须相互了解、彼此信任，经常进行交流，互相帮助和支持，还需要妥善地解决可能出现的各种矛盾，同学之间建设起一种融洽、友爱的亲密伙伴关系。不仅如此，探究式学习中小组合作学习还表现在同社会方方面面的联系中，社会调查、访谈、外出收集资料、向专家请教等等，不仅需要合作伙伴的同心协力，而且要独立地运用社会交往技能去争取成功。可以认为，探究式学习对于学生的合作精神和人际效能力提出了更高的要求，也提供了更多的锻炼的机会。
此外，合作学习还有利于减轻教育情境中不必要的竞争压力，培养学生的合作精神和合作能力；可以提高学生在教学活动中的投入程度，尤其是可以促进后进学生的学习。
（三）从“孤立地理解记忆结论式知识”转变为到情境化的学习，在具体问题情境中解决学生的具体问题，关注学生在解决问题过程中的心理体验，注重解决问题能力的迁移。
传承性自然教学观对学习基本持“去情境”的观点，认为知识一旦从具体情境中抽象出来，成为概括性的知识，它就具有了与情境的一致性，反映了具体情境的“本质”。因此，对这些概括性知识的学习可以独立于现场情境而进行，而学习的结果可以自然地迁移到各种真实情境中。然而，情境总是具体的，千变万化的，各种具体情境之间并没有完全普适的法则。因此，抽象概念、规则的学习往往无法灵活适应具体情境的变化，学生常常难以用学校获得的知识解决现实世界中的真实问题。建构主义科学教学强调把所学的知识与一定的真实任务情境挂起钩来，让学生合作解决情境性的问题。情境性教学具有以下特点。
首先，学习的任务情境应与现实情境相类似，以解决学生在现实生活中遇到的问题为目标，让学生获得解决真实问题的感受。在亲历的探究过程中，学生经历挫折与失败、成功与兴奋，这其中的许多感受和体验是他们理解科学的本质、理解科学精神的意义与价值的基础。即使有些探究，学生走了弯路，遭遇挫折和艰辛，甚至最终也没有找到问题的答案而不得不求助于教师直接给出解释，但学生仍从这一亲历过程中学到了不少东西。用他们自己的话说：“原来科学研究这么不容易，科学家真了不起。”“我以前就听说过科学的道路并不平坦，只有那些在崎岖的小路上不畏艰险、勇于攀登、坚忍不拔的人，才能征服最高的山峰。可是对于探索需要不屈不挠的科学精神这一点，今天通过这次挫折与失败，我才真正有些初步的感受和体验了。”“艰辛之后的成功更快乐，更迷人。”“实验结果竟然与我们预期的差别这么大，怪不得老师告诉我们不能想当然地看问题。”“通过这次探究，我最大的感受是：多数人认为的不一定对，有时真理掌握在少数人的手里。”探究过程中的挫折、错误、弯路甚至失败，对学生都具有重要的教育价值。
其次，教学的过程与现实的问题解决过程相类似。所需要的工具、资料往往隐含于情境当中，教师并不是将提前已准备好的内容教给学生，而是在课堂上展示出与现实中专家解决问题相类似的探索过程，提供解决问题的范式，并指导学生的探索。科学探究强调学生的自主性，但并不忽视教师的指导。应该特别强调教师适时的、必要的、谨慎的、有效的指导，以追求真正从探究中有所收获，包括增进对世界的认识和学生探究素质的不断提升，从而使学生的探究实践得到不断提高和完善。
最后，情境性教学需要进行与学习过程相一致的情境化的评估，或者融合于教学过程之中的测验的融合式测验。在学习中对具体问题的解决过程本身就反映了学习的效果。建构主义主张，评价不能仅仅是对结果的评价，更重要的是对探究过程的评价。把探究视为一个建构的过程，意味着要对学生探究的前提条件作出有效的评估，在此基础上，对学生在探究过程中所表现出来的智慧、能力、态度、信念等进行全面的考察，在整体层次上对学生的表现作出综合的评价。对结果的评价，既要包括对知识、能力的测试，又要对其在探究活动中形成的情感和伦理道德观念作出一定的评析。
建构主义既重视正式评价，更重视非正式评价。教师的参与使他能够及时了解学生的行为表现和思想状况，他的一个眼神、一句看似不经意的话语即可使学生得到激励或者忠告。教师的合作性参与使其能够深入到学生学习的情景中，依靠其专业判断能力，对学生进行现场评价；也使得教师能够详细地收集学生的作品，并对学生在多个领域内的努力、进步和成就作出评价。这种卷宗评价的方式可以展现学生生动的成长历史。更为重要的是，建构主义还积极地发动学生对自己和他人的探究活动作出评价。这种评价可以采取绘制概念图、写实验报告或调查报告等方式进行自我评价，也可以采取小组自评、小组互评的方式进行团体评价。这样，就把评价方式的多元与评价主体的多元有机地结合起来。
本文发表于《小学自然教学》2002年第5期