科学课堂活动教学的活动基元分析

时间：2022-02-21 理论教育版权反馈

【摘要】：从学生的学习过程来看，“活动”中有选择有交流，科学课堂活动教学把这种在选择与交流中可能产生学习路径的简单活动称之为活动基元。科学课堂活动教学认为，科学学习方式是各种不同活动基元的组合。反观课堂教学，也是这样一系列活动的有机组合，包括“教材意图的活动设计”“教师教学的过程活动”“学生学习的过程活动”等三个层面。

第三节　科学课堂活动教学的活动基元分析

活动是什么？阿瑟·S．雷伯对“活动”的定义是：“（1）泛指某种功能的实际操作或一种过程的发生。（2）这种操作或事变的结果。应用很广泛：操作可以是显而易见的，如走路或谈话，这意味着该活动是有意识有目的的，也可以是比较隐蔽的和内在的，如心脏活动、神经动作电位，或某种药物的作用，这种用法中该词的含义就不见了。”⁽¹³⁾从这个解释可以看出从心理学角度理解“活动”这一概念时，特别强调这样几点：过程，结果，意识性和目的性。⁽¹⁴⁾

一、活动的分类

“活动”人人都懂，而又各有各的理解。所以，分类的方式是多种多样的。根据人对外部世界作用的方式，人类活动可分为三类：认识活动、实践活动、交往活动。这三类活动与学习活动结合后，演化为适合于课堂教学的活动形式。

（一）教材中的活动分类

从《科学》（课标浙江实验版）教材来看，“活动”包括观察、实验、探究、实践、体验、练习、制作、调查等，也即实验是活动，探究也是活动，但活动不仅仅是实验或探究。同理，教材中与活动并列的实验、探究、阅读、读图、思考、讨论、节末练习及附录综合性研究性学习等栏目，也是一种活动形式。

（二）学生活动分类

在学科教学中，义务教育学生的活动指向人类积累下来的“社会经验”的习得，及时对未知知识生成渴望，所以，活动的分类是以认识活动为主，辅之以实践活动与交往活动。

从分类来看，按活动的场所可分为课内活动与课外活动。按活动的内容可分为知识的探究活动、知识的应用活动和STSE方面的活动。按活动的目的可分为知识类活动、方法类活动、情感类活动。按活动的方式可分为实验类活动、调查类活动与交流类活动，这种分类在课堂教学中最为常用，还可以进一步细分。

实验类活动还可以进一步细分为：

实验观察：金属铁和非金属硫的外形与特征、二氧化锰对过氧化氢分解反应快慢的影响。

实验探究：化学反应中的质量关系。

实验设计：呼出的气体中仍含有氧气、呼出的气体中二氧化碳的含量的变化。

实验制作：简易酸碱灭火器的制作。

实验证明：证明水电解产物、用实验证明铁和硫发生了化学反应、光合作用所需原料与产物的证明。

实验区分：区分羊毛纤维、合成纤维、棉纤维。

实验比较：比较空气和水压缩时的体积变化、不同土壤的透水性、二氧化碳与空气的温室效应。

实验推断：利用实验现象推断水的组成、根据化学方程式判断某些物质是否完全反应。

实验测定：高锰酸根离子大小的测定、土壤酸碱性的测定、土壤中空气体积的测定。

实验鉴别：土壤种类的鉴别、氧气与二氧化碳的鉴别。

实验分离：水中泥沙的沉淀、过滤。

实验配制：溶液的配制、植物营养液的配制。

实验假设：将沸水直接灌入空塑料瓶中，结果会怎么样？

调查类活动还可以进一步细分为：

调查：不同的土壤类型、生活中模型与符号的调查。

收集：收集一段时间以来当地空气质量周（日）报或相关信息，分析这一段时间空气质量变化的原因。

查阅：查阅资料，了解地壳中含量较大的几种元素及其存在。

查找：查找常见食品的元素组成，并列表说明。

参观：除了以电池代替石油燃料的环保型汽车，你还知道有哪些类型的环保汽车？

观看：观看模拟视频，了解气孔的闭合原理。

交流类活动还可以进一步细分为：

交流：交流平时观察到的各种化学变化现象（或观察一组化学变化），讨论并归纳出化学变化的一些特征。

讨论：在氢气、煤气、酒精、石油中，你认为哪一种能源最理想？

比较：不同时间段、不同地点的空气可吸入颗粒物情况。

解释：用微粒模型对质量守恒定律作出解释。

报告：试收集有关“弃置金属所带来的环境问题”的资料，写一篇约300字的简短报告。

辩论：蒸腾作用对植物是利多还是弊多？

思考：温室效应到底给我们带来哪些影响？对“地球一小时”活动有什么看法？

按活动的角色，还可分为研究者活动、问题解决者活动、决策者活动、动手做实验活动。“研究者活动”为学生提供在实验室条件下对周围世界中的现象进行探究活动的机会，目的是培养和发展学生进行观察、测量、实验等方面的科学技能；“问题解决者活动”是让学生运用创造性思维，解决一些开放性的问题；“决策者活动”是呈现与学生生活相关的一些问题背景和争论点，让学生提出自己的观点并作出决策，向老师和同学作出有说服力的陈述；“动手做实验活动”主要是让学生动手设计实验，涉及变量控制、提出假设或解决问题的过程等。⁽¹⁵⁾

（三）教学活动分类

就“指南针为什么能指方向”这节课而言，从42个课例来看，教材中的三个“活动”，有处理成探究的、有处理成实验的、也有保持原来活动的。教材中讨论及图片，都有让教师开发成活动、实验、探究、制作等实例。而教师所用到的活动形式，如探究、观察、讨论、活动、实验、讲授、看录像或多媒体、演示（实验）、练习、读图、展示（实物、图片）、阅读、语言展示、制作等，这些都说明教师对活动的理解是多样的。这些活动形式中，有与教材栏目设计一致的，如活动、讨论、思考、阅读、练习等，这是教材意图的设计，也有教师随势而变因学定教产生的，也有从学生的角度考虑开发产生的。

我们发现，从教材中统计的活动分类、学生实际使用的活动分类与课例分析中的教学活动分类，三者并没有明显的分界线，这说明，课堂教学中存在着共同的活动基元。

二、活动基元

活动是对科学材料的具体操作和形象探究，对“材料具体操作活动”是一个动手的过程，而“形象探究活动”更需要动脑，“形象”既包含实物、图片、模型等具体形象，也包含着思维中、想象中的事物，即大脑中进行思维、想象等活动之“隐形”形象。这里的“活动”是指在具体的学校教室中展开并有着严格的时间限定的有目的和计划的课堂教学“活动”，不包含其引申意义。而活动基元是制造推动课堂秩序变化“这一锤子”的备选组件。

从学生的学习过程来看，“活动”中有选择有交流，科学课堂活动教学把这种在选择与交流中可能产生学习路径的简单活动称之为活动基元。

从教师的教学设计出发，10项“设计要素”与6条“基本主张”之间的组合达10×6种之多，这种组合就是学生学习的可能路径，也说明学生的学习是个性化的、多样的。这种多样化的学习路径与活动基元遥相呼应。

科学课堂活动教学认为，科学学习方式是各种不同活动基元的组合。在化学中，分子上局部区域构成特征性序列以适应大分子之间相互结合（或吻合）的基本结构单位称作基元。我们参照这种观点，认为在课堂教学中，活动基元是为完成某一学习任务中的一个或几个子任务，主体（教师或学生）表现出来的与课堂氛围相吻合的外显行为，在可观察的情况下，进行的一个相对简单而独立的学习或辅助学习行为活动。这种活动是以学生为中心，以学习任务为背景来进行的。不同的活动基元组合显示出不同的课堂教学特征，如同不同的基元能表征不同物质的化学性质一样。活动基元是将符合教学规律及课程改革理念的师生活动抽取出来，将其作为课堂教学的一个环节来使用，包括读图、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……

反观课堂教学，也是这样一系列活动的有机组合，包括“教材意图的活动设计”“教师教学的过程活动”“学生学习的过程活动”等三个层面。

在活动基元中，“活动”包括观察、实验、探究、实践、体验、练习、制作、调查等，同时，“活动”又与读图、讨论、思考、活动、阅读、实验、探究、练习以及研究性学习课题所涉及的调查等并列，这是教材的设计。“活动”还包括教师主导的如演示（实验）、问答、巡视、指导、示范、讲授等等，以及以学生为主体的如作品展示、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、小制作等等。活动基元的这种交叉关系，如同果实与种子的关系，果实里有种子，但果实与种子都是属于器官。如同活动包含探究、实验等，而活动与探究、实验等又都并列属于“活动基元”一样。

最有代表性的“活动”概念的界定，当属《苏维埃心理学词典》的词条“活动主体与周遭世界之间的交互作用的动力系统，在这种交互作用的过程中对客体的心理表象得以表征与具体化。借助心理表象的中介，主体与客体世界的关系得以实现。”我们可以从这个词条里充分理解到：第一，所谓“活动”是指人与客体之间的关系。第二，通过在心理学中引进“活动”的范畴，说明人受外部客体的制约，特别是受社会环境的制约。第三，在“活动”的过程中“主观性”亦即“意识”得以产生，等等。⁽¹⁶⁾从教学的三对基本矛盾出发，“活动基元”从人与客体之间按学生、教师、教材三个层面分解为20余项，它们是交互的，是教师教与学生学相互统一交融的活动。并不是所有的活动都是有意义学习，也可以是接受学习。也并不是所有的接受学习都是无意义学习。活动基元中既有高结构化的讲授，也有低结构化的探究、发现，学与教是一个整体，不能分割，更不能对立。从微观上看，所有化学反应过程都是经过一个或多个简单的反应步骤（即基元反应）才转化为产物分子的。同样，从学习效果看，学生的学习都是经过一个或多个可操作的活动基元才能实现，它可能成为学生的学习路径。

三、活动基元的组合

活动基元组成学生的学习路径。学习路径是学习者在不断的选择和交流中走向成长的路径。学习路径的结构为“学习方式”与“学习资源”，而其功能为“选择”与“交流”。世上本无路，走的人多了也便成了路。学习也如此，体会深了，便成了固定的学习路径。

（一）学习资源的选择

在“指南针为什么能指方向”的42个课例中，像磁体、磁极、磁性、磁化、条形磁铁磁性强弱、磁极相互作用、指南针指南、司南、人造永磁体等知识点，都有涉及，这是教学的基本任务。

这是教材资源的分享结果，这种知识要点的类同性是必然的，因为在42个课例中用的是同一份教材。由此可见，在基本的教学中，无论教学改革如何进行，对基础知识的把握还是所有课例的共同认识。很难想像，一个没有基础知识的初中生，能有很高的科学素养。

（二）学习方式的选择

不同的学生所形成的学习路径也是不同的。在“指南针为什么能指方向”的42个课例中，针对主要知识点教师选择活动基元的各有差异，但也有共同探究、活动、展示取向的特点（见表4‐4）。

表4‐4　课例中各知识点活动基元的选择

探究方式的运用主要集中在磁极、条形磁铁磁性强弱、磁极相互作用、磁体等知识点上。

活动方式的运用主要集中在磁性等知识点上。

实验方式的运用主要集中在磁体、磁性上，而且运用的频次不高。主要原因是探究、活动中包含了实验这一种方式。

演示（实验）方式的运用主要集中在磁化知识点上。

讲授方式的运用主要集中在司南知识点上。原因可能是司南不容易找到学生感兴趣的实物，也说明科学史实的教学，讲授还是常用的方式。

看录像或多媒体方式的运用主要集中在磁化知识点上，因为磁化实验如果演示的话，能见度还不如看录像。

观察方式的运用主要集中在指南针指南的现象中，因为这是本节课学习的起点问题。

读图方式的运用主要集中在司南上，原因是科学史实我们最常见的还是图片等文本资料。

展示方式的运用主要集中在人造永磁体上，这种事实学习方式符合学生基础认知。

（三）活动基元的组合

在“指南针为什么能指方向”的42个课例中，磁体知识点有32位老师选择了探究这种形式，条形磁铁磁性强弱知识点有34位教师选择探究，人造永磁体知识点有42位教师都运用展示（实物、图片）的方式。但课程还是千人千面，区别主要在于，为此所花的时间、各知识点的链接方式、学习方式、材料的呈现方式上的差异，即活动基元的选择与组合上的差异。

1.从课型角度的组合

活动基元的组合是指教师在教学中根据自身教学的特点、风格、所拥有的学习资源以及学生群体的不同，按一定规律或学习要求，围绕一定的学习目标选择不同的活动基元进行组织和分类，形成自己独特、有效的科学课堂活动教学形式。

在实践中，活动基元的组合可以在一定的理念下形成一个较为通用形式，将这些活动基元抽象、提炼出共同的、可操作的步骤，与一定的课型结合，教学中可以根据实际情况进行调整，甚至重新规划，以利活动基元的设计和使用（见表4‐5）。

表4‐5　不同学习要求的活动基元组合

2.从学习要点角度的组合

要点类似于十字路口，与课型角度要素不同的是，这是一个二维的比较要素：比较的不仅仅是活动基元的组织形式（从话题导向到问题导向），还要比较活动所引入的学习内容（从特定领域到综合领域，见图4‐5）。

图4‐5　学习的要点

在2007年的一个“指南针为什么能指方向”问题导向的课例中，教师围绕内容目标和过程目标组织教学情境、所选目标或任务涉及的学习内容属于特定领域（见图4‐5中的A），设计了以下四个问题：

问题一：哪些物体能被磁铁吸引？

问题二：磁体的各个部分磁性都一样吗？

问题三：把磁体两端靠近，会发生什么现象？

问题四：怎样使没有磁性的长针获得磁性？

在2009年的一个“指南针为什么能指方向”课例中，教学设计成话题导向，学习内容也是特定领域（见图4‐5中B），教学结构分为以下四个部分：

感受神奇的磁：欣赏、聆听、自由回答。学生从身边的具体事例中感受神奇的磁现象，勾起强烈的求知欲。

探索神奇的磁：上台尝试、思考、观察、实验、汇报。引导得出磁性、磁体、磁极概念，磁体各部分磁性强弱及磁极之间的作用规律，探讨折断磁铁的磁极情况，是不是只有一个磁极？

创造神奇的磁：欣赏、实验、观察比较、汇报。用游戏的形式引出磁化，自己做磁体，体验成功的快乐，比较两种磁体的不同用途。

应用神奇的磁：思考、汇报、评价。外形相同的一块磁铁和一块钢条，你能用哪些方法把它们区别出来？你是应用磁的什么知识？通过了解现实生活中磁的应用，使学生保持对自然和生活的好奇心和求知欲，也让学生感受到知识的价值。

在感受—探索—创造—应用“神奇的磁”的过程中，话题作为学习活动的基础，都和领域有关，也有一定的创造性。

在2012年的一个“指南针为什么能指方向”课例中，教学结构是似曾相识的围绕“神奇的磁”的六个部分：

感受——神奇的磁：利用船模作黑盒子，发现指南的现象，拉近距离、激活气氛、悬念设置、感受神奇。

认识——神奇的磁：磁性、磁体并引出课题，出示指南针，说明里面其实也有一个磁体，发现它静止时也是指向南方。

探索——神奇的磁：南北两极的磁性最强、磁极、探究磁极间相互作用。

体验——神奇的磁：磁悬浮列车、断了的磁体分析。

创造——神奇的磁：磁化的两种方法。

应用——神奇的磁：介绍信鸽导航，预留思考题：地球和这些磁体间又是怎样发生作用的？请同学们预习下节内容。

在这个课例中，前半节课是话题导向，后半节课是问题导向，学习内容也略有扩展到综合领域，如模型、地磁场等（见图4‐5中的C）。

这三个课例之所以看起来很相似，除了教师存在着一定程度的引用与借鉴之外，在知识定位上是一样的，都定位于简单磁现象问题。但在各环节的实施过程中，细节的发掘是有差异的，如在2012年的这个课例中，从认识磁过渡到探索磁，教师借助于课堂中的现象，很巧妙地利用了学生活动中的习惯，使课堂实现无缝连接。

教师：我刚才看到好多同学做实验的时候总是用一端去吸引（让刚才做验证磁铁实验的同学再做一次实验）。

教师：对啊，你为什么不用中间去吸引铁块呢？

学生：不好吸引。

教师：是吗？那我试一试（师演示用磁体的中间去吸引铁块，结果没有成功）。

教师：我明明用中间去吸的，怎么又吸在两端了呢？你们想想这到底说明了什么问题？

学生：中间就这么笨，是不是中间和两端比，能力上相差太大了？

学生：两端的磁性强或者两极的磁性强。

这样的过渡与思考，让学生有了探究的目标与欲望。始于定式的课堂设计，有效性关键在于课堂实施时教师对细节的把握。也就是通常所说的功底课。

（四）教师授课远离定式

我们可以结合自己的教学经验和多年听课所得，发现在一定时间段里，很多教师的教学方式很相似，我们甚至还常常见到这样的问题：一位三年教龄的教师，引用了《科学》教材刚开始使用时的教案，8年前的教案之所以被看中，是因为表格式的教案，在教师进行交流时比较好看。

不少教师的课堂教学设计，仍然延续着20世纪50年代苏联教育家的风格，按老的教育思想编写教案、编排教学过程，导致教学中有很多地方和新课标精神是相悖的。

我们不能否定这样的教学方法。在教师的成长过程中，模仿有一定的价值，而且今后还会有价值，正如同在围棋中，定式在比赛中虽不是必然的取胜之道，但在成长与学习过程中是必不可少的一样。

每一个教师的教学风格、所面对的学生和所拥有的教学资源都是不一样的，教师可以根据活动基元模式的组合优化自己的教学，这样才能根据教师自身的教学小环境建立最优化的教学体系。

教师在进行教学设计时提取自己活动基元的组合，根据学习内容与学习资源情况、教材特点、学生实际、教学经验等因素设计与选择活动基元，将教学设计的重点从关注教师的“教”转移到关注学生高度参与的学习“活动”，每节课设计一个或几个活动基元，用系统的方法对这些要素进行合理的安排和计划，将教学的诸要素连接起来考虑，形成课堂“活动链”，组成课堂教学方案。通过这些学习活动使学生达到学习目标（见图4‐6）。