生物还是非生物?在一年级关于生命科学和生物分类的课程中发现错误概念

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  我是一所大城市的教师,那里学生的情况多种多样。学生之间的差异不仅是种族和语言,还包括其学业能力以及社会经济状况。几年前,我问一年级的学生:“石头是有生命的吗?”令我吃惊的是,好几个学生兴奋地说:“是的!”这个看似非常简单的问题,对我来说已经不仅仅是一个教学契机。它促使我重新评估之前教授生命科学课程的方法。那一刻,我忍住没有告诉他们正确答案,而是试着问一些问题来质疑他们的逻辑。以下节选自当时我与一个7岁学生之间的问答:
  问:你为什么认为石头是活的呢?
  答:因为它会动,还会喝水。
  问:你看到过它运动吗?
  答:没有。但是我知道它会动,因为休息的时候我看到它在一个地方,但午餐后我回来时,它就在另一个地方了。
  问:那你看到过它喝水吗?
  答:没有。但是下雨后它的下面会出现一个水坑。这个水坑会慢慢消失,那是因为它把水喝干了。
  问:那它是如何喝水的呢?
  答:它像海绵一样吸水。
  问:那石头会生宝宝吗?
  答:会,所以我们周围才会有这么多小石头。
  他之所以这么确定石头是有生命的,是因为迄今为止他所有的经验都支持这个观点。尽管这几年我一直在教低年级的学生,但之前从没有认真考虑过如何转变学生已有的观点。这次的偶然事件促使我开发了一系列课程,帮助学生提高他们的观察能力、提问能力以及向他人清晰地表达自己的推理的能力。这篇文章将详细介绍这些课程。
  
  提出正确的问题
  
  区分有生命和无生命的物体,似乎可以凭我们天生的直觉,但其实是有科学标准的。以下是最常用的定义生物的五条科学标准:
  ·能够利用能量;
  ·能够繁殖(通过胚胎或种子);
  ·能够与环境互相影响(外部环境及内部环境);
  ·具有细胞结构(单细胞或多细胞);
  ·能够通过代谢产生废物。
  但是,让学生死记硬背这些科学标准,取得的效果没有让学生进行探究所取得的效果持久,尤其是对于低年龄的学生(K-2)来说。事实上,在进入学校学习的早期阶段,学生对于概念的理解主要建立在他们个人和文化的经验之上。了解这些以后,教育工作者要问自己一些关键问题:
  ·学生入校时已经知道了哪些有关生物和非生物的知识?
  ·在判断一个物体是否是生物时,是什么影响了学生的推理?
  ·在相关的讨论和活动中,可能会有哪些相应的反应和学习成果?
  
  一点背景知识
  
  学生带着已有的想法来到学校学习。他们的分类标准已经受到他们的个人体验,也就是观察和推论的影响。“从他们家庭文化所得到的观察和推论已经将他们的直觉进行了编码”(Caravita和Flachetti,2003)。皮亚杰关于儿童不同认知阶段的理论已经为教育家和心理学家所熟知。皮亚杰将2~7岁列为“运思前期”,处在这个阶段的儿童往往只能意识到自己的观点。他们认为所有的东西都以这样或那样的方式活着,比如它们能够自己运动、有感情或者可以独立思考。7~11岁他称之为“具体运思期”,处在这个阶段的儿童能够利用自身经验来帮助他们认识周围的世界是如何运作的(Bosak,1991)。他们能够理解并制定规则,也有能力去思考并认识事物之间存在的联系。正是在这个低年龄段,教师要帮助学生从运思前期过渡到具体运思期。
  受到上次和学生问答的启发,我针对生物和非生物的主题开发了一系列的课程。在开发这些课程时,我一直关注学生的自身文化影响以及6~7岁儿童能够发展到的适当水平。这些课程计划帮助一年级学生发展他们的观察能力、提出具有挑战性问题的能力以及向他人清晰表达自己想法的能力。
  
  有生命的、无生命的和死亡的
  
  《国家科学教育标准》要求教师帮助学生描述有生命的和无生命的物体,因此小学教师一般会被要求教授生物体的特征和生命周期等基本概念。然而在教学过程中,我发现当一年级学生遇到已经死亡的物体时,会难于给它们分类。试想一个死亡的物体,如何将它与生物及生命周期相关联呢?针对这一困难,我决定在分类活动中添加一个类别——死亡的。这是在一年级学生学习生物和非生物分类时,为他们搭建脚手架的有效方法。随着讨论的深入和课程的进展,“死亡的”这一栏成为一个讨论要点,并逐渐引到“曾经有生命的”这个被重新定义的类别。有关区分活着的和死亡的生物的活动将在下文介绍。
  
  进行分类并给出合理解释
  
  在单元1的第1部分,学生们练习对观察与推理进行区分。他们陈述自己的观察并记录下来。在事先没有讨论分类标准(有生命的、无生命的和死亡的)的情况下,我将学生分为两人一组,让他们到操场的指定区域去寻找并举例说明有生命的、无生命的和死亡的物体。我提醒学生在没有教师允许的情况下,不能触摸任何东西。此外,上课之前教师一定要事先检查场地,保证那里的安全。尽可能地去除任何危险的物品(例如碎玻璃、毒藤、无人看管的园艺工具等)。
  学生被要求对他们的每一条分类(有生命的、无生命的、死亡的)给出合理解释。如果他们能写字的话,可以进行简单的文字记录。最终,他们要向同伴和全班解释他们的理由。
  对英语学习者(见本刊第三期37~41页)的小提示:在将学生派出做记录之前,为在操场能找到的物体名称建一个词汇库(在相应的词汇旁添加简单的图画使学生更加清晰)。分组时,有策略地将那些英语为母语的学生和仍然在努力学习英语的学生分在一起。
  在单元1的第2部分,我们将制作一张集体记录单,在“有生命的、无生命的和死亡的”各栏下方写上物体的名称和分类的理由。接着组织学生进行全体讨论,在分类的所有理由中寻找共同点。用一种颜色的笔将同一类理由圈起来,用不同颜色的笔标注不同的理由。这样在讨论中更容易识别或确定那些共性。当我询问学生是否有人想要给某些物体更换类别时,使用便利贴来记录物体的名称是非常有用的方法。最后学生总结出分类的共同理由包括:能够生长、能够移动、能够思考、能够呼吸、由金属构成、能够产生种子、能够被杀死,等等。
  对英语学习者的小提示:虽然会增加讨论活动的时间,但让学生进行一对一的、有目的的讨论,可以更好地帮助学生学习正确的语法,并在全班交流之前,给学生提供了练习的时间。
  
  讨论分类标准
  
  在单元2的第1部分,我先组织全班回顾了“有生命的、无生命的和死亡的”三个分类和每个类别的共同点。接着我们建立了一套关于如何区分这三类物体的标准,这个标准反映了一些当前科学上公认的条目(如需要食物、生物能够利用能量等)。学生们评估和判斷他们对物体分类的理由。在这个单元中,学生和我在区分无生命的和死亡的物体时发生了激烈的辩论。他们认为这两类物体都不能呼吸、不能繁殖后代,也不能吃东西。正在我们的讨论陷入僵局时,一个平时上课最喜欢走神的学生抬起头来。他小心翼翼 地举起手说:“嗯,那些死亡的东西曾经活着,而那些没生命的东西从来就没有活过。”喔!他已经建立了其他人还没有清晰建立起来的联系——将“死亡的”和“有生命的”联系了起来。此时此刻,讨论从原先“死亡的”这个类别改为沿着“曾经活着的”进行下去。
  在单元2的第2部分中,我们先回顾了上个环节建立的分类标准。然后我提出如下问题:根据我们已经讨论过的标准,你会将——放在哪一类?你为什么将——放在这一类?(石头、骨头、汽车、鸡蛋和橡栗)。对于每一条,我要求学生跟他的小组同伴进行商量。我巡视课堂并适当提问引导他们思考,比如:它是活着的吗?它有生命吗?它是否符合我们的分类标准?
  对英语学习者的小提示:如果可能的话,教师最好提供实物作为视觉辅助引导,帮助学生更好地认识词汇(如一块石头、骨头的模型、车的模型、橡栗等)。
  
  交流之前的观察记录
  
  在单元3中,课程重点围绕之前所做的观察记录进行讨论。我们还尝试使用表格来比较石头和人类的区别。在讨论的最后部分,我们回顾了在单元1中制作的图片,询问学生是否有哪条分类标准需要修改,或者哪些图片需要移动到其他类别中。我还提问是否仍有学生认为“石头”应该留在原先的类别(有生命的)或者需要调换到其他类别。在此过程中,我留给学生充足的时间与同伴进行交流,这将使之后的全班讨论更加富有成效。
  
  评价
  我使用一个评价量规表来评测学生对分类概念的理解水平,将这作为单元2第2部分教学的内容。最终的评测是重新进行单元1中的分类活动,并与他们最初的分类技能进行比较。我允许他们对每一个类别进行观察。首先他们需要将之前记录的物品重新进行分类。接着再让他们回到操场上为每一个类别寻找一个新的物体,并且说明这样分类的一系列理由。我从头至尾查看学生的记录表格,分析他们在概念理解方面的发展以及达到的水平。
  课程的教学结果是,我发现大部分学生(21个学生中有16个)都能在口头以及书面
  表达中使用正确的关键词汇(如有生命的、无生命的和死亡的)。例如,学生们能够解释生物具有一定的需求(如水和食物)。大部分学生还认为土壤是某些生物所需要的,或者土壤本身(泥土)属于死亡的物体类别。土壤是一个棘手的问题,因为它可能既包括有生命的,也包括无生命的和死亡的物体。这提醒我需要与学生一起进一步探究植物的物质循环以及土壤作为这个循环的一部分所起的作用。此外,大部分学生都能表述死亡的物体是曾经活着的,但不再活着了;死亡的物体不会再运动和进食。对这个主题的研究,我发现,对于孩子(9个月到9岁)和许多成人来说,能否运动是区分一个物体是否有生命的常用标准(Caravita和Flachetti,2005;DiYanni和Kelemen,2004年)。
  
  现代信息技术支持
  
  之前介绍的课程可以很容易地与现代信息技术结合起来。学生可以不画图,而是使用数码相机、摄像机或实物投影仪。例如,数码相机不仅能让学生在他们拍摄的图像与实际的物体之间作比较,拍得的照片还可以做成一个幻灯片,让每个学生都能与他人分享他们的观察和想法。教师则可以从互联网、剪贴画或其他资源中获取图像制成幻灯片,这个幻灯片可以用在单元2的第2部分中,通过相同的引导问题考查学生的分类能力。特别有用的是教师还可以在一张幻灯片上呈现多个图像,方便学生对这些照片进行比较和对比。对于那些在绘画中涉及到的运动技能方面有困难的学生来说,数码相机是个很好的替代物,只需要按一下按钮。摄像机则可以记录学生在操场上的思考和推理过程。而实物投影仪可以实现将物体带进课堂、像显微镜一樣进行观察的功能。有一种实物投影仪还能够同时呈现两个物体的影像,这样学生就能够同时比较和对比两幅图像。如果教师在课堂上选择采用这些方式,还需要有一个投影设备,如LCD投影仪或者电视机。如果没有相应的条件,还有一种简单的、低成本的做法就是将图像打印并张贴出来。
  
  结语
  
  学生认识到生命是一系列相互关联的过程,这个发展时机需要持续到超过小学低年龄学段。教师可以“推动”或为学生观念的改变提供机会,比如单元2中我那最喜欢走神的学生在讨论中说出无生命的和死亡的物体之间的区别。尽管这个年龄的儿童在发展阶段上还没有准备好挑战他们的直觉(接受与自己的直觉相左的观点),但是提出合适的问题,并给予学生较多的机会去挑战他们的想法仍然是很重要的。当学生在发展阶段上已经准备好时,他们前期累积的经验将为今后的学业学习过程中建立概念提供重要的基础。
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