“四元学习循环圈”模式下的实验探究
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【摘 要】在当今中学科学教育过程中，关于课本实验，专家们都大力建议提升学生的实验操作能力。当前美国中小学课程改革的重要模式“四元学习循环圈”，指出，提出所有成功的学习都要经历“为什么”、“是什么”、“应怎样”和“该是否”这样一个循环圈。在“显微镜的使用”这堂课中，我尝试将该模式应用于实验探究中，探究两者之间的有机结合。
【关键词】四元学习循环圈;显微镜;教学模式;创新
【中图分类号】G443 【文献标识码】A
【文章编号】2095-3089（2019）11-0249-02
一、实验探究遭遇瓶颈，寻求前沿理论指导
显微镜的使用和洋葱表皮细胞临时装片的制作是初中阶段十分重要的内容。但传统实验课中存在着一些问题。首先，学生初次接触显微镜，会比较兴奋，学生很容易精力分散。其次，许多学生对实验课的印象停留在好奇，好玩的层面，难以将实验中出现的现象与理论知识相结合。
鉴于实验课的开展效果不能令人满意，我设法寻求合适的教学模式来改良。之所以选择“四元学习循环圈”这种教学模式，是因为该教学模式经过了30余年的不断完善，已经形成了一定的影响和规模。不过，在国内的教育实践中，还未有大规模的实践检验，所以我想尝试两者的结合。
二、“四元学习循环圈”教学模式简介
一次成功的学习需要经历几种内部和外部的共同表现，分别是观察与精准体验、抽象思维概念的形成、通过主动实践达到解决实际问题的目的、对所学知识进行整合运用这四个部分。“四元学习循环圈”的核心观点为：学习都是由“为什么→是什么→应怎样→该是否”组成的循环圈，简单来说，分为：明确学习的意义、理解学习的内容、为运用而学、为创新而学。
三、四个模块融入探究，教学相长共同促进
1.明确学习的意义。
（1）明确知识的价值，强化学习动力。
在教材的编排中，“显微镜的使用”之前安排了“细胞的发现和细胞学说”的内容。其中的内容包括了细胞的发现过程的历史和显微镜的发展历史。细胞学说的不断完善是建立在显微镜不断发展的基础之上的，了解并掌握显微镜的使用操作对观察学习细胞有重要的意义。
（2）提供体验情境，增强学习兴趣。
在实验部分，我将实验分组设置为两人一组，一人操作，另一人记录操作者操作不规范及错误的地方，并及时指出，最终要体现在实验报告中。在误差分析和实验反思过程中，结合实际的操作过程，对实验进行反思和总结。分组实验不但能够给学生提供操作体验的平台，也能够养成学习过程中非常重要的批判精神。这样的分组和分工能够有效激发学生在實验过程中对细节的探究和批判精神的养成，进而大大激发学生的学习兴趣。
2.理解学习的内容。
（1）构建知识网络，形成思维导图。
在这一部分，需要教师将所要学习的知识进行归纳整理，通过一定的组织和提炼，对知识进行抽象地处理和总结。各类知识之间的有效联系和逻辑顺序都要有比较清晰的展示，这样才能让学习条理清晰。
（2）利用多元途径，传递知识信息。
在构建好知识网络主体之后，接下来教师必须要在课堂呈现和知识传递过程中运用各种方式提高知识的传播效率。在课堂之中，我采用图片、视频、实验操作等方式共同完成对知识的传播和巩固。对于一些记忆为主的知识点，我主要采用图片结合文字的形式;对于操作及分析能力要求较高的知识点，我采用视频结合动手实践的方式加深学生的印象，巩固所学。
3.为运用而学。
（1）明确实验步骤，理清逻辑顺序。
在实验课的进行过程中，我严格贯彻“一令一动”的规定。即我下了操作指令之后，才能够进行实验步骤，并且在执行过程中，只能执行该步骤，不能擅自进行下一步。在一个步骤完成之后，下一步骤由原来的观察员操作，原先的操作者则转换为观察员。
（2）分组动手操作，锻炼实验技能。
在课堂中，每个实验步骤结束之后，我都会让部分小组的观察员说出刚才操作者在操作过程中不规范的地方，并记录下来，为实验报告的误差分析留下第一手资料。
在观察员指出操作者的不足之处时，尤其要强调陈述过程中的语言规范。如取镜不规范的方面，很多观察员第一句话就是：“手错了。”从能力的角度来说，科学的核心素养的形成并不完善。在这时要明确指出“应该左手平托镜座，右手握镜臂，不能颠倒”这种科学描述的必要性。
4.为创新而学，为创新而教。
（1）诊断实验报告，探索学生盲区。
为了进一步使实验课的效果最大化，我要求班级每一位学生写实验报告。学生在书写中，有不同的问题出现。
A生对于实验步骤的设计比较详细，但是还是有些细节部分没有注意，如：
显微镜取镜和安放时没有说明左手平托镜座，右手握镜臂。
在实验反思中，A生提到了在制作洋葱表皮细胞临时装片时，产生了气泡。但A生并没有说明在出现气泡的时候的解决步骤。
B生从实验步骤的设计上更为完善，特别是有“注意事项”这一部分，说明了目镜和物镜的长短与放大倍数之间的关系。在这一部分体现了B生在设计实验步骤的时候，有意识地先分析了比较容易出错的部分。
实验分析与讨论部分：B生实验分析的部分实实在在将自己在实验中存在的问题和困惑写出来，并且也做了一定的分析。
举例如下：
在用镊子取下洋葱表皮标本的时候，标本容易黏在镊子上，并且展平的时候也较难展平。这个是大多数同学在实验中都碰到的，但是又很少写进实验报告里的事件。
（2）分析差异摸索学生的合适培养模式。
生A在作业和上课的态度上都较为认真，但是对科学本质的思考并不深入。从实验报告中也不难看出，生A对很多问题并未做深入的探究和系统的分析，所以生A在学习科学时会有些力不从心。
生B在作业的视觉效果上并没有A生规整，但是在实验分析及反思的部分相当精彩。实验中碰到的实际问题如实反映，并有自己的思考。该生在平时的上课过程中，不放过任何一个细节，具有较好的探究精神，生B也是班级中科学学科的领军人物。
综合对几个学生以及班里其他优秀学生的调查，我认为培养学生的科学探究素养是学好科学的重要途径。而培养学生的研究素养的重要部分，我可以从实验课中的误差分析做起。误差分析的前提是对实验方案的牢固掌握以及对实验现象的准确记录。在这个前提之下，将预期实验效果和实际实验结果进行多个维度不同层次的比较，分析实验过程中由于操作不当或者某些客观因素导致的实验结果和预期之间存在的差异，在误差分析中提升探究素养。
参考文献
[1]斯特拉.沃斯尼亚道.盛群力译.学生如何学习.盛群力，马兰主译.现代教学原理、策略与设计[C].杭州：浙江教育出版社，2006：152.
[2]白核雯.以“练习使用显微镜”为例探讨新课程理念下初中生物实验教学的转变[J]《课程教育研究》2015.12.中旬刊：152-153.
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