科学探究活动中教师对小组讨论介入的有效性研究

杨国荣

【摘要】科学探究课堂中小组讨论是常见的组织形式，也是让学生学会思考问题，学会探究问题的重要途径；高效的小组讨论是教师为达成一定的教学目标而设置的有目的的教学活动。而从平时开展情况来看效果并不理想，只是流于形式。如何改变小组讨论中的低效或无效状态，增强小组讨论的有效性，是值得研究的课题。

【关键词】科学探究活动；小组讨论；有效性

一、问题的提出背景

科学探究活动中小组讨论是常见的组织形式，也是让学生学会思考问题，探究问题的重要途径。高效的小组讨论是教师为达成一定的教学目标而设置的有目的的教学活动。但平时活动中，有时小组讨论只是追求表面热闹而并无实质的对话，有时小组讨论只是教师与少数精英学生的“对话”……这些情况使得小组讨论低效或无效。如何改变小组讨论中的低效或无效状态，增强小组讨论的有效性，笔者带着这个问题和课例组成员做了相关研究，取得了一定的收获。

二、研究方法

以课例研究为载体，进行了三次执教：

第一次常态课，按照自己个人对探究教学的理解组织教学；

第二次診断课，从第一次中出现的问题进行重新设计与施教；

第三次提高课，从第二次中出现的问题继续完善，进行再设计和施教。

课例组成员运用课堂现场观察、课堂实录分析、前测、后测、个别访谈等方法进行了研究。

三、课前分析和调查

（一）教学内容分析

浙教版八年级下册第三章第六节《光合作用》第1课时中说“光照是绿色植物进行光合作用的条件”。光合作用是整个生物界最基本的物质代谢和能量代谢，又与当今世界面临的粮食、环境等问题关系密切，同时光合作用的发现历经了科学家们二百多年的探索，渗透着许多科学研究方法。以上原因决定了它在整个生命科学教学中的重要位置。《课标》中对该内容设计的目标是“理解绿色植物的光合作用及其重要意义”。该节分三课时完成，有系列探究活动，包括：光合作用的条件：光和叶绿素；原料：二氧化碳和水；产物：有机物和氧气。探究光照是绿色植物进行光合作用的条件，是探究光合作用需要二氧化碳和水分的基础，也是系列探究活动中难度最大的，需要教师有效地介入才能顺利开展。

（二）学生分析

教学对象是一所民办学校的学生，生源水平总体在当地民办学校中属于中等；该校八年级共8个平行班，所选择的三个班在教学成绩方面属于中等偏下程度。上课前课例组成员又对三个班级进行了前测，下面是抽取一部分前测问题的统计进行的分析。

前测问题

1.你认为一棵植物要进行光合作用和哪些因素有关？

2.你用什么方法证明液体表面积对液体蒸发快慢的影 响？

图1

表1 八年级三个班前测情况

班级 801 比例 804 比例 806 比例

参测人数 49 100% 49 100% 49 100%

前测

一 答对 5 10.2% 1 2% 1 2.1%

部分答对 41 83.7% 48 98% 46 93.9%

答错和不作答 3 6.1% 0 0% 2 4.1%

前测

二 正确 11 22.4% 17 34.7% 16 32.7%

错误 38 77.6% 32 65.3% 33 67.3%

从表1可知班级间有差异，但差异不大；前测一，说明学生对光合作用有一定的认识，但不是很全面；前测二，能答出控制变量法或具体的实验方案正确的人占少数，说明三个班学生对控制变量法的掌握情况不理想，学生在探究活动中实验方案的设计能力偏弱。

四、研究过程和发现

（一）三次授课任务单中小组讨论问题及知识卡片设计

表2 任务单中小组讨论问题设计对比

第一次授课小组讨论问题 第二、三次授课小组讨论问题

第一部分

1.你用什么结果来说明光合作用进行了呢？

2.探究光照是光合作用的条件，需要对照实验吗？怎样对照？

3.原来的绿色会对实验的变色有干扰吗？怎么办？

4.一张叶片原来会不会有淀粉积累？会对本实验有影响吗？该怎么办？

第二部分

5.实验最终方案如何设计？ 第一部分

1.检测什么物质产生可以说明光合作用进行？用什么方法检测光合作用该物质的产生？

2.经过光合作用后绿叶内会有大量淀粉积累，怎样才能消耗原有淀粉？

3.原来叶片的绿色（叶绿素）会对实验中叶片颜色变化有视觉干扰吗？用什么办法来去除？

第二部分

4.探究光照是光合作用的条件的方案设计

说明：第一次授课把本节的重点、难点都设置成问题让学生讨论，形式过于单一；第二、三次授课将原第二题变成从讨论中分离，通过对照实验设计及学生实验来落实重点，然后通过小组讨论突破本节实验干扰以及实验方案设计的教学难点，重难点采用不同的教学方法

表3

知识卡片设计（一、二、三次授课同） 设计意图

1.叶绿素易溶解在酒精中，而不易溶解在水中

2.温度越高，溶解叶绿素的速度越快

3.植物在黑暗处只进行呼吸作用，消耗体内原有的淀粉 探究光照是绿色植物光合作用的条件实验中对实验的干扰问题怎么处理，超出了学生解决问题的能力，所以提供知识卡片给以必要的帮助，其中1、2点是教材之外的知识，第3点设计是由于学生对第三章呼吸作用还未学习，所以给予补充说明

（二）三次授课过程诊断及改进

1.第一次常态课。endprint

表4

课堂实录片断（组织第一部分讨论问题） 分析

师：探究光是光合作用的条件，需要可操作性的实验方案，老师有一些困难，你来帮老師解决问题，请看任务单二

（教师指引学生看任务单二。）

师：我们需要讨论来解决一些实际问题，第一步的部分问题，前后组成小组，进行小组讨论

（学生开始讨论。）

师：先独立思考，然后再讨论。

（学生在讨论中）师补充：投影上面有一些知识卡片，你或许用得着 从课堂实录片断可以看出小组讨论和学生独立思考、知识卡片的提醒在环节上处理秩序混乱，没有给学生独立思考时间而立即组织小组讨论；当发现大部分学生讨论中没有自己的想法，使得讨论不能深入进行之后，补充让学生独立思考，但在讨论过程中由于指令受学生说话声的干扰而不清晰，学生原有学习状态未发生改变，这样的指令属于无效指令；同样，在学生讨论的嘈杂声中，教师提醒学生学习知识卡片，学生状态也未发生改变，属于无效信息提供

2.课后的自我反思及同伴诊断。

（1）自我剖析。探究光照是光合作用的条件这个实验的设计对学生来讲比较难，将它分解成两部分的讨论问题，第一部分为第二部分做铺垫。先解决第一部分中的两个问题：设计对照实验；排除干扰实验（原有淀粉和叶绿素的干扰），进而开展第二部分的整体方案的设计。本想通过小组讨论，让全体学生融入课堂，展开积极的思维活动，相互激发和碰撞，设计出整个方案，但这节课总体感觉是时间花了很多但效果不好，组织小组讨论、学生独立思考和知识卡片的提醒在教学环节上处理不当。第一部分的四个问题学生讨论总共耗时9分46秒，耗时长且讨论不深入，小组汇报成果偏低，交流中还需要教师反复点拨、引导，有的甚至是教师自问自答，汇报、师生交流耗时11分17秒；第二部分讨论用时5分10秒，交流汇报3分9秒，同样讨论效率低，正确率低。

（2）同伴诊断。课后课例组其他成员分析了本次讨论效果不理性的因素。

①学生思考、学习知识卡片运用时机不当，使得讨论时学生的交流质量不高。

②对教材的重难点（探究光照是光合作用条件）分析不够深入，重难点泛泛而谈，不够明确。

③将本节课的探究内容都通过小组讨论来达成，教学形式单一，同时缺少对学生讨论的情境创设，学生的讨论兴趣不高。

④在第一部分小组讨论汇报过程中，在各讨论问题之间有很多教师追问，但追问时教师过于随意且表述不够明确，导致学生偏离主题答题，耗时长且学生之间干扰了重要的信息获得，导致第二部分的讨论效率低。

⑤小组讨论合作意识不强，有的学生不愿在同学们面前表达自己的想法，能力强的学生出现单干现象。

3.第二次诊断课。

（1）改进设想。根据第一节出现的问题，结合同伴的建议，认真研读了教材，在第二次做如下调整。

①明确重难点，重点是探究光照是光合作用的对照实验，难点是探究光照是光合作用条件的干扰处理。在明确重难点后，在教学环节上进行了修改，提取其中第一部分讨论的第二题，将其改变为光照实验设计并进行学生实验，进行一次小组讨论，而整体方案设计包含了本节的教学重难点，需要学生的理解，同时需要很强的语言概括能力，因此在此处进行第二次的小组讨论和第一次授课相同。

②小组讨论之前，给予学生充分的独立思考时间，然后通过知识卡片给学生进一步辅助，再组织第一部分的小组讨论。

③在指令和问题表述上做到表述明确、清晰。

④预设学生的答题情况，进行有目的的追问。

⑤把4人小组变成6人小组，由原先的会晤的座位排法变成圆桌的座位，加强学生之间的联系。课前对小组讨论进行相关指导，明确成员各自职责。

（2）课堂实录片断。

表5

第一部分讨论 分析

师：我们成功地进行了光合作用实验的对照，但这只是探究光照是绿色植物进行光合作用条件的一小步，还有很多细节问题需要处理，我们看一下任务二

（教师指示学生看任务单二的前三个问题。）

师：先独立思考

（学生思考后）师：有困难是吧？这里一些知识，老师带着大家一起来学习一下

（教师一边投影呈现知识卡片，一边带着大家学习，继续独立思考。）

教师组织学生小组讨论 在学生进行了对照实验，对探究光照是光合作用条件已经有了一定的理解，获得实验成功体验之后，老师提出这只是探究光照是绿色植物进行光合作用条件的一小步，为讨论进行了一个预热，然后经过独立思考让学生产生自己的想法，再提供知识卡片，对于刚才不能解决的难题部分学生产生恍然大悟的感觉，最后组织讨论，使学生马上进入讨论状态，提高效率

（3）自我剖析和同伴诊断。

①自我剖析。通过改进，这节课重难点进一步明确，授课思路清晰，重点是对照实验，难点是实验干扰问题以及整个方案的设计。对照实验的设计和第一部分讨论题教学效果自我评价较理想，尽管第一部分汇报时学生正确率非常高，但第二部分的讨论在这次授课时效果仍然不理想。

②同伴诊断。改进后同伴充分肯定。在重点难点上的把握，在小组讨论之前独立思考，呈现知识卡片处理得当。学生在第一部分讨论前独立思考54秒后出现学习知识卡片，然后又进行了2分04秒的独立思考，讨论用时2分01秒，汇报交流3分47秒，缩短时间13分11秒。学生讨论比前一次授课投入状态明显要积极，汇报正确率明显提高，但也存在一些问题。

A.因为问题是教师提出的，教师是明白人，非常清楚整个方案设计的关键点及问题之间的关系，但学生不明白第一部分讨论各个问题和对照实验究竟有什么样的逻辑联系，教师也没有进一步地梳理，使得第二部分的方案设计受到很大的影响。endprint

B.六个学生围坐成圆桌的形式虽然在讨论时加强了一些联系，但小组之间搭配不均，所以各个小组讨论效果不同，能力弱的小组讨论缺乏组内同学的帮助，从而影响讨论的积极性和讨论问题的深入程度。

C.此次围坐时每一小组均有两个背对黑板，视听效果不强，直接影响讨论效果。

4.第三次提高课。

（1）改进设想。课后我认真观看了上一节的视频录像，结合同伴建议做如下调整。

①将光的对照实验、第一部分讨论教学环节流程设计如下（见图2）。

图2

上述的教学环节设计的主要目的是帮助学生搭起思维的脚手架，同时采用结构式的板书引发学生注意（斜体部分是对照实验时的板书）：

原有淀粉：有光 光合作用、产生淀粉 ——原有绿色检测

原有淀粉：无光不进行光合，无淀粉产生——原有绿色检测

②小组讨论的座位改成马蹄形座位，且避免背对黑板。在班主任的帮助下按照组间同质、组内异质搭配小组，让组内优秀的学生引领组内其他学生共同参与讨论交流。课前对各小组进行相关指导。

表6

课堂实录片断（组织第一部分讨论问题） 分析

师：光的对照实验的预想是否有淀粉产生，那么绿色植物是否原来有淀粉积累？

生1：有的

（其他同学也认为有淀粉积累。）

师：原来的淀粉会不会对这个实验有干扰？

生（齐）：应该会

师：刚才我们实验中用的淀粉糊是乳白色的，现在的绿叶是绿色的，我们同样想要有呈现蓝色的结果，那么叶片本身的绿色对这个实验呈现蓝色有干扰吗？

生（大部分）：有的

教师根据学生答题情况完善板书（斜体部分为光照实验前的板书）：

原有淀粉有光光合作用、产生淀粉——原有绿色检测

原有淀粉无光不进行光合，无淀粉产生——原有绿色检测

师：也就是说我们进行了光的对照实验，是完成了整个光照是光合作用条件的探究，是关键一步，但还有一些问题会影响整个实验，我们来看任务二

（学生思考后，提供知识卡片。）

师：投影上面有一张知识卡片，希望大家能捕捉相关信息来解决你还未解决的问题

（学生看知识卡片，独立思考。）

師：对以上问题，同学们可以小组讨论一下 在光的对照实验的基础上教师引申出一些问题，引发学生的判断，这是教师从对照实验到小组讨论之间的合理过渡和预热，同时也加强了对照实验和干扰问题的联系。结构性的板书又进一步帮学生理清了各问题之间的逻辑联系

（2）课堂实录片断。

表7

第二部分讨论 分析

师：我们刚才讨论的问题，解决了整个方案设计思路中的哪些问题？（老师指板书。）

（学生思考。）

师：相信大家通过刚才的思考已经对整个方案设计有了初步的想法，现在我们来讨论一下整个探究方案设计 利用第一部分结构性板书，告诉学生第一部分解决的问题其实是在为解决整个方案设计服务，同时指明了学生思考的方向

（三）三次授课学生参与状态情况比较

课例组成员对三次授课随机选取一个小组，按时间并结合按教学过程记录学生的学习状态，现抽取两次小组讨论情况进行对比分析。

A.非投入状态（做或讲小组讨论无关事情）

B.被动投入状态（只听同伴发言，不发表自己的观点）

C.主动投入状态（注意倾听别人的观点或适时回应同伴观点）

D.积极投入状态（积极、主动发表自己的观点，并启发或帮助同伴）

从上表中可以看出，第三次授课过程中小组讨论学生的投入状态是三次授课中最理想的一次，学生讨论时表现为主动投入状态和积极投入状态。第一次有非投入状态和被动投入状态，而第二次未出现非投入状态，但还有被动投入状态，同时积极投入状态不多，两次相比情况没有获得较大的改善；第三次小组讨论处在主动和积极投入状态，讨论状态较为理想。

（四）三次授课的后测情况统计及分析

课例组成员对三个班分别进行了后测，从后测的问题中抽取了其中一题进行对比分析。

从表10可以看出随着三次课的不断改进，答对3题比例明显上升，同时，答对1至2题和答错、不作答的比例也有明显下降。

五、思考

实质性的小组讨论过程应该是学生之间互相了解对方的观点，继而澄清一些自己不甚明了的疑惑的过程。在课堂中采用的小组讨论通过三次授课，每一次的反思和改进，本人认为科学探究活动中教师对小组讨论的有效介入应从以下方面着眼。

（一）设计出具有讨论价值的问题

在科学探究活动当中，一般都是以小组的方式来行动，这样便于教师对学生进行分层管理，也便于学生之间的团队协作。因此，探讨也应该是以小组的方式来进行。通常，在讨论过程中，为了能有效激发学生对知识点的探索激情，一般都是以问题的形式展开，小组讨论问题的设计把握度也是进行有效小组讨论的关键，讨论主题是否具有挑战性决定着小组讨论能否成为实质性的交流。如果只是简单的问题，小组讨论热闹一翻，只是进行简单层面的交流，思维却得不到深化。科学探究活动的小组讨论同时要兼顾教学目标设计出挑战性的问题。因此，教师要充分钻研教材，将讨论问题围绕教学中的重点、难点设计。同时在设计问题时要做到层次鲜明，表述明了，设计的问题要能让学生产生疑惑、困惑和探索的心理，促使学生能够不断产生积极的思维，不断提出问题，解决问题。这样就能有效激发起学生的求知欲，发展学生的思维，及时反馈教学信息，在课堂之上构成良好的探究氛围。

那么，该如何设计有讨论价值的问题呢？首先，该问题必须要有科学性，必须吃透教材，且熟练掌握课程结构与知识特点；其次，提出的问题必须要具有启发性，要十分注重学生主观能动性的发挥，增加强教学目标的针对性，以此提高教学的层次与水平；再次，提出的问题还必须具有探究性和开放性，以达到培养学生创造性思维的目的。endprint

（二）根据学生的已有知识积累和能力水平，考虑提供辅助的程度

对一些超出学生解决能力的问题，教师要给予学生适当的辅助，提供一些解决问题的知识、方法和思路，适当降低思考的难度，让问题符合学生的“最近发展区”。同时，还必须采取个性化的教学方法，依据学生的个性、兴趣、特长来施教。需要注意的是，科学研究的过程中，教师还应该以学生为主体对部分学生提供辅助，这样就以学生作为探究思维活动的主体，以学生作为科学认知的主体，促使学生主动去接触知识，认识知识。这种代替灌输教育的主动性方法，让学生更为投入，收获的探究效果会更加良好。

（三）要进行讨论前预热

科学探究活动中科学实验缩短了教材和学生之间的距离，使教材由“远”变“近”，由“近”变“真”，在实验的过程中引申出相关问题，再通过教师技术性地引发问题，供学生研讨，使学生产生讨论的热情。因此，教师要对学生的探讨予以理性的引导。课堂讨论活动的开展是为了有目的地培养学生的合作交流技巧，是为了让学生学会表达自我观点，倾听他人的意见、质疑他人的观点。但是，中学生身心正处于高速发展时期，其思维较为活跃，往往会因为思维的扩散而偏离讨论的主题。因此，教师就有必要在课堂上对学生的探讨予以适当的引导。同时，在讨论之前，也必须做好相应的准备，激发起学生对问题的探讨热情，通过创设巧妙的课堂讨论心理情景与问题情景来激发学生的参与热情，促使讨论状态的形成。

（四）精心搭配小组，组织有序

1.上课时间是非常有限的，学生小组的组合要充分考虑到不同能力搭配，能力强的带能力弱的，有利于学生相互帮助，相互启迪，有利于小组讨论的全员参与。

2.小组内要进行分工合作。可以设立组长、发言人、记录员等。各成员有不同的分工，保证小组讨论高效、有序进行。

3.要考虑组员的数量和座位。开展小组讨论时，小组的数量要适中，如果组数太多，造成教师用于巡视指导时间偏长，组数太少则造成组内人数偏多，学生的交流效果不好，同时出现闲聊等纪律问题，一般控制在每组4-6人。在座位排列方式上一般要考虑有利于学生的交流，同时兼顾考虑课堂中学生的视听效果要佳。

（五）先思考后讨论，时间长短得当

思考问题是一个复杂的思维过程，教师组织课堂小组讨论之前要给予充分的时间供学生思考。如果急于组织讨论，就会抹杀学生的独立思考能力，造成一部分学生人云亦云，盲目跟从。独立思考后学生才有自己的想法，再进行组织小组讨论，各种思维火花才能发生撞击。同时，学生讨论也需要有适当的时间保证。时间过短，会使小组讨论不能深入，影响讨论效果；太长，会使小组讨论变成一种闲聊，造成课堂时间的浪费。而且对于不同的问题，根据问题的难度和广度给予学生思考和讨论时间是不同的。

（六）把握教师的引导时机和引导方法

离开教师“脚手架”的作用，学生将很难从一种水平发展到更高的水平。教师在讨论前的引导应该在学生独立思考之后，这样既发挥了学生独立思考解決问题的能力，而且往往促使思维的多样性，最终解决问题的方案可能会比预想时多。同时，在学生讨论的过程中，教师不能是旁观者。教师要仔细观察每个小组，当小组讨论产生矛盾，或认识不全面，或思维遇到障碍时，要为学生搭起思维的脚手架，帮助学生用适当的方法去理解和解决问题。

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