美國(guó)ＲＩＰ和４－Ｈ科學(xué)探究模型評(píng)析及啟示

摘要：新一輪基礎(chǔ)教育課程改革對(duì)教師教學(xué)方式的多樣化提出了要求，其中特別強(qiáng)調(diào)了科學(xué)探究教學(xué)，這給我國(guó)科學(xué)教育工作者及廣大教師提出了一個(gè)嶄新課題。本文介紹了RIP和4-H兩種美國(guó)常用的科學(xué)探究模型，希望能給我國(guó)科學(xué)探究教學(xué)帶來一些啟示。

關(guān)鍵詞：RIP；4-H；科學(xué)探究；模型

文章編號(hào)：1005－6629(2008)11－0049－03 中圖分類號(hào)：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

當(dāng)前世界各國(guó)都紛紛將科學(xué)探究作為科學(xué)教育的一個(gè)重要目標(biāo)和方法。我國(guó)頒布的課程標(biāo)準(zhǔn)也將科學(xué)探究列為科學(xué)教育的第一目標(biāo)。但是，由于科學(xué)探究在我國(guó)實(shí)行的相對(duì)較晚，對(duì)科學(xué)探究涉及的理論與實(shí)踐問題尚缺乏深入地探討，也沒有建立在我國(guó)國(guó)情基礎(chǔ)上的科學(xué)探究模型，這就使得有些教師對(duì)科學(xué)探究存在一些誤解，要么認(rèn)為科學(xué)探究存在固定模式，要么認(rèn)為探究就是放任學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦。因此，有學(xué)者建議，在借鑒國(guó)外有關(guān)研究的基礎(chǔ)上，建立適當(dāng)?shù)目梢杂脕碇笇?dǎo)研究過程和教學(xué)實(shí)踐的模型。了解國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相對(duì)成熟的科學(xué)探究模型，將有助于教師更深入地理解科學(xué)探究，對(duì)我國(guó)科學(xué)探究教與學(xué)產(chǎn)生有益的啟示。本文將介紹兩種美國(guó)常用的科學(xué)探究模型：RIP和4-H，希望能給我國(guó)科學(xué)探究教學(xué)帶來一些啟示。

1 RIP和4-H科學(xué)探究模型

1.1 RIP科學(xué)探究模型

RIP(Research Investigation Process)科學(xué)探究模型是由美國(guó)神經(jīng)科學(xué)家、科學(xué)教育家Robert Landsman提出的，目前已被美國(guó)科學(xué)教師聯(lián)合會(huì)(NSTA，National Science Teachers Association)推薦為可資選擇的科學(xué)探究模型。RIP通過提供給學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己不明白問題的答案的技巧來提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。在RIP科學(xué)探究過程中，學(xué)生們像科學(xué)家一樣去觀察、提出問題并嘗試給出他們認(rèn)為對(duì)其提出問題最好的答案，然后學(xué)生通過科學(xué)探究活動(dòng)來檢驗(yàn)這種嘗試性解答的正確性。RIP科學(xué)探究模型在小學(xué)、初中、高中階段略有不同，不過差異不大，三個(gè)階段的模型都是有五個(gè)主要步驟，即引入、選擇研究方法、收集數(shù)據(jù)分析結(jié)果、討論并總結(jié)、報(bào)告。其中高中階段的RIP科學(xué)探究模型如圖1所示。

Robert Landsman認(rèn)為該模型的每一步都包含若干步驟：

(1)引入(Introduction)：a.觀察；b.闡明研究的問題；c.收集背景信息；d.構(gòu)建一個(gè)可解釋的假設(shè)。

(2)選擇研究方法(Method)：a.生成一個(gè)研究方案；b.鑒別研究主題、數(shù)量及資源；c.獲取設(shè)備及其他必需品；d.確定實(shí)驗(yàn)步驟。

(3)收集數(shù)據(jù)分析結(jié)果(Result)：a.收集定性及定數(shù)據(jù)；b.組織并總結(jié)數(shù)據(jù)；c.分析數(shù)據(jù)。

(4)討論并總結(jié)(Discussion and Conclusion)：a.復(fù)述主要發(fā)現(xiàn)；b.復(fù)述假設(shè)；c.討論結(jié)果是否支持假設(shè)；d.討論這些結(jié)果與先前研究的發(fā)現(xiàn)相比如何；e.給出結(jié)論。

(5)報(bào)告(Presentation)：a.準(zhǔn)備口頭陳述；b.準(zhǔn)備書面陳述。

1.2 4-H科學(xué)探究模型

4-H是美國(guó)一項(xiàng)青少年發(fā)展項(xiàng)目，4-H是該項(xiàng)目名稱四個(gè)單詞的首字母，即head， heart，hand，health。4-H科學(xué)探究模型是美國(guó)俄勒岡州立大學(xué)(Oregon state university)4-H學(xué)校增益計(jì)劃(4-H Enrichment program)的一個(gè)組成部分，目前該計(jì)劃已經(jīng)在美國(guó)多個(gè)州展開實(shí)驗(yàn)，并取得了較好的實(shí)驗(yàn)效果。4-H科學(xué)探究模型可以幫助學(xué)生及教師走出書本，走向以學(xué)習(xí)者為中心的體驗(yàn)程序。

通過對(duì)4-H模型進(jìn)行分析，可知模型的核心包含三個(gè)環(huán)節(jié)：操作(do)、反思(reflect)、應(yīng)用(apply)，五個(gè)階段：體驗(yàn)(experience)、分享(share)、加工(process)、歸納(generalize)、應(yīng)用(apply)(見圖3)。其中第一階段“體驗(yàn)”對(duì)應(yīng)的是核心環(huán)節(jié)模型中的“操作”(do)，探究小組提出一個(gè)問題或形成一個(gè)可以通過科學(xué)探究來解決的假設(shè)，并根據(jù)該假設(shè)設(shè)計(jì)科學(xué)探究的方案并實(shí)施，最后小組收集數(shù)據(jù)并完成數(shù)據(jù)表。在該階段，教師應(yīng)起到輔助引導(dǎo)的作用，引導(dǎo)學(xué)生提出有價(jià)值的問題或假設(shè)、傾聽學(xué)生的構(gòu)想與觀點(diǎn)、留出足夠的時(shí)間來引導(dǎo)學(xué)生對(duì)探究活動(dòng)進(jìn)行反思。第二階段“分享”，教師通過提問小組或者個(gè)體的方式，讓學(xué)生們反思自己所做的科學(xué)探究活動(dòng)，并與他人分享。提問的問題可以包含以下內(nèi)容：做了什么；看到了或者聽到了什么；探究過程中哪些是比較難的，哪些是比較容易的等。第三階段“加工”，在進(jìn)行分享的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將討論重心轉(zhuǎn)移到對(duì)活動(dòng)的反思上，引導(dǎo)學(xué)生思考活動(dòng)是如何開展的，在進(jìn)行探究活動(dòng)的時(shí)候有哪些步驟，在探究過程中出現(xiàn)了哪些問題，這些問題是如何處理的，得到了什么結(jié)論等。分享和加工兩階段對(duì)應(yīng)的是核心環(huán)節(jié)模型中的反思(reflect)。第四階段“歸納”，討論的個(gè)性化更強(qiáng)，引導(dǎo)學(xué)生討論從探究活動(dòng)中學(xué)習(xí)到了什么知識(shí)和方法。第五階段“應(yīng)用”，引導(dǎo)學(xué)生討論如何把在該探究活動(dòng)中學(xué)習(xí)到的知識(shí)和方法遷移到其他事物的學(xué)習(xí)中去。用圖式可表示為：

2 國(guó)外科學(xué)探究模型對(duì)我國(guó)的啟示

2.1科學(xué)探究沒有固定的模式但包含共同要素

長(zhǎng)期困擾我國(guó)科學(xué)教師的一個(gè)問題是：科學(xué)探究究竟有沒有一個(gè)固定的模式。通過上文對(duì)國(guó)外科學(xué)探究模型的介紹可以看出，科學(xué)探究沒有固定的模式，科學(xué)探究是一個(gè)復(fù)雜的過程，涉及到理論和實(shí)踐領(lǐng)域中多方面的問題，不能將其簡(jiǎn)單化和程式化。科學(xué)教師在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究時(shí)，可以根據(jù)特定的學(xué)習(xí)者、探究的內(nèi)容、具體的教學(xué)目標(biāo)和不同的學(xué)習(xí)環(huán)境靈活選擇科學(xué)探究的方式。在一個(gè)具體的科學(xué)探究活動(dòng)中，教師應(yīng)考慮探究活動(dòng)的目標(biāo)，是希望學(xué)生掌握某一特定的科學(xué)概念，還是發(fā)展學(xué)生對(duì)探究的理解，或者是培養(yǎng)學(xué)生某一特定的能力都會(huì)影響科學(xué)探究所進(jìn)行的方式。雖然科學(xué)探究沒有固定的模式，但是從上文的介紹中也可以看出，這些科學(xué)探究模型包含了一些共同的構(gòu)成要素，即：探究活動(dòng)都圍繞科學(xué)問題、事件或現(xiàn)象展開，探究要與學(xué)生已有的知識(shí)相聯(lián)系，教師要設(shè)法造成他們的思維沖突；學(xué)生通過動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)探究問題，形成假設(shè)并驗(yàn)證假設(shè)，解決問題，并為觀察結(jié)果提供解釋；學(xué)生分析、解釋數(shù)據(jù)，并將其觀點(diǎn)進(jìn)行綜合，構(gòu)建模型，利用教師和其它來源所提供的科學(xué)知識(shí)闡述概念及解釋；學(xué)生拓展新的理解、發(fā)展新的能力，并運(yùn)用所學(xué)知識(shí)于新的情境；學(xué)生和教師共同回顧并評(píng)價(jià)所學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法。某個(gè)科學(xué)探究活動(dòng)不一定包含探究的所有基本特征，但也應(yīng)至少體現(xiàn)某些特征。

2.2科學(xué)探究不是按照要素進(jìn)行的線性過程

在進(jìn)行科學(xué)探究教學(xué)過程中，教師們可能還存在一個(gè)誤區(qū)，認(rèn)為科學(xué)探究是按照課程標(biāo)準(zhǔn)所提出的七要素進(jìn)行的線性過程。實(shí)際上，科學(xué)探究是人類在長(zhǎng)期認(rèn)識(shí)自然的過程中逐步形成的通過實(shí)驗(yàn)來認(rèn)識(shí)自然的方法，有的可歸結(jié)為七個(gè)要素，有的歸結(jié)為五個(gè)要素，有的可歸結(jié)為八個(gè)要素，通過RIP和4-H模型我們可以看出，在不同的模型中，可能包含不同數(shù)量的要素，同時(shí)，科學(xué)探究不是按照要素進(jìn)行的線性過程，所以，科學(xué)教師在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的時(shí)候，應(yīng)改變科學(xué)探究是線性過程的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，避免把科學(xué)探究作為一種程序化的進(jìn)程而將科學(xué)探究形式化。

2.3科學(xué)探究能力是一種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高層次能力

通過對(duì)國(guó)外科學(xué)探究模型的分析介紹可以發(fā)現(xiàn)，科學(xué)探究能力是一種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高層次能力，它包含了諸如觀察、測(cè)量、記錄、假設(shè)、編碼、圖式化、模型化等具體技能，更包含了控制變量、元認(rèn)知、問題解決、批判思維、作出決策等方面的綜合能力。我國(guó)的傳統(tǒng)教學(xué)重視基礎(chǔ)知識(shí)和基礎(chǔ)技能，這些構(gòu)成了科學(xué)探究能力發(fā)展的基礎(chǔ)，但是僅僅具備了這些知識(shí)和技能并不一定能探索新知識(shí)、解決實(shí)際問題，要想具備探索新知識(shí)、解決實(shí)際問題的能力，還必須具備更高層次的復(fù)雜的綜合能力，而這正是科學(xué)探究能力所蘊(yùn)含的。所以，新課程強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究能力的培養(yǎng)與培養(yǎng)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能并不沖突，而是要在“雙基”的基礎(chǔ)上發(fā)展學(xué)生更高層次的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭玉英.學(xué)生的科學(xué)探究能力：國(guó)外的研究及啟示[J].課程·教材·教法，2005(7):93-96.

[2]蔡彩虹.國(guó)外幾種科學(xué)探究模型評(píng)價(jià)及啟示[J].化學(xué)教學(xué)，2006(9)：28-31.

[3]Robert E.Landsman. Scientific Inquiry through Critical Thinking Using the Research Investigation Process(RIP): Year 2004-2005 Implementation

[EB/OL].http://www.anovascience.com/pdf%20files/Manoa Pre-post-Assessment Summary.pdf.2007-6-20.

[4]Virginia D. Bourdeau. 4-H Experiential Education-A model for 4-H Science as Inquiry[J/OL].Journal of Extention， 2004，42(5).http://www.joe.org/joe/2004october/tt3.shtml.2007-6-25.

[5]Marilyn N. NormanJoy C. Jordan. Using an Experiential Model in 4-H[EB/OL].http://www.monroe. ifas.ufl.edu/pdf/4h/Using%20an%20experiential%20Model%20in%204-H.pdf.2007-6-25.