科學教育中的探究等級量規引介*

白 然,張 杰

(1.河北師范大學,河北石家莊 050016; 2.通信指揮學院,湖北武漢 430010)

科學教育中的探究等級量規引介*

白 然1,張 杰2

(1.河北師范大學,河北石家莊 050016; 2.通信指揮學院,湖北武漢 430010)

探究教學是近年來科學教育改革的重要理念,其核心在于對學生探究活動的設計。探究等級量規能夠根據探究活動中的要素,將探究活動劃分為不同的等級,從而方便教師對探究活動的設計與開展,提高探究活動的可操作性和有效性,為當前探究教學的研究和實踐提供參考。

探究等級;量規;科學教育

20世紀80年代以來,世界性的科學教育改革風起云涌。科學探究是近年來科學教育改革的重要理念之一,以發展科學素養為宗旨的科學課程突出強調科學探究的核心地位。美國國家科學教育標準指出,“科學探究是發展其他標準所要求的理解力和能力的基礎。”我國基礎教育課程改革將“提高每個學生的科學素養”作為科學課程改革的核心目標,大力倡導“科學學習要以探究為核心”的新理念,明確指出科學課程將通過科學探究的學習方式,讓學生體驗科學探究活動的過程和方法,發展初步的科學探究能力。

一、科學教育中實施探究教學的問題

在研究領域,雖然我國科學探究教學研究起步較晚,但是隨著課程改革的進行,人們對科學探究以及科學探究教學的關注越來越多;在實踐層面,科學探究作為一個新理念進入我國中小學科學教育中,一線教師對科學探究的認識還比較模糊。通過聽課和訪談,發現在當前的科學教學中存在以下問題:

1.理解上的困惑

“探究”這個詞在教育教學中被廣泛使用。在名稱上有“科學探究”、“探究學習”、“探究教學”、“探究活動”、“開放探究”、“引導探究”、“部分探究”、“完全探究”等諸多稱謂,在使用上從一種教學的方式到一種開展研究的方法,而與探究學習相類似的還有發現學習、研究性學習等學習方式。這很容易讓一線教師在對探究教學的認識和理解上不知所措。

2.設計中的問題

科學教育中探究教學的核心在于對學生探究活動的設計。在設計探究活動的時候,需要解決下面的問題:教學中哪些內容適合用探究活動開展?真正的探究活動應該包括哪些方面?是否存在最適合的探究活動?多少的教師指導是必須的?什么內容適合學生自己提出問題、設計過程和方法?有不同的探究程度差別嗎?

對于一線教師來說,帶著對于“探究”理解上的困惑,尋求上述問題的答案,是一件更加困難的事情。有時就出現了活動的設計偏離了探究的本質而變得流于形式。

二、探究等級量規

“探究等級”原文是“the Level of Inquiry”。國內也有研究者翻譯為“程度”、“水平”。探究等級量規的作用是提供一個框架,根據探究活動中的要素,將探究活動劃分為不同的等級,從而使教師可以用操作簡單的分析工具去評估不同的探究活動,更加方便地進行探究活動的調整,提高其教學中探究活動的設計和開展。

不同探究等級的概念由Schwab(1962)第一次提出。1971年,Herron從探究教學開放等級的維度去劃分科學中的探究活動。Rezba,Auldridge和Rhea(1999)在Schwab和 Herron研究的基礎上,設計了一個四等級的探究教學的模型。最后,《科學探究與國家科學教育標準》一書中,總結出一個更加完整和細致的量規。目前,對于探究等級的相關研究涵蓋了從小學一直到大學教育的相關課程。從應用維度來看,主要是兩個方面:科學探究實驗;科學探究活動。

表1是把 Herron(1971)和 Rezba,Auldridge,Rhea(1999)的探究模型相結合,適當加以調整,用以說明探究活動的四種等級。

表1 四種等級的探究活動

這個模型把探究活動劃分為問題、方法、解答三個要素。“√”表示此內容由教師提供,空白表示教師只提供指導,不提供具體信息,要由學生自己來完成。從等級0到等級3依次反映了探究的開放程度在不斷增強,同時,教師控制和干預依次遞減,學生對于探究活動的參與和控制程度在逐漸增多。

這四個等級模型表明,基于探究的教學能夠實現教師高度控制課堂,也能夠實現學生控制課堂。使用這個框架作為指導,教師能夠根據教學需要,靈活地將探究活動設計成不同的等級。例如,學生如果能夠預先學習了目標概念,等級0的活動能夠成為等級1;而不給學生解決方法的指導,等級1又成了等級2。下面來分別說明四個探究等級的特點:

1.證實性探究

證實性探究是將問題、過程和探究的結果都提前給出。證實性究主要用于:教師強化已經介紹過的知識和原理;學生體驗進行科學探究的過程,增加科學探究的經驗;學生練習一些特定探究技能,比如收集和記錄數據。

例如想讓學生驗證“空氣阻力越小,物體下落越快”。學生可以疊各種樣式、機翼長度不同的紙飛機去驗證這個原理。學生在教師細致的指導下做實驗,記錄數據,分析數據。

2.結構性探究

結構性探究指學生通過指定的程序去探究教師給定的問題。結構性探究中的問題和過程都是教師給定的,但學生需要自己通過收集整理數據,形成解釋。還是前面的那個例子,學生并不知道探究哪些數量之間的關系,他們需要自己收集數據去證明紙飛機機翼越長,下落越慢,從而證明空氣阻力越大,物體下落越慢。

證實性探究和結構性探究都是低等級的探究,在中小學科學相關課程中經常被應用。低等級探究在開展探究教學的初期非常關鍵,因為它能夠逐步發展學生的探究能力,直至能夠開展更加開放的探究。

3.引導性探究

引導性探究是學生用自己設計和選擇的方案去探究教師給定的問題。教師只給定學生探究的主題,學生自己設計過程去檢驗問題,再對結果進行解釋和說明。因為引導性探究比結構性探究給了學生更多的參與機會。因此,當學生需要積極參與,可以嘗試不同的方式開展實驗和收集數據時,這種探究方式會非常有效。

此外,引導性探究雖然是學生自己設計探究過程,但教師的作用依然重要——學生需要教師的指導,在確認自己的方案有效之后,才會繼續探究。

4.開放性探究

開放性探究指的是學生用自己設計和選擇的方案去探究自己構想的問題。在這種探究方式中,學生得到了最接近科學家進行科學探究的機會,學生自己想出問題,設計和實施研究方案,交流結果。這個等級的探究對學生的要求也最高——學生需要最大限度地進行科學推理和認知。在前三個探究等級的基礎上,在學生獲得了一定的探究能力之后,開放性探究就能夠成功開展。

此外,在《科學探究與國家科學教育標準》中,在探究活動方面提供了一個不同的量規:將課堂探究的基本特征概括為問題、證據、解釋、評價和發表五個方面,并就其教師在提供組織、指導及訓練的不同方面作了劃分。

國內并沒有單獨提出探究等級量規的概念,對于探究等級量規的相關介紹和研究較少。其中《談高中物理課堂教學中探究要素的選擇和探究程度控制》是從高中物理課程標準中的科學探究的七個要素——提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗和收集證據、分析與論證、評估、交流與合作入手來區分不同的探究程度。

三、探究等級量規比較

1.探究要素的界定

探究等級量規建立的起點是探究的要素。下表是對上述三種探究等級量規(量規3:陶兆寶)中探究要素劃分方式的對比。

表2 三種探究等級量規中的探究要素

從上表來看,“三要素”屬于比較概括的要素劃分方式,而“五要素”和“七要素”的劃分雖然更加細致和明確,但更著重于從科學探究的步驟來詮釋科學探究。對于一線教師來說,五要素和七要素要相對復雜,三要素的可操作性更強一些。在文獻的調研中也可以發現,對于三要素的探究等級量規使用和引用最多。

2.探究等級的劃分

對于同一探究要素,每個量規都根據教師的指導和學生的自主學習,進行了不同的等級劃分。

表3 探究等級的劃分

教師的指導程度和學生的自主學習程度決定了探究的開放程度。三種量規都是從開放性上來區分。量規1給出了教師和學生兩個維度,而量規2和量規3給出了一個連續的變化體——教師的指導程度逐漸減少,學生的自主程度在逐漸增加。量規1因為沒有對“給定”進行明確的定義,因此也不能單純地將“學生給定”和“教師給定”兩個維度看成完全的學生控制和教師控制。在理解量規1中時可以參照量規2和量規3的維度定義,根據教學目標的需要、學生對于探究問題的理解程度和探究技能的高低來選擇學生的自主程度和教師指導程度的高低。

四、結束語

一線教師在應用探究教學方面面臨諸多挑戰,必須對他們進行支持和提供指導性的幫助。本文希望通過對國內外探究等級量規進行歸納,為教師提供評價探究的等級和提高探究等級的方式,讓教師擁有更多的信心去發展更高等級的探究。而當探究的大門對學生敞開的時候,他們將擁有親自體驗科學過程的機會。

[1]Bell,R.L,L.Smetana&I.Binns.Simplifying inquiry instruction[J].The Science Teacher,2005,(7).

[2]Eick,C.&L.Meadows&R.Balkcom.Breaking into inquiry[J].The Science Teacher,2005,(7).

[3]Banchi,H.&R.Bell.The many levels of inquiry[J].Science and Children,2008,(2).

[4]Dow P.科學探究與國家科學教育標準——教與學的指南[M].北京:科學普及出版社,2004.

G420

A

1008-469X(2010)06-0055-03

2010-08-17

注:本文為河北省教育科學研究“十一五”規劃青年專項課題《信息技術環境下高中物理探究教學應用研究》(課題批號:O8130025)的研究成果之一。

白然(1980-),女,河北石家莊人,講師,教育技術學碩士,主要從事信息化教學設計研究。