中學生科學探究能力的結構分析

李能國

科學探究是當代理科課程中的核心內容。我國新課程改革已經推進許多年，而與科學探究相適應的評價依然沒有跟進：教師缺少評價學生科學探究能力的工具，學生的紙筆測驗成績與科學探究能力存在較大差距，過程性評價沒有進入學生的學業成績評價體系，甚至許多學校不開展實驗教學，以講授取代學科的科學探究過程。

分析科學探究能力的結構是實施評價的基礎。科學探究能力的結構應反映科學探究的全過程，應具有可操作性，可以用來指導科學探究能力的測量、發展研究和培養。

1 科學探究能力的界定

科學探究原是指科學家研究自然界的科學規律時所進行的科學研究活動，在我國新一輪的課程改革中，把科學探究引入學生的學習過程，是學生積極主動地獲取科學知識、領悟科學研究方法而進行的各種活動，如從日常生活、自然現象或實驗現象的觀察中發現與生命科學相關的問題，并且能通過提出問題、作出假設、調查研究、動手實驗、表達與交流等探究性活動，獲取知識、技能和方法。

能力是人順利實現或完成某種活動所必須的心理特征。科學探究能力是保證學生順利完成科學探究活動的心理特征。

2 科學探究能力的特征

2．1 科學探究能力具有內隱性

能力總是與具體的活動相聯系，能力只有通過活動才能表現出來，并在活動中得到發展。科學探究活動具有外顯性，可以進行觀察和測量，內隱的科學探究能力在科學探究活動中得到表現和發展。

2．2 科學探究能力具有發展性

科學探究能力以科學知識和科學方法為基礎，能力的形成與發展依賴于科學知識和科學方法的積累，能力的高低又影響到掌握科學知識和科學方法的速度和質量。

2．3 科學探究能力具有綜合性

科學探究能力體現在探究活動的各個環節中，每個環節所需要的心理特征具有差異性，是觀察能力、操作能力、思維能力、創造能力、表達能力等多種能力的綜合。

3 科學探究能力的結構

國內外許多機構和學者對科學探究能力的結構進行了分析，也有人嘗試建立科學探究能力結構的模型。《美國國家科學教育標準》中對科學素養的定義是：“對日常所見所歷的各種事物能夠提出、能夠發現、能夠回答因好奇心而引發出來的一些問題；有能力描述、解釋，甚至預言一些自然現象；能讀懂通俗報刊刊載的科學文章，能參與就有關結論是否有充分根據的問題所作的社交談話；能識別國家和地方決定所賴以為基礎的科學問題，并且能提出有科學技術根據的見解來；能根據信息源和產生此信息所用的方法來評估科學信息的可靠程度；有能力提出和評價有論據的論點，并且能恰如其分地運用從這些論點得出的結論。”《英國國家科學課程標準》中科學探究能力的組成要素是對科學探究過程的理解和掌握、基本技能、科學知識、情景四個方面。美國《俄勒岡州科學內容標準》對科學探究能力的評價內容涉及四個維度：提出問題或假說、設計調查研究、收集和展示數據、分析和解釋結果，每個維度又由科學知識的應用、科學探究的本質、交流三個指標組成，這些指標構成了科學探究能力的重要成分。國際學生評價計劃（PISA）從科學概念、科學方法和科學情境三個角度評價學生的科學探究能力。北京師范大學物理系李春密等學者將科學探究內容、科學探究的過程和科學探究能力的品質三者建構成科學探究能力的三維結構模型。

科學探究能力的結構應該反映科學探究的全過程，同時也應該具有可操作性，可以用來指導科學探究能力的測量、發展研究和培養。心理學上對能力或智力的結構表述有許多流派，國際上對科學探究能力的結構更沒有統一的表述，結合我國現階段基礎教育的特點，著眼于教育評價的需求，建立一套科學可行的、細化的科學探究能力評價體系，筆者將科學探究能力的主要結構確立為科學知識的掌握、科學方法的應用、表達和交流三個方面。

3.1 科學知識的掌握

提高學生的生物科學素養是生物課程的核心教育價值取向。生物科學素養是指公民參加社會生活、經濟活動、生產實踐和個人決策所需要的生物科學知識、探究能力以及相關的情感態度和價值觀。它反映出一個人對生物科學知識領域中核心的基礎內容的掌握和應用水平以及在已有基礎上不斷提高自身科學素養的能力。

科學是人類認識自然過程中形成的知識體系，科學知識指的是科學事實、科學概念、科學原理、科學定律、科學理論和科學模型等。科學知識是科學探究能力和科學素養的基礎。科學探究的過程必須同科學知識相聯系，才有可能變成真正的、有意義的科學探究活動。

3.2 科學方法的應用

科學方法是人們在認識世界的實踐活動中總結出來的正確的思維方式和操作方式，是人類認識世界的有效手段。科學研究的方法包括3個層次：哲學方法、科學研究的一般方法和學科內的特殊方法。科學研究的一般方法又可以分為獲取感性材料的方法和理性思維的方法兩大類。獲取感性材料的方法包括觀察法、實驗法、調查法、模擬法；理性思維的方法來源于科學實踐，又反過來指導科學實踐，包括邏輯思維、形象思維、模型方法、系統方法等。

科學探究通常包括提出問題、作出假設、制定計劃、實施計劃、得出結論、表達和交流等環節，科學探究的全過程都需要應用科學方法。

3.3 表達和交流

科學探究需要正確的表達，需要與人交流和合作。表達和交流可以是書面的或口頭的，可以是文字或者圖表。科學探究的過程中，需要清楚地表達問題或者假說，描述已知科學知識與所發現問題的沖突所在；需要交流設計探究計劃和探究過程；需要收集數據并對數據進行處理；需要描述現象，并用所得的結果支持結論；需要撰寫探究報告，傳播有效結論。

科學探究活動的過程是顯性的，是可以表達和交流的，從而也是科學探究能力觀測和評價的載體。

明確科學探究能力的主要結構后，教師可以依據具體的科學探究任務，確定相對應的科學探究能力評價細則，提高評價的可行性、效度和信度，通過評價研究，統計和分析學生在科學探究中的各種能力的現狀，建立學生科學探究能力發展的檔案。對學生科學探究能力的過程性評價研究一方面可以促進教師反思教學設計，提高教學目標的針對性，另一方面可以客觀記錄學生在探究活動中的表現，利用評價和交流促進學生的發展。對學生科學探究能力終結性評價研究，可以為教育行政部門和教育研究機構提供決策的依據，引領教研活動的方向，從而真正實現科學教育的目標。

參考文獻：

［１］ 羅國忠.美國俄勒岡州的科學探究能力評價［J］.上海教育科研.2009(7).

［2］ 袁麗,廖伯琴.美國俄勒岡州科學探究的工作單評價方法比較［J］.教育研究.2008(1).

［3］ 李春密,梁潔,蔡美潔.中學生科學探究能力結構模型初探［J］.課程·教材·教法.2004(6).

［4］ 朱行建.國際教育評價中科學探究能力測評簡介及啟示［J］.課程·教材·教法.2007(2).