科學研究中的探究性學習

能在這里跟各位教育同仁進行分享，真的是一種榮耀，因為我們有著共同的信念。我們都有學生，而且要在未來讓學生們得到發展，我們有這樣的共同點。今天我主要講的是一所學校用了一種獨特的方式讓學生來做研究，我希望在座的教師能把其中一部分應用到課堂當中去，吸引學生參與到課程研究中來。我們希望實現的終極目標是讓學生能夠對科學感興趣，進行思考，并參與到科學研究中來。無論是數學、科學、藝術或者音樂，我們希望讓學生在每一個領域中都去發現問題，就像科學家和工程師發現問題一樣。之前我在中國聽到很多教育界的同仁說探究是一種活動，但是我認為探究不是一種活動，而是一個過程，可以被應用到每一節課當中去。孩子們在小的時候會提出很多問題，但是等他們長大了，卻提不出問題了。我們想重新喚回所有學生的熱情。如果不能激發學生的興趣，他們就不能興致勃勃地參與課堂活動，去收集數據、作分析，然后信心滿滿地匯報他們的研究成果。這不是一次探究活動就能實現的，而是要貫穿教師的整個教學過程，讓學生掌握幾種探究的技能。

我從上個世紀就開始了教學生涯。我一開始從事教學的學校根本沒有學生做研究，當時我向同事們提議去發動學生做研究，但是他們給了我好多借口，如學生沒辦法做研究、不想做研究，或者說根本沒有足夠的時間或是資源去做研究。但是后來我發現所有教師的潛臺詞是：其實我并不是真心想這么做。只是把責任推到學生身上可比責怪自己要簡單多了。之后我調動到了一所新的學校，成為那所學校的科學教育主管。當時有人問我要怎樣改變這所學校的科學教育現狀，我的回答是要去做科學，而不是學科學。雖然我在接受采訪時說了這個話，但是回頭一想我該怎么做這件事呢？在參加英特爾國際科學與工程大獎賽（Intel ISEF）以及教育家論壇期間我得到了非常棒的經驗。在那里我看到了英特爾國際科學與工程大獎賽的選手們非常興奮、非常好奇，他們真的是在做研究。所以作為教師我們也得帶有那樣的激情。最令人驚奇的是這些學生不是什么天才，他們就像我們學校的那些學生一樣，但是這些學生在做這樣的事情，而我們的學生只做到了這種程度，究竟是什么原因呢？回到學校之后我相當興奮，我們組織了一個夏季研習班，吸引了24位對科學教育有興趣的教師，一起研究了英特爾國際科學與工程大獎賽的規則，認為得運用那套規則。為了學習怎么做探究，我們上網參考了一所大學的探究中心提供的資料。所以一開始我們就直按照搬了他們的觀點運用到課堂中，但效果卻很不理想。我對同事們說不能就此放棄，要反思并找到改善的地方。我們運用探究學習的過程，編制了研究主題，供全體學生選擇參與。2002年，我建立了美國探究促進者公司，為新墨西哥州培養參加英特爾國際科學與工程大獎賽的項目。2007年我們申請主辦這項比賽，結果很成功，探究促進者公司成為新墨西哥州主辦地組織委員會的一員。

但是另一方面還有我們需要注意的一個地方，就是我們怎樣知道學生確實進步了，我們怎樣知道學生確實學會探究了？所以說我們得看到學生的研究項目的成果，得看到學生真的變成研究者。有的教師建議把最聰明的學生都調到一個班里去，讓他們做研究。當時有很多教師興致滿滿地同意，但我認為，應當對所有的學生都開這門課，它不是針對最聰明的學生的，而是針對所有學生的。不只是在科學方面，我們想在所有的內容方面都來做探究。這對我們來說也只能是摸著石頭過河，我們不知道最后學生會變成什么樣子，可是我們知道這是給學生一個新的機會。我們讓學生做探究并不是在一節課的中間或者說一節課的結尾，而是在一門課的全部課程當中讓學生去做探究。雖然我是教物理的，但是我讓學生選擇任何方面的題目來研究，哪怕不是我教的項目，其他教師也這么做。我們把一學期整分成3段。一開始學生只是做頭腦風暴，思考構建整個研究過程，接下來學生實施研究過程，最后他們收集數據得出研究結果。我們在3個階段進行的過程當中給學生打分，最后期末考試成績里有10％正是基于學生做的這個研究項目，所以學生也懂得它的重要性。

探究要從誰開始呢？探究就要從在場的每一位開始。請把剛才得到的那把鑰匙拿出來，放在手心里。這把鑰匙是一個象征，它象征著教師是為學生打開門的人，讓學生去找到一個前所未有的新的機會?？赡苓@么做會使教師離開平時的比較舒服的氛圍，但同時會看到新的問題和新的挑戰。無論教學的內容是什么，學生都要經歷探究學習的研究過程。我們用到的是這5種技能——提問（Questions）、調查（Investigations）、聯系（Connections）、討論（Discussions）與反思（Reflections）。教師在探究學習推進的過程中所扮演的角色是幫助學生了解如何運用這些技能和在什么時候運用這些技能。我們把這5個詞張貼在教室里，既是提醒教師，也是提醒學生。在教學中，教師不但要完成教學內容，同時要完成探究技能這一系列過程。在整個探究過程的行進過程中，我們會發現這些技能好像也在起著變化，一開始看起來比較籠統，但是慢慢地它就變得比較細化了。比如說提問，一開始我們只是有一個比較模糊的概念，就是一般提問的規律。但是通過組織思考之后，就會把一開始比較籠統的問題，變成一個可測的問題，這樣就從一開始的整理過程，最后變成制造出了一個新的可研究的問題。

對于教師來講，需要調整自己原本的教學方法。無論是教師還是學生，對教學方法的改變都需要逐漸適應。改變的幅度可以是每10天中有1天在課堂上使用探究學習的策略，也就是10％的調整。教師要在過程和內容上進行革新，讓學生成為研究者，通過推動探究過程和教授知識，使學生達到以下目標：選定要研究的課題，提出可測試的問題，收集分析相關數據，以及展示研究成果。

下一個階段是推送，就是把我們的想法經過組織整理，制造出一個問題向學生提問。這并不是說教師提出一個不錯的問題，學生就一定會接受。教師需要去說服學生。假設這里是一個課堂，我想讓大家體驗課堂上如何做到讓每個人都能夠參與探究。假設在座的教師們都是課堂中的學生。一開始要給大家展示的，就是“建立聯系（connections）”這種技能。首先我要提問，在場的所有人中不知道拼圖是什么，或者沒有玩過拼圖的請舉手？因為在場的每一位都有過玩拼圖的經驗，我這個問題就跟各位已有的經驗聯系起來了。我的問題是：我現在有一幅1000塊的拼圖，我們需要完成其中百分之幾的碎片，才能對整個拼圖的畫面有一個合理的預測呢？請各位教師跟身邊的聽眾討論一下，然后寫下你的答案。我們現在做的是研究環節中的“提問（Questions）”和“討論（Discussions）”，請把你們討論的結果都記錄下來，有人覺得是50％嗎？有人覺得比50％多，有人覺得比50％少，有人說只要1％就能猜出拼圖的模樣，到最后我們會有實際的操作來檢驗這個答案。各位對自己假設的自信程度有多少呢？在完成整幅拼圖獲得答案之前，對學生來講很困難的一件事情是，他們需要知道收集哪一類的數據來幫助解決問題。如顏色和形狀是需要收集的相關數據，但是重量和材質卻不是構建整個圖畫的相關數據。所以我們要讓學生學會辨別哪些是與解決問題相關的數據，而哪些不是。這就是“調查（Invesrigations）”和“思考（Reflections）”。大家需要檢視手里的拼圖碎塊，記錄數據，并依據數據來得出結論，回答“最后的圖畫是什么樣的”這個問題。

回到這個拼圖游戲來。那幅圖片應該是什么樣的？怎么做才能幫助學生增加對完成任務的信心呢？要獲取更多的數據。請3～5位教師組成一個小組，把各自手里的拼圖塊匯合在一起，討論并記錄下新的數據。大家不能只坐在原地，而要去跟組員交換數據。在各位教師記錄下來得到的新數據后，再重新想想這個問題，剛才的答案可能需要修正。這次討論是否讓你改變了想法、增強了信心？現在請組成更大的小組，8個人、9個人、10個人都可以，在更大的組內交換數據。我們現在進行的仍然是“調查（Invesrigations）”、“討論（Discussions）”和“思考（Reflections）”。

在獲取了新數據之后，再重新考慮最開始的問題，現在各位需要獨立得出結論，拼圖完成后的最終畫面是這3幅圖中的哪一個？各位還要記下在大組討論的時候，用了多少塊拼在一起時就形成了結論。我以拼圖游戲為例來說明，在實際教學中，探究學習要慢慢來，要逐步收集數據，進行討論，然后再走到下一步。教師們要能夠在這個過程中，關注學生技能的掌握，這樣學生就學會利用這樣一種過程，去研究任何他們想要研究的內容。學生并不需要記住所有的知識點，最重要的是記住最核心的概念，學習根據有限的相關數據來找到一個問題的答案。剛才有10人組成的拼圖小組，他們不過是收集了20塊拼圖，這對1000塊的拼圖來說，只占有2％的數據，但仍有可能作出正確的判斷。

第二項活動需要大家獨立完成。每位手里都有2片拼圖的碎片，請你在2分鐘內獨立記錄相關的數據。我希望大家說出看了這2塊碎片之后，覺得這幅圖片應該是什么樣的。有些人可能完全看不出來是什么，但是這沒關系。這個活動和我們的教學一樣，教師不可能在一堂課中把所有的概念都教給學生。上課就和我們完成碎片拼圖是一個道理。

再次回到探究這個主題上。探究其實是一種過程，是我們應用于學習的技能而不是活動，我們掌握了這個技能之后，可以在任何地點做任何內容的探究?？纯茨切┢磮D，這正是我們教學的一個模式，我們在上課的時候要教給學生的內容知識，就像是那些拼圖碎片，基于這些同樣的教學內容，學生會形成不同的理解，就像我們面對同樣的拼圖碎片，形成了不同的答案。也就像是做研究一樣，我們收集到的是一樣的數據，但是不同的研究者得出了不同的結論。很重要的一點是讓學生們意識到，不管學習多長時間，都不可能把一個領域的所有知識都學窮盡。但是他們無論學習什么學科，都可以用探究的這個過程來學習，這個過程是始終存在的。

今天我主要想向各位傳遞的一個理念就是：科學探究是一種過程，而不是我們原先認為的活動。當然你可以把這個過程用在活動中去，但是探究本身的內涵要遠遠大于探究活動的概念。教師如果只是傳授知識內容的話，只會給學生留下大量的碎片在腦中，而沒有辦法基于這些碎片讓他們形成一個整體的認識。知識點本身只代表互相之間缺乏關聯的思考，而研究卻為學生提供了建立真實圖景的親身體驗。教師應首先跨進探究之門，再引領學生進來，讓他們參與這個過程，這樣就能幫助他們形成一幅完整的圖畫。教師就是握有這把鑰匙的人。