深刻理解科學(xué)教育探究式教學(xué)的基本特征

樓曙光

【中圖分類號(hào)】G62 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2014）03-0161-01

孩子是天生的探究者，孩子的好奇心與生俱來，他們“科學(xué)探究”的行動(dòng)也從來沒有停止過。嬰兒呱呱墜地時(shí)，就動(dòng)用所有的感官去感受、去了解周圍的環(huán)境；當(dāng)兒童發(fā)現(xiàn)令他們迷惑不解或者能引起他們興趣、激起了他們好奇心的物體和現(xiàn)象時(shí)，他們就會(huì)發(fā)問并想方設(shè)法尋找問題的答案，所有的一切都是努力去理解周圍的世界。自然界中的一切奧秘只向那些希望探究的人打開，作為科學(xué)教師，必須深刻理解科學(xué)探究的本質(zhì)，這樣才能放飛探究者的心靈，他們的智慧才會(huì)獲得升華。

科學(xué)教育的探究式教學(xué)有五個(gè)基本特征：

一、學(xué)生圍繞具有科學(xué)性的問題展開探究活動(dòng)

具有科學(xué)性的問題是圍繞客觀世界中的物體、生物和事件出的。問題與內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中所述的科學(xué)概念相聯(lián)系，并且能夠引發(fā)學(xué)習(xí)者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，收集數(shù)據(jù)、利用數(shù)據(jù)對(duì)科學(xué)現(xiàn)象做出解釋的活動(dòng)。科學(xué)家認(rèn)為科學(xué)性問題主要有兩種：一種是已經(jīng)存在的探究現(xiàn)象根源的問題，包括許多以“為什么”打頭的問題，比如為什么蘋果會(huì)往地面落？為什么巖石有不同的成分？為什么人的心臟有心房？許多這類的問題還未能被科學(xué)清楚地說明。另一種是所謂的“因果或功能”問題，探究現(xiàn)象的機(jī)制問題，大多以“怎么樣”打頭。比如陽光怎樣促進(jìn)植物的生長？琥珀怎樣形成？

學(xué)生也經(jīng)常提問“為什么”。在小學(xué)科學(xué)教育的環(huán)境下，許多提出“為什么”的問題能夠轉(zhuǎn)化為研究“怎么樣”的問題，繼而引發(fā)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究。這種轉(zhuǎn)化縮小探究的范圍并使探究的問題變得明確，有助于提高探究的科學(xué)性。

在課堂上，一個(gè)有難度但又讓人能嘗到果實(shí)是引發(fā)探究的問題，能激發(fā)學(xué)生求知欲望，并就現(xiàn)象發(fā)生的原因及方式提出另一些相關(guān)的問題。最初的問題可以來自學(xué)生、教師、教材、網(wǎng)絡(luò)等其他資源，或者是它們相互結(jié)合的產(chǎn)物。在指導(dǎo)學(xué)生確定探究的問題時(shí)，教師起著關(guān)鍵的作用，特別當(dāng)問題來源于學(xué)生的時(shí)候就題解是如此。因?yàn)橹挥屑冗m合于學(xué)生又有意義的問題才能產(chǎn)生有所收獲的探究活動(dòng)，而且問題必須用學(xué)生的觀察和他們從可靠渠道獲取的有關(guān)科學(xué)知識(shí)來解答。探究中學(xué)生用到的知識(shí)及方法必須是可獲得、易操作的，同時(shí)也要適合學(xué)生發(fā)展水平。有經(jīng)驗(yàn)的教師會(huì)幫助學(xué)生將注意力集中在探究的問題上，使他們的探究活動(dòng)既有趣又真正有所收獲。

二、學(xué)生獲取可以幫助他們解釋和評(píng)價(jià)具有科學(xué)性的問題的證據(jù)

科學(xué)是以實(shí)驗(yàn)證據(jù)為基礎(chǔ)來解釋客觀世界的運(yùn)行機(jī)制。科學(xué)家致力于觀察現(xiàn)象，獲取精確的數(shù)據(jù)。科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中通過觀察測量獲得實(shí)驗(yàn)證據(jù)，而實(shí)驗(yàn)的環(huán)境可以是自然環(huán)境如海洋，也可以是人工環(huán)境如實(shí)驗(yàn)室。在觀察與測量中，科學(xué)家利用感官感知，或借助于儀器如望遠(yuǎn)鏡延伸感官功能進(jìn)行觀察，甚至用儀器測量人的感官不能感知的物質(zhì)特性，如磁場。有時(shí)，科學(xué)家能控制實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。而另一些時(shí)候則無法控制，或者實(shí)行控制將破壞實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。這種情況下，科學(xué)家只有對(duì)自然界中發(fā)生的現(xiàn)象進(jìn)行大范圍、長時(shí)間的觀測以便推斷出不同因素的影響。可以通過改進(jìn)測量、反復(fù)觀察，或者就相同的現(xiàn)象收集不同因素的影響。可以通過改進(jìn)測量、反復(fù)觀察，或者就相同的現(xiàn)象收集不同類型的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法提高收集到的證據(jù)的可靠性。證據(jù)是可以被質(zhì)疑和進(jìn)一步調(diào)查研究的。

在課堂探究活動(dòng)中，學(xué)生運(yùn)用證據(jù)對(duì)科學(xué)現(xiàn)象做出解釋。可以對(duì)動(dòng)植物、巖石進(jìn)行觀察并詳細(xì)記錄它們的特征；對(duì)溫度、距離、時(shí)間進(jìn)行測量并仔細(xì)記錄數(shù)據(jù)；對(duì)化學(xué)反應(yīng)和月相進(jìn)行觀測并繪制圖表說明它們的變化情況。或者學(xué)生也可以從教師、教材、網(wǎng)絡(luò)或共他地方獲取證據(jù)對(duì)他們的探究進(jìn)行補(bǔ)充。

三、學(xué)生要從證據(jù)中提煉出解釋，對(duì)具有科學(xué)性的問題做出回答

盡管第三個(gè)特征與前兩個(gè)相似，但探究的這一特征強(qiáng)調(diào)的與其說是證據(jù)的特點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)，不如說是從收集證據(jù)到提出解釋的過程。科學(xué)解釋以推理為基礎(chǔ)，為現(xiàn)象產(chǎn)生的結(jié)果提供理由，并在證據(jù)和邏輯論證的基礎(chǔ)上建立普遍的聯(lián)系。科學(xué)解釋須同觀察自然或?qū)嶒?yàn)所得的證據(jù)一致，并遵循證據(jù)法則。科學(xué)解釋還須接受公開的批評(píng)質(zhì)疑，并要求運(yùn)用各種與科學(xué)有關(guān)的一般認(rèn)知方法，如分類、分析、推論、預(yù)測，以及一般的認(rèn)知過程，如批判性推理和邏輯推理。

解釋是將所觀察到的已有知識(shí)聯(lián)系起來學(xué)習(xí)新知識(shí)的方法。因此，解釋要超越現(xiàn)有知識(shí)、提出新的見解。對(duì)于科學(xué)界，這意味著知識(shí)的增長；對(duì)于學(xué)生，這意味著對(duì)現(xiàn)有理解的更新。兩種情況的結(jié)果都能產(chǎn)生新的認(rèn)識(shí)。例如，學(xué)生可根據(jù)觀察或其他的證據(jù)，解釋月相的變化，為什么不同條件下植物的生長狀況不同，以及飲食與健康的關(guān)系等問題。

四、學(xué)生通過比較體現(xiàn)科學(xué)性理解的解釋，來評(píng)價(jià)他們自己的解釋

評(píng)價(jià)解釋，并且對(duì)解釋進(jìn)行修正，甚至是拋棄，是科學(xué)探究有別于其他探究形式及其解釋的一個(gè)特征。評(píng)價(jià)解釋時(shí)，可以提出這樣的問題：有關(guān)的證據(jù)是否支持提出的解釋？這個(gè)解釋是否足以回答提出的問題？從證據(jù)到解釋的推理過程是否明顯存在某些偏見或缺陷？從相關(guān)的證據(jù)中是否還能推論出其他合理的解釋？

核查不同的解釋就是要學(xué)生參與討論，比較各自的結(jié)果，或者與教師、教材提供的結(jié)論相比較以檢查學(xué)生自己提出的結(jié)論是否正確。這一特征的一個(gè)根本要素是保證學(xué)生在他們自己的結(jié)論的解釋最后應(yīng)與當(dāng)前廣泛為人們所承認(rèn)的科學(xué)知識(shí)相一致。

五、學(xué)生之間交流和修正他們所提出的解釋

科學(xué)家以結(jié)果能夠重復(fù)驗(yàn)證的方式交流他們的解釋。這就要求科學(xué)家清楚地闡述所研究的問題、程序、證據(jù)，提出的解釋以及對(duì)不同解釋的核查，以便疑問者進(jìn)一步地核實(shí)或者其他科學(xué)家將這一解釋用以新問題的研究。而課堂上，學(xué)生公布他們的解釋，使別的學(xué)生有機(jī)會(huì)就這些解釋提出疑問、審查證據(jù)、挑出邏輯錯(cuò)誤、指出解釋中脫離證據(jù)的地方，或者就相同的觀察提出不同的解釋。學(xué)生間相互討論各自的問題，有助于學(xué)生加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)論證、已有的科學(xué)知識(shí)和他們所提出的解釋這三者之間的聯(lián)系。最終，學(xué)生能解決彼此觀點(diǎn)中的矛盾，鞏固以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的論證。

總之，上述的基本特征為學(xué)生揭示了科學(xué)的許多重要特征，幫助他們對(duì)一些特殊的科學(xué)概念和方法建立更清晰更深刻的認(rèn)識(shí)。從形成科學(xué)性的探究問題一建立證據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)一提出解釋、評(píng)價(jià)解釋一就解釋進(jìn)行相互討論，構(gòu)成了科學(xué)教育的一系列重要的教學(xué)過程。

只有科學(xué)教師理解科學(xué)，理解科學(xué)教育探究式教學(xué)的本質(zhì)，才能引領(lǐng)孩子親歷科學(xué)。