深刻理解科學教育探究式教學的基本特征

樓曙光

【中圖分類號】G62 【文獻標識碼】A 【文章編號】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“科學探究”的行動也從來沒有停止過。嬰兒呱呱墜地時，就動用所有的感官去感受、去了解周圍的環境；當兒童發現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象時，他們就會發問并想方設法尋找問題的答案，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，作為科學教師，必須深刻理解科學探究的本質，這樣才能放飛探究者的心靈，他們的智慧才會獲得升華。

科學教育的探究式教學有五個基本特征：

一、學生圍繞具有科學性的問題展開探究活動

具有科學性的問題是圍繞客觀世界中的物體、生物和事件出的。問題與內容標準中所述的科學概念相聯系，并且能夠引發學習者進行實驗研究，收集數據、利用數據對科學現象做出解釋的活動。科學家認為科學性問題主要有兩種：一種是已經存在的探究現象根源的問題，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清楚地說明。另一種是所謂的“因果或功能”問題，探究現象的機制問題，大多以“怎么樣”打頭。比如陽光怎樣促進植物的生長？琥珀怎樣形成？

學生也經常提問“為什么”。在小學科學教育的環境下，許多提出“為什么”的問題能夠轉化為研究“怎么樣”的問題，繼而引發學生進行科學探究。這種轉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性。

在課堂上，一個有難度但又讓人能嘗到果實是引發探究的問題，能激發學生求知欲望，并就現象發生的原因及方式提出另一些相關的問題。最初的問題可以來自學生、教師、教材、網絡等其他資源，或者是它們相互結合的產物。在指導學生確定探究的問題時，教師起著關鍵的作用，特別當問題來源于學生的時候就題解是如此。因為只有既適合于學生又有意義的問題才能產生有所收獲的探究活動，而且問題必須用學生的觀察和他們從可靠渠道獲取的有關科學知識來解答。探究中學生用到的知識及方法必須是可獲得、易操作的，同時也要適合學生發展水平。有經驗的教師會幫助學生將注意力集中在探究的問題上，使他們的探究活動既有趣又真正有所收獲。

二、學生獲取可以幫助他們解釋和評價具有科學性的問題的證據

科學是以實驗證據為基礎來解釋客觀世界的運行機制。科學家致力于觀察現象，獲取精確的數據。科學家在實驗中通過觀察測量獲得實驗證據，而實驗的環境可以是自然環境如海洋，也可以是人工環境如實驗室。在觀察與測量中，科學家利用感官感知，或借助于儀器如望遠鏡延伸感官功能進行觀察，甚至用儀器測量人的感官不能感知的物質特性，如磁場。有時，科學家能控制實驗條件進行實驗。而另一些時候則無法控制，或者實行控制將破壞實驗現象。這種情況下，科學家只有對自然界中發生的現象進行大范圍、長時間的觀測以便推斷出不同因素的影響。可以通過改進測量、反復觀察，或者就相同的現象收集不同因素的影響。可以通過改進測量、反復觀察，或者就相同的現象收集不同類型的實驗數據的方法提高收集到的證據的可靠性。證據是可以被質疑和進一步調查研究的。

在課堂探究活動中，學生運用證據對科學現象做出解釋。可以對動植物、巖石進行觀察并詳細記錄它們的特征；對溫度、距離、時間進行測量并仔細記錄數據；對化學反應和月相進行觀測并繪制圖表說明它們的變化情況。或者學生也可以從教師、教材、網絡或共他地方獲取證據對他們的探究進行補充。

三、學生要從證據中提煉出解釋，對具有科學性的問題做出回答

盡管第三個特征與前兩個相似，但探究的這一特征強調的與其說是證據的特點與標準，不如說是從收集證據到提出解釋的過程。科學解釋以推理為基礎，為現象產生的結果提供理由，并在證據和邏輯論證的基礎上建立普遍的聯系。科學解釋須同觀察自然或實驗所得的證據一致，并遵循證據法則。科學解釋還須接受公開的批評質疑，并要求運用各種與科學有關的一般認知方法，如分類、分析、推論、預測，以及一般的認知過程，如批判性推理和邏輯推理。

解釋是將所觀察到的已有知識聯系起來學習新知識的方法。因此，解釋要超越現有知識、提出新的見解。對于科學界，這意味著知識的增長；對于學生，這意味著對現有理解的更新。兩種情況的結果都能產生新的認識。例如，學生可根據觀察或其他的證據，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系等問題。

四、學生通過比較體現科學性理解的解釋，來評價他們自己的解釋

評價解釋，并且對解釋進行修正，甚至是拋棄，是科學探究有別于其他探究形式及其解釋的一個特征。評價解釋時，可以提出這樣的問題：有關的證據是否支持提出的解釋？這個解釋是否足以回答提出的問題？從證據到解釋的推理過程是否明顯存在某些偏見或缺陷？從相關的證據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生參與討論，比較各自的結果，或者與教師、教材提供的結論相比較以檢查學生自己提出的結論是否正確。這一特征的一個根本要素是保證學生在他們自己的結論的解釋最后應與當前廣泛為人們所承認的科學知識相一致。

五、學生之間交流和修正他們所提出的解釋

科學家以結果能夠重復驗證的方式交流他們的解釋。這就要求科學家清楚地闡述所研究的問題、程序、證據，提出的解釋以及對不同解釋的核查，以便疑問者進一步地核實或者其他科學家將這一解釋用以新問題的研究。而課堂上，學生公布他們的解釋，使別的學生有機會就這些解釋提出疑問、審查證據、挑出邏輯錯誤、指出解釋中脫離證據的地方，或者就相同的觀察提出不同的解釋。學生間相互討論各自的問題，有助于學生加強實驗論證、已有的科學知識和他們所提出的解釋這三者之間的聯系。最終，學生能解決彼此觀點中的矛盾，鞏固以實驗為基礎的論證。

總之，上述的基本特征為學生揭示了科學的許多重要特征，幫助他們對一些特殊的科學概念和方法建立更清晰更深刻的認識。從形成科學性的探究問題一建立證據的標準一提出解釋、評價解釋一就解釋進行相互討論，構成了科學教育的一系列重要的教學過程。

只有科學教師理解科學，理解科學教育探究式教學的本質，才能引領孩子親歷科學。