科学教育中的探究等级量规引介*

白 然,张 杰

(1.河北师范大学,河北石家庄 050016; 2.通信指挥学院,湖北武汉 430010)

科学教育中的探究等级量规引介*

白 然1,张 杰2

(1.河北师范大学,河北石家庄 050016; 2.通信指挥学院,湖北武汉 430010)

探究教学是近年来科学教育改革的重要理念,其核心在于对学生探究活动的设计。探究等级量规能够根据探究活动中的要素,将探究活动划分为不同的等级,从而方便教师对探究活动的设计与开展,提高探究活动的可操作性和有效性,为当前探究教学的研究和实践提供参考。

探究等级;量规;科学教育

20世纪80年代以来,世界性的科学教育改革风起云涌。科学探究是近年来科学教育改革的重要理念之一,以发展科学素养为宗旨的科学课程突出强调科学探究的核心地位。美国国家科学教育标准指出,“科学探究是发展其他标准所要求的理解力和能力的基础。”我国基础教育课程改革将“提高每个学生的科学素养”作为科学课程改革的核心目标,大力倡导“科学学习要以探究为核心”的新理念,明确指出科学课程将通过科学探究的学习方式,让学生体验科学探究活动的过程和方法,发展初步的科学探究能力。

一、科学教育中实施探究教学的问题

在研究领域,虽然我国科学探究教学研究起步较晚,但是随着课程改革的进行,人们对科学探究以及科学探究教学的关注越来越多;在实践层面,科学探究作为一个新理念进入我国中小学科学教育中,一线教师对科学探究的认识还比较模糊。通过听课和访谈,发现在当前的科学教学中存在以下问题:

1.理解上的困惑

“探究”这个词在教育教学中被广泛使用。在名称上有“科学探究”、“探究学习”、“探究教学”、“探究活动”、“开放探究”、“引导探究”、“部分探究”、“完全探究”等诸多称谓,在使用上从一种教学的方式到一种开展研究的方法,而与探究学习相类似的还有发现学习、研究性学习等学习方式。这很容易让一线教师在对探究教学的认识和理解上不知所措。

2.设计中的问题

科学教育中探究教学的核心在于对学生探究活动的设计。在设计探究活动的时候,需要解决下面的问题:教学中哪些内容适合用探究活动开展?真正的探究活动应该包括哪些方面?是否存在最适合的探究活动?多少的教师指导是必须的?什么内容适合学生自己提出问题、设计过程和方法?有不同的探究程度差别吗?

对于一线教师来说,带着对于“探究”理解上的困惑,寻求上述问题的答案,是一件更加困难的事情。有时就出现了活动的设计偏离了探究的本质而变得流于形式。

二、探究等级量规

“探究等级”原文是“the Level of Inquiry”。国内也有研究者翻译为“程度”、“水平”。探究等级量规的作用是提供一个框架,根据探究活动中的要素,将探究活动划分为不同的等级,从而使教师可以用操作简单的分析工具去评估不同的探究活动,更加方便地进行探究活动的调整,提高其教学中探究活动的设计和开展。

不同探究等级的概念由Schwab(1962)第一次提出。1971年,Herron从探究教学开放等级的维度去划分科学中的探究活动。Rezba,Auldridge和Rhea(1999)在Schwab和 Herron研究的基础上,设计了一个四等级的探究教学的模型。最后,《科学探究与国家科学教育标准》一书中,总结出一个更加完整和细致的量规。目前,对于探究等级的相关研究涵盖了从小学一直到大学教育的相关课程。从应用维度来看,主要是两个方面:科学探究实验;科学探究活动。

表1是把 Herron(1971)和 Rezba,Auldridge,Rhea(1999)的探究模型相结合,适当加以调整,用以说明探究活动的四种等级。

表1 四种等级的探究活动

这个模型把探究活动划分为问题、方法、解答三个要素。“√”表示此内容由教师提供,空白表示教师只提供指导,不提供具体信息,要由学生自己来完成。从等级0到等级3依次反映了探究的开放程度在不断增强,同时,教师控制和干预依次递减,学生对于探究活动的参与和控制程度在逐渐增多。

这四个等级模型表明,基于探究的教学能够实现教师高度控制课堂,也能够实现学生控制课堂。使用这个框架作为指导,教师能够根据教学需要,灵活地将探究活动设计成不同的等级。例如,学生如果能够预先学习了目标概念,等级0的活动能够成为等级1;而不给学生解决方法的指导,等级1又成了等级2。下面来分别说明四个探究等级的特点:

1.证实性探究

证实性探究是将问题、过程和探究的结果都提前给出。证实性究主要用于:教师强化已经介绍过的知识和原理;学生体验进行科学探究的过程,增加科学探究的经验;学生练习一些特定探究技能,比如收集和记录数据。

例如想让学生验证“空气阻力越小,物体下落越快”。学生可以叠各种样式、机翼长度不同的纸飞机去验证这个原理。学生在教师细致的指导下做实验,记录数据,分析数据。

2.结构性探究

结构性探究指学生通过指定的程序去探究教师给定的问题。结构性探究中的问题和过程都是教师给定的,但学生需要自己通过收集整理数据,形成解释。还是前面的那个例子,学生并不知道探究哪些数量之间的关系,他们需要自己收集数据去证明纸飞机机翼越长,下落越慢,从而证明空气阻力越大,物体下落越慢。

证实性探究和结构性探究都是低等级的探究,在中小学科学相关课程中经常被应用。低等级探究在开展探究教学的初期非常关键,因为它能够逐步发展学生的探究能力,直至能够开展更加开放的探究。

3.引导性探究

引导性探究是学生用自己设计和选择的方案去探究教师给定的问题。教师只给定学生探究的主题,学生自己设计过程去检验问题,再对结果进行解释和说明。因为引导性探究比结构性探究给了学生更多的参与机会。因此,当学生需要积极参与,可以尝试不同的方式开展实验和收集数据时,这种探究方式会非常有效。

此外,引导性探究虽然是学生自己设计探究过程,但教师的作用依然重要——学生需要教师的指导,在确认自己的方案有效之后,才会继续探究。

4.开放性探究

开放性探究指的是学生用自己设计和选择的方案去探究自己构想的问题。在这种探究方式中,学生得到了最接近科学家进行科学探究的机会,学生自己想出问题,设计和实施研究方案,交流结果。这个等级的探究对学生的要求也最高——学生需要最大限度地进行科学推理和认知。在前三个探究等级的基础上,在学生获得了一定的探究能力之后,开放性探究就能够成功开展。

此外,在《科学探究与国家科学教育标准》中,在探究活动方面提供了一个不同的量规:将课堂探究的基本特征概括为问题、证据、解释、评价和发表五个方面,并就其教师在提供组织、指导及训练的不同方面作了划分。

国内并没有单独提出探究等级量规的概念,对于探究等级量规的相关介绍和研究较少。其中《谈高中物理课堂教学中探究要素的选择和探究程度控制》是从高中物理课程标准中的科学探究的七个要素——提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验和收集证据、分析与论证、评估、交流与合作入手来区分不同的探究程度。

三、探究等级量规比较

1.探究要素的界定

探究等级量规建立的起点是探究的要素。下表是对上述三种探究等级量规(量规3:陶兆宝)中探究要素划分方式的对比。

表2 三种探究等级量规中的探究要素

从上表来看,“三要素”属于比较概括的要素划分方式,而“五要素”和“七要素”的划分虽然更加细致和明确,但更着重于从科学探究的步骤来诠释科学探究。对于一线教师来说,五要素和七要素要相对复杂,三要素的可操作性更强一些。在文献的调研中也可以发现,对于三要素的探究等级量规使用和引用最多。

2.探究等级的划分

对于同一探究要素,每个量规都根据教师的指导和学生的自主学习,进行了不同的等级划分。

表3 探究等级的划分

教师的指导程度和学生的自主学习程度决定了探究的开放程度。三种量规都是从开放性上来区分。量规1给出了教师和学生两个维度,而量规2和量规3给出了一个连续的变化体——教师的指导程度逐渐减少,学生的自主程度在逐渐增加。量规1因为没有对“给定”进行明确的定义,因此也不能单纯地将“学生给定”和“教师给定”两个维度看成完全的学生控制和教师控制。在理解量规1中时可以参照量规2和量规3的维度定义,根据教学目标的需要、学生对于探究问题的理解程度和探究技能的高低来选择学生的自主程度和教师指导程度的高低。

四、结束语

一线教师在应用探究教学方面面临诸多挑战,必须对他们进行支持和提供指导性的帮助。本文希望通过对国内外探究等级量规进行归纳,为教师提供评价探究的等级和提高探究等级的方式,让教师拥有更多的信心去发展更高等级的探究。而当探究的大门对学生敞开的时候,他们将拥有亲自体验科学过程的机会。

[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.科学探究与国家科学教育标准——教与学的指南[M].北京:科学普及出版社,2004.

G420

A

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

2010-08-17

注:本文为河北省教育科学研究“十一五”规划青年专项课题《信息技术环境下高中物理探究教学应用研究》(课题批号:O8130025)的研究成果之一。

白然(1980-),女,河北石家庄人,讲师,教育技术学硕士,主要从事信息化教学设计研究。