深刻理解科学教育探究式教学的基本特征

楼曙光

【中图分类号】G62 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）03-0161-01

孩子是天生的探究者，孩子的好奇心与生俱来，他们“科学探究”的行动也从来没有停止过。婴儿呱呱坠地时，就动用所有的感官去感受、去了解周围的环境；当儿童发现令他们迷惑不解或者能引起他们兴趣、激起了他们好奇心的物体和现象时，他们就会发问并想方设法寻找问题的答案，所有的一切都是努力去理解周围的世界。自然界中的一切奥秘只向那些希望探究的人打开，作为科学教师，必须深刻理解科学探究的本质，这样才能放飞探究者的心灵，他们的智慧才会获得升华。

科学教育的探究式教学有五个基本特征：

一、学生围绕具有科学性的问题展开探究活动

具有科学性的问题是围绕客观世界中的物体、生物和事件出的。问题与内容标准中所述的科学概念相联系，并且能够引发学习者进行实验研究，收集数据、利用数据对科学现象做出解释的活动。科学家认为科学性问题主要有两种：一种是已经存在的探究现象根源的问题，包括许多以“为什么”打头的问题，比如为什么苹果会往地面落？为什么岩石有不同的成分？为什么人的心脏有心房？许多这类的问题还未能被科学清楚地说明。另一种是所谓的“因果或功能”问题，探究现象的机制问题，大多以“怎么样”打头。比如阳光怎样促进植物的生长？琥珀怎样形成？

学生也经常提问“为什么”。在小学科学教育的环境下，许多提出“为什么”的问题能够转化为研究“怎么样”的问题，继而引发学生进行科学探究。这种转化缩小探究的范围并使探究的问题变得明确，有助于提高探究的科学性。

在课堂上，一个有难度但又让人能尝到果实是引发探究的问题，能激发学生求知欲望，并就现象发生的原因及方式提出另一些相关的问题。最初的问题可以来自学生、教师、教材、网络等其他资源，或者是它们相互结合的产物。在指导学生确定探究的问题时，教师起着关键的作用，特别当问题来源于学生的时候就题解是如此。因为只有既适合于学生又有意义的问题才能产生有所收获的探究活动，而且问题必须用学生的观察和他们从可靠渠道获取的有关科学知识来解答。探究中学生用到的知识及方法必须是可获得、易操作的，同时也要适合学生发展水平。有经验的教师会帮助学生将注意力集中在探究的问题上，使他们的探究活动既有趣又真正有所收获。

二、学生获取可以帮助他们解释和评价具有科学性的问题的证据

科学是以实验证据为基础来解释客观世界的运行机制。科学家致力于观察现象，获取精确的数据。科学家在实验中通过观察测量获得实验证据，而实验的环境可以是自然环境如海洋，也可以是人工环境如实验室。在观察与测量中，科学家利用感官感知，或借助于仪器如望远镜延伸感官功能进行观察，甚至用仪器测量人的感官不能感知的物质特性，如磁场。有时，科学家能控制实验条件进行实验。而另一些时候则无法控制，或者实行控制将破坏实验现象。这种情况下，科学家只有对自然界中发生的现象进行大范围、长时间的观测以便推断出不同因素的影响。可以通过改进测量、反复观察，或者就相同的现象收集不同因素的影响。可以通过改进测量、反复观察，或者就相同的现象收集不同类型的实验数据的方法提高收集到的证据的可靠性。证据是可以被质疑和进一步调查研究的。

在课堂探究活动中，学生运用证据对科学现象做出解释。可以对动植物、岩石进行观察并详细记录它们的特征；对温度、距离、时间进行测量并仔细记录数据；对化学反应和月相进行观测并绘制图表说明它们的变化情况。或者学生也可以从教师、教材、网络或共他地方获取证据对他们的探究进行补充。

三、学生要从证据中提炼出解释，对具有科学性的问题做出回答

尽管第三个特征与前两个相似，但探究的这一特征强调的与其说是证据的特点与标准，不如说是从收集证据到提出解释的过程。科学解释以推理为基础，为现象产生的结果提供理由，并在證据和逻辑论证的基础上建立普遍的联系。科学解释须同观察自然或实验所得的证据一致，并遵循证据法则。科学解释还须接受公开的批评质疑，并要求运用各种与科学有关的一般认知方法，如分类、分析、推论、预测，以及一般的认知过程，如批判性推理和逻辑推理。

解释是将所观察到的已有知识联系起来学习新知识的方法。因此，解释要超越现有知识、提出新的见解。对于科学界，这意味着知识的增长；对于学生，这意味着对现有理解的更新。两种情况的结果都能产生新的认识。例如，学生可根据观察或其他的证据，解释月相的变化，为什么不同条件下植物的生长状况不同，以及饮食与健康的关系等问题。

四、学生通过比较体现科学性理解的解释，来评价他们自己的解释

评价解释，并且对解释进行修正，甚至是抛弃，是科学探究有别于其他探究形式及其解释的一个特征。评价解释时，可以提出这样的问题：有关的证据是否支持提出的解释？这个解释是否足以回答提出的问题？从证据到解释的推理过程是否明显存在某些偏见或缺陷？从相关的证据中是否还能推论出其他合理的解释？

核查不同的解释就是要学生参与讨论，比较各自的结果，或者与教师、教材提供的结论相比较以检查学生自己提出的结论是否正确。这一特征的一个根本要素是保证学生在他们自己的结论的解释最后应与当前广泛为人们所承认的科学知识相一致。

五、学生之间交流和修正他们所提出的解释

科学家以结果能够重复验证的方式交流他们的解释。这就要求科学家清楚地阐述所研究的问题、程序、证据，提出的解释以及对不同解释的核查，以便疑问者进一步地核实或者其他科学家将这一解释用以新问题的研究。而课堂上，学生公布他们的解释，使别的学生有机会就这些解释提出疑问、审查证据、挑出逻辑错误、指出解释中脱离证据的地方，或者就相同的观察提出不同的解释。学生间相互讨论各自的问题，有助于学生加强实验论证、已有的科学知识和他们所提出的解释这三者之间的联系。最终，学生能解决彼此观点中的矛盾，巩固以实验为基础的论证。

总之，上述的基本特征为学生揭示了科学的许多重要特征，帮助他们对一些特殊的科学概念和方法建立更清晰更深刻的认识。从形成科学性的探究问题一建立证据的标准一提出解释、评价解释一就解释进行相互讨论，构成了科学教育的一系列重要的教学过程。

只有科学教师理解科学，理解科学教育探究式教学的本质，才能引领孩子亲历科学。