（课程与教学论专业论文）初中物理课程与数学课程中的探究比较研究.pdf

摘要 “探究是新一轮基础教育课程改革的一大亮点。“探究”对培养学生的创 新精神和实践能力等具有重要的意义。我国关于探究的系统研究起步比较晚，照 搬其他国家的模式不能适应我国现阶段的国情。具体到学科的探究理论很少，关 于跨学科的探究研究更是凤毛麟角。自2 0 0 1 年9 月以来，探究已经在各个学科 课程中得以实施，但是，实施过程中存在诸多困难和问题。作为对学生一种能力 培养的共同要求，各学科之间应该相互统一、相互补充，物理与数学作为联系非 常紧密的两个学科更是如此。数学中的很多问题是由物理学家提出的，而对物理 问题的研究离不开数学知识的支撑，很多科学巨匠既是物理学家又是数学家。 因而，本文旨在通过对初中阶段的物理课程和数学课程中的探究内容及其呈 现的具体状况，进行比较研究，试图找到两个学科课程中的探究的各自特色、共 性及其存在问题，以期望通过这种比较研究，实现跨学科课程资源的互相利用， 同时，深化针对初中课程中的研究。 在研究中，论文以初中阶段的数学、物理课程中的探究内容为研究对象，首 先开展文献研究，在此基础上对初中物理、数学现行的人教版课程标准实验教科 书中的探究的内容及其呈现方式，进行比较研究，同时，对初中物理、初中数学 课程实施中的有关探究的典型课堂教学案例，进行比较分析。其中，主要用到文 献法、内容分析法、比较法、访谈法等。 研究表明： ( 1 ) 探究在初中数学和物理课程中的定位不同。在初中数学课程中，探究 是作为获取数学知识技能的一种手段和载体而出现，而且几乎无处不在，但是， 并没有将探究能力的培养作为一种显性目标加以明确体现；而在初中物理课程 中，不仅探究能力的培养是重要的、显性的教学目标，而探究的过程也是重要的 教学内容。 ( 2 ) 初中数学课程标准中并没明确提出探究的概念，而初中物理课程标准 中明确提出了探究的概念。在初中数学课程标准中，探究渗透在各部分内容的叙 述之中，但没有明确提出探究的概念；初中物理课程标准中，明确提出了探究的 概念，对探究的内涵和意义做了阐述，并且提出了操作性较强的探究的七要素及 其相应的能力培养的要求，同时，这个特点也体现在教科书和课堂教学之中。人 教版初中数学教科书中虽然也有“探究 的字眼，但并不是真j 下意义上的探究。 ( 3 ) 探究在初中物理和数学教科书以及现实课堂教学中的呈现形式和呈现 特点不同。其中，数学探究的思辨性强注重学生的独立思考，物理探究的实践性 强注重学生动手设计实验和进行实验。 ( 4 ) 在运用所学知识解决问题方面，人教版初中数学教科书中的探究与人 教版初中物理教科书中的探究有明显差别，即集中表现为，数学教科书比较注重 跨领域的数学内容的综合运用( 侧重在分析解决问题) ，而物理教科书关注运用 所学的物理知识解决简单的现实问题。在综合运用所学知识解决问题方面两学科 都有很大的提升空间。 ( 5 ) 调查访问的结果显示，大多数物理教师和数学教师普遍认为，在日 常教学中进行探究式教学往往需要花费大量时间、不利于考试成绩的提高，并且， 进行探究式教学对教师自身的管理能力和学科综合能力要求比较高，因而，在实 际操作中往往受到限制。 为了在初中数学和物理课程中更好地实施探究，我们认为： ( 1 ) 进一步完善数学课程标准，尤其是，明确探究的概念、意义、过程要 求，将其作为一种显性的课程目标，以确保探究的课程实施。 ( 2 ) 对于两门课程而言，都需要增加探究的自由度，使探究的过程落到实 处。尤其是，应该在发现问题、提出( 学科) 问题的意识和能力的培养上，做出 更多的努力。 ( 3 ) 丰富初中物理教科书和实际教学中的探究的形式，进一步完善探究的 结构，增加针对探究过程的精心设计和预设。 ( 4 ) 加强教师培养，不断提高初中教师开展探究式教学的实际能力。适当 打破学科界限，增强各学科教师之间的合作，实现不同学科之间的课程资源共享。 ( 5 ) 注意学科课程内容的安排顺序和探究内容、探究方法的相互渗透以保 证探究过程高效、有效地进行。 关键词：探究；初中；数学；物理；教科书；课堂 i l a b s t r a c t t h e ”i n q u i r y i sam a j o rb r i g h t e n e dd o to ft h el a t eb a s i ce d u c a t i o nc u r r i c u l u m r e f o r m t h er e s e a r c ha b o u th o 、瞻t oc u l t i v a t et h ei n q u i r ya b i l i t ym e a n sal o ti nh o wt o c u l t i v a t ec r e a t i v ea b i l i t y n o we v e r ys u b j e c th a sb e g u nt r y i n gt oc u l t i v a t i n gs t u d e n t s i n q u i r ya b i l i t yb u tt h e r ea r eal o to fp r o b l e m si na c t u a lc u r r i c u l u m o u rc o u n t r y s s y s t e me x p l o r a t i o ni sl a t ea n do t h e rc o u n t r y sp a t t e r nc a n ta d a p tt oo u rc o u n t r y n a t i o n a lc o n d i t i o n s t h ee x p l o r a t i o nt h e o r ya r r i v i n ga ts p e c i f i cs u b j e c ti sl i t t l ea n dt h e i n t e r d i s c i p l i n a r ye x p l o r a t i o ns t u d i e sa r e a l m o s tn o n e e v e r yd i s c i p l i n eo u g h tt o m u t u a l l yu n i f i e dw h e nc u l t i v a t eas t u d e n t s a b i l i t i e s e s p e c i a l l yi np h y s i c sa n d m a t h e m a t i c s m a n ys c i e n c eg r e a tm a s t e r sa r eb o t hp h y s i c i s ta n dm a t h e m a t i c i a n ia m t r y i n gt of i n dt h es i m i l a r i t i e sa n dd i f f e r e n c e si np h y s i c sa n dm a t h e m a t i c sw h i l e c u l t i v a t i n gas t u d e n t sa b i l i t i e s s ot h a tw e c a nf i n dqb e t t e rw a yt oc u l t i v a t es t u d e n t s i n q u i r y a b i l i t i e sa n de v e r ys u b j e c tw i l le x e r tt h e i ro w nu n i q u ea d v a n t a g e si n c u l t i v a t i n gs t u d e n t s i n q u i r ya b i l i t i e s i nt h i sa r t i c l et h es t u d yo b j e c ti st h ei n q u i r yi np h y s i c sc o u r s ea n dm a t h e m a t i c s c o u r s e t h er e s e a r c hm e t h o d si nt h i ss t u d yi n c l u d i n g ：l i t e r a t u r ec o n t e n ta n a l y s i s 、 c o m p a r ea n ds oo ns t u d ym e t h o d s f i r s to fa l lw ew i l lc o l l e c tt h er e l a t e dl i t e r a t u r et o o r g a n i z e ，c l a s s i f y , a n a l y z e ，s u m m a r i z ei no r d e rt of i n dt h et h e o r e t i c a lb a s i sw eu s ei n o u rs t u d y t h i sa r t i c l ew i l ls t u d yo nt h ec u r r i c u l u ms t a n d a r d s ，a c a d e r r f i ct e x t b o o k s ， c l a s s e s t h es t u d yi ss t a t i cd y n a m i cc o m b i n a t i o no fm a c r o - m i c r oc o m b i n a t i o n , a c o m b i n a t i o no fq u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v e a tl a s tw ew i l lf i n dt h es i m i l a r i t i e sa n d d i f f e r e n c e si np h y s i c sa n dm a t h e m a t i c sw h i l ec u l t i v a t i n gas t u d e n t sa b i l i t i e s ，a n d p r o v i d es o m ef e a s i b l ea d v i c e s t h es t u d yg e t sac o n c l u s i o na sf o l l o w s ： ( 1 ) i n q u i r yh a sd i f f e r e n ts t a t u si nm a t h e m a t i c sc o u r s ea n dp h y s i c sc o u r s e t h e i n q u i r yi so n ek i n do fm e a n si nm a t h e m a t i c sc o u r s ew h i l et h ei n q u i r yi so b j e c t i v e sa n d c o n t e n ti np h y s i c sc o u r s e ( 2 ) t h em a t h e m a t i c sc u r r i c u l u ms t a n d a r d sh a sn o tm e n t i o n e dt h ew o r l d “i n q u i r y b u ti nt h ep h y s i c sc u r r i c u l u ms t a n d a r d s “i n q u i r y h a saf u l li m a g ei n c l u d et h es e v e n e l e m e n t s ( 3 ) t h ei n q u i r ya p p e a r sd i f f e r e n ti nt h et w od i s c i p l i n e s t e x t b o o k sa n dc o u r s e m a t h e m a t i c sc o u r s ev a l u e st h i n k i n gw h i l ep h y s i c sc o u r s ev a l u e se x p e r i m e n t a l i nt h e p r o c e s so fc l a s s r o o mt e a c h i n gm a t h e m a t i ci n q u i r yi st o oa b s t r a c ta n dp h y s i c si n q u i r y i i i i st o of o r m a l i z e d ( 4 ) w h i l es o l v i n gp r o b l e m s 谢t hk n o w l e d g et h e r ef i r es o m ed i f f e r e n c e sb e t w e e n m a t h e m a t i c sc o u r s e sa n d p h y s i c sc o u r s e s ( 5 ) i nd a i l yc l a s s e s ，g r e a tm a j o r i t yp h y s i c st e a c h e r sa n dt h em a t h e m a t i c st e a c h e r f i n dt h ei n q u i r yu s et o om u c ht i m et oi m p r o v et h ee x a m i n a t i o nr e s u l t sa n di ti sh a r dt o t e a c hi n q u i r yf o rt e a c h e r s o w i n gt oa l la b o v ec o n c l u s i o n sw eg e ts o m es u g g e s t i o n sa sf o l l o w s ： ( 1 ) i nm a t h e m a t i c sc o u r s ef u r t h e rd e f i n i t i o no fi n q u i r ys h o u l db ed o n e ( 2 ) g i v es t u d e n t sm u c hm o r et i m ea n ds p a c et oe x p l o r ea n dt h ei n q u i r yw i l l m e a n sm o r e p a ym o r ea t t e n t i o nt os t r e n g t h e nt h ea b i l i t yo ff m d i n go u ta n d b r i n g i n g u pp r o b l e m s ( 3 ) p h y s i c si n q u i r ys h o u l dh a v em o r ef o r m sa n dm e t h o d s ( 4 ) d e e p e nt h ef r o n t l i n et e a c h e r su n d e r s t a n d i n go fi n q u i r ya n de n h a n c et h e c a p a c i t yo ff r o n t l i n et e a c h e r st oe x p l o r e t e a c h e re d u c a t i o ns h o u l dm a k ep r o s p e c t i v e t e a c h e r st ol e a r nm u c hm o r eg e n e r a lk n o w l e d g e ( 5 ) i no r d e rt oe n s u r et h ep r o c e s so fi n q u i r yi se f f i c i e n ta n de f f e c t i v e 。w es h u o l d m a k em a t h e m a t i c sc o u r s e sa n dp h y s i c sc o u r s e sp r e m e a t ee a c h eo t h e ra n dd e p e n d e n t o ne a c h eo t h er _ k e yw o r d s ：i n q u i r y ；j u n i o rm i d d l es c h o o l ；m a t h e m a t i c s ；p h y s i c s ；t e x t b o o k ；c l a s s i v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东北师范大学或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示调 意。 学位论文作者签名： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：东 北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论 文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：指导教师签名： 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 东北师范大学硕士学位论文 己l吉 丁i e j 2 0 0 8 年爆发的全球性金融危机使大批员工下岗，应届的大学毕业生就业形势严峻。 人们在大力恢复经济的同时也在反思，其中很多人将目光投向了教育，认为现在的教育 不能满足社会和人的发展需求，这也使得这一次的基础教育课程改革备受关注。 近年来国家大力开展素质教育，2 0 0 1 年9 月，我国正式启动了第八次基础教育课 程改革，这是建国以来较大的一次课程改革。国家基础教育课程改革纲要( 试行) 中 指出“课程的目标应体现时代要求。是学生具有爱国主义、集体主义精神，热爱社会 主义，继承和发扬中华民族的优秀传统和革命传统；具有社会主义民主法律意识，遵 守国家法律和社会公德；逐步形成正确的世界观、人生观价值观；具有社会责任感， 努力为人民服务；具有初步的创新精神、实践能力、科学和人文素养以及环境意识； 具有适应终生学习的基础知识、基本技能和方法；具有健康的体魄和良好的心理素质， 养成健康的审美情趣和生活方式，成为有理想、有道德、有文化、有纪律的一代新人。 国家基础教育课程改革纲要( 试行) 中指出基础教育课程改革的具体目标是：“改 革课程过于注重知识传授的倾向，强调形成积极主主动的学习态度，学习基础知识基本 技能的过程同时成为学生学会学习和形成正确价值观的过程。改变课程结构过于强调学 科本位、科目本位缺乏整合的现状，整体实行九年一贯的课程门类和课时比例，以适应 不同地区和学生的发展需求，体现课程结构的均衡性、综合性和选择性。改革课程强 调改变接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与乐于探究、勤于动手， 培养学生搜集和处理信息的能力获取新知识的能力、分析与解决问题的能力以及交流与 合作的能力。 新课程改革注重能力和探究精神的培养，注重各学科问的整合与统一。课程改革实 施以来各学科都在积极主动的推进课程改革的进行，致力于寻找更好的途径、方法、来 达到教学的目标要求。探究是新课程的一个高频词，探究能力的培养也具有重要的意义。 本文将从课程标准、教科书、课堂等课程要素入手研究，对初中数学、物理课程中的探 究进行比较分析，进而对如何在课程中更好地实施探究提出一些意见和建议。 东北师范大学硕士学位论文 第一章研究问题与研究设计 一、研究的问题及其意义 二十一世纪人们意识到创新型人才是作为宝贵的资源，人们开始研究如何培养创新 性人才，我国创新能力培养的的研究具有滞后性。此外学生动手实践能力差，空有理论 知识遇到实际问题不知如何解决。 在以上背景下新课程提出了“探究”。探究对创新型人才和实践型人才的培养具有 重要的实际意义。此外新课程强调学科间的整合统一，通过课程的水平组织使不同的学 科知识在差异得以尊重的前提下互相整合起来，消除学科之间彼此孤立甚至壁垒森严的 对立局面，以使学生的学科学习良性发展，使学习者的学习产生最大限度的累积效应【l j 。 特别是物理与数学这两个学科。数学中的很多问题是物理学家提出的，对物理问题的研 究离不开数学知识的支撑，很多科学巨匠既是物理学家又是数学家。 探究能力的培养现已在各个学科展开，但在实际的教学中存在很多问题。我国关于 探究的系统研究起步比较晚，照搬其他国家的模式不能适应我国现阶段的国情 2 1 。具体 到学科的探究理论很少，关于跨学科的探究研究更是凤毛麟角。作为一种对学生能力的 培养，各学科之间更应该相互统一、相互补充，通过对物理、数学学科教学中探究内容 及其呈现的比较研究有利于彰显学科特色，加强学科整合，探索更好的教学策略等。 二、研究设计 ( 一) 研究思路 本课题将以初中阶段的数学、物理课程中的探究为研究对象。首先搜集本课题的 相关文献，并对其进行整理、分类、分析、归纳。掌握国内外探究能力培养研究现状 并找到本研究所要用到研究方法的理论依据。 课程的实施要素包括学科课程标准、教科书、教师、学生等。在理论分析的基础 之上本文将分别对学科课程标准、学科教科书、教师、学生进行比较研究。对课程标 准的研究主要是文本的分析比较。对教课书的研究将采用动态静态相结合、宏观微观 相结合、定性定量相结合的研究形式，包括对文本的统计分析和案例分析，以及教科 书使用的案例分析口1 。通过对探究课堂的观察和对教师的调查访谈，对探究能力培养现 状进行分析比较。通过以上的分析比较提出本研究的结论，提出探究能力培养的可行 性建议。 【1 1 任明璋两版本物理实验教材的比较研究 d 陕两师范大学，2 0 0 3 0 5 5 - 8 2 1 任长松探究式学习学生知识的自主建构【m 】教育科学出版社，2 0 0 5 0 2 9 2 0 【3 l 孔凡哲教科书研究方法与质量保障研究【m 】东北师范大学出版社，2 0 0 8 - 0 2 1 4 1 9 2 东北师范大学硕士学位论文 上诉研究思路可简化为下面的流程图： 母囡 i 教科书的_ l 课堂l l 些竺坌塑ll 翌窒j ( 二) 研究方法 本研究用到的主要研究方法包括：文献法、内容分析法、比较法、访谈法、观察法 等。 用文献法找到数学与物理探究的理论与研究现状，以及本研究所用方法的理论依 据。 内容分析法( c o n t e n ta n a l y s i s ) ，是对文献内容进行客观、系统、量化分析的一 种科学研究方法。它始于二战期间的军事情报研究，战后其应用范围逐渐拓展。在教育 教学领域，可以运用内容分析法对教育文献、教科书、课堂讲授、视听材料、直观教具 学生反应、学生练习甚至特殊教育等问题进行分析，以便探索其中的规律。本文主要运 用内容分析法，对课程标准和教科书的内容构成等进行分析。 运用访谈法和调查法对教师和学生进行调查访谈，了解分析探究能力培养研究现 状。 运用比较法对数学、物理课标、教科书等内容进行比较研究得到初步的结论，在对 各研究模块的内容和结论进行比较分析得出最后的结论。 3 东北师范大学硕士学位论文 第二章文献综述 一、探究思想的发展 探究的思想由来已久，远在春秋时期的孔子提倡学生的学习要学思结合“学而不思 则惘，思而不学则殆”( 论语为政) 。“君子有九思：视思明，听思聪，色思温，貌 思恭，言思忠，事思敬疑思问，愤思难，见得思义。( 论语季氏) 教师的教要因材 施教，运用启发诱导的教学方式“不愤不启，不悱不发，举一隅不以三隅反，则不复也 ( 论语述而) 。朱熹特别重视学生提出的质疑。他说：“读书始读，未知有疑。其 次则渐渐有疑。中则节节是疑。过了一番后，疑渐渐解，以至融会贯通，都无所疑，方 始是学 ( 宋元学案晦翁学案) 。关于教学，朱熹反对知识的刻板传授注意培养学 生的意趣。陶行知则始终强调教学活动中学生的主体性，强调现实生活的教育性，强调 行知合一。 斯宾塞非常重视自然科学知识的教育，他认为知识应由观察实践中得来，因此他指 出教师要培养学生的观察能力，归纳推理力能力等。杜威的“儿童的中心 和“从做中 学 的思想对世界教育的影响很大“在做中学 ，通过探究、反省思维获得知识，这是 杜威关于“怎么学 的基本思想。“知识即经验的改组改造”探究的功能即在于求得一 个新情境；将困难解决、疑虑排除、问题解答。通过经历这种由情境的不确定到确定， 最后成为一个统一的整体的过程，探究者就解决了问题，获得了知识。发现法是美国心 理学家、教育学家布鲁纳首先提出的对素质教育起重大作用的教学方法之一。布鲁纳说： “发现不限于寻求人类尚未知晓的事物，确切地说，它包括用自己的头脑亲自获得知识 的一切方法“发现 主要以通过学生获取新知识为突出特征。所谓发现，不是让学生 去创造人类前所未有的新学说或新事物，而是学生用自己的头脑亲自获得知识的一切形 式。施瓦布认为：“探究性学习是指儿童通过自主地参与获得知识的过程，掌握研究自 然所必需的探究能力：同时形成认识自然的基础一科学概念，进而培养探究未知世界的 积极态度。”萨奇曼认为儿童生来具有一种好奇的倾向和强烈的探索精神，会本能地对 一切新奇的事物感兴趣。他们会想方设法去弄清楚这些新奇事物的背后究竟隐藏了什 么，这就是一种进行科学探究的可贵动力。据此，教师可以充分利用这个机会知道他们 如何提问、教给他们对事物进行探究的方法以及善于随时发现新问题的思维习惯的焦 点，最好是一个能引起学生惊异的事件或现象：第三，有一个能激励思维活跃的环境氛 围嘲。 建构主义认为知识不能简单地由教师和其他人传授给学生，只能由学习者依据自身 已有的知识和经验背景主动地加以理解和建构。知识的建构活动是学生个体相对独立 【1 1 周士东科学哲学视野下的科学探究教学研究【d 】：【博士学位论文】东北师范大学，2 0 0 8 5 【2 】徐学福编译美国“探究教学”研究2 0 年 j 环球教育展望，2 0 0 1 ，( 1 ) 4 东北师范大学硕士学位论文 的。萨奇曼认为实施课堂上的探究教必须满足三个条件：第一，有一个集中学生注意力 的创造性活动。在教学过程中要注意学生的独特性和创造性，教师不是只是的传授者而 是教学活动的组织者。以罗杰斯( r o g e r s ，c a r lr a n s o m ) 为代表的人本主义心理学强 调以个人为中心的和以过程为定向的学习方式，对探究教学起到了推动作用。例如，在 学习过程中，他强调在真实情景中的学习是一种体验性的学习。n 1 二、关于探究式学习 ( 一) 探究式学习的定义 在中文词典中，“探究 被解释为“探索 、“研究。“探索”的解释是多方寻求答 案，解决问题。“究的意思是穷尽、终极、彻底推求。所以探究的意思是采取一切可 能的办法寻找事物的本质和规律。英文词典中与探究相对的英文单词是i n q u i r y 被解释 为“ac l o s ee x a m i n a t i no f am a t t e ri nas e a r c hf o ri n f o r m a t i o no rt r u t h 即：“为寻求信息或 真相，对某事进行细致的考察 。 从一般意义上说，“学习 ( 1 e a r n i n g ) 是指由经验或练习引起( 而非生理成熟) 的、 个体在能力或倾向方面的、能够相对持久地保持( 而非短暂保持) 的变化。而“学习过 程 就是指个体获得这种变化的过程。1 2 j 从学习过程是否包含有理解，可分为机械学习( r o t el e a r n i n g ) 与有意义学习( m e a n i n g l e a r n i n g ) 两种方式。而有意义学习根据学习过程中是否包含发现的环节，有可分为接受 学习( r e c e p t i o nl e a r n i n g ) 和发现学习( d i s c o v e r yl e a r n i n g ) 两种方式。根据学习过程中信 息是否由外部指导者直接提供或呈现，可以分为接受式学习与探究式学习两种学习方 式。接受式学习中，所学信息由外部指导者直接提供或呈现，主要表现为教师讲授( 或 演示) ，学生听( 或看) ，因此也有人称之为听讲式学习。探究过程中，所有由学习者自 主获取的。如果学习者自主获取的系信息是以现成观点或结论的形式存在，如学生直接 从现有资料或现有资源( 图书馆、互联网、科技馆等) 搜集或直接向有关人士询问，则 为接受式探究( 自主接受式学习) 。在探究学习中，如果学习者自主获取的信息是在观 察、实验、调查、解读或研讨的基础上，通过整理分析而获得，也就是需要经历一个发 现的过程，则为发现式探究。【3 】 我们平时说的探究式学习是指学生在学校，在教师指导下进行的有组织的探索性活 动。这于儿童自发的探究和科学家的探究是有区别的。儿童自发的探究是儿童认识世界 的主要方式，儿童自发的探究的问题一般直接来源于生活中的现象或事物。儿童的探究 活动没有固定的外部指导，组织性不强。科学家的探究是科学家对未知事物的探究，科 学家的探究同样没有外部指导，科学家探究得到问题往往比较复杂，用到的实验仪器等 比较前沿。 各学科依据学科特点定义了探究的概念。美国2 0 6 1 年计划将数学作为一个重要的 【1 1 周士东科学哲学视野下的科学探究教学研究【d 】：【博士学位论文】东北师范大学，2 0 0 8 - 0 5 2 1 教育大辞典教育心理学上海教育出版社，1 9 9 0 2 3 5 1 3 】任长松探究式学习学知识的自主建构【m 】北京：教育科学出版社。 2 0 0 5 - 0 2 2 3 - 4 0 5 东北师范大学硕士学位论文 学习领域，并在为全体美国人的科学中提出数学探究的概念。根据书中的描述，数 学探究包括以下环节：( 1 ) 将思考的事物用数学符号表达出来；( 2 ) 利用逻辑规则操作 这些逻辑符号，试图发现他们之间的新关系；( 3 ) 看这种新关系对理解思考事物是否有 帮助。普通高中数学课程标准( 实验) 中说明“数学探究即数学探究性课题学习，是 指学生围绕某个数学问题，自主探究、学习的过程。这个过程包括：观察分析数学事实， 提出有意义的数学问题，猜测、探求适当的数学结论和规律，给出解释或证明。 物理 学属于自然科学，物理学科培养的是学生的科学探究能力。迄今为止，被国际科学教育 界公认的科学探究概念是美国国家研究理事会所作的界定，美国国家研究理事会在国 家科学教育标准中指出：“科学探究指的是科学家们用来研究自然界并根据研究所获 事实证据做出解释的各种不同途径 ，同时“科学探究也指学生构建知识、形成科学观 念、领悟科学研究方法的各种活动 ( 美国国家研究理事会，1 9 9 9 ) 。 ( - - ) 探究式学习分类 李亦菲、杨宝山在新课程探究学习教学案例丛书一中学数学中从探究的对象、 探究的目的、探究的方法三者着手对探究是教学进行了分类。从探究对象来看，分为科 学探究、心理探究、技术探究、数学探究、符号探究等类型。 社会探究是针对社会科学与人文科学问题进行的探究，是通过研究社会现象，发现 一般规律和原理。社会探究中，比较多地借助于调查、统计、图表、档案等方法的使用， 并需要运用反思于主观价值判断。 技术探究主要是针对人造事物进行的探究活动。这里所指的人造事物不仅包括具体 的人造事物，而且包括抽象的人造事物。前者主要指各种物质形态的，如衣物、食品、 工具，甚至建筑物等；后者主要指各种规章制度、解决问题的方案等。 心理探究是针对各种心理现象进行的探究活动。其中的心理现象涉及自己的心理、 他人的心理以及群体的心理等。心理探究表现为对自己的学习情况进行自我评价、对自 己的情绪进行描述与控制、由他人的行为表现判断性格等行为。 符号探究是针对各种符合体系进行的探究，包括语言探究、音乐探究、形体探究、 图形探究等。符合探究主要表现为两个方面的行为：一是探究符号体系自身的特点和规 律；二是探究如何利用符合体系描述其他的现象( 包括自然现象、社会现象和心理现象) 和事物( 包括各种具体的或抽象的人造事物) 。数学探究也是一种特殊的符号探究。 我们根据探究的目的，将探究分为以下四种类型：发现型探究、应用型探究、表达 型探究、训练型探究。 所谓发现型探究，是指目的在于发现探究对象的特点、性质和规律等方面知识的探 究活动，涉及的对象包括自然现象、社会现象、心理现象、人造事物以及各种符合体系。 所谓应用型探究，是指目的在于解决各类具体问题而进行的探究活动。在应用型探 究中，往往需要借助于相关的知识和技能设计合理的方案，并利用、改进或制造工具来 解决问题。根据问题性质的不同，应用型探究涉及自然现象、社会现象、心理现象、人 造现象、数学以及其他符号体系等不同的探究对象。 6 东北师范大学硕士学位论文 表达型探究的目的不是发现知识、也不是解决具体问题，而是为表达抽象的观念或 描述复杂的事物而创造形式化表达方式的探究活动。这里所说的形式化表达反式主要有 以下三种类型：( 1 ) 具体的实物模型；( 2 ) 语言文字模型；( 3 ) 各种符号模型( 如数学 表达式或程序、图形、形体动作、音乐等) 。为了创造这些形式化表达方式，需要涉及 自然现象、社会现象、心理现象、人造现象、符号体系等各类不同的对象。 训练型探究的目的是培养某种技能，通常包括特定领域的认知和操作技能，以及一 般性的学习技能两个方面。训练型探究通常以练习或游戏的形式进行。 探究方法分为以下六种：调查、资料分析、观察、实验、思考与讨论、设计与制作， 下面分i i ：i i 以说明。 调查指围绕一定的问题，通过访谈、问卷、测试等形式，有目的、有计划地搜集有 关研究对象的材料和数据，并据此认识事物、发现规律的探究方法。这种方法较多地用 以社会探究，以及与社会探究有关的技术探究和符号探究中。根据不同的标准，可以区 分出多种形式的调查：按调查对象的选择不同；可以区分为普通调查、典型调查、个案 调查等类型；根据调查方法的不同，可以区分为访谈调查、问卷调查，测试调查等类型。 资料分析是指围绕一定的问题，通过检索和阅读文献资料寻找问题答案的过程。这 里所指的文献资料，狭义的理解是具有历史价值的图书问物资料或与某一学科有关的重 要图书资料；广义的理解是指记录人类知识的一切载体，包括各种手稿、书籍、报刊、 影片录音( 像) 带、幻灯片、电子文件等。 观察是围绕一定的问题，在一定的观察和测量工具的支持下，尽可能多地搜集有关 研究对象的材料和数据，并据此认识事物的研究方法。根据观察环境不同，可以区分为 展示性观察和现场考察两种类型。根据观察对象不同，可以区分为对物体的观察、对事 件的观察、对行为的观察等类型。 实验是一种有计划的在控制条件的基础上进行的系统观察方法，目的在于确定条件 与现象之间的因果关系。在实验中，研究者需要对一些无关因素加以控制， 通过系统地变化某些条件来引发不同的实验现象，从而确定条件与现象之间的因果 关系。实验这种探究方法不仅用于科学探究中，而且也用于社会探究好技术探究中，此 外，符号探究和数学探究中也需要通过实验来发现一些规律。 此外，探究本身分为接受是探究和自主性探究。学生探究的一般像环节是：确定探 究目的，制定探究方案，实施探究，交流反思。有人分析了探究的基本过程及其不同的 自主性水平，如下表所示： 科学探究自主性的不同程度0 1 l 基本方面科学探究自主性的不同程度 1 问题学习者自己提学习者从所提学习者探究的问学习者他 学习者探究科出一个问题供的问题中选题来自教师、学习你直接来 学性问题择，据此提出材料或其他途径，自教师、学 l 1 【美】国家研究理事会著，罗星凯译科学探究与国家科学教育标准学与教的指南 m 科学教育出版社2 0 0 4 7 东北师范大学硕士学位论文 新的问题但问题不那么直习材料或 接，需要有所改变其他途径 或体会其含义的问题 2 证据学习者自己确学习者在他人数据直接给出，学数据和分 学习者针对问定什么可作为的指导下收集习者进行分析析方法都 题收集事实证证据并进行收 某些数据给了学习 据集 者 3 解释 学习者总结事学习者在得到使用证据形成解 证据已知 学习者从证据实证据之后作指导者的情况释的可能途径已 出发形成解释出解释下收集数据形知 成解释 4 评价学习者独立地学习者被引导可能的联系被给 学习者使解释 考察其他事实到科学知识的 出 与科学知识相来源、建立事领域和来源 联系 实与已有解释 的联系 5 发表学习者用合理学习者阐述自学习者阐述自己表达的步 学习者阐述和的、合乎逻辑己解释的过程解释的过程得到骤和程序 论证自己的解的论据表达自得到了他人指了广泛的指导都被给出 释己的解释 导 多学习者自主探究的程度 - 少 少教师而很学习材料指导的程度 - 多 三、关于探究能力 目前关于探究能力的内涵还没有统一的界定。数学教育家波利亚认为，教师不但要 教学生运用演绎思维证明问题，而且要教学生学会猜测问题，不但要教正规的演绎推理， 而且还要教非正规的合情推理。他向教师呼吁：“让我们教猜想吧! 弗赖登塔尔提出 “再创造”的数学教育原则。他认为：数学教学方法的核心是学生的“再创造”，教师应 该通过指导，借助“再创造方式将学生带到数学化及其有关的各方面的活动范畴之中， 让学生在亲身经历中获得所期望的一切，也从中锻炼与培养学生的创新观念和创新精 神。韩家集在其编著的数学教学中如何培养能力一书中，专门在第十章介绍“如何 培养探究能力 。他认为：在课堂教学中要培养学生的探究能力，应选取合适的内容，采 用所谓“发现的方法 来教学。 根据究过程所需要的能力的共同性与特征性，华中师范大学的优秀硕士学位论文 中学数学教学与学生探究能力的培养一文将探究能力分成了以下部分：敏锐的观 8 东北师范大学硕士学位论文 察力恰当提出问题的能力分析、概括问题的能力思维的独创性评价批判能力 搜集和处理信息的能力设计并开展实验的能力 由于科学探究的复杂性以及多种理论的相互竞争，人们对科学探究能力持不同看 法。一些研究者又叫探究能力为过程技能，在2 0 世纪6 0 年代的科学课程改革运动中， 美国科学促进会( a m e r i c a na s s o c i a t i o n f o rt h ea d v a v c e m e n to f s c i e n c e ，a a a s ) 分 析了科学家进行科学研究工作的过程及行为，从中解析出1 3 种过程技能：观察、分类、 运用时空关系、预测、运用数字、测量、控制变因、推断、形成假说、下操作型定义、 解释资料、沟通、进行实验。过程技能的分类受不少研究者和科学教师的青睐 ( k i n d ，1 9 9 6 ) 。但是，另一些研究者持不同看法，他们更强调科学探究能力的缄默性。 w o o l n o u g h & t o h ( 1 9 9 0 ) 认为，科学探究是一个不太整齐的过程，它未必有一种方法， 可能有多种方法，这与研究者的灵感、直觉、兴趣、世界观等主体特征有很大关系。而 h o d s o n ( 1 9 9 0 ：1 9 9 2 ：1 9 9 3 ) 则进一步认为，真实情境中的科学探究是一个整体的 ( h o l i s t i c ) ，流动的( f l u i d ) 活动，探究中的决策和行动依赖于情境，而探究的每一步 都会以某种方式改变情境，下一步的决策和行动将建立在新情境中。创造性。因此，当 前国际科学教育界倾向于把科学探究能力解析成一些要素，如美国国家研究理事会等强 调科学探究“是一种复杂的学习活动 ，但也把科学探究能力解析成一些探究要素，表 1 - 1 为美国国家研究理事会等所划分的5 ) 8 年级的探究要素( 国家研究理事会科学、教学 及技术教育中心，国家科学教育标准科学探究附属读物编委会，2 0 0 4 ) 。 表1 - 1 美国国家科学教育标准中5 川年级的探究要素 判定可以通过科学实验或调查研究能回答的问题。 设计和进行科学实验或调查实验。 利用适当的工具和技术收集、分析和解释数据。 运用事实证据进行描述、解释、预测和构建模型。 运用批判性和逻辑性的思考建立证据与解释之间的关系。 认证及分析另外的解释和预言。 交流科学过程和解释。 把数学运用在科学探究的各个方面。 从表中看到，诸如观察、分类、测量等过程技能似乎消失了，但实际上并不是这样， 这些过程技能被整合进了更加广泛的科学探究能力之中，这些探究能力超越了过程技能 的含义。 四、基础教育课程中的探究 n 3 课程在教育活动中处于基础和核心的地位。但课程的概念至今没有达成能够达到 人们公认的结果。对于课程的表述如“课程是教学内容及进程的总和 ；“学校教学内容； “研制进行学习所需产品、书籍和材料的一系列指南”；“由学校指导的所有活动”等。 1 1 1 丛立新课程论问题【m 】教育科学出版社2 0 0 7 6 1 - 8 9 东北师范大学硕士学位论文 本文中研究比较的探究主要指基础教育课程中的探究。 2 0 0 1 年6 月8 日国家教育部印发的基础教育课程改革纲要( 试行) 中提出“探究 一词，从此“探究正式开始在我国基础教育中启动。纲要中对课程目标、课程结构、 课程标准、教学内容、教材开发与管理、课程评价等方面的提出了改革建议，“探究” 在这些内容的建议中有的体现，如“改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械 训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探