科学课“探究”新解

1、科学课“探究”新解摘要：科学课程标准中提到科学学习要以探究为核 心。文章主要从四个方面介绍科学探究，即方法论方面、概 念方面、认识论方面和社会方面。方法论方面涉及了实验设 计、仪器的使用、数据的记录和图表的建立；概念方面要求 科学探究应该是教授更多的基础知识，而不是通过实践教授 事实和原则；认识论方面包括了探究是如何产生的，即学生 是怎么样理解自然科学；社会方面涉及了科学观点的交流。关键词：科学探究；探究方法论；探究认识论中图分类号： G623.6 文献标识码： A 文章编号： 1671-0568（2011）15-0035-03自 2001 年基础教育课程改革纲要（试行） 颁布与实 施以来，我

2、国教育界开始进行基础教育课程改革。其中科 学（3-6 年级）课程标准中提到“科学学习要以探究为核 心。探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。 ”也 就是说探究既是科学学习的核心，又是科学学习的目标和方 式。由此可见，探究对于科学学习来说是十分重要的。本文 主要从四个方面介绍科学探究，即方法论方面、概念方面、 认识论方面和社会方面。、探究及探究式教学的涵义1.探究的定义。根据美国科学委员会在美国国家科学 教育标准中给出的定义： “我们从两个方面来看探究' 一方面，探究是科学家在研究自然界的过程中用到的多种方 法；另一方面，探究也是一种教学方法，能使学生增加科 学知识，获得对科学观点

3、的理解，理解科学家是怎样研究自 然界的'。”2.探究式教学。（ 1）涵义。以下介绍几种国内学者对于探究教学的定 义，靳玉乐教授认为所谓探究教学，就是指教师在教学过程 中以提出问题、收集证据、提出解释、评价解释、交流和论 证解释等科学研究的形式来组织教学活动，以训练学生的科 学思维、发展学生的科学操作能力、建构学生的科学知识、 培养学生的科学精神的过程。而柴西琴认为探究教学实质上 是“将科学领域的探究引入课堂，使学生通过类似科学家的 探究过程理解科学概念和科学探究的本质，并培养科学探究 能力的一种特殊的教学方法。 ”徐学福教授认为： “探究教学 是指在教师的指导下，为获得科学素养以类似科

4、学探索的方 式所开展的学习活动” 。（ 2）提出的背景和原因。 20 世纪五十年代以来，美国 人一直关注科学教育的质量，这些关注的最初刺激来自于 1957 年苏联人造卫星的成功发射。 之后，美国开始反思过去 的科学教育。作为对苏联人造卫星成功发射的回应，美国政 府开始承诺把越来越多的税收用于具有可推广性的科学教 育计划的发展。当局还投资了上百万美元建立新课程和培养 下一代科学家使美国重返世界科技的领先地位。二、科学探究的方法论科学探究的方法论包括科学实验的非直线的、相互作用 的过程，更接近于真正科学家的实践，涉及了实验设计、仪 器的使用、数据的记录和图表的建立。通常来说，我们认为 科学方法是严

5、格的一个步骤，但是科学探究的方法论告诉我 们科学方法不仅仅是一个严格的步骤，还应该是一个更加灵 活的概念。科学是一个非直线的过程，如果将科学看作是直线的步 骤，那么，就会将科学无意识地简化为 “步骤一问题一解决” 的模式。换句话说，这种模式就是当我们有关于某个问题的 步骤时，那么解决方案就获得了。正因为无意识产生的这种 科学模式，恰恰使我们不明白科学家对其工作和工作方式的 报告所说的是什么。所以，当学生遇到一个新问题的时候，他们应该使用科 学探究的过程。学生们将被给予通过系统数据收集、文献收 集和理论建立来解决自己的科学问题的机会。发现将是偶然 的，而不是假设的直接结果；在详细分析之前，步骤里

6、应该 有多种数据收集方式。学生通过一系列的系统观察设计出所 需要的方法，清楚在理想环境下区别什么是需要观察的，什 么是需要关联、发明、解释的，最后通过测试得出推理的结 论。在科学探究的方法论方面，教师应该帮助学生了解科学 研究的设计和过程。更具体地来说，这就需要帮助学生发展 一种科学的定向问题和怎样认识和通过哪些问题的排列来 执行步骤，以及怎么样减少实验的错误。最重要的是，教师 需要帮助学生认识到科学研究并不是一个直线的步骤，而涉 及了更多的数据收集和分析的相互作用。三、科学探究的概念概念体系存在于一个学科的实质结构里，并且可以用来 指导学生的探究。正如科学探索的目标是扩展我们对自然界 的知识

7、一样，科学探究教学的目标是扩展学生对于自然界概 念的理解。科学探究应该是教授更多的基础知识，而不是通过实践 教授事实和原则。因为科学的过程伴随着其内容的丰富和精 炼，而不是被学习和提炼到其它内容领域。学生如果没有学 习内容框架，而只学习了问题一解决的方法步骤，他们仍然 可以通过执行实验知道一个问题的解决方法，这就造成了学 生心中只有方法而没有内容的缺失。所以，科学探究教学应 该帮助学生构造他们自己对于科学重要知识的理解，这样一 来，学生不仅仅学会了学科的基础知识，还学会了发现这些 知识的方法。另一种观点认为应该在学生进行科学活动以前就学习 和掌握学科的重要概念。一个人不可能通过假装自己是科学

8、家而学习成为一个科学家并且欣赏科学。这些内容不能被科 学探究所提取，但却是科学探究的前提。科学探究的概念要求科学教师必须找到一种方法帮助 学生去通过个人的经验来提取概念知识和科学探究的各个 方面。这就包括帮助学生选择科学调查而不仅仅是实验设计， 让学生深入地理解科学而不仅仅是记忆，学生在教师的指导 下将这些概念同之前的理解联系起来。更重要的是，学生要 在接受科学事实、原则、理论的基础上进行概念的理解，并 且将科学和教育联系起来，相信学习科学对他们来说是十分 重要的。四、科学探究的认识论科学探究的认识论或者说是对于科学理论和原则的理 解包括了探究是如何产生的，即学生是怎么样理解自然科学 的。科学

9、是动态的，一直在变化，由于所有的科学理论都依 赖于实验和观察证据，所有的科学知识都可能由于新证据的 产生而发生变化。科学知识不是固定的、从来不会有止境， 科学会因为新的证据而修正。正因为科学知识是易变的，第一，科学探究教学就要帮 助学生理解科学是探究的、会改变的，学生应该有自己的研 究。同样的，学生可以通过科学探究批判分析、解释和评价 报告获得主观学习。第二，学生在科学探究教学里不是获得 信息而是获得一种探究的能力。因此，课堂和实验活动就应 该以一种让学生处于一种不知道最后结论的方式来进行：举 例来说，课本的编写就应该将事实表现为不确定，得到最后 结论也不是实验活动的主要作用。如上表所示，这几

10、个必要特性都关注到了证据在科学研 究里的作用。通过探究式教学来学习就必须对证据进行排列 和转化，证据就可以成为学生理解科学从何而来这一问题的 重要角色。这样一来，它作为学与教探究式教学的最重要的 基本元素还在美国国家科学教育标准中保留着。必要特性里有三个重要的转化：数据向证据的转化，即 决定数据是否有效；证据向方式的转化，即搜索方式并为了 数据而产生方式；方式向解释的转化，即在证据筛选的基础 上进行解释。科学教育的原则性目标是发展思维、推理和问 题一解决技巧来为学生产生和评价科学知识、解释、模式和 实验设计做准备。探究式教学的教师必须让学生由证据进行解释，并学习 科学探究的“元课程”。这就包括

11、了数据的评估、搜索数据 的方式、成列和解释科学的证据和修改现有的理论。不仅如 此，教师还必须关注学生对于自然科学的理解。五、科学探究的社会方面社会方面作为探究式教学四个方面中的一个，涉及了交 流科学的观点。通过在科学调查中的合作，学生可以通过组 员所交流的知识获利，合作比自己独自一个人学习能获得更 多。通过讨论，学生对于科学的理解可以通过不同的老师和 学生的理解被构建起来。小组讨论和以整个班的形式来交流是探究式教学交流 所必须的。通过讨论，从探究到探究的技巧可以被传送，讨 论是一种将交流最大化的人类交流形式。教育的讨论发生在 当学生合作学习一个有挑战的问题时，并有潜力增加和加深 学习的持久力。这种学习的好处是让学习的过程变为可能、 增加小组合作的情感、营造了一种形成教师和学生的正确关 系的氛围。科学探究式教学需要教师营造一种学生感觉能够自由 分享他们观点和同他人辩论的课堂氛围。这包括了给课堂定 制标准、小组讨论、以一种可以接受的方式倾听所有学生的 观点，并确保所有学生的声音都能被听到。不仅如此，教师 还必须帮助学生了解科学交流的标准，包括怎样撰写实验报 告、怎样演示数据和怎样同其他人交流观点等。参考文献：1 （美）阿瑟？A?卡琳.教作为一种探究的