科學探究的指導性問題探析

摘 要：盡管學生在科學探究時經歷與科學家相似的活動及思維，但受學生認知水平、班額大小、課時分配等內外因素的影響，學生的科學探究有別于科學家的科學探究，學生需要在教師指導下進行探究，其指導程度可以根據實際情況進行調整。

關鍵詞：學生；科學家；科學探究；差異

一、問題的產生

自我國基礎教育課程改革啟動以來，探究教學已成為科學教育界的研究熱點。但迄今為止，人們對科學探究的某些問題仍沒有統一的認識。例如，我國《物理課程標準》對科學探究是這樣描述的：學生在科學探究活動中，通過經歷與科學家進行科學探究時的相似過程。但是，科學家的“過程”是怎樣的?學生的探究應該“相似”到什么程度?這對于缺乏科學探究經歷的我國教師來說，很容易造成不同的理解。理解的差異必然導致教學行為的差異，如對同樣的探究內容，有的教師指導很少，有的教師指導較多。有學者對后者斥之為“他主性、控制性強”、“學生自主建構空間有限”，似乎教師應該完全放手，這樣才像科學家的探究過程；但也有學者持不同看法，“探究教學就是學生在教師指導下，為獲得科學素養，以類似科學探究的方式所開展的學習活動”，這種看法則強調教師在學生科學探究中的指導作用。這種認識差異不是個案，它反映了一個教師很關心的重要問題：教師在學生的科學探究過程中應起什么作用?

二、兩種科學探究觀

要弄清教師在探究過程中的作用，就必須先弄清科學探究是怎樣的。然而，由于科學探究的復雜性，國際科學教育界對科學探究也沒有統一的界定。Woolnough(1990)認為，科學探究是一個不太整齊的過程，它未必有一種方法，可能有多種方法，這與研究者的靈感、直覺、興趣、世界觀等主體特征有很大關系。而Hodson(1993)則進一步認為，真實情境中的科學探究是一個流體，探究中的決策和行動依賴于情境，而探究的每一步都會以某種方式改變情境，下一步的決策和行動將建立在新情境中。盡管持類似看法的研究者對科學探究的界定都不一樣，但都反對把科學探究分解成子過程，否則將使科學探究失去本來面目。在他們那里，科學探究能力被描述成“緘默知識”，而這種“緘默知識”不可明確地教，只能通過體驗而內化，因而學習科學探究的有效途徑就是在真實情境中做科學探究，并由一個有經驗的教師提供支持、批評和建議。

但是，加涅認為，盡管不同科學家的探究過程不相同，但其探究活動仍存在一些相同的關鍵特征或要素，如觀察、分類、描述、操作定義、假設、控制變量、實驗、解釋數據、形成結論等。加涅把這些要素和學習聯系起來，聲稱學生掌握了這些過程技能，就能逐漸掌握復雜技能，直至從事復雜的科學探究。這種看法不無道理，科學家從事科學探究類似于運動員打籃球，不同運動員在比賽中的動作流程、風格等未必一樣，但這并不能否認籃球運動有些基本的動作要素，因此體育教師常常在教學中讓學生練習這些分解的基本動作，如運球、傳接球、三大步上籃、扣籃等基本動作，待學生把這些基本動作學會后，再整合，直至熟練運用，帶有個人特征。

也許，以上兩種科學探究觀都是合理的，不應互相排斥。正如后現代科學所言“對同一事實不會有中心、唯一的描述，而是存在著非中心的多元描述，這些描述都是從不同角度對事物的透視，它們之間是“平權”的，都有其價值所在。”但相對而言，建立在過程要素基礎上的探究教學目標和評價目標明確，操作性強，因而對在起源于20世紀60年代的國際科學課程改革產生了相當大的影響。不同的是，后來的研究者或研究團體提出的特征或要素各有側重，有多有少，但沒有本質差異。應該說，我國后來開發的各門自然學科課程標準就是以此為參照的，只是語言表述有所差異，但沒有實質性差異。

三、教師的指導作用 第一文庫網

從操作角度來看，我們也可以把科學探究的特征或要素理解成科學探究的基本程序。盡管反對者說，這些程序只是科學家報告其研究的程序，并非真正的科學探究活動程序。但是，開展探究教學數十年的西方國家已通過實踐證明，以這種基本程序為基礎，采用不同的變式，是行之有效的。為便于討論這些變式，我們在圖1中用橫坐標和縱坐標分別表示教師的指導程度和探究的開放程度兩個維度。從左往右，教師指導越來越少、學生自主越來越多；從下往上，探究任務結構性越來越差、開放性越來越大。在教學設計時，可以根據學生發展水平、教學目標、班額大小、課時多少、器材多少等因素，調整教師的指導程度和探究的開放程度，從而獲得對應于A、B、C、D、E和F等點的不同探究教學變式。

圖1是在整體上調整，當然也可以在具體要素上調整。例如，調整教師在每一要素上的指導程度，可得到表1的結果。

從表的右欄到左欄，師的指導和幫助越來越少，學生探究的自主性和獨立性越來越強，越來越接近與實際的科學探究。盡管不能簡單地劃分探究教學為多少個類型，但為討論方便，這里還是把科學探究大致劃分為開放型探究、指導型探究、結構型探究。不同類型的探究活動有著其相應的教育功能，教師可以根據教學需要和學生實際情況，選擇或設計適當的探究類型。美國學者Germann認為，科學探究類似于認知心理學的產生式系統，學生完成探究的每一步驟不僅取決于相關知識和技能，還取決于先前步驟的完成質量。因此，如果在教學中采用開放型探究，一旦某個探究環節失敗，下面環節也會失敗，以至發生連鎖反應，這容易挫傷中下水平學生的探究熱情。顯然，如果在評價中采用開放型探究，學生將連續失分，這是不公平的。為此，Germann開發了指導型探究，即教師在學生每進行下一步探究之前，幾乎都給學生提供上一步驟的范本答案(model response)(即正確的、但不是唯一的答案)，引導學生完成探究。由于該方法的教學效果顯著，不僅被很多教師采用，后來還被采用在美國密蘇里州大規模的科學探究能力表現性評價中。

應該說，開放型探究適合高水平學生，而指導型探究適合中下水平學生，適合探究教學的初始階段。無疑，與開展了探究教學幾十年的美國相比，我國的探究教學處于比較稚嫩的初始階段，指導型探究將是我國探究教學的主流形式之一，其指導程度可以隨教師探究教學水平的提高和學生探究能力的增強而減少。但一些學者對此有不同看法，認為學生科學探究的本質與核心是自主建構，對教師的指導持批評態度。但理論和實踐已反復證明，過于強調自主建構，很容易走向忽視社會性建構的另一極端。例如，課改啟動以來，一些教師受激進建構主義的影響，在學生“自主探究”遇到困難時，任其“自主、交流、合作”；對于學生各種各樣的“探究結論”，教師一律給予稱贊，生怕傷害學生探究熱情等等，這樣勢必會給學生這樣一個體驗：科學探究原來就是這樣任意和浪漫。激進建構主義思想已在國內產生了負面影響，以至有國內學者批評“我國社會現階段并不是如有些人所想象的那樣已進入后現代社會，‘科學主義’或‘工具理性’肆虐了�！逼鋵�，即使在激進建構主義發源地的美國，也主張“科學教師就是科學界在課堂上的代表”。這明白地告訴我們，畢竟學生不是科學家，認知水平有限，沒有教師的指導，其探究將是盲目、低效甚至無效的。

四、結論

盡管學生在科學探究時經歷與科學家相似的活動及思維，但與科學家的科學探究還是有區別的。科學家是做真實的科學探究，其探究是開放性的；而學生是學習如何做科學探究，況且受認知水平、班額大、時間緊等內外因素的制約，必然需要教師指導。當然，可以根據實際情況的變化調整教師的指導程度，如學生的探究能力提高了，可以逐步減少教師的指導�？傊�，探究教學應該多樣化，開放型探究、指導型探究、結構型探究等各有用場。

參考文獻：

[1]任長松.探究式學習：學生知識的自主建構[J].課程教材教法，2004，24（1）：37-42.

[2]徐學福.探究學習的內涵辨析[J].教育科學，2002，18（3）：33-36.

[3]Woolnough,B.E., Toh,K.A. Alternative approaches to assessment of practical work in science[J]. school science review, 1990,71(5):127-130.

[4]Hodson,D. Re-thinking old ways: towards a more critical approach to practical work in school science[J]. Studies in Science Education,1993,22:85-142.

[5]Gagne,R.M. Rhe psychological basis for science-a process approach[M]. AAAS miscellaneous publication. AAAS, Washington. 1965.

[6]劉輝.后現代主義對科學中心地位的顛覆[J].科學技術與辯證法，1998，15（4）：21-23.

[7][美]國家研究理事會著，戢守志等譯.國家科學教育標準[M].北京：科學技術文獻出版社，1999.

[8]Germann P J. Developing science process skills through directed inquiry[J]. The American biology teacher, 1991,53(4):243-247.

[9][美]國家研究理事會著，羅星凱等譯.科學探究與國家科學教育標準[M].北京：科學普及出版社，2004.

[10]王策三.認真對待“輕視知識”的教育思潮――再評由“應試教育”向素質教育轉軌提法的討論[J].北京大學教育評論，2004，2（3）：5-23.

（責任編輯：李雪虹）

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