探究性学习的理论与实践

探究性学习理论与实践新乡学院张文杰目录•一、案例•二、探究学习的基本知识•三、探究学习的实施•四、探究学习的评价钱学森之问•为什么我们的学校总是培养不出杰出人才？探究案例•一、水在加热过程中温度变化规律的探究•二、电烧水、煤气烧水，哪个更合适•三、小马过河一、探究学习的历史二、探究学习的概念辨析（是什么？）三、探究学习的价值和作用（为什么？）探究学习的基本知识一、探究学习的历史探究学习的历史•杜威的“做中学”•布鲁纳的“发现学习”•施瓦布的“探究学习”•美国《国家科学标准》对探究学习的理解•现代“做中学”：Hands-on杜威的“做中学”杜威：做中学（1909）•科学教育不仅仅是要让学生学习大量的知识，更重要的是要学习科学研究的过程或方法。•教学过程是一个儿童参与生活的过程，学习是儿童经验连续不断的改造。•教学不应该只是讲和听，而且必须通过“做”去进行。布鲁纳的“发现学习”布鲁纳：发现学习（1960）•在教师的启发和帮助下，使学生在具体的情景中自觉、主动地探索，研究事物的性质，发现事物之间的联系和发展规律，从而获得所学的的概念和原理。•基本过程：1、教师创设一定的情境，使学生在这个情境中发现矛盾；2、教师提出问题，并提供一定的材料，引导学生通过分析和研究，提出假设；3、学生从不同的角度检验提出的假设；4、对问题作出结论，获得有关的知识。发现学习的四个优点1、能提高学生的智慧，发挥学生的潜力；2、能使学生产生学习的内在动机，增强自信心；3、能使学生学会发现的方法，培养学习提出问题、解决问题的能力和创造发明的态度；4、有利于学生更好地理解和巩固学习的内容，并能更好地运用它们。施瓦布的“探究学习”施瓦布：探究学习（1960）•教师应以探究的方式将科学呈现给学生，学生应通过探究活动学习科学知识。•在学习课本上对科学概念与原理的理解之前，学生应先在实验室进行实验，然后运用实验所得的证据作出解释，最后对解释加以提炼。施瓦布：三种实验方式1、教材提出问题和研究方案，学生据此进行实验，发现问题的答案。2、教材只提出问题，研究方案和问题的答案由学生提出。3、学生直接面对现象，需要自己提出问题、制定研究方案并进行实验，从而发现问题的答案。施瓦布：对探究的探究•教师向学生提供科学研究的读物或报告，学生就其中的细节进行讨论：研究的问题、收集的数据、所用技术的作用、对数据的解释、得到的结论等。•通过这种方式，学生认识到科学知识的构成，以及科学知识是如何获得的。美国《国家科学标准》对探究学习的理解探究是一种多侧面的活动•需要做观察；•需要提出问题；•需要查阅书刊和其他信息源；•需要设计调查和研究方案；•需要运用各种手段来搜集、分析和解释数据；•需要提出答案、解释和预测；•需要对所作解释加以检验；•需要把自己的看法和意思传达给别人。什么是科学探究？•科学探究指的是科学家们用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。•科学探究也指学生们用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。什么是探究学习？•探究学习是能够帮助学生掌握科学概念、获得科学探究能力和技巧、增进对科学探究的理解的各种亲身经历。探究学习的5个特征•学习者围绕问题展开探究•学习者获取可以帮助他们解释和评价问题的证据•学习者根据证据形成解释，对问题作出回答。•学习通过比较其他可能的解释来评价他们自己的解释。•学习者交流和论证他们的解释。现代“做中学”：Hands-on基本情况：理念听会忘记（youhear，youforget）看能记住（yousee，youremember）做才能会（youdo，youlearn）基本情况：历史和现状•80年代中，美国物理学家雷翁.勒德曼教授发起这一项目，在芝加哥、波士顿和加州地区进行科学扫盲运动。•1992年，法国物理学家乔治·夏尔帕克教授将这一项目引入法国，逐步在全国推广。•2000年，这一方法受到我国教育部的重视，准备开展实验，并大力推进。•2001年，教育部“做中学”科学教育中心成立。学习过程提出问题动手做实验观察记录解释讨论得出结论表达陈述十项原则（一）1、孩子们观察一件物体或一种现象，并体会它。2、在研究所观察物体或现象的过程中，孩子们进行思考、讨论他们的想法及结果，以此弥补他们在单纯的手工活动中的不足。3、老师给学生们推荐的活动按顺序安排。但这些活动并不是强制性的，孩子们有很大程度上的自主。十项原则（二）4、在几个星期里，每周至少花两个小时进行同一个主题的活动，并保证整个学期内活动的持续性。5、孩子们每个人都备有一份用他们自己的语言记录的实验备忘录。6、活动的最主要的目的是要让学生们逐渐适应科学概念及技术操作，同时加强和巩固口头和笔头的语言表达。十项原则（三）7、要求家庭和（或者）社区参与孩子们在课堂上进行的活动。8、大学和中学的科学合作者可以利用他们的专业技能协助孩子们课堂上的活动。9、教师培训机构可为教师提供他们在教育及教学法方面的经验。10、教师可以通过因特网来获得一些可应用的资源，一些活动的想法及一些问题的答案。他还能通过与其同事、职业培训工作者，科学工作者的交谈，参与合作工作。基本形式•支持学科教学的动手做活动和课程•课外的动手做教学项目和课程•短期集中的动手做活动（夏令营）二、探究学习的概念辨析探究学习的概念辨析•研究性学习简介•探究学习的定义和特征•探究学习的类型•探究学习和研究性学习的关系研究性学习简介研究性学习的定义•研究性学习是在总结了近几年我国中小学活动课实践经验的基础上发展起来的，它是指学生在教师指导下，从学生生活和社会生活中选择和确定研究专题，主动获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。《普通高中研究性学习实施指南（试行）》讨论修改稿研究性学习的目标使学生：•获得亲身参与研究探索的体验•提高发现问题和解决问题的能力•学会分享与合作•养成科学态度和科学道德•培养对社会的责任心和使命感研究性学习的特点•重过程•重应用•重体验•重全员参与研究性学习的类型•课题研究社会调查、科学实验、文献研究•项目设计设备、设施的制作、建设或改造的设计•社会性活动设计如献爱心活动、街头宣传活动、主题班会活动研究性学习实施的程序•创设问题情境，布置研究任务。（开设讲座、组织参观访问、建立研究小组）•解决问题。（实践体验）•表达和交流。（写实验报告、调查报告，开辩论会、研讨会、搞展板、出墙报、编刊物）探究学习的定义和特征探究•仔细地考察某一事物,获得有关的知识。Inquiry:toexaminesomethingandlearnaboutit.探究活动•观察现象•搜集资料（查阅书刊和其他信息源）•提出问题•形成假设•设计和实施方案•整理、分析和解释数据•检验与评价•表达与交流探究学习的定义•探究学习是学生从各种学科领域或现实生活的问题或任务出发，通过形式多样的探究性活动，以获得知识和技能、培养探究能力和应用能力、获得情感体验为目的学习方式。探究学习的3个特征•由问题或设计任务出发。•学习者通过观察、调查、假设、实验等探究活动提出自己的解释，或者设计和制作自己的作品。•学习者通过表达和交流，检验或修正自己的解释。探究学习的类型两类探究学习发现型探究•观察•实验•模拟•调查•文献研究设计型探究•技术设计•形式设计观察•研究者围绕一定的问题，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。•展示性观察、现场考察两种类型。•对物体的观察、对事件的观察、对行为的观察模拟•模拟是通过制作研究对象的模型，并观察这一模型的行为方式或者对模型进行操作和分析来理解研究对象的特征。•实物模型、符号模型、数学模型、场景模型等。实验•实验是一种用于确定条件与现象之间因果关系的研究方法。在利用这种方法开展研究时，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。•单因素实验、两因素实验、多因素实验•有控制组的实验、无控制组的实验调查•研究者围绕一定的问题，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，并据此认识事物的研究方法。•普遍调查、典型调查、抽样调查、个案调查•追溯性调查、监测性调查、预测性调查•访谈调查、问卷调查、测验调查文献研究•文献研究是研究者围绕一定的问题，通过检索和阅读文献，寻找问题的答案的过程。有时也将文献研究称为资料研究。文献包括第一手文献和第二手文献。•狭义的理解：“具有历史价值的图书文物资料”或“与某一学科有关的重要图书资料”；•广义的理解：记录人类知识一切载体，包括各种手稿、书籍、报刊、影片、录音（像）带、幻灯片、电子文件等。技术设计•技术设计是指为了解决某个特定的问题，创造新产品或改进已有产品的行为。•产品的三种类型：--物质形式的产品，如工具、设备、食物等；--非物质形式的产品，如学生会组织机构、班级管理的规章制度、工作方案等；--生物品种，如嫁接形成的植物新品种、杂交形成的动物新品种。形式设计•形式设计是为表达抽象的观念或描述复杂事物而创造形式化的表达方式，包括文字、符号、图形、实物模型、数学模型（表达式、程序）等。•观念的展示设计、事物的标志设计、产品的外形设计。探究学习与研究性学习探究学习与研究性学习的共性•研究性学习符合探究学习的三个特点。•研究性学习与探究性学习在本质上是相同的。探究学习与研究性学习的区别探究学习•围绕学科领域内的、已经有明确的结论的问题展开学习。•可以是完整的探究，也可以是部分的探究。不受时间的约束。•既重过程，也重结果研究性学习•围绕生活实际中的、还没有明确结论的现实问题展开学习•需要有计划的、完整的探究过程。需要较长的时间，一般2周以上。•重过程，不重结果研究性学习与探究学习的关系•研究性学习是探究学习的一种特殊类型。•可以从不同角度对探究学习进行分类：--基于现实问题的探究学习、基于学科问题的探究学习；--完整的探究学习、部分的探究学习--长时间的探究学习、短时间的探究学习--面向过程的探究学习、面向结果的探究学习--课外的探究学习、课堂内的探究学习三、探究学习的价值和作用发现一•理解科学不仅仅是知道事实。--领域专家：（1）有坚实的实际知识基础；（2）能够在明确的理论框架下理解事实和观点；（3）知识高度组织化，可以再提取和利用。--所有的学生需要学会科学的思维方法，获得科学探究能力。发现二•学生在他们已有知识和观念的基础上建构新的知识和理解。--学生有自己关于自然现象的观念，这些观念影响他们的学习。--当学生已有的观念和科学上所认可的观念一致时，它们就是进一步理解的坚实基础。--学生的很多先前观念与科学知识和原理并不一致，这些观念固执地存在着，成为获得科学理解的障碍。发现三•学生通过修改和提炼他们已有的概念，或者把新概念纳入已有的概念之中来形成新的知识。--当学生已有的观念不能充分描述或解释他所观察到的现象时，他才会改变自己的观念。--学生通常将科学看成是应该记住的一大堆事实以及种种互不相干的解释。在这种情况下，学生很少会积极地为不同的解释寻找证据。发现四•学习者与他人互动的环境是学习的媒介。--强调学习者构建自己的知识并不是说学生是一个人孤立学习的。实际上，学习者在陈述自己的观点、反驳别人的观点的过程中重构自己的观点。发现五•有效的学习需要学生自己控制学习过程。--学生需要认识到他们什么时候理解了，什么时候需要更多的信息。善于学习的人能够清楚地意识到自己的思维和知识，并能调控它。这就是元认知能力。--只有给学生机会训练他们进行自我评价，他们才能了解学习的主要目的，并因此而领会为实现目标需要完成的学习任务。发现六•学生能否把所学知识运用到新的情境中，要看他们在多大程度上进行理解的学习。--为了将知识用于新的情境中，学生需要学会捕捉特别的信息，挖掘隐含的意义，并将它们与所学的知识建立联系。--学生需要有机会体验所学东西的用处及其对别人的影响。--如果学生从学习经验中提炼出隐含的要点和原理，他们就更可能将所