对探究教学的认识与思考

对探究教学的认识与思考课程教材研究所柴西琴近些年来，随着我国中小学科学教育改革的深入和素质教育的全面推进，探究教学受到一定的重视。在国家教育部最近公布的物理、生物、科学等学科的课程标准(征求意见稿)中，几乎都将探究教学置于突出地位。然而，目前对什么是探究教学、探究教学有哪些特征、应当怎样展开探究教学等问题，还存在不同的看法和争论。本文拟结合自己的工作和研究，对探究教学所涉及的一些问题进行初步的探讨。一、探究教学的提出探究教学的思想渊源可以追溯到20世纪初。当时，针对脱离儿童生活经验、纯知识灌输的美国传统教育，著名实用主义教育家杜威提出以儿童为中心、从做中学的主张。杜威认为，科学教育不仅仅是让学生记忆百科全书式的知识，也是一种过程和方法，他主张教学应当遵循以下步骤:设置疑难情境、确定问题、提出假设、制订解决问题的方案并实施等。仔细分析这种教学模式便可以发现，它与我们今天所说的科学探究有着密切联系。这种蕴涵探究思想的教学模式不仅对美国科学教育产生了深远影响，也为探究教学的提出奠定了基础。20世纪中叶，在美国教育的学科结构运动中，对于应当采用什么样的方法来教授和学习学科结构，著名生物学家、教育家施瓦布在多年研究的基础上，提出了探究式的教学方法。探究教学的提出是建立在施瓦布的学科结构观上。在施瓦布看来，科学知识不是固定不变的，随着探究方式的更新，它们会被不断地修正。这就是说，学科的结构处于不断的变化之中。在科学技术迅猛发展的今天，这一点表现得更为突出。因此，施瓦布主张不能把科学知识当做绝对的真理教给学生，而应作为有证据的结论;教学内容应当呈现学科特有的探究方法，如解决问题的方法、探究叙事等;教师应当用探究的方式来教授知识，学生也应通过探究活动展开学习，即在学习科学的概念原理之前，先进行探究活动，再根据自己的探究提出科学的解释。这种教学方法的提出，无疑对当时的科学教育产生了很大的促进作用。它促使人们思考科学教育存在的问题，积极探索怎样使学生深入理解科学知识，以及怎样提供更多的机会让学生体验科学的过程等。经过几十年的不断研究与改进，如今探究教学已成为美国科学教育中最重要、最有影响的方法。1990年美国科学促进会发表的《2061计划》强调，科学教育应当符合科学探究的特点。1996年公布的《美国国家科学教育标准》，将探究列为学习科学的核心方法。一位学者曾指出，如果必须选择一个词来描述20世纪50年代末以来美国科学教育成果的话，它一定是探究。二、探究教学的内涵什么是探究教学呢?要阐明这个问题，首先要弄清楚什么是探究。实际上，探究存在于我们生活的方方面面，对任何事情和所有事物的认识都属于探究的范畴。有人称这样的探究为普通探究，它既无研究范围的限制，也无研究方法的限定。普通探究包括许多个子系统，其中之一便是所谓的科学探究。科学探究是在一定的信念和假设指导下进行的。它可以是指科学领域里的探究，即科学家提出关于自然界的问题，寻求答案，深化理解的过程;也可以是指学生在科学课堂所进行的探究，即学生用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家研究自然界所用的方法而进行的各种活动，包括观察、测量、制作、提出假设、进行实验、提出模型和交流等。从这里不难看出，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。探究教学是怎样进行的呢?从探究教学的纵向展开过程来看，大体要经过以下六个步骤。第一，提出科学的问题。在特定的情境中如观察、实验、案例分析、研究图片等，引导学生提出科学性的问题。例如，光遇到物体会产生什么现象?怎样确定我们在地球上的位置?我们吸入体内的气体与呼出的气体一样吗?这些问题应当是通过探究活动能够解决的，并且不能超出学生的能力范围。第二，根据已有的知识和经验，提出假说或猜想。例如，对于“光遇到物体会产生什么现象”这一问题，学生可能会作出光会被物体吸收、光会被反射回来等假设。第三，收集证据。首先，要制订出较详细的探究计划，计划中应明确所要收集的证据以及收集证据的方法。然后，通过多种途径和形式如观测、实验、调查、查阅文献、观看影视录像、个案追踪分析和上网等，收集有价值的证据。第四，解释。对所收集的证据进行筛选、归类、统计和列表分析等综合处理，并运用已有知识得出符合证据的结论，对问题作出科学的解释。第五，评估。检查和思考探究计划的严密性，证据收集的周密性，以及解释的科学性，并对结论的可靠性作出评价。如果结论与假设不吻合，应重新确定探究方向、制订方案进行探究。第六，交流和推广。通过制作模型、角色扮演、写论文或调查报告、举办辩论会或展览等，交流自己的探究结果。交流过程中，要能够解释探究计划以及自己在探究过程中形成的见解，并认真听取他人的意见，对不同的意见进行讨论。最后，将结论运用到不同的情境中。从探究教学的横向展开过程来看，它的每一个步骤可以是多种形式的活动。拿收集证据来说，可以通过观测、实验和调查来收集，也可以通过查阅文献和上网来收集。具体情况不同，所采用的方式也不同。目前存在一种看法，认为只有包含上述六个步骤的教学活动，才是真正的探究教学。其实不然。笔者认为，在实际工作中，探究教学的形式是多种多样的:有些教学活动包括了上述的六个步骤，如一些在教师指导下所做的研究性课题，这些活动往往会持续数周;有些教学活动所涉及的步骤会更多，例如，在交流了探究结果之后，又发现了新的证据，这时就需要补充或重新进行解释等。这两类探究教学均属于完全探究;但多数的探究教学活动只由上述的某些步骤组成，拿美国教师协会编写的《科学》第一册来说，共编排有各类活动168项，其中的多数活动都根据教材或教师给出的问题而展开探究，或者通过定性观察归纳出结论，如“你的午餐吃什么”、“利用等高线”、“植物会对外界刺激产生反应吗”、“光怎样传播”。像这样，只含有上述某些步骤的探究教学被称为部分探究。在探究教学的过程中，教师可以根据活动的难易程度及学生知识和能力水平，进行程度不同的指导。例如，问题的来源，可以是学生自己提出的，也可以是教师通过特殊的问题情境诱导学生提出的，甚至可以是教师或教材提出的。又如，数据的收集，可以让学生通过实验、观察、调查亲自收集数据，也可以给出实验数据让学生分析并作出解释，甚至将数据和数据的分析方法都告诉学生。这种在教师指导下所进行的探究被称为指导型探究。如果某探究从提出问题、制定探究计划、收集和处理证据到总结交流，完全由学生自己决定，这样的探究被称为开放型探究。有关探究教学的研究表明，指导型的探究和部分探究适合于学习概念原理，而开放型的探究则有利于培养探究能力。具体采用什么类型的探究，教师应根据实际情况灵活掌握。三、探究教学的特征通过对探究教学内涵的分析，笔者认为，探究教学具有以下五方面的特征。第一，学生是通过探究活动获得新知和培养能力的。探究教学不是先将结论直接告诉学生，再通过演示实验或学生实验加以验证，而是让学生通过各式各样的探究活动诸如观察、调查、制作、收集资料等，亲自得出结论，使他们参与并体验知识的获得过程，建构起新的对自然的认识，并培养科学探究的能力。例如，在前面提到的《科学》中，几乎每一课都要求学生先进行观察、实验或调查等，在了解和研究客观事实的基础上，进而归纳出规律来。这种通过多样、复杂的活动情境来获得知识的教学方法，可以使学生从多角度深入地理解知识，建立知识间的联系，从而使他们在面对实际问题时，能更容易地激活知识，灵活地运用知识解决问题。也只有这样，学生的学习才是积极主动的，才能够真正激发学生学习的内在动机。第二，探究教学注重从学生的已有经验出发。认知理论的研究表明，学生的学习不是从空白开始的，已有的经验会影响现在的学习，教学只有从学生的已有知识和生活实际出发，才会调动学生的学习积极性，学生的学习才可能是主动的。否则，就很难达到预期的教学目标。英、美及我国港台地区的教科书，都很重视从学生生活经验入手安排教学内容。例如，美国的《科学》在讲到“材料”时，先安排调查周围环境用到的材料，研究常见材料特性等活动，再介绍有关知识。又如，香港《今日综合科学》对“食物的功能”的处理，不是简单讲述有关常识，而是让学生根据食物成分表和中学生每天应当摄入的各类营养物质的量，查找自己每天所吃的食物的各种成分，然后分析自己的膳食是否合理，是否能保证身体健康等，从自己的亲身经历中获得知识。第三，重视证据在探究中的作用。科学家在探究中要花费大量的精力收集证据，并以此为基础解释自然界的运行机制。在科学课堂的探究中，证据有着同等重要的作用。例如，学生通过对月球的连续观测，获得了一组有关月球阴影的位置、大小、方向等数据，并以此为基础提出月象变化的模型。可以说，证据是学生通过探究获得新知的关键所在。同时，通过证据的收集、从证据中提炼解释、将解释与已有的知识相联系等过程，可锻炼学生的推理及批判思维能力，也使他们懂得科学家是如何思考问题、如何工作以及如何通过探究发展并获得新知的。第四，重视合作式学习。在探究教学中，常常需要分组制订工作计划、分组实验和调查，需要讨论、争论和意见综合等合作学习。按照建构主义的教学论，学生是按照自己的方式来建构对事物的理解，由于已有经验、文化背景的特殊性，学生对事物的理解会各不相同。合作学习能使学生看到问题的不同侧面，对自己和他人的观点进行反思或批判，从而建构起新的和更深层次的理解，同时，也增强了团队精神和合作意识。第五，探究教学重视形成性评价和学生的自我评价。探究教学对评价要求较高，如它要求评价每个学生理解了哪些概念，哪些还模糊不清或不知道，是否能灵活地运用知识解决问题;是否能提出问题，是否能设计并实施探究计划，是否能分析处理所收集的证据，是否能判断证据是支持还是反对自己提出的假设等。但要弄清楚这一切，单靠终结性评价是难以奏效的。探究教学在重视并改进终结性评价的同时，很重视形成性评价，如学生每天的笔记、撰写的报告、绘制的图表、制作的模型等，以及与学生面对面的交流、针对某个问题所作出的解释，通过这些可以了解学生对知识的理解深度和广度，及进行科学推理的能力。重视学生对自己学习过程的评价是探究教学评价的另一个特点。学生不断地对自己的探究学习进行评价，如检查采用的方法是合适、解释是否合理、对知识的理解程度如何等，可以提高学习的效率，利于学习目标的达成。四、对探究教学的几点建议研究表明，在实施探究教学的过程中，会遇到许多问题，需要克服诸多困难和障碍，尤其是以下几方面的问题。(一)要营造一个有利于探究教学的环境。这个环境包括“硬”环境和“软”环境。前者是指探究教学所需要的物质条件，如仪器设备、教学工具、实验经费、以探究为理念编制的教材和一定的活动空间等。在探究教学中，无论是观察、测量、调查和实验，还是交流、提出假设、建立模型等，都需要借助一定的物质媒介，如果没有一定的物质条件支持，探究教学将难以进行下去。后者是指学校各级管理人员、学生家长和社会各界的支持。从某种意义上讲，这一方面显得更为重要。因为各级管理人员一旦认识到探究教学的内涵及优势，不仅会予以人、财、物等的支持，还会在政策上予以优待。(二)需要对教师进行全方位的培训，以促使他们转变教学观念。要搞好探究教学，就必须重视教师的培训工作，使广大教师深入理解探究教学的本质，并掌握一些教学策略和技巧，如怎样提问、怎样设置两难问题情境、怎样收集信息及解决问题的方法、归纳法、推理法。(三)探究教学的总体安排应有一定的梯度。首先，在具体活动的安排上，应遵循由易到难的原则，逐步加大探究力度。以培养学生的科学探究能力为例，探究活动可以考虑如下的安排:在初中低年级，主要安排一些观察、测量、绘制图表、制作、通过报刊、网络等收集和处理数据等简单的探究活动，以及一些科学史上的探究范例，以训练学生进行探究所需要的基本技能，并了解探究的基本过程;在低年级后期及中年级的开始，可以安排一些部分探究和指导性探究，甚至单因素的完全探究，以重点训练学生提出问题、通过简单的实验等收集数据、解释数据、提出假设、作出结论等综合性的探究技能，使学生认识探究的内涵;在学生对探