探究式科学教学-类型与特征

2010年第10期（总第369期）No.10，2010General，No.369EDUCATIONALRESEARCH探究式科学教学：类型与特征*丁邦平［摘要］探究式科学教学既有基于不同哲学理念或教育思想的区别，并因此而呈现出不同的类型，同时在探究程度上也存在很大差异。探究式科学教学主要有三种类型：发现式科学探究教学、接受式科学探究教学和建构式科学探究教学。它们共同的基本特征是：培养学生的科学态度和科学精神；提高学生的科学探究能力和创新能力；提高学生的科学素质，促使学生理解科学本质。区分探究式科学教学的不同类型并把握其基本特征，或将有助于科学教师正确理解探究式科学教学，并促使他们根据自身的条件、教学内容的特点及学生的具体情况，选择适合于自己班级的探究式科学教学方式和方法。[关键词]探究式科学教学；发现式科学探究教学；接受式科学探究教学；建构式科学探究教学[作者简介]丁邦平，首都师范大学教科院教授、教育学博士、博士生导师，首都师范大学科学教育研究中心主任（北京100048）探究式科学教学（Inquiry-orientedScienceTeaching）是当前国际科学教学改革中被各国政府和科学教育界大力倡导的一种主流的科学教学方式。探究式科学教学并不是指一种具体的教学方法，而是指教师在理解“科学探究”基本精神的基础上，在自由创设的、有结构的、能促进学生认知与情感发展的教学情境中，让学生自己动手、动脑，主动获取科学知识和发展探究能力的一种教学方式。探究式科学教学属于这样一种教学：它要求师生在教学中运用科学过程与方法做科学——做类似于科学家们在科学研究中所进行的那种真实的科学探究，由此“获取知识、领悟科学思想以及理解科学家们是如何研究自然界的”[1]。以这种方式进行的科学教育应当包括科学素养的三个层面，即学科学（learningscience）、学习做科学（learningtodoscience）和理解科学（learningaboutscience）。[2]这三个层面分别涉及科学概念与知识、科学过程与方法、科学精神与科学本质，它们共同构成了探究式科学教学的整体构架。一、探究式科学教学的类型对待探究式科学教学，人们往往采取非此即彼的态度，即要么是探究式科学教学，要么是传统的授受式教学。其实，探究式科学教学不应当被看成是铁板一块的一种教学方式，它既有基于不同哲学理念或教育思想的区别，并因此而呈现出不同的类型，同时探究程度上也存在很大差异。根据国际科学教育界对探究式科学教学理论与实践的长期研究，我们可以从理论上区分三种不同类型的探究式科学教学方式，即发现式科学探究教学、接受式科学探究教学和建构式科学探究教学。这三种探究式科学教学都强调让学生自己主动学习科学、深度理解科学知识和发展探究能力，——————————*本文系“全国博士学位论文专项资金资助项目”（项目批准号：200308）的研究成果之一。——81——————————①在这一点上，发现学习与接受学习是一致的。都涉及“学科学、学习做科学和理解科学”三个层面，但它们在科学哲学基础和教学实践形态上则不完全相同。区分探究式科学教学的不同类型，或将有助于科学教师正确理解探究式科学教学，并促使他们根据自身的条件、教学内容的特点及学生的具体情况，选择适合于自己班级的探究式科学教学方式和方法。（一）发现式科学探究教学发现式科学探究教学是基于布鲁纳的“发现学习”思想而形成的探究式科学教学方式。从学生学习科学的角度看，发现式探究科学教学就是发现学习，但是因为我国不少人错误地把“发现学习”与“探究学习”视为两种完全不同的学习方式，所以这里有必要加以澄清，旨在说明“发现学习”本质上是一种探究。20世纪60年代，发现学习曾在国际科学教育界风行一时，对各国科学教学改革产生了积极的影响。但由于种种原因我国当时没有人研究发现学习，直到改革开放后的70年代末期和80年代初期，布鲁纳的课程与教学思想（包括他的“发现学习”思想）才开始被介绍过来。但对发现学习思想的了解也主要限于教育理论界，在科学教育实践中影响甚微。发现式科学探究教学的哲学基础是所谓“客观主义”的哲学观。这种“客观主义”的哲学观有两个要点：一是来自古典经验主义的心智“白板”说①，即儿童通过自己的主动探究而获得经验，就像在他们心智的“白板”上进行了刻画一样，学习就由此而发生了。二是假设知识是外在的、客观的，必须通过学生的探究来发现它们。发现式科学探究教学有如下一些特征。1.把儿童看做是科学家，儿童是中心，他们自然地发展；教师只提供学习的环境和条件，起促进作用，而不是直接教给学生知识，因此教师不干预儿童的科学学习。2.强调科学学习的过程，认为认识是一个过程，而不是一种产品，因而在教学过程中学生是积极主动的知识探究者，而不是消极被动的接受者。3.强调内在动机在促进学生深度学习中的作用，淡化以奖励、表扬等外在手段促进学生学习。4.强调直觉思维，提倡教师在教学中帮助学生形成丰富的想象，多用形象思维。总而言之，发现式科学探究教学所强调的是学生主动地“学”而非教师积极地“教”。从上述特征中，我们既可以看到发现式科学探究教学对科学教学改革的价值，也不难看出其不足之处。它对科学教学改革的主要价值在于强调学生要主动学习，并重视科学学习与科学探究的过程以及在此过程中形成的技能和方法，这对培养创新型人才具有不可忽视的价值。其不足之处在于未能区分学生课堂上的科学探究与科学家的科学探究，由于偏重“过程”（方法）而造成了轻视“结果”（知识）之弊，以及忽视教师在教学过程中的主导作用等。20世纪60年代末期，欧美国家的科学教师在教学实践中对发现学习进行了调整，于是出现了“有指导的发现学习”（guideddiscoverylearning），以避免原先发现学习的一些问题。尽管如此，发现学习的哲学观仍然是有问题的，它强调科学知识是纯客观的，排除了人的创造性和想象力在科学知识形成中的作用。或许正是这个原因以及新的学习理论的产生，80年代中期以来国际科学教育改革中不再流行“发现学习”的话语了。例如，在美国《国家科学教育标准》及其他科学教育改革文献中都很少见到“发现学习”的提法了。（二）接受式科学探究教学与发现式科学探究教学不同，接受式科学探究教学主要是通过书本学习（一般为教科书）或上网查询科学资料等方式探究问题，旨在让学生获得系统的科学知识和科学探究能力。接受式科学探究教学的理论基础可以追溯到美国另一位认知心理学家奥苏伯尔提倡的有意义的、主动的接受学习理论。接受式科学探究教学与传统的“授受式教学”是不同的概念，不容混淆：前者追求对学习内容的深度理解，因而是在有意义的学习的基础上形成的带有探究式一般特点的教学方式；后者则是基于机械、被动学习的一种教学方式，即课堂上主要由教师讲授，师生之间和生生之间很少互动，教师的教仅仅是一种信息传递，学生则被动接受这些信息，甚至没有进入学习状态。“授受式教学”在我国科学课堂上历来占主——82导地位。它是长期以来传统教育思想在教学上的反映，其主要功能在于能够使教师有计划、有步骤地把教科书上的知识传递给学生。但“授受式教学”存在的弊端在科学教学上也日益显现：按部就班地传授知识，忽视了科学探究的过程；忽视了对科学本质的正确认识和对科学精神的关注与培养，使学生养成“惟科学主义”的态度；不利于学生积极主动地学习科学，尤其不利于他们创新精神和创新能力的培养。为了克服“授受式教学”的这些缺陷，奥苏伯尔区分了不同形式的接受学习：有意义的接受学习与机械的接受学习；主动的接受学习与被动的接受学习。他提倡有意义的、主动的接受学习，摈弃机械的、被动的接受学习。据此，我们在这里把前者称之为接受式科学探究教学。接受式科学探究教学对我国优秀科学教师来说并不陌生。例如，北京市教育学院石景山分院王能智老师在20世纪80年代就在地理课上进行了接受式科学探究教学的实验，并取得了极大的成功。王老师将学习分为三个层面：“一是针对知识的接受学习；二是针对技能的体验学习；三是针对实践的探究学习。”这三个层面的学习“不是先完成第一层面的学知识再进入第二层，然后第三层，而是要在全部教学中同时包含有三个层面的学习，”是“让学生在常规的教学里就有探究活动。”[3]可以说，王能智老师进行的教学改革实际上就是接受式科学探究教学的实践。王能智老师的接受式科学探究教学并没有完全废除讲授，而是把讲授与学生的主动探究结合了起来。在学生进入探究过程后，他首先通过设置未知的问题激发他们的好奇心和学习兴趣。其次，他让学生自由组成学习小组，采用合作学习的方式让学生在探究课堂上形成问题。为了回答这个问题，学生必须超越教材上的知识范围，主动学习更多的相关资料，这充分体现了有意义的接受学习的特征。再次，王老师组织学生把课外收集到的资料运用于课堂讨论甚至辩论中，这既培养了学生批判性思维的能力和语言交流能力，同时也使学生深化了有关知识的学习，而且是学生主动的学习。（三）建构式科学探究教学建构式科学探究教学是基于建构主义学习理论的探究式科学教学，它与发现式科学探究教学一样都反对直接传授科学知识，提倡在情境与活动中进行科学教学。建构式科学探究教学以建构主义的哲学认识论为理论基础，这与发现学习和接受学习共同赖以为基础的“客观主义”哲学认识论迥然有别。同时，建构式科学探究教学中教师在教学过程中所起的作用也与发现式科学探究教学和接受式科学探究教学中教师所起的作用不同（见下表）。具体而言，建构式科学探究教学有以下主要思想。基本假设是承认学生（包括婴、幼儿）有主动学习的心智（mind），教育在本质上是自我教育；提出新的知识观，即知识是学生主动建构的，不是被动接受的；提出新的教学观，即教学不是教师在“传递”知识，而是提供“支架”（scaffolding）让学生自己建构知识；重视学生原有经验和知识对理解科学事实和概念的作用或干扰，并以此作为教学的起点；提倡“以学生为中心”的教学，因此教学过程中教师需要先引出学生原有的相关观念（或前概念），在学生兴趣和前概念的基础上开展“支架式”教学，同时也重视教师在表三种探究式科学教学方式的比较理论假设知识观教学观师生观发现式探究学生心智是一个“白板”或“容器”，通过教学让学生自己往上刻画或注入知识是客观的、外在的，学习是主动发现知识的过程教学即教师提供良好的学习环境和条件，学生自主学习、发现知识的过程教师是向导、促进者，学生是中心建构式探究学生具有自主学习的心智，“教育即自我教育”知识是个人在主体经验上主动建构的结果，学习是主动建构知识的过程教学是教师与学生一起共同建构知识的过程教师积极干预学生的学习，教师与学生分担学习的责任接受式探究学生心智是一个“白板”或“容器”，通过教学教师往上面刻画或注入知识是客观的、外在的，学习是主动接受知识的过程教学即教师有意义地讲授、学生有意义地学习的过程教师是主导，学生是主体类型特征——83学生学习过程中积极的干预作用；鼓励在教学过程中进行学习性评价（assessmentforlearning），使其成为有效教学的有机组成部分。建构式科学探究教学在实际的课堂上究竟是什么样的呢？法国著名科学家、诺贝尔奖获得者乔治·夏尔帕主编的《动手做——法国小学科学家教学实验计划》一书中有一个生动的案例，题为《真正的调查研究》[4]。在这个案例中，幼儿园的孩子通过摆弄物品和装置进行力所能及的调查研究，从而得到问题的答案。但单凭他自己一个人做不到这一点。根据老师的问题，他操作的同时进行解释、论证、画图，并与其他人进行交流、辩论、讨论自己的观点。这样，他就经历了获取知识的四个重要步骤，即提出准确的问题、进行调查研究、回答问题、交流自己的所见所思。这四个步骤并不是按先后顺序线性出现的，而是反复出现、互相交叉、互相融合。[5]这样的探究式科学教学充分体现了建构主义所主张的“支架式”教学的思想。二、探究式科学教学的特征上述三种不同类型的探究式科学教学方式在实际教学过程中虽然呈现出不同程度的探究水平，但它们也具有一些共同的特征，否则就不成其为探究式科学教学了。我们认为，探究式科学教学具有下列共同的特征。（一）