追求“形”“神”兼?zhèn)涞目茖W(xué)探究

美國學(xué)者韋爾奇對科學(xué)探究作了如下的解釋：“探究是人類尋求信息和理解的一般過程。從廣義上說，探究是一種思維方式?？茖W(xué)探究是一般探究的‘子集’，它的對象是自然界，是在某種信仰和假設(shè)的指導(dǎo)下進(jìn)行的。”即科學(xué)探究是對自然界的一種有理論指導(dǎo)的探究。另一美國學(xué)者彼得森對科學(xué)探究的特征作了更進(jìn)一步的說明。指出科學(xué)探究要遵循一定的程序，采用一定的方法。他說：“科學(xué)探究是一種系統(tǒng)的調(diào)查研究活動，其目的在于發(fā)現(xiàn)并描述物體和事物之間的關(guān)系。其特點(diǎn)是采用有秩序的和可重復(fù)的過程，簡化調(diào)查研究對象的規(guī)模和形式。運(yùn)用邏輯框架作解釋和預(yù)測。探究的操作活動包括觀察、提問、實(shí)驗(yàn)、比較、推理、概括、表達(dá)、運(yùn)用及其它活動?！焙唵蔚卣f：科學(xué)探究是指人們通過一定的過程和方法對客觀事物和現(xiàn)象進(jìn)行探索、質(zhì)疑和研究。從上述學(xué)者所作的定義中，我們可以從兩方面對科學(xué)探究進(jìn)行理解：一是科學(xué)探究的基本程序，二是科學(xué)探究的基本精神。科學(xué)探究的基本程序表明科學(xué)探究要先做什么，后做什么，再做什么，是具體的、外顯的“形”；科學(xué)探究的基本精神是推動科學(xué)活動的動力，是科學(xué)活動永無止境的精神源泉，是抽象的、內(nèi)隱的“神”。科學(xué)探究的“形”與“神”是緊密聯(lián)系、相互依存的。因此只有從“形”和“神”兩方面來理解，才能把握科學(xué)探究的全貌，科學(xué)地實(shí)施和開展探究教學(xué)。

(一)模擬科學(xué)探究的“形”

探究教學(xué)是圍繞科學(xué)探究活動而展開的。因此要與真實(shí)的科學(xué)探究相接近，就必須首先呈現(xiàn)出科學(xué)探究的“形”，或者說與科學(xué)探究保持“形似”。為此，我們可以通過模擬科學(xué)探究的基本程序開展探究教學(xué)。1，學(xué)生參與圍繞科學(xué)問題、事件或現(xiàn)象展開探究學(xué)習(xí)，探究活動與學(xué)生原有認(rèn)識緊密相關(guān)。教師設(shè)法激起學(xué)生認(rèn)知沖突，激發(fā)他們的求知欲望；2，學(xué)生通過動手實(shí)驗(yàn)探究問題，形成和檢驗(yàn)假設(shè)，解決問題，解釋觀察結(jié)果；3，學(xué)生分析、解釋數(shù)據(jù)，對自己的觀點(diǎn)進(jìn)行綜合，利用各種資源構(gòu)造解釋客觀世界的模式或模型：4，將所學(xué)知識運(yùn)用于新情境，以拓寬理解，形成新技能；5，教師與學(xué)生共同回顧與評價所學(xué)內(nèi)容與學(xué)習(xí)方法。探究教學(xué)在模擬科學(xué)探究的“形”時既要考慮科學(xué)探究的基本規(guī)范，又要考慮學(xué)生現(xiàn)有能力水平及發(fā)展要求，建構(gòu)和采用以學(xué)生的能力水平為基礎(chǔ)，適合學(xué)生發(fā)展要求的探究教學(xué)模式。

[具體的探究教學(xué)實(shí)例]

1，指導(dǎo)式的科學(xué)探究

指導(dǎo)式的科學(xué)探究，顧名思義就是在老師指導(dǎo)下進(jìn)行的科學(xué)探究。教師充分分析學(xué)生的情況，預(yù)測探究過程中會出現(xiàn)的種種問題，在此過程中適時、適度地進(jìn)行暗示和指導(dǎo)，使科學(xué)探究順利進(jìn)行。

指導(dǎo)式的科學(xué)探究非常靈活，實(shí)用性也很強(qiáng)，課堂效率較高。對于剛剛接觸科學(xué)探究的學(xué)生和對于問題較復(fù)雜、操作難度大的科學(xué)探究比較適用。

如：探究凸透鏡成像規(guī)律

先由照相機(jī)拍照這個現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生提出問題：什么情況下凸透鏡(照相機(jī))成倒立、縮小的像?什么情況下凸透鏡(照相機(jī))成倒立、放大的像?

猜想假設(shè)：學(xué)生有生活經(jīng)驗(yàn)：照相時人要站在離照相機(jī)1—2米遠(yuǎn)的地方，于是有同學(xué)提出上述猜想。

設(shè)計實(shí)驗(yàn)：學(xué)生分組根據(jù)自己提出的假設(shè)討論設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，教師組織部分小組進(jìn)行交流，共同完善實(shí)驗(yàn)方案。

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：學(xué)生兩人一實(shí)驗(yàn)小組，四人一學(xué)習(xí)小組進(jìn)行科學(xué)探究。教師進(jìn)行個別指導(dǎo)，利用簡單表格記錄和整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

分析論證：兩個組的數(shù)據(jù)合在一起雖然多一些，但都是零星分散的。由于學(xué)生不可能做出物像連續(xù)變化的實(shí)驗(yàn)，所以很難得出比較完整和客觀的結(jié)論，學(xué)生處于無奈的地步。這時。教師利用多媒體反復(fù)播放模擬實(shí)驗(yàn)的動畫，學(xué)生的注意力高度集中，思維處于極其活躍的狀態(tài)，教室里鴉雀無聲。一會兒，有些同學(xué)眼睛突然發(fā)亮，嘴里發(fā)出“頓悟”后的歡呼。一個規(guī)律被發(fā)現(xiàn)了!

交流評價：同學(xué)們選擇自己擅長的方式表述研究的過程和結(jié)果，有的用文字記錄，有的用語言表達(dá)，有的用圖畫表示……然后再傾聽其他同學(xué)的不同觀點(diǎn)和評議，積極與其他同學(xué)交換意見，反思自己的探究過程，對探究過程和結(jié)果進(jìn)行評議。最后將探究的結(jié)果與假設(shè)相比較。

在小學(xué)六年級上學(xué)期，探究如此復(fù)雜的規(guī)律，學(xué)生普遍感覺很困難。探究活動實(shí)驗(yàn)難度大、發(fā)現(xiàn)規(guī)律難，設(shè)計實(shí)驗(yàn)和表格、應(yīng)用規(guī)律解決問題等等這些對于學(xué)生來講都非常困難。最困難的是對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和論證，歸納總結(jié)出規(guī)律。因此這樣的探究教學(xué)就需要老師在探究活動的各環(huán)節(jié)中作適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，利用學(xué)生感興趣和熟悉的照相機(jī)啟發(fā)他們提出問題和猜想：利用小組討論和集體思辨來引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實(shí)驗(yàn)：制作多媒體動畫課件模擬實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生們基本完成實(shí)驗(yàn)后，進(jìn)入分析論證階段，反復(fù)播放模擬實(shí)驗(yàn)的動畫課件，以此來激活學(xué)生的思維、引發(fā)思維的飛躍。這一步最重要、最有價值、最富魅力，但也最困難。激勵同學(xué)之間交流、爭議、綜合不同意見等有助于激起靈感；敦促同學(xué)的合作與交流，貢獻(xiàn)各自的經(jīng)驗(yàn)和發(fā)揮各自的優(yōu)勢，從而完成各單個小組難以完成的復(fù)雜任務(wù)。

在這樣的探究教學(xué)中，教師的指導(dǎo)非常必要，但要把握好指導(dǎo)的度。教師的介入過早、指導(dǎo)過多，學(xué)生被教師牽著鼻子走，使科學(xué)探究變成驗(yàn)證型的實(shí)驗(yàn)，阻礙了同學(xué)們本可以自由發(fā)揮、發(fā)現(xiàn)的機(jī)會；過晚介入和指導(dǎo)過弱，則讓學(xué)生很久地處在無助無奈的狀態(tài)，失去了探究的興趣和意義。所以教師的指導(dǎo)要適時，盡量讓學(xué)生自己去完成探究，保證科學(xué)探究的本質(zhì)。

2，開放式的科學(xué)探究

開放式的科學(xué)探究是學(xué)生自主地開展非指導(dǎo)性的探究。從探究問題的確定、問題的提出、材料的選擇、步驟的設(shè)計、結(jié)果的分析、結(jié)論的得出等都是以學(xué)生自己為主來完成的。

采用開放式的科學(xué)探究，要求學(xué)生對科學(xué)探究活動有一定的了解，具有一定的認(rèn)知能力和較豐富的感性經(jīng)驗(yàn)，同時探究活動所需的器材比較簡單、安全，操作比較方便。

如：探究透鏡的特點(diǎn)及作用

玩一玩：兩位同學(xué)為一組，任意拿兩個不同的透鏡，來“玩一玩”透鏡，“玩”的過程中你看到什么?你想到了什么?你做了些什么?你得出什么結(jié)論?都一一寫下來。

說一說：各小組把看到的、想到的、做到的、得出的結(jié)論和產(chǎn)生的問題進(jìn)行交流。

想一想：對提出的問題、觀察的現(xiàn)象和得出的結(jié)論進(jìn)行分析和歸納。

議一議：反思探究的過程。對結(jié)論進(jìn)行評價和論證，發(fā)現(xiàn)新的問題。

做一做：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證別的小組得出的結(jié)論是否正確，嘗試對新的問題進(jìn)行探究。

對于透鏡的研究難度不大?？商骄康狞c(diǎn)多，實(shí)驗(yàn)操作簡單，規(guī)律的概括直觀。因此采用開放性的“玩一玩、說一說、想一想、議一議、做一做”的方式展開探究活動，學(xué)生所經(jīng)歷的每一個步驟都是開放的，體現(xiàn)出很強(qiáng)的自主性、個性和創(chuàng)新意識，雖然沒有完全模擬科學(xué)探究的“形”。但仍體現(xiàn)了科學(xué)探究的本質(zhì)——用來解決自然或科學(xué)領(lǐng)域問題的一種思維方式。它追求知識的確鑿性，即對任何理論不輕信盲從，不迷信權(quán)威，而是用證據(jù)來證明。

科學(xué)探究教學(xué)不是統(tǒng)一格式的教學(xué)模式，而是一種開放的教育思想。它給學(xué)生提供擺脫束縛，敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生批判性的思維能力得到充分的發(fā)展。探究活動的形式是多樣的，設(shè)計也是多樣的?；顒舆^程中還會出現(xiàn)多種變化，因此探究教學(xué)的設(shè)計是動態(tài)的設(shè)計。應(yīng)當(dāng)根據(jù)教學(xué)的具體目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生的特點(diǎn)和教學(xué)資料等情況來把握，但總體上應(yīng)隨學(xué)習(xí)的不斷深入逐漸提高開放的程度，開放式的探究更有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和研究問題的能力。

當(dāng)然。探究教學(xué)的開展會受到諸多因素的影響，但所確立的科學(xué)探究程序和學(xué)生認(rèn)知方式無疑是建立探究教學(xué)模式的兩個至關(guān)重要的依據(jù)。忽視前者教學(xué)就不能體現(xiàn)科學(xué)探究的特性，失去探究教學(xué)的基本規(guī)范；忽視后者探究教學(xué)就會缺乏心理基礎(chǔ)，難以落到實(shí)處。因此說，科學(xué)課程的探究教學(xué)應(yīng)以學(xué)生發(fā)展水平為基礎(chǔ)對科學(xué)探究程序進(jìn)行模擬。

(二)滲透科學(xué)探究的“神”

模擬科學(xué)探究的基本程序有助于確立和提高探究教學(xué)的規(guī)范性，使教師尤其是新手教師在開展探究教學(xué)時有章可循，防止探究教學(xué)被神秘化或泛化。然而這還不夠?？茖W(xué)教學(xué)在模擬科學(xué)探究之“形”的同時，還應(yīng)滲透科學(xué)探究的“神”，以便學(xué)生從探究學(xué)習(xí)過程中領(lǐng)悟科學(xué)探究的本質(zhì)，形成正確的科學(xué)態(tài)度；否則探究教學(xué)就會演變成徒有形式的機(jī)械訓(xùn)練，無法使學(xué)生體驗(yàn)探究學(xué)習(xí)的樂趣，最終導(dǎo)致他們喪失學(xué)習(xí)科學(xué)的熱情。

科學(xué)探究的基本精神內(nèi)涵十分豐富，主要包括以下三個方面。第一，求知精神。這是科學(xué)探究的首要特征，是好奇心和求知欲引導(dǎo)人們進(jìn)入科學(xué)的大門。第二，進(jìn)取精神。這是假設(shè)得以建立的前提，而沒有科學(xué)假設(shè)也就不會有科學(xué)驗(yàn)證活動。進(jìn)而就不會有科學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展。第三。求實(shí)精神。探究活動要保證其科學(xué)性，假設(shè)就必須是可以被檢驗(yàn)的，并經(jīng)得起檢驗(yàn)。

[體的策略]

1，自覺無知——培養(yǎng)學(xué)生的求知精神

我們以往的教學(xué)以向?qū)W生呈現(xiàn)他們不知道的或新內(nèi)容開始，教學(xué)活動結(jié)束時希望他們已掌握這些內(nèi)容，然后根據(jù)其從無知到已知轉(zhuǎn)變的程度評價其學(xué)習(xí)成功與否。這種教學(xué)最關(guān)心的是“學(xué)生掌握了哪些知識技能”，探究教學(xué)如果受這種目的觀支配。必然會使學(xué)生認(rèn)為探究的目標(biāo)和理由在探究過程之外，不可避免地導(dǎo)致學(xué)生把教育看作是難以回避的困難，而不是人類精神的一種體現(xiàn)。因此，探究教學(xué)要求學(xué)生向反方向移動：教學(xué)應(yīng)從學(xué)生的已知開始，發(fā)現(xiàn)已知的局限和矛盾，教學(xué)結(jié)束時學(xué)生仍沉浸在多角度看問題的興奮之中，并在把所得結(jié)論運(yùn)用到新情境的過程中發(fā)現(xiàn)新問·題，產(chǎn)生新的探究興趣。換言之，學(xué)生原來的理解受到挑戰(zhàn)，并由此形成問題，他們的思維超越尋求答案這種公認(rèn)的任務(wù)。他們對問題感興趣，被探究精神所支配，成為酷愛探究的人。

如《折形狀》一課，教材是這樣設(shè)計的——觀察物體的形狀，說說它們的形狀有什么特點(diǎn)：把紙折成一定的形狀(如圓柱形、四棱形、三棱形)，比一比哪種形狀承受力大；研究蛋殼的承受力大小。其實(shí)學(xué)生對形狀與承受力的關(guān)系是有一些生活經(jīng)驗(yàn)的，這樣的設(shè)計對學(xué)生的挑戰(zhàn)不大，比較單調(diào)，很難激起學(xué)生強(qiáng)烈的探究欲望。我在教學(xué)時對學(xué)生的探究活動進(jìn)行了重新設(shè)計，整節(jié)課就圍繞一個問題展開——請學(xué)生按小組將2張16K大小的紙折成一定的形狀，比哪組折出的形狀承重的物體最多?并要求學(xué)生在活動的過程中要不斷記錄修改的過程和自己的發(fā)現(xiàn)。因?yàn)閷W(xué)生在活動前都有一定的經(jīng)驗(yàn)背景，但又不是非常清晰和完整，最主要是沒有親自實(shí)驗(yàn)過，因此在進(jìn)行此探究活動時，他們的已知經(jīng)常受到?jīng)_擊，原有的知識與實(shí)踐產(chǎn)生矛盾，這些就促使學(xué)生自覺地反思自己原先的想法，不斷地想出更好的方法來達(dá)到最佳的效果：而這種效果的比較又是“沒有最好。只有更好”，所以整個探究活動學(xué)生自始至終興趣濃厚。他們的思維超越了尋求答案，他們對問題感興趣，被探究精神所支配著。

2，鼓勵發(fā)表不同意見——培養(yǎng)學(xué)生的進(jìn)取精神

科學(xué)探究是一種有計劃、有目的的活動，是在一定理論假設(shè)指導(dǎo)下進(jìn)行的。探究學(xué)習(xí)同樣應(yīng)當(dāng)如此，是由學(xué)生對問題所作的假設(shè)性解釋，而不是一種散漫、徒耗精力的盲目試誤過程。而且學(xué)生年齡越大，知識經(jīng)驗(yàn)越豐富，探究能力越強(qiáng)，探究學(xué)習(xí)的這種目的性越應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)。也就是說，探究教學(xué)應(yīng)緊緊圍繞假設(shè)的提出和檢驗(yàn)來展開。由于學(xué)生的知識經(jīng)驗(yàn)各異，認(rèn)知水平有別。他們對同一現(xiàn)象或問題會形成不同的看法。提出不同的假設(shè)。，對此，教師不僅不應(yīng)當(dāng)加以限制，反而應(yīng)當(dāng)大力提倡和倍加尊重。只有這樣，探究教學(xué)才有可能處在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)并走在發(fā)展的前面，學(xué)生才有可能開展豐富多彩而又切合實(shí)際的探究學(xué)習(xí)，經(jīng)歷曲折的探究過程，并由此獲得各方面的最佳發(fā)展。如果教師因種種原因不給學(xué)生提供充分發(fā)表自己看法的機(jī)會，為走捷徑，幫學(xué)生安排好探究的路線，把學(xué)生直接引向所要獲得的學(xué)習(xí)結(jié)果，那么也就失去了開展探究教學(xué)的意義。

探究教學(xué)的倡導(dǎo)者和實(shí)驗(yàn)者薩其曼指出。課堂上學(xué)生感到自由和小壓力是開展探究教學(xué)的兩個重要條件。他認(rèn)為教師必須認(rèn)識到并非所有學(xué)生的知識基礎(chǔ)都相同，都能以相同的速度學(xué)習(xí)，因而教師要允許和鼓勵學(xué)生大膽提出和驗(yàn)證自己的想法。用自己的方式解決觀察結(jié)果。而自由和小壓力則允許學(xué)生在同一堂課內(nèi)，以不同的思維方式和學(xué)習(xí)速度取得進(jìn)步。薩其曼所提出的上述探究教學(xué)條件，實(shí)際上是讓學(xué)生有提出和檢驗(yàn)假設(shè)的自由，這將有利于培養(yǎng)學(xué)生的進(jìn)取精神。

如改革評價制度，教師不以統(tǒng)一或標(biāo)準(zhǔn)答案限制學(xué)生的思維，采用能反映學(xué)生真實(shí)表現(xiàn)與個性的評價方法，在課堂上教師的態(tài)度和評價的語言非常重要，對學(xué)生具有導(dǎo)向作用；消除權(quán)威對學(xué)生自信心的不良影響，改變唯上、唯書、唯師的傳統(tǒng)文化氛圍。創(chuàng)建重爭鳴的課堂文化；營造融洽的課堂氣氛，消除獨(dú)斷、專制的不良作風(fēng)，鼓勵學(xué)生敢于質(zhì)疑，大膽表現(xiàn)，樂于標(biāo)新立異，使學(xué)生在輕松愉快的課堂環(huán)境里養(yǎng)成勇于探索、勇于思考和勇于創(chuàng)新的習(xí)慣。

3，講究證據(jù)——培養(yǎng)學(xué)生的求實(shí)精神

兒童在成長過程中自發(fā)形成了對周圍世界的日常理解或日常概念，這些日積月累的觀念有助于他們理解平常所見所感，但是這些觀念不一定與科學(xué)概念一致，對學(xué)習(xí)科學(xué)既可能起促進(jìn)作用，也可能起阻礙作用?？茖W(xué)教育的重要目的之一是幫助兒童從日常概念上升到科學(xué)概念，使他們在理解自然現(xiàn)象或問題時能像科學(xué)家那樣思考。為此，探究教學(xué)要求從學(xué)生的現(xiàn)有知識經(jīng)驗(yàn)或當(dāng)前概念背景出發(fā)，通過設(shè)置問題情境使他們產(chǎn)生疑問，然后提出假設(shè)和檢驗(yàn)假設(shè)來促進(jìn)學(xué)生的原有觀念發(fā)生轉(zhuǎn)變。由于學(xué)生的日常概念能成功解釋他們的經(jīng)歷，并與其他有關(guān)觀念緊密聯(lián)系在一起，因而相當(dāng)頑固，很難發(fā)生轉(zhuǎn)變。事實(shí)上，科學(xué)學(xué)習(xí)心理學(xué)研究表明，無論是使學(xué)生的錯誤觀念發(fā)生轉(zhuǎn)變，還是在其日常觀念的基礎(chǔ)上進(jìn)一步形成科學(xué)概念，都非易事，需要有大量事實(shí)或證據(jù)作支撐。這要求在探究教學(xué)時，對于體現(xiàn)學(xué)生日常概念或理解的各種假設(shè)，無論多么幼稚可笑，教師都不要輕易作出否定或肯定性的結(jié)論，對學(xué)生進(jìn)行壓服，而要讓學(xué)生通過多種途徑收集證據(jù)來驗(yàn)證，從而促使學(xué)生在理解或領(lǐng)悟的基礎(chǔ)上主動轉(zhuǎn)變觀念。如此，學(xué)生才有可能養(yǎng)成尊重事實(shí)、敢于批判和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

如探究教學(xué)時教師可引導(dǎo)學(xué)生從以下幾個方面來收集證據(jù)：一是觀察，諸如觀察植物、動物等自然現(xiàn)象，并描述它們的特征；二是測量，諸如測量溫度、距離和時間，認(rèn)真做好記錄；三是實(shí)驗(yàn)，包括自然和實(shí)驗(yàn)室條件下的對比實(shí)驗(yàn)、模擬實(shí)驗(yàn)等；四是從校外專家、教學(xué)材料、網(wǎng)絡(luò)以及社區(qū)可用資源中獲得所需實(shí)證材料，把探究推向深入。這些都是為了給學(xué)生提供更多收集證據(jù)的機(jī)會。

科學(xué)探究學(xué)習(xí)的核心，是借其“形”而取其“神”，究其“神”而適其“形”，使學(xué)生經(jīng)歷一系列有意義的探究活動，最終提升每個學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。