中學生科學探究能力的結(jié)構(gòu)分析

李能國

科學探究是當代理科課程中的核心內(nèi)容。我國新課程改革已經(jīng)推進許多年，而與科學探究相適應(yīng)的評價依然沒有跟進：教師缺少評價學生科學探究能力的工具，學生的紙筆測驗成績與科學探究能力存在較大差距，過程性評價沒有進入學生的學業(yè)成績評價體系，甚至許多學校不開展實驗教學，以講授取代學科的科學探究過程。

分析科學探究能力的結(jié)構(gòu)是實施評價的基礎(chǔ)?？茖W探究能力的結(jié)構(gòu)應(yīng)反映科學探究的全過程，應(yīng)具有可操作性，可以用來指導(dǎo)科學探究能力的測量、發(fā)展研究和培養(yǎng)。

1 科學探究能力的界定

科學探究原是指科學家研究自然界的科學規(guī)律時所進行的科學研究活動，在我國新一輪的課程改革中，把科學探究引入學生的學習過程，是學生積極主動地獲取科學知識、領(lǐng)悟科學研究方法而進行的各種活動，如從日常生活、自然現(xiàn)象或?qū)嶒灛F(xiàn)象的觀察中發(fā)現(xiàn)與生命科學相關(guān)的問題，并且能通過提出問題、作出假設(shè)、調(diào)查研究、動手實驗、表達與交流等探究性活動，獲取知識、技能和方法。

能力是人順利實現(xiàn)或完成某種活動所必須的心理特征。科學探究能力是保證學生順利完成科學探究活動的心理特征。

2 科學探究能力的特征

2．1 科學探究能力具有內(nèi)隱性

能力總是與具體的活動相聯(lián)系，能力只有通過活動才能表現(xiàn)出來，并在活動中得到發(fā)展。科學探究活動具有外顯性，可以進行觀察和測量，內(nèi)隱的科學探究能力在科學探究活動中得到表現(xiàn)和發(fā)展。

2．2 科學探究能力具有發(fā)展性

科學探究能力以科學知識和科學方法為基礎(chǔ)，能力的形成與發(fā)展依賴于科學知識和科學方法的積累，能力的高低又影響到掌握科學知識和科學方法的速度和質(zhì)量。

2．3 科學探究能力具有綜合性

科學探究能力體現(xiàn)在探究活動的各個環(huán)節(jié)中，每個環(huán)節(jié)所需要的心理特征具有差異性，是觀察能力、操作能力、思維能力、創(chuàng)造能力、表達能力等多種能力的綜合。

3 科學探究能力的結(jié)構(gòu)

國內(nèi)外許多機構(gòu)和學者對科學探究能力的結(jié)構(gòu)進行了分析，也有人嘗試建立科學探究能力結(jié)構(gòu)的模型。《美國國家科學教育標準》中對科學素養(yǎng)的定義是：“對日常所見所歷的各種事物能夠提出、能夠發(fā)現(xiàn)、能夠回答因好奇心而引發(fā)出來的一些問題；有能力描述、解釋，甚至預(yù)言一些自然現(xiàn)象；能讀懂通俗報刊刊載的科學文章，能參與就有關(guān)結(jié)論是否有充分根據(jù)的問題所作的社交談話；能識別國家和地方?jīng)Q定所賴以為基礎(chǔ)的科學問題，并且能提出有科學技術(shù)根據(jù)的見解來；能根據(jù)信息源和產(chǎn)生此信息所用的方法來評估科學信息的可靠程度；有能力提出和評價有論據(jù)的論點，并且能恰如其分地運用從這些論點得出的結(jié)論。”《英國國家科學課程標準》中科學探究能力的組成要素是對科學探究過程的理解和掌握、基本技能、科學知識、情景四個方面。美國《俄勒岡州科學內(nèi)容標準》對科學探究能力的評價內(nèi)容涉及四個維度：提出問題或假說、設(shè)計調(diào)查研究、收集和展示數(shù)據(jù)、分析和解釋結(jié)果，每個維度又由科學知識的應(yīng)用、科學探究的本質(zhì)、交流三個指標組成，這些指標構(gòu)成了科學探究能力的重要成分。國際學生評價計劃（PISA）從科學概念、科學方法和科學情境三個角度評價學生的科學探究能力。北京師范大學物理系李春密等學者將科學探究內(nèi)容、科學探究的過程和科學探究能力的品質(zhì)三者建構(gòu)成科學探究能力的三維結(jié)構(gòu)模型。

科學探究能力的結(jié)構(gòu)應(yīng)該反映科學探究的全過程，同時也應(yīng)該具有可操作性，可以用來指導(dǎo)科學探究能力的測量、發(fā)展研究和培養(yǎng)。心理學上對能力或智力的結(jié)構(gòu)表述有許多流派，國際上對科學探究能力的結(jié)構(gòu)更沒有統(tǒng)一的表述，結(jié)合我國現(xiàn)階段基礎(chǔ)教育的特點，著眼于教育評價的需求，建立一套科學可行的、細化的科學探究能力評價體系，筆者將科學探究能力的主要結(jié)構(gòu)確立為科學知識的掌握、科學方法的應(yīng)用、表達和交流三個方面。

3.1 科學知識的掌握

提高學生的生物科學素養(yǎng)是生物課程的核心教育價值取向。生物科學素養(yǎng)是指公民參加社會生活、經(jīng)濟活動、生產(chǎn)實踐和個人決策所需要的生物科學知識、探究能力以及相關(guān)的情感態(tài)度和價值觀。它反映出一個人對生物科學知識領(lǐng)域中核心的基礎(chǔ)內(nèi)容的掌握和應(yīng)用水平以及在已有基礎(chǔ)上不斷提高自身科學素養(yǎng)的能力。

科學是人類認識自然過程中形成的知識體系，科學知識指的是科學事實、科學概念、科學原理、科學定律、科學理論和科學模型等?？茖W知識是科學探究能力和科學素養(yǎng)的基礎(chǔ)?？茖W探究的過程必須同科學知識相聯(lián)系，才有可能變成真正的、有意義的科學探究活動。

3.2 科學方法的應(yīng)用

科學方法是人們在認識世界的實踐活動中總結(jié)出來的正確的思維方式和操作方式，是人類認識世界的有效手段?？茖W研究的方法包括3個層次：哲學方法、科學研究的一般方法和學科內(nèi)的特殊方法。科學研究的一般方法又可以分為獲取感性材料的方法和理性思維的方法兩大類。獲取感性材料的方法包括觀察法、實驗法、調(diào)查法、模擬法；理性思維的方法來源于科學實踐，又反過來指導(dǎo)科學實踐，包括邏輯思維、形象思維、模型方法、系統(tǒng)方法等。

科學探究通常包括提出問題、作出假設(shè)、制定計劃、實施計劃、得出結(jié)論、表達和交流等環(huán)節(jié)，科學探究的全過程都需要應(yīng)用科學方法。

3.3 表達和交流

科學探究需要正確的表達，需要與人交流和合作。表達和交流可以是書面的或口頭的，可以是文字或者圖表?？茖W探究的過程中，需要清楚地表達問題或者假說，描述已知科學知識與所發(fā)現(xiàn)問題的沖突所在；需要交流設(shè)計探究計劃和探究過程；需要收集數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行處理；需要描述現(xiàn)象，并用所得的結(jié)果支持結(jié)論；需要撰寫探究報告，傳播有效結(jié)論。

科學探究活動的過程是顯性的，是可以表達和交流的，從而也是科學探究能力觀測和評價的載體。

明確科學探究能力的主要結(jié)構(gòu)后，教師可以依據(jù)具體的科學探究任務(wù)，確定相對應(yīng)的科學探究能力評價細則，提高評價的可行性、效度和信度，通過評價研究，統(tǒng)計和分析學生在科學探究中的各種能力的現(xiàn)狀，建立學生科學探究能力發(fā)展的檔案。對學生科學探究能力的過程性評價研究一方面可以促進教師反思教學設(shè)計，提高教學目標的針對性，另一方面可以客觀記錄學生在探究活動中的表現(xiàn)，利用評價和交流促進學生的發(fā)展。對學生科學探究能力終結(jié)性評價研究，可以為教育行政部門和教育研究機構(gòu)提供決策的依據(jù)，引領(lǐng)教研活動的方向，從而真正實現(xiàn)科學教育的目標。

參考文獻：

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