科學(xué)探究教學(xué)的價值取向

徐 學(xué) 福,何 被 周,2

(1.西南大學(xué) 教育學(xué)部,重慶 400715;2.和田師范?？茖W(xué)校 理學(xué)院,新疆 和田 848000)

我國2001年開始的新課改至今,探究教學(xué)一直被大力倡導(dǎo)。2019年頒布的《中共中央 國務(wù)院關(guān)于深化教育教學(xué)改革全面提高義務(wù)教育質(zhì)量的意見》以及2022年新修訂的義務(wù)教育課程方案和課程標準仍強調(diào)“探究式”教學(xué)、“研究性”學(xué)習。當前,探究教學(xué)的深化和推廣需要認真審視探究教學(xué)的價值取向,因為從根本上說探究教學(xué)受價值取向的制約,價值取向不同,探究教學(xué)的目標、內(nèi)容和方法也會不同。教師只有明確價值取向才能既知其然又知其所以然,從而更有針對性地開展探究教學(xué)。價值是客體以自身屬性滿足主體需要的效益關(guān)系。由于同一客體可滿足主體的不同需要,于是存在價值選擇問題。價值取向是指主體在價值選擇和決策過程中的一定傾向性。探究教學(xué)的價值取向是指,研究者或教師基于何種價值選擇倡導(dǎo)和開展以探究為核心的教學(xué)實踐,是主體賦予探究教學(xué)的價值愿望與理想。

新課改倡導(dǎo)把“探究”當作一種學(xué)習方式廣泛運用于各學(xué)科的教學(xué)中[1],而在國外,探究主要運用于科學(xué)教育中,且自19世紀后期開始就一直是學(xué)校教育的組成部分?！翱茖W(xué)探究”是指科學(xué)家探索自然現(xiàn)象解決自然問題時所實施的調(diào)查研究過程?？茖W(xué)教育中的“探究教學(xué)”是指模仿科學(xué)探究的一種教學(xué)方法,通過模仿科學(xué)探究,讓學(xué)生提出問題,開展調(diào)查,并解決問題。正如科學(xué)家在實驗室、現(xiàn)場或圖書館,以及通過與同事討論,開展他們的探究與調(diào)查研究一樣,學(xué)生在探究課堂上也從事類似的活動。從歷史來看,科學(xué)學(xué)科的探究教學(xué)在價值取向上隨著社會和教育發(fā)展的需要而變遷,并呈現(xiàn)不盡相同的實踐形態(tài)。

一、個體發(fā)展取向

個體發(fā)展取向強調(diào)探究教學(xué)對學(xué)生心智訓(xùn)練的獨特價值,并以此作為將科學(xué)課程引入學(xué)校教育的理由。近代歐洲在文藝復(fù)興后,經(jīng)過了宗教改革、政治革命、科學(xué)革命與工業(yè)革命,資本主義經(jīng)濟取得巨大發(fā)展,但奇怪的是,科學(xué)卻被排斥在學(xué)校教育之外。直到19世紀中期其小學(xué)教學(xué)內(nèi)容仍局限于“3R”(讀、寫、算),中學(xué)盛行古典教育,以希臘語和拉丁語等古代語言和古希臘、羅馬文學(xué)為主要教學(xué)內(nèi)容,科學(xué)教育微乎其微。為改變這種狀況,當時的一些科學(xué)家和教育家認為,科學(xué)對學(xué)生的心理發(fā)展具有不可替代的獨特價值和作用,應(yīng)納入學(xué)校課程之列。在他們的大力倡導(dǎo)下,科學(xué)才成為學(xué)校日常課程的組成部分。

針對當時英國學(xué)校盛行的脫離生產(chǎn)實際、重“裝飾”的古典教育,英國教育家斯賓塞(Herbert Spencer)于1864年公開發(fā)問“什么知識最有價值”并用“一致的答案就是科學(xué)”作為學(xué)校納入科學(xué)課程的理由。在斯賓塞看來,科學(xué)知識不僅在指導(dǎo)人類的完滿生活方面最有價值,在人的心智訓(xùn)練方面,科學(xué)知識也比其他知識優(yōu)越。他認為,科學(xué)觀察和實驗?zāi)苁箤W(xué)生有機會形成對自然的清晰看法,這是只通過書本學(xué)習所無法完成的。實驗除了有助于形成書本中抽象概念的清晰形象外,也可以使學(xué)生學(xué)會如何從觀察中作結(jié)論,斯賓塞稱此為“判斷力”?！皩τ谥車磺惺挛铩⑹录?、后果的正確判斷,只有在知道周圍現(xiàn)象是怎樣相互依存時才有可能。無論怎樣熟悉字義都不能保證作出正確的因果推論。只有經(jīng)常根據(jù)材料作出結(jié)論,再從觀察和實驗中去檢驗它們,才有力量判斷得正確?？茖W(xué)的最大優(yōu)點之一就在于它使這種習慣成為必需的?！盵2]41斯賓塞相信,讓學(xué)生直接接觸自然物體和自然現(xiàn)象,并從親身觀察中作出自己的結(jié)論,能帶來其他益處。學(xué)生通過自己的探究發(fā)現(xiàn)的一般性結(jié)論將保持得更久,探究過程也使學(xué)生形成自己的看法,擺脫教師權(quán)威的束縛。學(xué)生通過探究發(fā)現(xiàn)自然運動存在不以人的意志為轉(zhuǎn)移的規(guī)律,有利于他們對自然產(chǎn)生深厚的崇敬之情以及養(yǎng)成謙遜的態(tài)度等個人品質(zhì)。因此他提倡教育“應(yīng)該引導(dǎo)兒童自己進行探討,自己去推論。給他們講的應(yīng)該盡量少些,而引導(dǎo)他們?nèi)グl(fā)現(xiàn)的應(yīng)該盡量多些”[2]63。

另一位擁護科學(xué)和科學(xué)教育的關(guān)鍵人物是英國著名生物學(xué)家赫胥黎(Thomas H.Huxley)。赫胥黎大力推廣科學(xué),作了大量演講,撰寫了大量論文,宣揚科學(xué)對日常生活、職業(yè)以及心智訓(xùn)練的重要性,其中包括學(xué)校課程引入科學(xué)的重要性?！皩τ谌祟愋闹堑某浞钟?xùn)練來說,自然科學(xué)的學(xué)習是必不可少的。”[3]83“科學(xué)教育的最大特點,就是使心智直接與事實聯(lián)系,并且以最完善的歸納方法來訓(xùn)練心智;也就是說,從對自然界的直接觀察而獲知的一些個別事實中得出結(jié)論。由于科學(xué)教育具有這樣重要的特點,其他任何教育是無法代替它的?！盵3]90假如科學(xué)教育要取得最好效果,它必須是實際的?！耙簿褪钦f,在對一個兒童解釋常見的自然現(xiàn)象時,你必須在課堂上盡可能地利用實物,使你的教學(xué)活動真實;在教植物學(xué)的時候,學(xué)生必須親自動手去觸摸那些植物和解剖那些花朵……并且,尤其要告訴他,在他根據(jù)自然界的絕對權(quán)威而不得不相信書本上所寫的東西之前,提出疑問是他的責任,只要繼續(xù)精心地和有意識地進行這種教育,你就會確信,不管你灌輸?shù)絻和^腦里的知識范圍是多么的有限,但是,你已經(jīng)使它在實際生活中養(yǎng)成了一種極其有用的動腦筋的習慣?！盵3]91-92

美國化學(xué)家、教育家艾略特(Charles W.Eliot)也支持通過實驗和調(diào)查研究發(fā)展學(xué)生的歸納推理能力。艾略特在哈佛大學(xué)當校長期間,除把實驗室研究引進哈佛大學(xué)課程外,還堅定支持在中小學(xué)開展科學(xué)教育。因為實驗室實驗可以讓學(xué)生觀察世界,對事物的性質(zhì)進行判斷和推理。實驗室里學(xué)生能直接和獨立接觸自然界,能對世界的本來面目獲得清晰的和無偏見的認識,這是書本學(xué)習所不能取得的,而且學(xué)習如何獨立開展調(diào)查研究能使學(xué)生擺脫書本和教師權(quán)威的束縛。發(fā)展學(xué)生的歸納推理能力所需要的具體技能包括感官印象的組織與比較練習,利用感官經(jīng)驗作推理,訓(xùn)練以書本或記憶方式精確記錄感官印象,清晰而有邏輯地表達觀察結(jié)論的能力訓(xùn)練。因此,中小學(xué)和大學(xué)的科學(xué)教學(xué)都應(yīng)該發(fā)展和訓(xùn)練科學(xué)賴以產(chǎn)生、日常得以滋養(yǎng)的那些大腦能力——觀察能力、歸納能力、冷靜的想象能力、真誠和恰當?shù)呐袛嗄芰4]。

總之,19世紀后期,正是科學(xué)的社會生產(chǎn)價值促使一些科學(xué)家和教育家開始重視科學(xué)與科學(xué)教育。他們在倡導(dǎo)把科學(xué)納入學(xué)校課程時主要是從科學(xué)方法對學(xué)生個體思維發(fā)展的價值進行論述的,并爭辯說,科學(xué)同學(xué)校的其他科目有著重大區(qū)別,因為它遵循的思維邏輯是歸納。作為學(xué)校主流課程的數(shù)學(xué)與語法遵循的思維邏輯是演繹,即始于原理和規(guī)則,然后從這些原理與規(guī)則中推導(dǎo)出清晰的邏輯結(jié)論。而歸納則相反,從具體細致地觀察事實開始,然后通過抽象思維的方式得到一般性的原理?？茖W(xué)的獨特之處在于它以觀察和歸納推理作基礎(chǔ),能夠以不同于學(xué)校其他科目的方式促進智力發(fā)展。盡管有這些把科學(xué)探究尤其是觀察、實驗引入課程的努力,并在實際教學(xué)中采取實物教學(xué)、自然研究等方法教授科學(xué),但在19世紀與20世紀之交,基于書本的講授仍是主流教學(xué)模式。

二、社會發(fā)展取向

社會發(fā)展取向強調(diào)探究教學(xué)對解決社會問題的重要價值,并以此作為重視科學(xué)尤其是科學(xué)方法的理由。20世紀上半期,科學(xué)技術(shù)的進一步發(fā)展以及在社會生活中的廣泛應(yīng)用,加速了社會工業(yè)化的進程,引起社會變革以及相關(guān)的社會問題,從而促使教育人士重新審視科學(xué)教育的目標。個體發(fā)展的價值取向不再具有優(yōu)先性,科學(xué)教育的重大社會發(fā)展價值成為其應(yīng)被重視的理由。此時,科學(xué)教育帶有越來越強烈的實用主義傾向,試圖解決社會變革所產(chǎn)生的迫切問題,諸如工業(yè)化所帶來的城鎮(zhèn)化過快、公共健康危機、環(huán)境污染等問題。而且,在實用主義教育家杜威(John Dewey)的影響下,學(xué)校越來越強調(diào)以兒童為中心的學(xué)習方法,采用具有重要社會意義的問題作為學(xué)習的素材。

隨著社會與教育背景的變化,培養(yǎng)解決社會問題所需的能力成為探究教學(xué)的目標。杜威指出,民主社會的公民應(yīng)當是自然與社會環(huán)境的探究者,是社會建設(shè)的積極參與者。他們應(yīng)當提出問題,擺脫外部權(quán)威的束縛,具有尋找問題答案的資源和能力。為使學(xué)生做好民主社會生活的準備,學(xué)校教育需要培養(yǎng)學(xué)生提出和解決有意義問題的能力。關(guān)于科學(xué)教育,杜威說:“應(yīng)該使學(xué)生們通過熟悉社會上每天應(yīng)用的各種物品,來學(xué)習科學(xué)的教材,并初步掌握科學(xué)教材中的種種事實和定律,這是一條正確的教育原則。堅持遵守這種方法不僅是理解科學(xué)本身的最直接的門徑,而且,當學(xué)生更成熟地成長起來時,這種方法也是理解現(xiàn)時社會種種經(jīng)濟和工業(yè)問題的最堅實可靠的途徑?！盵5]顯然,杜威強調(diào)科學(xué)知識的學(xué)習不能像傳統(tǒng)教育那樣從外面進行灌輸,而應(yīng)當通過科學(xué)方法的日常應(yīng)用來達到掌握的目的。他對科學(xué)方法的關(guān)注不僅在于希望掌握科學(xué)方法本身,而且希望用科學(xué)方法解決社會和經(jīng)濟問題,并增加對科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程中個體思維的理解。杜威對這兩個問題都非常關(guān)心,并把它們統(tǒng)一到他所概括的“科學(xué)方法”之中。杜威所說的“科學(xué)方法”即他總結(jié)出的五步反省思維:困惑情境、明確問題、收集資料、建立假設(shè)、檢驗假設(shè)[6]。五步反省思維對科學(xué)教育以及其他學(xué)科教育產(chǎn)生了重要影響。

20世紀二三十年代,美國小學(xué)科學(xué)教育明顯反映出杜威的實用主義哲學(xué)傾向。小學(xué)科學(xué)課程在教學(xué)內(nèi)容上更注重實際和面向社會,諸如供水、運輸、通訊、家庭取暖、保健、森林保護等,以向?qū)W生提供作為未來公民直接有用的知識;在教學(xué)方法上則重視用所謂的“科學(xué)方法”解決問題?？茖W(xué)方法被當作一般手段,用來幫助學(xué)生達到獲得理性思維能力和習慣的目的,進而使學(xué)生能夠利用科學(xué)家們所用的方法找到解決政治、經(jīng)濟和社會問題的方案。因此,“科學(xué)方法”成為小學(xué)科學(xué)教學(xué)的一個主要目標。在教學(xué)過程中,當課堂上學(xué)生面臨一個需要解決的問題時,教師便要求他們形成一個假設(shè),然后進行設(shè)計和實驗,通過實驗提供親身觀察的機會和相關(guān)資料,由此得出結(jié)論。對于這種程式性的“科學(xué)方法”,有學(xué)者提出了批評:“兒童們學(xué)習了許多科學(xué)事實而并沒有把它們納入概念的結(jié)構(gòu)。學(xué)習‘解決問題’基本上是墨守成規(guī)地做做實驗。在兒童們的教科書里或者教師的教學(xué)方法里看不出一點兒真實意義的科學(xué)?！盵7]

美國的中等科學(xué)教育也走向?qū)嵱没Ｃ绹珖逃齾f(xié)會所屬的中等教育改組委員會認為,學(xué)校開設(shè)的所有學(xué)科,不論是學(xué)術(shù)性學(xué)科還是職業(yè)學(xué)科,其教育目標是讓青年學(xué)生成為有用的社會成員,以便過上一種完滿的、有價值的生活。中等學(xué)校的科學(xué)課程不再是純學(xué)術(shù)課程,而是實用性的科學(xué)課程和職業(yè)課程,如應(yīng)用化學(xué)、應(yīng)用生物科學(xué)、生理學(xué)和衛(wèi)生學(xué)等。在教學(xué)方面,為表明吸引學(xué)生從事解決實際社會問題的重要性,美國全國教育協(xié)會科學(xué)委員會關(guān)于重組中學(xué)教育會議發(fā)布的一份報告中認為,教學(xué)單元應(yīng)由學(xué)生或教師提出的明確的問題或設(shè)計所組成,而不是由教科書的某部分或程序化的實驗操作所組成。問題的解決需要通過回憶已知的事實、獲得新信息、提出和檢驗假設(shè)、進行歸納和演繹推理,才能作出正確的概括和結(jié)論。這種方法要求參考問題答案的關(guān)聯(lián)性來組織信息、開展實驗活動和尋求解決辦法。同樣,重組中學(xué)教育委員會物理委員會強調(diào),實驗室的重要意義在于它是用來開展真正探究而不是驗證定律的地方,是讓原理在頭腦生根、獲得測量技能或準確觀察的地方。在尋求答案的驅(qū)動下,用設(shè)計或問題來組織教學(xué)單元,學(xué)生到實驗室用實驗發(fā)現(xiàn)答案所必需的事實。在這種動機下,學(xué)生更接近解決原創(chuàng)性調(diào)查研究問題的科學(xué)家所經(jīng)歷的情境,他們也真正得到應(yīng)用科學(xué)方法的實踐[8]。

20世紀初期的探究教學(xué)雖然也強調(diào)訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維,但主要是在解決學(xué)生感興趣并具有社會意義的問題這種背景下完成的。19世紀,科學(xué)家把科學(xué)作為歸納性、實驗性的學(xué)科引進學(xué)校課程,而20世紀初期的討論則主要集中在科學(xué)教學(xué)如何恰當應(yīng)用科學(xué)方法解決廣泛的社會問題上。這時的許多科學(xué)教育者認為,學(xué)生應(yīng)用科學(xué)方法和實驗,主要目的不是加強對科學(xué)概念的理解,或者從事真正的科學(xué)調(diào)查研究,而是解決他們感興趣同時具有科學(xué)和社會意義的問題。

三、學(xué)科發(fā)展取向

學(xué)科發(fā)展取向強調(diào)探究教學(xué)對滿足科學(xué)自身發(fā)展需要的價值,反映學(xué)科特性,并以此作為倡導(dǎo)學(xué)科結(jié)構(gòu)與探究發(fā)現(xiàn)學(xué)習的理由。第二次世界大戰(zhàn)期間,科技在軍事領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用。戰(zhàn)后,社會重建以及科技本身的發(fā)展需要大量科學(xué)技術(shù)專家,尤其是1957年蘇聯(lián)衛(wèi)星上天,美國的科學(xué)教育再次成為引人注目的焦點。一些科學(xué)家和科學(xué)教育家認為,美國的科學(xué)教育已經(jīng)喪失了學(xué)術(shù)的嚴格要求,造成智力上的不足,改革科學(xué)教育勢在必行。他們對科學(xué)課程的實用取向深表憂慮,認為過度強調(diào)科學(xué)的社會關(guān)聯(lián)性與學(xué)生興趣,不利于科學(xué)自身的發(fā)展和科技人才的培養(yǎng)。在他們看來,學(xué)校的根本職責是對學(xué)生進行專業(yè)化的智力訓(xùn)練和傳遞文化遺產(chǎn),科學(xué)教育不應(yīng)變得太以學(xué)生為中心,太關(guān)注實際應(yīng)用,而應(yīng)面向真實的科學(xué)探究,向?qū)W術(shù)的嚴謹性回歸。于是,對學(xué)科結(jié)構(gòu)與探究發(fā)現(xiàn)的重視成為20世紀60年代課程改革運動的推動力。改革運動的倡導(dǎo)者堅信,學(xué)?？茖W(xué)教學(xué)應(yīng)當類似于科學(xué)家的科學(xué)實踐活動。學(xué)校應(yīng)當向?qū)W生教授學(xué)科的基本概念和原理,而且應(yīng)當以科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新知識的方式來教授,科學(xué)探究應(yīng)成為課堂教與學(xué)模仿的模式。因此大多數(shù)情況下這樣的教學(xué)方法被稱為探究教學(xué),其他一些術(shù)語也被用來指稱這種教學(xué)方法,如發(fā)現(xiàn)學(xué)習、科學(xué)過程等。

改革運動時期倡導(dǎo)學(xué)科結(jié)構(gòu)與科學(xué)探究的代表人物是施瓦布(Joseph J.Schwab)。他認為科學(xué)具有特定的結(jié)構(gòu),科學(xué)過程構(gòu)成科學(xué)學(xué)科的方法結(jié)構(gòu),科學(xué)內(nèi)容構(gòu)成科學(xué)學(xué)科的實質(zhì)結(jié)構(gòu),二者緊密聯(lián)系,密不可分。要準確地呈現(xiàn)科學(xué),科學(xué)內(nèi)容的教學(xué)就必須在它們所依據(jù)的證據(jù)的基礎(chǔ)上進行,使學(xué)生在應(yīng)用方法結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上把握實質(zhì)結(jié)構(gòu)。換言之,科學(xué)教學(xué)不能孤立對待科學(xué)內(nèi)容,也不能孤立對待科學(xué)方法,科學(xué)內(nèi)容應(yīng)當通過聯(lián)系產(chǎn)生知識的方法來教授。施瓦布對探究教學(xué)的描述集中在如何向?qū)W生展示科學(xué)方法與專業(yè)內(nèi)容的相互聯(lián)系上。他在《作為探究的科學(xué)教學(xué)》中描述了若干可能的科學(xué)教學(xué)方法。例如:教師組織實驗調(diào)查研究,讓學(xué)生仔細探索所選擇的自然現(xiàn)象,以展示理解原始數(shù)據(jù)的過程;允許學(xué)生調(diào)查研究自己提出的簡單探究計劃,其間他們將經(jīng)歷懸而未決的爭論、體驗解決問題方法的多樣性,尤其是構(gòu)成科學(xué)研究工作的概念和解釋上的差異;在課堂上使用科學(xué)家的著作,以便給學(xué)生提供產(chǎn)生科學(xué)知識的優(yōu)秀探究范例。開展這些課堂活動的主要目的是讓學(xué)生盡可能全面、徹底地理解科學(xué),理解它的內(nèi)容和方法,即理解科學(xué)的本質(zhì),或施瓦布所說的讓學(xué)生理解“作為探究的科學(xué)”。施瓦布明確指出,在作為探究的科學(xué)和探究的活動這兩個組成成分中,中學(xué)科學(xué)教學(xué)目標應(yīng)給予優(yōu)先關(guān)注的是前者,假如我們要培養(yǎng)出國家急需的有見識的公民,就必須將科學(xué)看作是探究[9]。如此,才能避免學(xué)生把科學(xué)教材中的科學(xué)知識當作不容置疑的真理而造成的盲目崇拜,將來學(xué)生成為科學(xué)家后,也能夠為他們進行深入的科學(xué)研究奠定堅實的基礎(chǔ)。即使他們將來不從事科學(xué)職業(yè),也能正確認識科學(xué),對科學(xué)事業(yè)抱有同情心,成為理解科學(xué)、支持科學(xué)的年青一代公民。課堂探究基本目的在于更好地理解科學(xué)的性質(zhì),而不是掌握開展科學(xué)探究工作所需要的技能。因此,讓學(xué)生學(xué)習如何應(yīng)用科學(xué)方法解決具有社會意義的問題顯然不是施瓦布的本意,施瓦布主張的探究教學(xué)與杜威強調(diào)實用和實際的探究顯然不同,對此筆者曾作過對比分析[10]。

另一位著名代表人物布魯納(Jerome S.Bruner)倡導(dǎo)發(fā)現(xiàn)學(xué)習,認為課堂與科學(xué)前哨類似,學(xué)生是小科學(xué)家,鼓勵學(xué)生通過探究發(fā)現(xiàn)學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)即科學(xué)概念與原理,以及發(fā)展直覺思維。關(guān)于此已有相關(guān)譯著和大量介紹,故不贅述[11]。

學(xué)科結(jié)構(gòu)運動倡導(dǎo)者編寫了不同版本的科學(xué)教科書,如中學(xué)的PSSC(物理科學(xué)研究會)、CHEMS(化學(xué)教育教材研究)和CBA(化學(xué)鍵方案設(shè)計)、BSCS(生物科學(xué)課程研究)和ESCP(地球科學(xué)課程設(shè)計),小學(xué)的《科學(xué)——一個過程模式》(S-APA)、《小學(xué)科學(xué)研究》(ESS)、《科學(xué)課程改進研究》(SCIS)等[12]。與20世紀上半期課程相比,這些課程體現(xiàn)出不同的特點:強調(diào)科學(xué)的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和統(tǒng)一性以及科學(xué)探究的過程,而非注重科學(xué)知識的應(yīng)用;追求精深而非廣博;采用發(fā)現(xiàn)探究作為課程開展的基礎(chǔ),而非采用講授和背誦的方法教學(xué)。20世紀中期倡導(dǎo)的探究教學(xué)盡可能體現(xiàn)智力要求上的嚴肅性,因而與早期的探究教學(xué)的重要區(qū)別在于它更類似真實的科學(xué)探究。學(xué)習學(xué)科的基本結(jié)構(gòu),意味著以科學(xué)家所理解的方式來學(xué)習科學(xué),包括科學(xué)家所采用的探究方法和探究內(nèi)容兩方面。無論是通過實驗室學(xué)習還是通過課本學(xué)習,科學(xué)結(jié)論與支持科學(xué)結(jié)論的證據(jù)都應(yīng)緊密結(jié)合。對于將來有志于科學(xué)事業(yè)的學(xué)生來說,這有助于他們了解科學(xué)研究所使用的邏輯與方法;對不以科學(xué)為事業(yè)的學(xué)生而言,能給他們提供真實、準確的有關(guān)科學(xué)的形象,以及培養(yǎng)他們對科學(xué)的欣賞態(tài)度。在科學(xué)研究如此嚴重依賴公共資金的政策環(huán)境下,公眾對科學(xué)的理解和欣賞至關(guān)重要。科學(xué)共同體已然認識到,科學(xué)研究需要公眾的支持。

20世紀中期倡導(dǎo)的探究教學(xué)與19世紀后期的主張有相同之處,二者都主張教師不僅要教學(xué)生科學(xué)結(jié)論,也要教授獲得結(jié)論的方法。二者不同之處在于,19世紀的教育者把焦點集中在學(xué)生個人的智力發(fā)展上,而施瓦布關(guān)注的是培養(yǎng)理解和支持科學(xué)的大眾,布魯納關(guān)注的是培養(yǎng)科學(xué)精英。20世紀中期的探究教學(xué)與20世紀初期的探究教學(xué)顯然也不同。20世紀初期的教育者提倡科學(xué)方法,認為人人都能開展調(diào)查研究,能運用它解決廣泛的科學(xué)和社會問題。而20世紀中期的改革者把科學(xué)探究看作特殊領(lǐng)域,認為受科學(xué)內(nèi)容的制約,要真正理解科學(xué)方法需要深入理解學(xué)科的基本結(jié)構(gòu),學(xué)生的調(diào)查研究與邏輯嚴密的科學(xué)內(nèi)容密不可分,較少與他們?nèi)粘Ｉ罱?jīng)驗中的現(xiàn)象相聯(lián)系。因此改革運動時期所開發(fā)的科學(xué)課程讓許多學(xué)生力不能及。學(xué)生難以理解復(fù)雜的概念和原理,課程也無法滿足學(xué)生的非認知需要,如個人興趣等。

四、多元價值取向

多元價值取向兼顧探究教學(xué)滿足學(xué)生、社會、科學(xué)發(fā)展需要的多種價值,并將其統(tǒng)整到科學(xué)素養(yǎng)目標中。20世紀70年代,為糾正課程結(jié)構(gòu)改革導(dǎo)致的教材難度過大,忽視基本知識與技能,造成學(xué)生基礎(chǔ)薄弱、興趣降低的不良傾向,美國掀起了一場“恢復(fù)基礎(chǔ)”的教育運動,科學(xué)教育的焦點開始從專業(yè)探究轉(zhuǎn)向培養(yǎng)具有在科學(xué)社會發(fā)揮作用所需技能的開明公民。科學(xué)教育的目標是使學(xué)生對科學(xué)獲得廣泛而實用的理解,即讓學(xué)生獲得科學(xué)素養(yǎng)?？茖W(xué)教育的主要目的是培養(yǎng)能夠作出理性思考和行動的具有科學(xué)素養(yǎng)和人文關(guān)懷的個體。在素養(yǎng)目標導(dǎo)向下,科學(xué)知識和科學(xué)過程被用來解決人們?nèi)粘Ｉ钪兴龅降膯栴}?？茖W(xué)變得對人們有用?？茖W(xué)教學(xué)的焦點集中在將科學(xué)作為一種社會和文化力量、科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系以及培養(yǎng)能運用科學(xué)知識和探究過程解決日常生活問題的公民。這種新實用主義態(tài)度促進了環(huán)境教育、人文教育以及科學(xué)-技術(shù)-社會(STS)等教育項目的開發(fā),學(xué)生要學(xué)習如何運用科學(xué)方法解決個人和社會所關(guān)心的問題,如瀕危物種保護、遺傳工程、溫室效應(yīng)、核廢物處理、環(huán)境污染等,他們從事的探究通常被稱為問題解決或個人與社會決策活動。

科學(xué)教學(xué)實用取向遭到學(xué)者的批評,他們認為問題解決活動缺少實質(zhì)內(nèi)容,不能傳遞科學(xué)在學(xué)科結(jié)構(gòu)上的統(tǒng)整信息,因為問題總是隨著社會的變化而變化,調(diào)查當前的問題并不能使學(xué)生獲得處理將來問題的知識和技能。到了20世紀80年代后期,科學(xué)教育目的的表述更加廣泛,包括從科學(xué)具有的文化、學(xué)科與智力價值的角度,以及用以日常決策和問題解決的角度來表述。不管是發(fā)展學(xué)生解決與個人或社會相關(guān)問題的能力,還是促進個人智力發(fā)展,抑或是理解真實科學(xué),探究教學(xué)都能起作用。當前的趨向是把所有科學(xué)教育的目的都融合到科學(xué)素養(yǎng)這一術(shù)語之下,把探究看作是價值多元的教學(xué)方法。

1989年出版的《面向全體美國人的科學(xué)》描述了從廣義上講具有科學(xué)素養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)當知道什么,它要求基于如下標準選擇學(xué)習的核心內(nèi)容。(1)實用:教學(xué)內(nèi)容能否顯著改善畢業(yè)生的長期就業(yè)前景,以及是否有助于個人決策。(2)社會責任:教學(xué)內(nèi)容能否幫助公民明智地參與作出有關(guān)科學(xué)技術(shù)的社會決策和政治決策。(3)知識的內(nèi)在價值:教學(xué)內(nèi)容是否包括了科學(xué)、數(shù)學(xué)和技術(shù)的重要方面,以至于不講授這些內(nèi)容,通才教育就不完整。(4)哲學(xué)價值:教學(xué)內(nèi)容是否有助于人們提高思考諸如生與死、感覺與現(xiàn)實、個人利益與公眾利益、肯定與懷疑等人類永恒問題的能力。(5)豐富孩子的童年時代:教學(xué)內(nèi)容是否使孩子的童年更加充實豐富[13]導(dǎo)言。顯然,這些表述既包括個人發(fā)展,又包括社會責任,還包括科學(xué)知識的內(nèi)在價值。

論及探究教學(xué)時,《面向全體美國人的科學(xué)》吸取了課程結(jié)構(gòu)運動的教訓(xùn),認為“正確的教學(xué)方法通常起始于學(xué)生感興趣或熟悉的問題和現(xiàn)象,而不是從那些超出了學(xué)生接受能力、理解能力和知識范疇的抽象概念和現(xiàn)象開始。學(xué)生要熟悉周圍的事物,包括裝置、生物體、材料、形狀和數(shù)目;要會觀察、收集、處理和描述它們。先是對它們感到困惑不解、提出問題、展開爭論,然后,試著對這些問題找出答案……應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的成熟程度向?qū)W生提出問題……要他們自己決定哪些證據(jù)是相關(guān)的,并能對證據(jù)的含義做出解釋”[13]172-173。探究教學(xué)的目的是能夠幫助各界人士明智地處理問題,這常常涉及取證、定量分析、邏輯推理和不確定性[13]導(dǎo)言。顯然,科學(xué)教學(xué)應(yīng)當與科學(xué)探究的性質(zhì)一致并具有社會關(guān)聯(lián)性,而且是學(xué)生力所能及。

美國的《國家科學(xué)教育標準》深化了科學(xué)素養(yǎng)目標。該標準確定的科學(xué)教育目標是培養(yǎng)學(xué)生:由于對自然界有所了解和認識而產(chǎn)生充實感和興奮感;在進行個人決策之時恰當運用科學(xué)的方法和原理;理智地參與那些與科學(xué)技術(shù)有關(guān)的各種問題的公眾對話和辯論;在自己未來的本職工作中運用一個具有良好科學(xué)素養(yǎng)的人所應(yīng)有的知識、認識和各種技能,因而能提高自己的經(jīng)濟生產(chǎn)效率[14]17。該標準把焦點集中在探究教學(xué)上,將探究描述為:提出有關(guān)自然界的問題并研究其現(xiàn)象的一組相互聯(lián)系的過程。在此過程中,學(xué)生獲得知識和對概念、原理、模型和理論的充分理解。因此,課程和大綱的設(shè)計者必須確保學(xué)生在掌握科學(xué)內(nèi)容時是通過探究獲得科學(xué)理解的,教學(xué)和評價策略也要強調(diào)探究過程。這樣的話,學(xué)生就將以參與科學(xué)實際動作的方式學(xué)習科學(xué)[14]257。總之,探究教學(xué)對于精確反映真實的科學(xué)調(diào)查研究、促進個體智力發(fā)展以及提供用來解決日常生活問題的思維方式都有價值。

為說明探究是一種有效的教學(xué)策略,即它更能吸引學(xué)生參與教學(xué),學(xué)生能夠從探究教學(xué)中學(xué)到更多,《國家科學(xué)教育標準》的附屬讀物《科學(xué)探究與國家科學(xué)教育標準》花大量篇幅從心理學(xué)角度對“探究作為一種學(xué)習科學(xué)概念與原理的教學(xué)方法所具有的效果”進行討論。例如:用這種方式學(xué)過的概念,學(xué)生明顯地更有可能理解和保持它[15]序言。敦促教師根據(jù)孩子們天生的、人類共有的好奇心構(gòu)建課程、教學(xué)和評估的模式[15]6。書中引用了一系列研究結(jié)果說明探究能夠吸引學(xué)生參與,促進學(xué)生心理發(fā)展。探究“使學(xué)生積極參加到尋找解釋和答案的過程中……通過共同討論證據(jù)、比較結(jié)論以及把結(jié)論和科學(xué)知識聯(lián)系起來,學(xué)生拓展了自己的理解……由于質(zhì)疑能力、推理能力和批判性思維能力得到提高,學(xué)生也增強了對自己學(xué)習的控制”[15]116。換言之,基于學(xué)生內(nèi)驅(qū)力、觸發(fā)學(xué)生最近發(fā)展區(qū)的探究學(xué)習才會有效。

五、探究教學(xué)的啟示

國外科學(xué)探究教學(xué)在不同時期作出不同的價值選擇,在經(jīng)歷個體發(fā)展取向、社會發(fā)展取向、學(xué)科發(fā)展取向的搖擺之后,更重視個人、社會、學(xué)科的有機聯(lián)系,強調(diào)兼顧滿足個人、社會與學(xué)科發(fā)展需要的多元價值取向。這給我國的探究教學(xué)帶來以下有益啟示:

(一)探究教學(xué)應(yīng)注重知識的獲得過程與方法,符合學(xué)科特性

不同歷史時期的科學(xué)家和科學(xué)教育家倡導(dǎo)開展探究教學(xué)的價值取向雖然不同,但都是以科學(xué)方法及其應(yīng)用的巨大價值為基礎(chǔ)。19世紀后期強調(diào)的科學(xué)觀察與實驗,20世紀初期強調(diào)的科學(xué)的一般方法,20世紀中期強調(diào)的科學(xué)過程、科學(xué)性質(zhì)與科學(xué)發(fā)現(xiàn),20世紀末期強調(diào)的“一組相互聯(lián)系的過程”,都不過是對科學(xué)方法的不同理解和不同稱謂罷了,而模仿或運用科學(xué)方法開展探究教學(xué)是不同時期倡導(dǎo)者的共同主張。我國將探究教學(xué)作為一種學(xué)習方式運用到各學(xué)科教學(xué)中,不同學(xué)科獲得和論證知識的方式不同,體現(xiàn)出不同的專業(yè)特性。因此,開展探究教學(xué)時不應(yīng)機械模仿科學(xué)探究的過程與方法,而應(yīng)重視不同學(xué)科獲得知識的獨特過程與方法,從而體現(xiàn)各學(xué)科自身的探究特性,形成性質(zhì)不同、形態(tài)多樣的探究教學(xué)理論與實踐。當前倡導(dǎo)回歸學(xué)科實踐便是基于此原因[16]。

(二)探究教學(xué)應(yīng)兼顧專業(yè)性與應(yīng)用性

20世紀初期探究教學(xué)倡導(dǎo)者認為,科學(xué)方法是有效的一般方法,可用來解決廣泛的社會問題,學(xué)生應(yīng)通過解決與科學(xué)相關(guān)的社會問題來學(xué)習科學(xué)探究,通過應(yīng)用探究獲得解決實際問題的能力。20世紀中期的改革者堅持認為,科學(xué)探究與科學(xué)學(xué)科密不可分,科學(xué)方法不是用來解決廣泛學(xué)科和社會問題的一般方法,學(xué)生需要通過練習開展科學(xué)的專業(yè)探究,獲得對科學(xué)學(xué)科盡可能全面和真實的理解,將科學(xué)方法用到解決廣泛的社會問題上也不再是真實的科學(xué)探究。20世紀后期探究教學(xué)又從強調(diào)專業(yè)探究轉(zhuǎn)向為實現(xiàn)素養(yǎng)目標而探究,它廣泛吸納了過去的諸多爭論,將專業(yè)探究與應(yīng)用探究相結(jié)合,顯得更加全面,更有助于培養(yǎng)懂科學(xué)、用科學(xué)的社會大眾,而不是精通科學(xué)的少數(shù)精英。顯然,為實現(xiàn)核心素養(yǎng)目標,探究教學(xué)既要重視模仿學(xué)科的專業(yè)探究,又要重視解決實際問題的應(yīng)用探究,使專業(yè)探究與跨學(xué)科應(yīng)用探究相輔相成,相互促進?？上驳氖?這方面已有初步探索[17]。

(三)探究教學(xué)應(yīng)以學(xué)生發(fā)展為根本

不同時期的探究教學(xué)倡導(dǎo)者強調(diào)的重點各有不同:19世紀后期探究教學(xué)倡導(dǎo)者強調(diào)通過科學(xué)觀察、實驗發(fā)展學(xué)生的推理能力;20世紀初期強調(diào)應(yīng)用科學(xué)方法發(fā)展學(xué)生的問題解決能力;20世紀中期主張通過真實的科學(xué)探究促進學(xué)生對科學(xué)性質(zhì)的理解與直覺思維;20世紀末期要求通過探究促進學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。雖然不同時期探究教學(xué)倡導(dǎo)者強調(diào)的重點不同,但最終落腳點都在學(xué)生的心理發(fā)展上。尤其是20世紀后期,探究教學(xué)倡導(dǎo)者更是明確強調(diào)探究教學(xué)要基于學(xué)生心理發(fā)展水平,促進學(xué)生心理發(fā)展。由此可見,倡導(dǎo)探究教學(xué),并不是因為“探究”一詞比“接受”時髦,而是因為探究的過程與方法比被動的接受能更好地促進學(xué)生的發(fā)展?？梢哉f,探究教學(xué)的根本目的是促進學(xué)生的發(fā)展,只是不同時期的理由不同罷了。我國當前的核心素養(yǎng)目標包括文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展和社會參與三個方面,體現(xiàn)出多元價值取向,因此,以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的探究教學(xué)無疑也應(yīng)當以學(xué)生發(fā)展為出發(fā)點和歸宿。