中小学理科课堂教学中的探究性学习教与学 一、关于“科学探究”、“科学素养”与“科学教育” 在我国当前素质教育课程改革的大潮中，“科学探究”、“科学素养”与“科学教育”成为倍受瞩目的语汇。这些语汇昭示了我国科学教育领域的“范式转型”。厘清这些语汇各自的内涵及其相互关系，是促进我国科学教育健康发展的理论前提。 （一）科学探究是什么 回答“科学探究是什么”，先须回答“科学是什么”。 美国最重要的科学研究组织之一“美国研究理事会”(National Research Council)在总结“美国科学院”、“美国工程院”及其他组织的众多研究成果后，对当代科学、科学研究和科学教育的新趋势做了如下概括： 1．由强调“科学即探索与实验”，到更强调“科学即辩护(argument)与解释”。 2．由强调获得答案，到更强调运用证据和策略发展或修正解释。 3．由强调为科学问题提供答案，到更强调交流科学解释。 4．由强调运用实验结果来终结探究，到更强调将实验结果运用于科学辩护与解释。 5．由强调学生个体和学生小组只是分析和综合资料，不为科学结论辩护，到更强调学生小组经常为辩护科学结论而分析和综合资料。 6．由强调演示和证明科学内容的活动，到更强调研究和分析科学问题的活动。 7．由强调脱离情境的探究技能(process skills)，到更强调将探究技能置于情境之中。 8．由强调观察或推理等单个的探究技能，到更强调控制、认知、程序等多元探究技能。 9．由强调极少从事研究以省出时间学习大量科学内容，到更强调从事更多研究以发展关于科学探究和知识的理解、能力与价值观。 10．由强调在一节课内的研究，到更强调将研究延伸到几节课的时间中。 11．由强调学生向老师私下交流思想与结论，到更强调学生与其同学公开交流思想与工作。 12．由强调管理材料和设备，到更强调管理思想和信息。 上述这些浓缩的概括所反映的是科学家视野中的科学、科学探究和科学教育的“形象”的变化。 首先，当今时代对科学的新的理解是：科学即基于证据的思想、解释与辩护。这一“科学观”既继承了“启蒙运动”以后近三百年以来科学与技术思想发展的历史传统，又体现了当今信息时代科学与技术思想发展的新特点、新趋势。 “启蒙运动”以来，人们对科学的理解大致经历了四个阶段。在“启蒙运动”时期，科学既以“理性自由”为基础，又是“理性自由”之体现。正如德国著名哲学史家卡西尔所言：“‘理性’成了18世纪的汇聚点和中心，它表达了该世纪所追求并为之奋斗的一切，表达了该世纪所取得的一切成就。”这种追求“理性自由”的热情，“有如一条河流冲决堤坝，在大自然中朝四面八方急流勇进，汹涌地扫荡挡住它去路的一切。”而所谓“理性”，“是一种引导我们去发现真理、建立真理和确定真理的独创性的理智力量。”“理性”的核心是“实证精神”，自然科学是这种精神的集中体现。“理性”的基本功能是分析还原与综合重建，其中“分析精神”是基础。正是由于追求“理性自由”成为一种时代精神，以实证精神、分析方法和数学计算为特点的新的方法论系统确立，具有真正现代意义的科学由此诞生。显然，此时的科学等同于“理性自由”与实证探究。这是对科学的理解的第一阶段。 然而，“启蒙时期”所崇尚的“理性”本质上是感官经验的组合与联结。用卢梭的话说，几种感觉组合成简单观念，几个简单观念组合成复杂观念，由此构成人的“理性”。这样，“理性”就具有机械、静态、可还原的特征。“理性”来源于外部客观世界在感觉经验中的反映、印刻。由此导致的第一个结果是：使人的心灵和感觉器官成为被动的“受纳器”。同时，“理性的知识”的代表当然是科学，而科学是经由感觉经验而把握的事物的本质、规律、规则、原理，它所体现的是“客观世界”(主要是“自然世界”)的“真理”。这样，科学作为真理的化身，最终变成了静态的“物”，成为了可以传递和储存的对象。这种对科学的理解是“启蒙理性”的必然结果。从对应的历史时期来看，西方“启蒙运动”以后，流行于十九世纪中后期的科学观大致如此，这构成了对科学的理解的第三个阶段。当前，我国科学教育中普遍存在的把科学知识当作传递、灌输和内化的对象的做法，其背后的哲学根源之一即是这种受“启蒙理性”支配的科学观。 当历史发展到十九世纪末、二十世纪初，“启蒙理性”的被动性已获得充分展露。人们日益深切地感受到，这与“启蒙运动”原初倡导的以批判、质疑、判断为特征的“理性自由”渐行渐远，人类社会迫切需要“再一次启蒙”。如果说原初的“启蒙”是从封建迷信中获得解放的话，那么这次“再启蒙”则要从“启蒙理性”的被动性中获得救赎。就科学与科学教育而言，人们一方面坚持“启蒙运动”以后关于科学与科学教育的经验本性的立场，一方面摈弃经验的被动性，基于科学实验重建经验的本质，经验(experience)因而变成实验(experiment)，经验的本质是人对置身于其中的环境、自然、世界的主动反思、探究与问题解决。科学由此成为“探索与实验”。这是对科学的理解的第三阶段。从美国的科学教育理论与实践的历史发展来看，从二十世纪初的杜威到二十世纪50、60年代的布鲁纳，其共同坚持的观点是：“科学即探索与实验”。 二十世纪80、90年代以来的历史，是人类逐步迈入信息时代的历史。在这个时代，每一个人过有创造、有选择的生活不仅是必要的，而且是可能的。在纷繁复杂的信息面前，不做出明智选择、进而从事创造，就不可能有一份健全生活、甚至无法生活。而网络通讯等信息技术工具又为人的选择和创造提供了物质条件和手段。与这个时期相适应的科学开始具有“后学院科学”的性质，即是说科学实践不再局限于科学共同体内部，开始“飞入寻常百姓家”。一方面，科学日益深刻影响社会、文化实践和人们的日常生活，另一方面，公众、产业、教育、政府等日益参与到科学研究进程之中。科学开始成为“公共科学”或“大众科学”。在此背景下，科学的“发现情境”和“辩护情境”的界限日益模糊。科学日益具有解释与辩护的性质，它是一种动态变化且情境关联的有证据的思想。这是人们对科学的理解的第四阶段。 当科学被理解为有证据的思想、解释和辩护的时候，不仅普通大众有了参与科学研究的必要与可能，而且儿童亦可合法参与科学研究。“科学探究”(scientific inquiry)因而具有了新的内涵。 “科学探究”即产生并发展思想，辩护并修正解释。不存在划一的、普适的探究技能。探究技能不仅是情境关联的，而且是复杂、多元的。科学探究过程既体现个体独特性，又体现社会性和对知识的集体创造。 具体言之，“科学研究”的新意义至少包括四个方面：第一，它是专业科学研究人员(即科学家)提出有证据的思想、解释并为之辩护的过程；第二，它是普通大众从事科学研究和技术设计的过程；第三，它是儿童设计和从事科学研究的过程、能力以及对科学探究本质的理解；第四，它是科学教学和学习的取向与策略，即通过探究而教学和学习。这四方面的内涵相互关联。 研究认为，科学教育中的“探究”有五个关键特征：学习者被科学问题所吸引；学习者寻找证据以解释科学问题；学习者基于证据将对科学问题的解释体系化；学习者对其形成的解释进行评价，以获得更恰当的解释；学习者对其提出的解释加以确证和交流。这五个特征可概括为：形成问题——获取证据——形成解释——评价解释——交流解释。而这种对“探究”的理解，直接体现了“科学即基于证据的解释”的新科学观。 （二）科学素养是什么 科学探究是过程，科学素养是结果，二者相互依存。科学探究与科学素养自是一体两面。 “科学素养”(scientific literacy)这一概念伴随20世纪50、60年代美国“课程改革运动”(Curriculum Reform Movement)而系统确立起来。尽管对这一概念的内涵尚未达成共识，但是，把科学素养作为科学教育的目标，已在世界各国取得共识。 美国杰出科学教育专家、美国研究理事会科学、数学与技术教育中心执行主任拜比(Rodger w．Bybee)(他曾是美国“课程改革运动”中推出的著名“新课程”BSCS生物项目组副主任)在研究了众多代表性的关于科学教育改革的文献后，指出：科学教育的目标是达成科学素养。拜比认为，科学素养包括不同的维度或要素，“然而，历史上我们曾过度强调了科学素养的某一维度，如20世纪60年代我们过度强调学科结构，80年代我们过度强调S—T—S主题，或者我们过度关注科学素养的一个方面，如科学术语或过程技能。”他因而认为科学素养应在如下四个维度上保持平衡： 1.功能性科学素养(functional scientific literacy)：即科学(与技术)的术语(vocabulary)。指学习者能够恰当使用科学术语或技术语汇。这大体属于习惯上所称谓的“科学知识与信息”之列，是传统科学教育过度强调的方面。 2.观念性及程序性科学素养(conceptual and procedural scientific literacy)：即科学(与技术)的思想(ideas)及过程(process)。“科学思想”指构成科学各学术领域的主要思想，学习者能够理解构成各科学学术领域基础的概念、原理，即表明有此类素养。“科学过程”指科学探究的基本过程及方法，学习者既能够理解科学探究的性质、又具有从事科学探究的能力，则表明有此类素养。美国另一知名科学教育专家、生物学家摩尔(J．A．Moore)则用“科学即认知方式”(science as away of knowing)一语将科学思想与科学过程两个方面整合起来。这显然让人联想到这类素养与美国20世纪60年代所力倡的“学科结构”的相似性。《全美科学教育标准》将“科学即探究”(science as inquiry)作为“内容标准”之一，则是着力强调这类科学素养。那么，今日日益强调的“科学探究”与50年前力倡的“学科结构”有何区别?显然，其体现的科学观及强调的内容有所不同。如《全美科学教育标准》在规定“9—12年级从事科学探究的必备能力”时，做出下列划分：“确认引导科学研究的问题与概念”；“设计并从事科学研究”；“运用技术以完善研究及成果交流”；“运用逻辑和证据以形成和修改科学解释和模型”；“确认并分析可替代的解释和模型”；“交流并辩护科学论断”。这里强调的重点显然是通过问题的探究而形成自己对自然现象的科学解释和模型，并学会为之辩护和交流。这与当年对“学科结构”的关注相比，更强调科学和科学探究的建构性。 3.多维科学素养(multidimensional scientific literacy)：即科学的情境(context)。科学的产生及发展、科学与技术的性质、科学与技术对个人生活和社会生活的意义等，是此类素养关注的核心。学生应当既理解科学各主要学术领域的历史以及科学与技术的性质，又能够运用科学知识和技能解决个人生活和社会生活中的问题、做出明智判断与抉择。如当社会中、媒体上流传诸如“海南岛产的香蕉能传播SARS病毒”这样的谣言时，学生能够运用科学知识和证据揭示其荒谬之处、进而终止谣言的进一步传播，则表明学生具备此类科学素养。《全美科学教育标准》曾为“科学素养”下过一个这样的定义：“科学素养是关于科学概念和过程的知识和理解。这些‘概念’和‘过程’是做出个人决策，参与公众、文化事务和经济生产所需要的。它也包括各类具体能力。”这个定义显然特别关注科学、技术与个人生活、社会生活的关系问题，也即所谓S—T—S问题。拜比也强调指出：“获得科学素养的关键方面是帮助学习者理解科学在其个人生活和广大社会中的限度和可能性。” 4.名义科学素养(nominal scientific literacy)：即教师和学生视野中的科学。“名义科学素养”是拜比提出的概念，他将之界定为：“名义科学素养意味着学习者能把术语、思想和观点与科学、技术的一般领域联系起来，但这些联系却反映着迷思概念、天真理论或不完整的理解。”拜比认为，尽管“名义科学素养”尚不是真正的、完善的科学素养，但却是上述三类科学素养的共同基础，因为它是学生的科学观与教师的科学观。科学教育中的任何课程必须首先转化为教师的科学观、进而转化为学生的科学观，方能促进学生科学素养的提高。学生的科学观(科学经验与思想)尽管可能是天真的、不完整的、甚至错误的，但却是完善的科学素养的起点与基础。当代认知科学取得的一大成就是发现儿童学习的一大特点：儿童对世界及其运行能够发展自己的理论，而这是其学习过程的重要构成。用美国学者莱斯尼克(Lauren Resnick)的话说：“学习者总是试图将新信息与其已知的事情联系起来，以根据已经建立的结构解释新事物。”儿童是“理论的创造者”。儿童经常在生活中提出自己“天真的理论”(naïve theories)，这些理论是其日后发展成为成熟的科学探究者的基础和生长点。“名义科学素养”这一概念的提出显然与儿童作为“理论的创造者”的认知特点相吻合。从“名义科学素养”出发，通过一系列学生主动参与的科学探究和技术设计活动，逐步发展到成熟而完善的科学素养，是科学教育的一般过程。 由此可见，历经半个世纪的发展之后，当今的“科学素养观”呈现出三个鲜明的特征： 第一，关注科学素养的整体性。功能的、观念的、程序的、多维的、名义的科学素养，是相互交叉、彼此影响、有机统一的整体。这些要素大致包括：科学知识与技能、科学过程与方法、科学思想与精神、科学活动经验。保持彼此间的恰当的平衡和彼此间的有机联系，是至关重要的。倘对某一要素关注过多或过少，必然会打破素养整体的“生态平衡”，从而达不到培养科学素养的目的。 第二，把科学素养与儿童的当前经验和思想有机结合起来。儿童的当前经验和思想不是科学素养形成的障碍，恰恰相反，它是一切科学素养的生长点。儿童自己的科学观是“种子”，在恰当的教育条件下，它会生长为成熟而完善的科学素养。既然“科学是基于证据的思想和解释”，儿童也可能基于证据提出自己对自然现象的解释和思想，而且有其教育合理性。 第三，把科学素养与社会生活完善、社会民主化有机结合起来。科学素养这一概念原本就是“大众主义时代”的产物。如今，无论是联合国教科文组织这样的国际机构，还是某一国家或地区，当倡导旨在培养科学素养的科学教育改革时，都把“科学为大众”(science for all)、“科学为所有学生”(science for all students)、“科学为所有儿童”(science for all children)确立为基本前提。因此，当今的科学素养观内在地包含了教育公平和社会民主化的基本诉求。 （三）科学教育的“范式转型” 科学、科学探究与科学素养观念的改变，必然导致科学教育价值取向的改变乃至整个科学教育的“范式转型”。 当前，世界科学教育的基本趋势是：改变科学研究与科学教育的人为对立，实现科学研究与科学教育的内在统一。传统科学教育观由于把科学研究与科学教育对立起来，科学教育被视为传递科学研究成果的过程，这不仅在科学研究与科学教育之间人为设置了价值等级上的权威与服从关系，而且取缔了科学教育中“科学研究”的合法性，同时弱化了科学研究中所理应承担的“科学教育”的责任。新的科学教育观认为，科学教育的根本特性是“研究性”：科学教育是儿童的真实的科学探究、教师对儿童科学研究的理解与指导、以及教师与儿童合作开展的科学探究这三类“研究”的统一。儿童、教师乃至普通大众，与专职科学家一样，都是“科学研究者”。彼此间的区别不在于有无科学研究，而在于科学研究的目的、内容、方式不同。另一方面，专门的科学研究亦具有内在的教育性：无论科学研究的过程还是结果，都可以转化为对儿童、对普通大众有教育意义和发展价值的资源。对这种新教育观的基本概括即是“探究中心的科学教育”(inquiry—centered science education)。 “探究中心的科学教育”的价值追求和培养目标可概括为： 1.倡导“儿童为本”，培养学生的综合素质和健全人格 科学技术是人积极进取的生活态度和理性精神的体现。科学是人学，是人类文明长期发展的重要构成。当今世界，科技及其成果渗透进人类生活的各个角落。作为一个现代人，没有科学素养是不可想象的。而由前述可知，科学素养包含了与科技相关的方方面面。因此，科学教育的目的决不是为了让儿童掌握尽可能多的科学知识和技能，而是为了全面发展儿童的科学素养、培养儿童的健全个性。科学教育的关键是将科学技术知识还原、转化，使之切近儿童当前的经验，让儿童亲近、喜欢科学，反思、探究科学。 通过创设科学与艺术、科学与文学、科学技术与社会诸方面存在内在联系的探究情境，让学生将科学素养与人文素养整合于一体，既能在批判、反思中变革世界，又能在体验、交往中融入、热爱并看护世界，由此形成理智与情感、自我与世界交融整合的健全人格。 2.倡导“生活取向”，培养学生从事个人生活决策和对待公共生活的科学意识和能力 现代社会，科学技术在生活中、由于生活并为了生活，科学、生活与人的存在直接统一。儿童只有从沉潜其中的现实生活世界发现科学技术的奥秘，才能从日常生活中脱颖而出，既理解科学技术的真谛，又学会反思生活、热爱生活。科学教育的关键是从儿童的日常生活中发现科学探究和技术设计的主题，在探究和设计活动中理解、运用科学技术知识，形成科学意识、科学思想和技术设计能力，将之进一步融人生活、提升生活。 通过提供历史与现实中典型的个人与公共生活情境，让学生在活动中意识到：无论从事个人生活决策、进行人生规划，还是对待公共生活、处理社会事务，都需要科学观念和科学过程，都需要有科学和技术根据的观点或立场；通过丰富多彩的活动，让学生发展科学决策的知识、技能和能力。 3.倡导“探究取向”，培养学生科学探究与技术设计的兴趣和能力 科学技术永远处于探究、创造的过程之中。科学的本质是探究。无论是科学技术的最初发现、发明，还是科学技术的传播、再生，都离不开探究与创造。“探究”不仅是科学技术专业人员的工作方式，还是科学教育的基本取向。因此，科学教育决不是把专业人员发现或发明的成果(科学知识体系)传递或灌输给学生，而是创造学生从事科学探究和技术设计的情境，让学生在真实的探究和设计活动中产生自己的科学思想和技术方案。 通过创设引人入胜且具有适度挑战性的问题情境，让学生持续投入各类体现其个性特点的科学探究活动，亲身经历设计研究实验、从事科学观察、基于证据形成理论假设等典型科学探究过程；通过提供真实的、与生活密切联系的技术问题情境，让学生持续投入富有想象力的技术设计活动，发展技术意识和操作能力；让学生在活动中意识到，尽管科学和技术各有不同的特点和历史，但二者相互依存、相互促进。 这种“探究中心的科学教育”既是我国科学教育的理想，又是其必然发展方向。 二、理科教学中如何实施科学探究性学习？ 首先必须明白：探究性学习≠研究性学习 （一）什么叫做探究性学习？它与研究性学习是不是一回事？ 简而言之，探究性学习是与接受式学习相对的，它是一种在好奇心驱使下的、以问题为导向的、学生有高度智力投入且内容和形式都十分丰富的学习活动。其基本特征可以概括为“活”和“动”两个字。“活”一方面表现为学生的积极性和主动性，另一方面表现为学习活动的生成性。教室里实际所发生的一切不可能都由教师所预设，学生的思维常常迸发出令教师意想不到的智慧的火花；“动”表现为学生真正的动手操作、动眼观察、动脑思考。从本质上看，它和研究性学习没有什么区别。然而，在新课程中，研究性学习的实施是通过综合实践活动这样一种特殊形态的课程来进行的，而探究式学习则是贯穿于各学科课程标准和教材之中的。 科学探究：改变学习方式的突破口 （二）为什么理科各学科的国家课程标准要把科学探究置于核心地位？ 我想至少有以下三个方面的理由。20世纪80年代以来，世界性的科学教育改革风起云涌。无论是人类所面临的日益严重的全球性问题、国家间日益激烈的国力竞争，还是学校教育的现状，都促使世界各国特别是西方发达国家不约而同地把目光投向中小学教育，特别是科学教育的加强和改进。通过优质的基础教育特别是科学教育提高全民的科学素养就成了当今世界上一个国家谋求发展的战略。我国在新一轮国家基础教育课程改革中，特别强调学生学习方式的改善，在理科各科的国家课程标准中，将科学探究作为核心，是科教兴国战略在理科课程改革中的具体体现。 此外，本次课程改革的核心目标是实现课程功能的转变，就是要改变课程过于注重知识传授的倾向，强调形成积极主动的学习态度，使获得知识与技能的过程成为学会学习和形成正确价值观的过程。实现这样三位一体的课程功能，探究性学习是一个比较理想的载体。好的探究性学习活动，通过富有启发性的问题、或能激起问题的事物或现象，驱动学生积极主动地进行观察、实验、收集事实证据、提出和求证假说、做出解释等建构知识的活动，通过交流、辩论，使学生不仅能扩展自己对知识的理解，而且能提高质疑、推理和批判性地思考科学现象的能力。通过“做”科学，学生既能学到知识，又能掌握科学的思维方法，同时形成正确的科学态度。 还有一个重要的理由来自人们对学生如何学习科学的认识。对于不少科学知识内容，亲历探究是真正体验科学之魅力的最好途径。 理科课程突出科学探究的学习方式，旨在让学生通过手脑并用的探究活动，学习科学知识和方法，增进对科学的理解，体验探究的乐趣。 选择核心内容让学生探究 （三）在实际教学中了解到，探究式学习在贯彻中遇到诸多问题，作为教师如何给以恰当的引导。 在义务教育理科的国家课程标准中，科学探究既作为科学学习内容，又作为科学学习方法出现，目的在于通过亲历科学探究活动，让学生既学到科学知识，又培养科学探究能力，同时增加对科学探究的理解。要实现这样的目标，时间确实是一个重要的问题，因为探究学习的确需要更多的时间。然而，在这个问题的理解上普遍存在误区，那就是我们往往是静态地、孤立地计算探究性学习所花费的时间，而没有考虑学生真正掌握知识为日后的学习所省下的麻烦。事实上，从学生真正理解的角度来计算，那种“堤内损失堤外补”的办法反而是效率更低的。 谈到时间的问题，还有一个相关的问题也是至关重要的，那就是探究性学习的选题。学科教学中选择探究性学习的内容自然要依据课程标准，但我们不可能也没有必要将所有的内容都设计成探究性的。最值得选择的内容，应该是对于学科来说具有核心和基础地位的那些概念和规律性知识，因为学生真正理解了这样的知识，就等于掌握了学科知识的主干，形成了扩充和扩展自己知识结构的能力。在这样的知识的学习上，多花一点时间是没有多大争议的。 教师应当是“向导”而不是“看守” （四）积极发挥教师在课堂探究性教学中的作用 时间不应该成为阻碍科学探究性学习实施的障碍。不过，教师在探究性学习中的作用是另一个棘手的问题。许多人感到探究性的课堂很不好控制，我们也看到一些探究课显得乱糟糟的。而有人认为，“乱”说明学生活动起来了，这正是新课程理念的反映。 首先，如果认为课堂的一切都要在教师的掌握之中，教师失去对课堂的控制就意味着教学的失败，这就涉及到观念转变的问题了。既然探究性学习是学习者自己理解和发现世界的过程，教师的角色就应该是这种过程的促进者和引导者。因此，探究性科学教学需要从根本上重新考虑教师和学生的关系。如果我们承认学生是有思想、有头脑的活生生的人，而不是一个由教师操纵的机器，那在课堂上要刻意谋求的就不是控制课堂，而是如何引领学生探索知识的奥秘，这就是人们常说的对于学生来说教师应该是guider(向导)而不是guarder(看守)。 解决了观念的问题，技术的问题同样棘手。我曾经听过这样一堂课，教师在不到10分钟的时间内，先后组织了学生的小组讨论和跨小组的讨论。学生真可谓“动”起来了。可是，学生是怎么“动”的？又“动”了些什么呢？我们看到的是小组讨论时，每个人都在高声地说，谁也听不清谁。而刚刚讨论不到5分钟，学生又要进行跨小组的讨论。这样，大量时间都花在了体现“小组之间也有交流”的形式上了。其实，科学探究真正要强调的是“动脑”，学生肢体上的“动”、嘴巴上的“动”，最终都是为了更好地、更积极地投入思考。从这个意义上说，就是“行动不如心动”。谈到这里，我特别要指出的是，尽管科学探究性教学中，不能老是牵着学生的思维沿着教师预设的轨道行进，但探究性教学决不等于课堂上的杂乱无章，而应该是一种精心设计的教学活动。一个富有启发性的问题、一个针对性强又富有挑战性的任务提出后，课堂上可能很寂静，但此时学生的头脑也许“动”得是最激烈的。 探究性教学是一种精心设计的教学活动 （五）探究性教学实际上是一种精心设计的教学活动，这样是不是会与探究性学习的开放性、自主性、生成性相矛盾？ 教学活动被“精心设计”之后，怎么能保证“开放性”、“自主性”和“生成性”呢？这似乎有矛盾。但实际上，不管是问题的“开放”、学生的“自主”，还是课堂上教与学的“生成”都不是目的，我们最应该关注的应该是教室里实实在在所发生的学生的学习活动，我们最终所追求的也正是学生学习活动的质量。因此，我们不仅要关心课堂“开放得如何”与“生成得如何”、学生“自主得如何”，还要计较课堂是“如何开放”与“如何生成”的，学生又是“如何自主”的，更不能不管课堂“开放了什么”与“生成了什么”、学生“自主学习了什么”。因为新课程所提倡的科学探究性学习承载着科学知识的掌握、科学探究能力的发展、科学精神和科学思维习惯的培养等多重任务。正是这样的任务决定了“探究性教学实际上是一种精心设计的教学活动”。 科学探究并不神秘 （六）推行科学探究性学习确实是一项长期而艰巨的任务。针对当前比较突出的问题，特别加强下列几方面的工作？ 人类与生俱来具有探究的本能，探究的过程是由一个人的好奇心、求知欲或要理解观察到的内容、解决一个问题的热情所驱动的。不应该神话科学探究，我们没有必要纠缠一堂课是否完整地经历了探究的几个环节，在每一个环节学生是否达到了自主探究的程度；也没有必要刻意去追求学生在程序上、形式上是否重复科学家发现的过程，我们真正关注的是学生的“学”。如果探究的环节都有了，探究的程序也都走过了，科学家的样子也做得像模像样了，学生的学习却仍然是机械的而不是有意义的，那样的探究又有什么真正的价值？ 另外，探究性学习需要教师为学生营造一个宽松、民主、和谐的课堂学习环境，学生的想法即使与标准答案不一致也应得到理解和尊重。没有一个有利于教学创新的课堂教学评价环境，在那种刻板僵化、追求形式、面面俱到的课堂教学评价模式的压力下，很难想象一个教师在课堂上会真正聚焦于学生实际的学习生活、教室里师生互动和生生互动的质与量 三、理科教学中如何实施探究性教学？ 学生自主探究性活动，是指学生从身边的生活、学习以及周围的环境中发现问题，通过信息收集处理、实验论证等分析问题，并提出问题解决的最佳方案的活动方式。探究性活动是丰富学生的生活体验，激发学生创新意识的有效途径。 新课程标准中明确提出:“教师要善于引导学生从真实的情境中发现问题，有针对性地展开讨论，提出解决问题的思路，使学生的认识逐步得到发展。”因此，教师在教学中要善于创设问题情境，通过实验、观察、阅读教材等途经引导学生发现和提出问题，以问题为中心组织教学，将新知识置于问题情境中，使获得知识的过程成为学生主动提出问题、分析问题和解决问题的过程。 开展数学探究性活动，能有效地沟通数学与生活之间的联系，激发学生学习数学的兴趣，并让他们学会用数学的方法去研究现实数学问题，在探究的过程中学习数学、理解数学、发展数学。 作为自然科学包括理、化、生和自然都是以实验为基础的自然科学，这些学科的形成和发展，新物质的发现和发明无处不闪烁着探究性思维的光芒。因此，作为理科教师，我们应该注重培养学生探究问题的方法和能力，让教学过程尽可能地成为学生自主探究学习的过程。在教学中，教师要尽可能把教学过程设计成“利用实验——发现问题——分析问题——解决问题”的创造型模式，着力营造“情感共鸣沟通，信息反馈畅通，思维活泼流畅，创造精神涌动”的“情知融合”的新型教学意境。 探究性学习表现在课堂上，主要有七大环节，现就这些环节在课堂教学中的运用提出如下建议： （一）提出问题 提出问题是进行探究学习活动的第一个环节，这实际上也就是教师在课堂上想让学生学习的问题，但问题怎样提出和在何种情境下提出，对学生探究问题和解决问题是至关重要的。所以我们要在课堂上创设最佳问题情境，这样才能更好地激起学生学习的兴趣和探究的欲望。问题情境是一种心理状态，一种当学生接触到的学习内容与其原有认知水平不和谐、不平衡时，学生对疑难问题急需通达解决的这样的心理状态。并不是任何情境都能使学生产生心理困境，非常熟悉或者完全陌生的事物都不能有效地激发学生的思维活动，不能构成问题情境。只有那些难易适度、有助于学生形成“心求通而未通”的认知冲突的问题或事物，才是构成问题情境的最佳素材，才能激发学生积极思维的学习动机和探究欲望。在新教材使用中，创设最佳问题情境主要有： 1.矛盾对立型问题情境：就是设计一定的问题情境，诱使学生对结果做出矛盾对立、甚至是截然相反的两种预测，以激起学生较强的情感反映和急切的求知欲望；然后可让持有不同观点的学生各抒己见，甚至展开辩论；进而最后用实验或事实材料判定其中一种预测，以便学生进入急于想了解自己究竟为什么对或错的状态。例如：学生在学习CO2性质之后(小学自然和初中化学中都有这个实验)，设计二氧化碳灭火实验，点燃一高一低的两支蜡烛,放在一个大烧杯内,向大烧杯内倒入二氧化碳气体，问哪一支蜡烛先熄灭?学生中存在三种矛盾对立的假设:有的同学认为高的一支蜡烛先熄灭, 有的同学认为低的一支蜡烛先熄灭, 也有同学认为两支蜡烛会一起熄灭。然后,通过实验观察得到低的一支蜡烛先熄灭，实验结果与我们假设相同或者矛盾。学生急于想了解自己究竟为什么对或错，自觉进入想探究问题的思维兴奋状态。 2.出乎意料型问题情境：就是设计一种问题情境，使学生对结果做出较为一致的并很自信回答或预测,而最后的结果却出乎意料从而使他们一下子全神贯注于“为什么会是这个结果？”进而产生一种“噢、原来如此”的恍然大悟的满足感。 3.选择困惑型问题情境：就是设计一种问题情境，有几种比较相似、迷惑性较大的答案选择，学生一时难于做出正确抉择，即使做出抉择，往往只能知其然不知所以然在这种情况下学生不得不认真对待面前的问题，展开思考。 4.无所适从型问题情境：就是设计一种问题情境，使学生感到既陌生又熟悉，好像明白却又不明白，不知该从何入手解答问题。这样一来容易激励学生非将问题弄个水落石出不可。 （二）猜想与假设： 猜想和想象是思维探索的翅膀。爱因斯坦说：“想象比知识更重要，因为知识是有限的，而想象可以包罗整个宇宙。”在教学中，引导学生进行猜想与假设，往往能缩短解决问题的时间，获得发现问题的机会，锻炼学生科学的思维。科学猜想不同于胡思乱想。科学猜想一般有以下几个基本要素。第一，因为科学猜想往往是一种知识飞跃性的联结，因此要有扎实的基础知识和丰富的经验的支持。第二，是要有能迅速摆脱表象干扰的敏锐的洞察力和丰富的想象力。第三，要有执着追求的情感。因此，培养学生的科学猜想和想象力，首先要使学生学好有关的基础知识。其次，新知识的产生除去推理外，常常包含前人的想象因素，因此在教学中应根据教材潜在的因素，创设科学猜想情境，提供科学猜想材料，诱发学生的创造性猜想。另外，还应指导学生掌握一些科学猜想的方法，像类比、归纳等。著名的哥得巴赫猜想就是通过归纳提出来的，而仿生学的诞生则是类比联想的典型实例。 （三）设计解决问题的方案： 此环节要放开让学生自己设计解决问题的方案，教师不能包办代替，也不要怕浪费时间，要让学生竭力设计方案来证实自己的猜想和假设的正确性。由于学生的个体差异，当一个问题出现的时候，每个学生都会联系自己的经验和知识，用自己的方式来思考问题、解决问题。这就必然会出现解决问题不同的思路和方法，让学生用自己的语言表达对自己方案的理解。如：在总结轴对称图形与轴对称的不同点时，不同层次的学生会总结出不同说法，在共同相互讨论中获得统一，以如剪纸游戏中不同层次学生剪出不同的对称图形。在教学时要让学生有充分的空间和时间说自己想说的，做自己想做的，体验成功的乐趣，因为学生剪出不同的对称图形不但非常自然，也很可贵，这是学生对生活经验的一种自觉提升，它更接近数学学习的本质。 （四）进行实验探究过程： 此环节虽然是探究学习活动的中心环节，但是只要前面设计方案正确，只需要放开让学生自己按照设计的解决问题方案去做就可以了。对于理、化、生、自然学科来说，此过程也就是学生实验操作的过程，这里教师要注意随堂指导学生完成实验探究活动。 （五）分析和论证，得出结论： 此环节是对科学探究中或实验操作过程中，得到的数据进行收集和整理得出相关结论的过程。数学是很严密的科学，只要探究思路和方法正确，结论自然是正确的，但理、化、生、自然学科的实验中往往由于实验误差、仪器方面的原因，可能出现数据很不一致，甚至个别时候有的学生还得出错误的结论，教师要耐心和学生一起分析错误的原因，实验重做都可以，注意不要粗暴行事、一棍子打死，以免打击学生探究的积极性和自信心，影响我们的下次探究活动。 （六）评估： 所谓评估就是让学生找出在探究过程中或者实验过程中有没有不合理的地方，操作中有没有失误，获得的数据和所得的结论是不是可靠。此过程最好是让学生自己说出，同学们一起进行评估，以增强学生辨别是非的能力和同学之间互相帮助的意识。当然如果遇到较大困难，教师也可以和学生一起解决，但教师要尽可能地少参与。 （七）交流与合作： 教学中加强讨论、合作活动，不仅有利于学生之间的相互补充、相互帮助，还有利于学生学会合作、学会讨论，加强交流、增强整体意识，在整体中培养自己的创新素质，发挥自己的创新才能。组织小组学习：通常同桌或四人一个小组对探究结果进行互相讨论、互相补充、互相学习，让每个同学都发表自己的见解，充分发挥生生间的互补作用，为全体学生，尤其为学习困难生提供更多的课堂参与机会，并将个人独立思考的成果转化为全组、全班共有的认知成果，培养学生的群体意识及合作能力。如：在按教材中的意途教好了圆的面积的计算公式之后，让学生讨论除了剪拼成平行四边形来推导，还可不可以把它剪拼成其它图形来推导呢？这样学生在推导中已经掌握了一定的数学思想之后再让他们小组讨论，更容易发挥学生们的创新才能。有的学生就想出了可以拼成三角形来推导，有的学生甚至想把它拼成平行四边形、梯形等，这样一来学生的思维就宽了。 当然也并不是每次探究活动都必须要进行以上七个环节，可以根据授课内容和实际情况进行其中几个环节的探究活动。同时也并不是每一节课都要使用探究学习，我们要根据具体的教材内容来安排授课的具体方法，但是希望在能进行探究学习的课程内容中要尽量让学生探究，尤其是使用新教材的年级的老师一定要把课本中规定的探究性内容开展好探究活动，不能怕浪费时间或怕麻烦而用讲授来代替探究活动。 所谓教学反思是指回顾和思考你在课堂探究教学过程中，对以上七个环节中有哪一个环节做的比较成功，有哪一环节中还有不足之处，进行总结，以便于下一节课或者下一学年度教学过程中进行改进。反思时要注意对上课的每一个环节逐一反思，详细记录每一个环节中的成功与失败，特别是对感觉不太如人意的地方，要分析是什么原因造成的，到底是课堂教学设计上的问题，还是教师、学生的问题或者是仪器等其它原因造成的，应该怎样改进，必要时可以向同科的教师请教，发挥群体优势帮助解决，并在备课中详细记录改进的意见和措施，以留下以后教学改进的可持续发展资源。只有这样，我们教师的课堂教学水平才能一节比一节有所改进，一学年比一学年有更大的提高。 因此，我们教师在探究式实验教学中应做到三个字 “引” “放” “控” 1.正确引导： 帮助学生理解物理实验的一般模式，使之掌握用实验来验证、归纳规律的方法； 引导学生掌握正确的实验操作技能，主要是使之熟悉各种仪器的原理和构造，学会操作方法； 引导学生养成严谨的科学作风。 2.敢于放手： 新课程《标准》把提高学生的能力和素质摆到了非常重要的地位，探究实验正是达到这一目的的最好手段。 要敢于放手让学生自主观察、实验、思考，让具体的自然事物、有趣的自然现象去紧紧吸引学生，激活学生思维。提高学生的探究能力。 3.有效控制： 教师一忌当“保姆”，把实验一手操办； 二忌当“看客”，对学生听之任之； 三忌当“杀手”，对学生指手划脚。
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