科学探究的指导性问题探析
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作者: 罗国忠
摘 要：尽管学生在科学探究时经历与科学家相似的活动及思维，但受学生认知水平、班额大小、课时分配等内外因素的影响，学生的科学探究有别于科学家的科学探究，学生需要在教师指导下进行探究，其指导程度可以根据实际情况进行调整。
关键词：学生；科学家；科学探究；差异
一、问题的产生
自我国基础教育课程改革启动以来，探究教学已成为科学教育界的研究热点。但迄今为止，人们对科学探究的某些问题仍没有统一的认识。例如，我国《物理课程标准》对科学探究是这样描述的：学生在科学探究活动中，通过经历与科学家进行科学探究时的相似过程。但是，科学家的“过程”是怎样的?学生的探究应该“相似”到什么程度?这对于缺乏科学探究经历的我国教师来说，很容易造成不同的理解。理解的差异必然导致教学行为的差异，如对同样的探究内容，有的教师指导很少，有的教师指导较多。有学者对后者斥之为“他主性、控制性强”、“学生自主建构空间有限”，似乎教师应该完全放手，这样才像科学家的探究过程；但也有学者持不同看法，“探究教学就是学生在教师指导下，为获得科学素养，以类似科学探究的方式所开展的学习活动”，这种看法则强调教师在学生科学探究中的指导作用。这种认识差异不是个案，它反映了一个教师很关心的重要问题：教师在学生的科学探究过程中应起什么作用?
二、两种科学探究观
要弄清教师在探究过程中的作用，就必须先弄清科学探究是怎样的。然而，由于科学探究的复杂性，国际科学教育界对科学探究也没有统一的界定。Woolnough(1990)认为，科学探究是一个不太整齐的过程，它未必有一种方法，可能有多种方法，这与研究者的灵感、直觉、兴趣、世界观等主体特征有很大关系。而Hodson(1993)则进一步认为，真实情境中的科学探究是一个流体，探究中的决策和行动依赖于情境，而探究的每一步都会以某种方式改变情境，下一步的决策和行动将建立在新情境中。尽管持类似看法的研究者对科学探究的界定都不一样，但都反对把科学探究分解成子过程，否则将使科学探究失去本来面目。在他们那里，科学探究能力被描述成“缄默知识”，而这种“缄默知识”不可明确地教，只能通过体验而内化，因而学习科学探究的有效途径就是在真实情境中做科学探究，并由一个有经验的教师提供支持、批评和建议。
但是，加涅认为，尽管不同科学家的探究过程不相同，但其探究活动仍存在一些相同的关键特征或要素，如观察、分类、描述、操作定义、假设、控制变量、实验、解释数据、形成结论等。加涅把这些要素和学习联系起来，声称学生掌握了这些过程技能，就能逐渐掌握复杂技能，直至从事复杂的科学探究。这种看法不无道理，科学家从事科学探究类似于运动员打篮球，不同运动员在比赛中的动作流程、风格等未必一样，但这并不能否认篮球运动有些基本的动作要素，因此体育教师常常在教学中让学生练习这些分解的基本动作，如运球、传接球、三大步上篮、扣篮等基本动作，待学生把这些基本动作学会后，再整合，直至熟练运用，带有个人特征。
也许，以上两种科学探究观都是合理的，不应互相排斥。正如后现代科学所言“对同一事实不会有中心、唯一的描述，而是存在着非中心的多元描述，这些描述都是从不同角度对事物的透视，它们之间是“平权”的，都有其价值所在。”但相对而言，建立在过程要素基础上的探究教学目标和评价目标明确，操作性强，因而对在起源于20世纪60年代的国际科学课程改革产生了相当大的影响。不同的是，后来的研究者或研究团体提出的特征或要素各有侧重，有多有少，但没有本质差异。应该说，我国后来开发的各门自然学科课程标准就是以此为参照的，只是语言表述有所差异，但没有实质性差异。
三、教师的指导作用
从操作角度来看，我们也可以把科学探究的特征或要素理解成科学探究的基本程序。尽管反对者说，这些程序只是科学家报告其研究的程序，并非真正的科学探究活动程序。但是，开展探究教学数十年的西方国家已通过实践证明，以这种基本程序为基础，采用不同的变式，是行之有效的。为便于讨论这些变式，我们在图1中用横坐标和纵坐标分别表示教师的指导程度和探究的开放程度两个维度。从左往右，教师指导越来越少、学生自主越来越多；从下往上，探究任务结构性越来越差、开放性越来越大。在教学设计时，可以根据学生发展水平、教学目标、班额大小、课时多少、器材多少等因素，调整教师的指导程度和探究的开放程度，从而获得对应于A、B、C、D、E和F等点的不同探究教学变式。
图1是在整体上调整，当然也可以在具体要素上调整。例如，调整教师在每一要素上的指导程度，可得到表1的结果。
从表的右栏到左栏，师的指导和帮助越来越少，学生探究的自主性和独立性越来越强，越来越接近与实际的科学探究。尽管不能简单地划分探究教学为多少个类型，但为讨论方便，这里还是把科学探究大致划分为开放型探究、指导型探究、结构型探究。不同类型的探究活动有着其相应的教育功能，教师可以根据教学需要和学生实际情况，选择或设计适当的探究类型。美国学者Germann认为，科学探究类似于认知心理学的产生式系统，学生完成探究的每一步骤不仅取决于相关知识和技能，还取决于先前步骤的完成质量。因此，如果在教学中采用开放型探究，一旦某个探究环节失败，下面环节也会失败，以至发生连锁反应，这容易挫伤中下水平学生的探究热情。显然，如果在评价中采用开放型探究，学生将连续失分，这是不公平的。为此，Germann开发了指导型探究，即教师在学生每进行下一步探究之前，几乎都给学生提供上一步骤的范本答案(model response)(即正确的、但不是唯一的答案)，引导学生完成探究。由于该方法的教学效果显著，不仅被很多教师采用，后来还被采用在美国密苏里州大规模的科学探究能力表现性评价中。
应该说，开放型探究适合高水平学生，而指导型探究适合中下水平学生，适合探究教学的初始阶段。无疑，与开展了探究教学几十年的美国相比，我国的探究教学处于比较稚嫩的初始阶段，指导型探究将是我国探究教学的主流形式之一，其指导程度可以随教师探究教学水平的提高和学生探究能力的增强而减少。但一些学者对此有不同看法，认为学生科学探究的本质与核心是自主建构，对教师的指导持批评态度。但理论和实践已反复证明，过于强调自主建构，很容易走向忽视社会性建构的另一极端。例如，课改启动以来，一些教师受激进建构主义的影响，在学生“自主探究”遇到困难时，任其“自主、交流、合作”；对于学生各种各样的“探究结论”，教师一律给予称赞，生怕伤害学生探究热情等等，这样势必会给学生这样一个体验：科学探究原来就是这样任意和浪漫。激进建构主义思想已在国内产生了负面影响，以至有国内学者批评“我国社会现阶段并不是如有些人所想象的那样已进入后现代社会，‘科学主义’或‘工具理性’肆虐了。”其实，即使在激进建构主义发源地的美国，也主张“科学教师就是科学界在课堂上的代表”。这明白地告诉我们，毕竟学生不是科学家，认知水平有限，没有教师的指导，其探究将是盲目、低效甚至无效的。
四、结论
尽管学生在科学探究时经历与科学家相似的活动及思维，但与科学家的科学探究还是有区别的。科学家是做真实的科学探究，其探究是开放性的；而学生是学习如何做科学探究，况且受认知水平、班额大、时间紧等内外因素的制约，必然需要教师指导。当然，可以根据实际情况的变化调整教师的指导程度，如学生的探究能力提高了，可以逐步减少教师的指导。总之，探究教学应该多样化，开放型探究、指导型探究、结构型探究等各有用场。
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（责任编辑：李雪虹）
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