1 第四章 探究式科学教育实践中的要点 在近几年“做中学”的科学教育实践中，教师创造了不少好的经验， 也提出了不少感到困惑的问题。根据我们和教师的接触，以及对我国探究 式科学教育教材的一些调研，我们把实践中的一些主要问题提出来，在本 章中再加以强调和讨论。这些问题不是杜撰的，而是在实践中反复出现的， 有的甚至是经过多次讨论仍不能统一意见的问题，我们希望能引起重视， 引起讨论甚至辩论，这些问题不研究清楚，将会影响探究式科学教育的发 展。 第一节 提出合适的探究问题 根据观察和可以得到的信息提出要探究的问题，这是探究式科学教育 中很重要的起步。 儿童独立地提出问题经常会遇到困难, 这时需要在老师引 导下形成探究的问题。但是，无论怎样提出问题，都应以学生已有的看法 和经验为探究的起点，以学生可能在自己努力，或在教师和同学的帮助下 可以达到的发展程度为目标，因为只有这样做，儿童学习才是有效的。 形成问题的过程可以表示为图4 . 1 图 4 . 1 形成探究问题的过程 教师展示有关材料、 提供信息， 设置环境， 开展科学活动。 学生接触和进入境 界， 了解和分享信息。 教师了解学生的初始想法， 引导学生聚焦问题： 我们已经知道什么？ 我们对什么感兴趣？ 你们想会发生什么？ 我们需要发现什么？ 我们需要回答的问题是什么？ 学生的初始想法或概 念。 形成探究的问题 2 为了了解儿童的初始想法，教师可以运用表 4 . 1 中所介绍的实际教学 策略。 策略 教师/ 学生活动 例子 1 . 画图 让学生画图画，表达他们对某个 事件的看法 我们是如何听见鼓声的？ 当种子开始生长时发生了什 么？ 2 . 画网状图 学生画一个网状图，显示想到的 与教学主题有关的所有词汇。 画网状图的活动可以由每个学生 独立完成，或者由学生集体讨论 来完成。 参见第三章图 3 . 3 、3 . 5 3 . K WL H 图 我们知道 （K n o w ） 什么？ 我们想 （Wa n t ） 知 道什么？ 我 们 已 经 了 解 （ L e a r n ） 了 什 么？ 我 们 是 如 何 （H o w ） 了解的？ 教师将学生带入一些活动，然后 准备一个分成四个栏目的图表 K / W/ L / H 学生为每一个栏目提供自己的观 点 我们对漂浮的东西有什么了 解？ 我们想知道是否所有漂浮的 东西都有空气在里面？ 我们了解到一些不含空气的 东西也漂浮 我们了解到物体的形状对于 漂浮十分重要 我们通过用粘土和锡箔纸进 行试验，可以演示这一点 4 . 概念图 向学生讲授与教学主题有关的关 键词，并插入连接词，以显示这 些关键词之间的关系。最好把关 键词写在小纸片上来完成此项工 作（每张纸上写一个词，以便能 够将其移动） 。 参见第三章图 3 . 4 , 3 . 5 , 4 . 2 , 4 . 3 5 . 为某个事件或现 象选择一项解释 教师在卡片上提供一系列插图解 释，让学生分组讨论。 提供对解释形成白昼和黑夜 释的一些绘画 6 . 进行预测 （画图或 文字） 学生们用图画或文字说明当某个 事件的条件改变时会出现什么情 况。 如果将物体移近光线，影子会 变小吗？ 7 . 提问 学生对教师提出的关键问题进行 回答。 教师展示一系列有生命体和 无生命物体的照片后，提问， 那些是活的？为什么？。 表 4 . 1 用于了解学生初始想法的课堂策略 3 在确定探究的题目时，应该注意的问题有以下几点: 一探究的题目与方式符合儿童实际的认知水平。 在探究式科学教育中，可以有不同的探究方式。最常运用的是在教室 里进行“公平的试验” 。在试验中一次改变一个变量，保持其他变量不变来 观察试验的结果。如：怎样让盐在水里溶解得快一点？怎么让洗过的衣服 干得快一点？等等。这样的探究题目，一般效果较好，但是不一定都适合 幼儿园的孩子。 经常使用的探究方法还有观察。通过观察对一个我们不能简单改变的 自然现象或规律进行探究，有的需要时间长，有的需要时间并不长，可以 在教室里实现。例如像：比较不同的液体混合以后的情况；观察水对种子 发芽的影响等，可以在教室里实现。如果要观察太阳照射形成的影子在一 天里的变化，比较容易实现。要研究植物在一年里的生长过程和发生的变 化，则需要较长的时间，实现起来比较困难，不是所有的孩子都有兴趣。 还有一类观察是为了辨别特征，进行分类，如对植物和动物分类等，可以 对不同年龄的儿童设置不同的深度。观察和儿童生活联系紧密的自然现象 和身边熟悉的物件, 特别适合幼儿园和低年级的学生进行。 有些探究的题目需要具有某些知识准备，在前面列举的有关蜗牛案例 的实践中，教师最初希望一开始就要求学生探究“蜗牛喜欢吃什么？”但 是没有成功。老师提出问题以后，学生不是在回答老师提出的问题，而是 在不停的说“老师，快看，它钻出来了！ ” “它的眼睛长在那儿呀？”, 教师认识到，探究的课题必须符合儿童原有的知识基础和生活经验。教师 总结了在课堂上获得的经验以后, 增加了“蜗牛是什么样子的? ”和“蜗牛 喜欢住在什么样的地方？”两个科学活动，孩子把蜗牛养在学校里，很自 然要关心蜗牛吃什么， “蜗牛喜欢吃什么？”的探究课题就能进行了。 在上一章中，我们还提到要逐步建构学生的科学概念，所以，我们也 不主张过早的让幼儿园和低年级的学生做电学方面的探究。现在，电动玩 具在市场上很多，不少幼儿园也购买了一些包含有电路的教具，如果不能 讲清科学的道理，那么这种探究不过是把学生在家里玩，变成在学校里玩。 只是玩，并不等于探究，那种把探究式学习简单解释为“玩中学”的提法 是不全面的。 在有些试验区的科学课上。让幼儿园的孩子做小电珠的实验，让儿童 观察小电珠的形状，我们认为这个案例设计得不够好。小电珠的形状并不4 是小电珠分类的主要依据，不说明什么科学概念和问题，虽然把电路接通， 小电珠亮了，孩子可能并没有明白道理。因此，在儿童掌握了导电的概念 以后，再做小电珠的实验更合理。有这样一个为小学较高年级设计的有关 导电的案例，似乎更好一点： 给学生一个小电珠，一个干电池盒，几种同样长度，不同材料的线段， 包括导电性能好的、差的、不导电物质的线段。另外，给学生准备一个带 有两个接头的封闭的盒子，盒子里有一根线材，它和给学生的线材中的某 一种线材相同，但因为是封闭在盒子里的，学生看不见。请学生设计实验， 并根据试验情况，证实盒子里看不见那段线材是那一种。通过这个试验可 以让学生探究不同材料所具有的不同的导电特性。 二 问题应和一个通过这次探究可以证实的自然科学的概念有关( 参见 3 . 4 节) 。最好一次集中探讨一个问题，并不是向学生提出一大堆问题，或 是不明确的科学问题。 像方框中介绍的课堂上的情景设置，教师不是在集中问题，而是引出 了许多涉及面很广的问题， 而且是和学生熟悉的实际环境相距较远的情景， 学生无法在此基础上开展进一步的探究。 在教育部颁布的小学科学标准中， 把用韭菜治疗鸡瘟作为典型探究案 例，我们认为，不是很恰当的科学探究问题。因为鸡生的是什么病？不清 楚。韭菜为什么能治好这种鸡的病？也不清楚。虽然在这个具体情况下， 鸡的病治好了，但是对照一下我们在第一章中给出的科学研究的原则，就 知道这本身就不是一个科学研究的过程。在医学漫长的发展过程中，只是 到了近一百多年引入了物理、化学、数学等科学学科以后，医学才发展成 为一门科学的学科。疾病的机理和治疗很复杂，不是说病治好了，就是科 学的，当然目前医学科学也有许多疾病无法治愈，科学还需要进一步发展。 这样的案例似不应推荐给小学生来进行。 还有的书中提出的案例要求学生观察和统计下落的树叶是叶面正面朝有一篇介绍科学探究的文章“让学生自主探究” ，其有这样的一段老师对课 堂教学提问的描述： 例如：在讲天体运动时，我以神州五号为例问学生，有谁知道宇航员在太空 是怎样生活的？他们看太空是怎样的？有什么样的感受？宇宙飞船是怎样起飞 的？又是怎样返回地面的？等等，通过这种情景的创设，让学生产生浓厚的兴趣和好奇心，激发探究的欲望。 5 上的多，还是叶面反面朝上的多？这个问题是科学上著名的随机过程的几 率问题。在这个问题里叶面朝上和叶面朝下的几率是一样的，只要统计的 次数足够的多，叶面朝上的树叶和叶面朝下的树叶就应该一样多。如果学 生统计的次数不够，得出的结论就会不正确，这种探究的过程就会给学生 建立了不是科学的，而是不科学的概念。 在还有一个推荐案例是引导学生探究蝙蝠和雷达工作原理的游戏。在 这个游戏中，用一位学生扮作蝙蝠，其他学生扮作蛾子。 “蝙蝠”喊， “蛾 子”应答，设计者希望用这个游戏来加深学生对蝙蝠和雷达工作原理的理 解，但是混淆了波被动反射和主动发射的基本概念，这样的探究案例会给 学生造成概念上的混淆。 我们必须了解，科学是严格的，不能凭感觉来代替研究。儿童往往会 从他们已有的生活经历中获得一些直觉的，可能是不正确的概念，教师需 要通过精心设计。认真实施的科学探究课程来帮助他们建立正确的科学概 念，而不是反而使他们加深不正确的概念。 三不宜向儿童提出涉及复杂系统的探究题目，如： ? 谁的纸飞机飞得远？ ? 谁的纸陀螺转的时间长？ ? 谁的纸风车转得快？ 这类问题反复作为典型案例在教师培训班和教科书中出现，是不适当 的。要知道，要得出这类题目的答案涉及到了很复杂的因素，即使是科学 家也不能简单的求得答案。例如影响纸飞机飞得远和近的因素至少有： 1 . 纸的材质和纸张的大小； 2 . 手工摺出的纸飞机的形状； 3 . 飞机掷出手时，用力的大小、方向和位置； 4 . 当时的环境，如有没有风？有没有人围观？等等。 这些因素无法简单的用“量”来描述，它们之间的影响又不是简单的 线性关系。纸飞机飞得远，还是飞得近，不可能向学生说清楚原因。这样 的探究课题进行以后，不能给学生清晰的回答和建立正确的科学概念。所 以，这样的“探究”课题是不适合在幼儿园和小学的探究式科学教育中进 行的。 6 要知道，科学家在做研究时常常需要尽可能把影响事件或现象的因素 分开来研究，最好是一个一个因素来研究。遇到复杂系统，也是尽可能把 它分解成相互独立，或是相互影响较小的分系统（科学上常称为弱耦合系 统） ，分别进行研究，再一步一步组合起来，使其逐渐复杂。像上面列举的 一些问题，都属于复杂系统的问题，不适合提出来让孩子探究。 如果我们把问题简化一下，用一张纸和一个用同样的纸摺出来的纸飞 机比较，看那一个飞得远，这样的问题就变得可以探究了，因为它结果会 很明晰地显示，形状会影响飞行的性能，学生可以联系生活中许多现象， 如飞机、赛车、轮船的形状等。 四 在提出的题目所包含的探究过程中, 尽可能包括定量的测量和定量 的描述。 我们常说，现代科学起源于伽里略，因为他的工作已具有代表现代科 学研究的主要特征，其中就包含了定量研究这个特征。在科学探究中，应 该力求使用准确的测量工具来进行量度，用数学来描绘现象和结果，当然 对幼儿园和小学的孩子有困难，但我们要引导他们应用科学的思维和科学 的语言，在建立科学概念时，力求清晰、准确和朴实，这是科学语言和艺 术语言不同之处。 在上一章关于声音的案例中，我们用塑料尺或者是钢皮尺来帮助学生 建立振动快慢和音调高低的关系，学生可以画出有定量概念的直方图，对 学生就是一个很好的训练。当尺的一端固定在桌子的边缘上时，我们拨动 它，让它发生振动，情况类似于单摆的摆动，它的振动频率只和伸出桌面 的尺的长度有关。这样的设计是建立在科学的规律之上的，有助于学生得 到较明晰的结论。 五我们不主张在幼儿园和小学阶段对社会科学问题进行探究。 社会科学也是科学，但社会科学的证实要比自然科学复杂得多。自然 科学中的一些问题可以用实验在实验室里证实，得出明确的结论。而社会 科学的问题涉及的因素太多，判别对错还要取决于人的价值取向，如儿童 吸毒的成因是什么？黄浦江的水怎么变清等问题，都不适合小