基于要素组合的中学科学课程探索式教学研究

孙　敏　邵世光

【摘要】将科学探索过程的六大要素，即提出问题、作出假设、制定计划与设计实验、观察与实验、得出结论、表达与交流进行有机组合，可以形成在科学类课程中经常使用的十种科学探索方法。在使用这些方法时应体现灵活性原则、教师主导原则、倾向性选题原则和民主开放的原则。

【关键词】中学 科学课程 路卡斯探索式教学 要素组合

英国伦敦大学理科课程研究教授路卡斯先生在中国讲学时提出，可以将科学研究过程的三个主要因素——问题（课题）、方法、结果进行组合，形成八种探索式教学方法，我们称其为要素组合探索式教学法。但就中学科学类课程的完整教学环节而言，笔者认为应包括六大要素，即问题、假设、方法、运行、结果、呈现。由于教学内容、教学条件不同，教师的教学水平、学生的基础和认知水平不一，在开展具体的教学活动时可以依次呈现全部六个要素，也可只选择其中的部分要素，各要素的呈现顺序也可以有所改变。

一、各要素的教学要求

1.问题。思想源于问题。问题是科学探索的核心，整个探索活动都是围绕问题展开的，也因问题的解决而结束。问题的设计既要考虑到学生已有的知识、能力情况，使学生能够解释（够得到），又要考虑到如何激发学生的动机，使学生能够产生强烈的好奇心和探索欲望（想够到）。问题可由教师直接给出，也可由学生在观察、调查和阅读等情境中发现，并将通过探索活动解决之。

2.假设。即对所研究的问题根据已知事实材料和科学知识作出的一种猜测性陈述，对问题中事物的因果性、规律性作出的假定性解释。根据问题搜集相关信息，并与已知科学知识和问题相联系，尝试提出可检验的猜想和假说。该猜想和假说要尽可能清晰地表达出对现象的解释，并作为后续探索的指导。对一个问题可以有多个假设，这是探索活动的动力所在和检验标本。

3.方法。即思考能够获得证据的途径和方法，研究收集证据的范围和要求，设计探索活动所需的材料、仪器、设备、药品和技术等，是学生科学素养的重要方面。

4.运行。即直接的科学实践过程。该环节给学生提供了确认、发展当前概念、过程和技能的经验基础。学生通过调查、检索、观察、测量和实验，积累直接经验，了解事物间的联系，掌握一定的科学研究技能，学会分析影响事件的变量，并对事件进行质疑。

5.结果。记录、处理探索结果，分析实验数据，得出结论。结论可能会出现两种基本情况，一是与假说相符，即探索结果能够解释假说，正确地回答所提出的问题；另一种情况与假说不符，这时需要再扩大对资料的搜集，重新分析实验结果或重新设计并进行实验，反复多次。如果仍不能解决问题，教师应给予鼓励，肯定其探索精神，帮助分析原因。

6.呈现。对探索过程进行科学地表达，形成文字性的材料，并能够将自己的结果与他人交流。

二、科学探索各要素的组合

根据中学科学课程的内容特点，将科学探索过程的六大要素进行组合，形成可以经常使用的十种模式。

注：√表示学生完成，ⅹ表示教师完成，*表示缺如。

1.第Ⅰ式。即将提出问题到得出结论的过程均由教师完成。该法主要是教给学生探索的方法，让学生了解科学工作的过程，感受科学发现、缜密推理的乐趣，从而提高科学课程的吸引力，激发学生学习科学的兴趣和积极性。最后让学生将已有结论根据自己的理解进行表述，可以培养学生的分析、综合能力。该法应属于托夫亚提出的验证性实验层次。教师在使用该法时，应不急于给出结论，而是逐步展示整个科学发现的过程，是一种科学研究方法学的传授。

2.第Ⅱ式。由教师完成从提出问题到实施实验的过程，学生通过观察实验得出结果或结论。这是对实验要求较高的教材内容实施的教学方法。该法类似演示教学法，不同在于将探索的过程交代给学生，同时培养学生观察问题和综合分析问题的能力。笛卡儿的科学方法论认为，科学家首先应当具有清晰、明确的判断，要能在纷乱的事物中寻找存在的秩序，而且对实验的过程要作详尽、普遍地观察，从而得出科学的结论。

3.第Ⅲ式。教师根据教学进程提出本单元所要解决的问题，给出学生实验方法，并表明设计该方法的理由，指出实验的注意事项，学生单独或分组进行实验，并最终形成实验报告。该方法适用于掌握一定实验技能，具有一定实验方法基础的学生。该法类似于建构主义的支架式教学方法。支架教学中的“支架”应依据学生的最近发展区来建立，通过建立概念框架将学生引入一定的问题情境，并提供可能获得的工具，让学生独立探索，最后通过小组交流完成对所学知识的建构。

4.第Ⅳ式。教师出示命题，将已掌握的背景资料分发给同学，同学根据要求设计实验，并将设计流程在班级交流、与教师交流，修正后实施实验，完成后续各项工作。

5.第Ⅴ式。按照教学计划要求，由教师提出问题，并做好时间、实验器材等安排。学生按要求分组查找资料，形成实验流程，并在与教师交流后开展实验探索活动。按照布鲁纳的发现学习理论，学生应在教师的指导下，像科学家发现真理那样通过自己的探索和学习，“发现”事物的因果关系及其内在联系，形成概念，获得原理。

6.第Ⅵ式。教师在实验时针对实验过程中出现的现象，随机提出问题，启发学生思考并得出结论；学生也可根据实验的过程提出自己的问题。该法可独立使用，也可在其它方法实施的过程中进行，主要锻炼学生发现问题的能力。发展性教学理论的代表人物赞可夫认为，观察对学生智力的发展具有重要作用，还可启发学生的求知欲。

7.第Ⅶ式。教师提出问题，展示已有材料或事实，学生分析、讨论后得出结论。该法主要针对数据材料实施，提高学生综合运用材料、分析并解决问题的能力，培养学生的灵活性和创造性。该法类似谈话法，要求教师有计划、有目的地提出问题，引导学生通过独立思考和师生间的互动进行教学。这样，学生掌握的知识不由教师直接提供，而是让学生将发现的信息通过思维活动进行再处理，进而构建新知识。

8.第Ⅷ式。从提出问题到表达与交流均由学生完成，教师在各环节给予适当指导、修正和实验条件支持。该法实际上属于研究性学习的范畴，其特点是选题的自主性、开放性，过程的探索性、实践性；目的在于让学生获得完整的亲身参与研究探索的体验，培养学生发现问题、解决问题的能力，搜集、分析和利用信息的能力，科学的态度、道德和对社会的责任感和使命感，让学生学会与人合作。所以，其选题往往是学生感兴趣，又与经济社会密切相关的内容，但考虑到基础教育的客观实际，该法不宜多用，即使使用，也应当引导学生选择与教材内容有一定关联的命题。

9.第Ⅸ式。教师给出结果，由学生根据结果提出问题，并通过查找材料、作出假设、设计实验、实施实验等过程来证明结果。该法类似于过去的验证性实验，不同之处在于教师没有预先设计好工作流程，而是要求学生象科学家那样去完成科学发现的过程，同时可以培养学生的科学态度。

10.第Ⅹ式。在对教师实验的过程中发现问题，并对该问题作出假设，重新设计实验，进而得出新的结论。该法对学生观察、分析问题的能力培养具有重要作用。

三、使用要素组合方法时应遵循的四个基本原则

1.灵活性原则。要认真分析教学内容，根据不同的教学内容选择合适的探索组合。同时，还应分析本校的实际，能否提供该探索活动的物质保证；应分析不同学生群体的已有知识结构和认知能力，力所能及地开展相关探索活动。

2.教师主导原则。教师要为学生创造一个良好的探索学习环境。在探索过程中，教师的责任和作用很大，其对课程资源的再挖掘、再设计，可以提供学生充足的探索机会；其在探索过程中的引导、点拨、指导、鼓励，是学生科学开展探索活动的基础和保证。教师还要对学生校外探索活动，使用容易发生危险的装备、药品等提出严格要求，并作好监督工作。

3.倾向性选题原则。中学科学课程的内容很多，教学任务很重，教师不可能对所有教材内容都实施探索性教学，而是要在探索活动的质量上下功夫。一方面，教师应选择有代表性、对学生的科学素质发展作用重大、各方面条件基本具备的内容实施探索教学活动；另一方面，全班学生不一定开展同一个探索活动，而应根据学生的不同爱好确定不同的选题，以发展学生的个性。

4.民主开放的原则。在探索过程的每一个环节都要充分尊重学生的选择，充分释放学生的见解。对学生在探索过程中出现的失误、错误应及时地给予纠正，但应鼓励其探索精神。应鼓励学生对课本以外知识的探索，丰富学生的知识结构。

科学探索的主要目的是使学生主动获取科学知识，体验科学过程与科学方法，形成一定的科学探究能力，养成科学态度和创新精神。教学时应不拘泥于某种形式，不苛求探索过程的完整，只要教学过程能够体现科学探索的某些要素，就可以使学生获益。科学类课程的教师应当思路开阔，根据学生的身心发展特点、教学内容的特点、教师自身的特长和学校的实际，选择适当的科学探索方法，这样才能使科学探索真正融入到日常教学工作中去。

参考文献：

[1]英国中学生物学教学现状——路卡斯在天津讲学内容简介[J].生物学通报,1987,(12):35-35.

[2]靳玉乐.探索学习[M].成都:四川教育出版社,2005.109.

[3]Tafoya.E.，sunal，D.，& Kneeht，P.Assessing inquiry potential:A tool for curri culum Decision makes[J].School Seience and Mathematies,1980,80:43-48.

[4]宋健,惠永正等.现代科学技术基础知识[M].北京:科学出版社,1996.18.

[5]巨瑛梅,刘旭东.当代国外教学理论[M].北京:教育科学出版社,2004.227-229.