对“探究”的探究（三）

曾宝俊

桂馨书屋——“桂馨书屋”力图帮助乡村中小学生改善和提升学习内容。为乡村学生拓展知识、开阔视野、培养良好的学习、思维和生活习惯创造良好环境；同时也为乡村教师提高教学教研水平提供一定的条件和支持。此外，桂馨书屋还可以成为乡村社区开展扫盲、农业科技培训、环境教育、公民社会建设等多种活动的载体，成为促进乡村社会和谐发展的文化中心。

桂馨乡村小学科学课教师培训——乡村小学科学课教师培训项目，是基金会为支持中国乡村小学提升教学质量、完善和规范开展教学而特别设立的乡村教师支持项目。项目旨在提升乡村小学科学课教师的教学理念，增强系统知识，改进教学技能，使其成为对学生科学素养形成有决定意义的合格教师。

一、调研问题背景

二、国际科学教育历史上的“探究” （内容见本刊11月、12月）

三、当前主要国家科学课程标准中的“探究”

6. 南非

在南非2002年颁布的《R-9年级国家课程标准（Overview）》中，最初用的都是“科学调查”（Scientific Investigations）的提法，定义为：学习者依赖其对自然现象的好奇心进行活动；探察事物间的联系，从而解决科学、技术和环境领域的相关问题。

而在专门的《R-9年级国家自然科学标准》的第一章“引言”部分，才开始提到“探究（inquiry）”和“科学探究（scientific inquiry）”的说法。以下这段文字可以从一定意义上反映其对科学探究的定义：“一些探究的方法在科学领域被广泛采用，它们促进可重复性、努力追求客观性，进而发展成一套系统的科学探究方法。这套方法主要包括：提出假设、设计和操作实验来验证假设。在科学探究中，常采用多次重复的调查，并且研究方法和结果在被采纳为有效之前都要经过谨慎的检查和讨论。”通过科学探究，“科学知识的产生是一个正在发生的渐变过程，但有时新知识也能带来飞跃，作为一个新的理论取代原来占统治地位的旧理论。像其他的知识一样，随着人们不断获取新的信息，改变对世界的旧有观念，科学知识本身也逐渐变化了。”

但在后面关于各学段“学习计划”的章节表述中，仍以“科学调查（Scientific Investigations）”作为各阶段学习成果（Learning Outcome）的第一个方面。在这一学习成果上的能力包括：“学习者查找书籍和咨询他人获取信息、产生和设计调查、收集自然界和工业领域的数据、产生可测试的问题和操作公平实验，解释结论”；并且指出：“学习者要表现出主动性，将自己的构想转化成至少四类实践问题：制作问题、观察和测量、比较、确定某些因素的效应”。这里所描述的科学调查，与前文所述的“科学探究”在过程和步骤上有较大重合，但范围和要求更为宽泛，应用更广。

7. 巴西

法国“做中学”（LAMAP）项目中心先后为巴西、智利、埃及、以色列、瑞士等国家提供各类科学教育的信息，并且为他们提供“做中学”培训。因此，巴西等这些国家的科学教育思想多源于法国。在巴西当前的“ABC科学教育计划”中，探究被表述为“Mao na Massa”，即等同于“Hands-on”或“La main à la pate”的提法。在这份计划文件中，并没有对“探究”作专门的定义和阐述，只是约定俗成的沿用法国LAMAP的指导思想，将LAMAP全面引入巴西的科学教育中去。

8. 新加坡

作为亚洲的发展中国家，新加坡、日本、中国等也在西方科学教育改革理论和实践的基础上，将“探究式科学教育”引入本国，发展并落实到新的“科学课程标准”中。

在新加坡教育部课程计划开发司2005年开始实施的《新加坡小学科学课程大纲》中，虽然没有明确的文字对“探究”或“科学探究”作出定义和描述，但在“前言”部分阐述“科学应当怎样教”时说到：“科学技能的习得主要通过寻找问题的答案的过程实现。在此基础上，通过这一过程获得的知识，经过组织可以形成一些基本原理，依据这些原理，人们便能对自然现象作出合理的预测。对于那些通过有意义的学习方式学习科学的学生来说，允许他们体验获得一手资料解决问题的过程非常重要。这就要求学生在日常生活环境中或实验室里亲身体验探索、发现知识的过程。在此基础上，他们还必须能够有效地把新的概念融入原有的知识体系当中，把二者有机地联系起来。”这段文字在很大程度上反映了“科学探究”的主要特点和核心思想。

而在阐明“小学科学课程大纲的目标是什么”的文字中，第一次在文字上明确提到“科学探究”，要求小学科学课程要“为学生提供机会，培养进行科学探究所必需的技能、思维习惯和态度”。此外，其余4个课程目标为：“基于学生的兴趣为学生提供学习经验，激发他们对周围环境的好奇心；教给学生科学概念，帮助他们认识自己和周围的世界；培养学生运用科学知识和方法作出个人决定的能力；帮助学生了解科学与技术对人类生活与环境的影响”，在很大程度上也是科学探究所重视和希望达到的目的。

小学科学课程大纲有一个部分是专门关于“小学科学技能和探究过程”，文中提到：“为了有效地开展科学探究，学生需要掌握足够的过程技能。科学过程技能既包括抽象思维技能也包括操作技能。小学科学课程大纲试图培养学生的基本过程技能和运用这些技能解决复杂问题的综合过程能力。在小学科学课程中需要教给学生的基本技能和综合技能包括：A.基本技能：观察、比较、分类、测量及使用仪器、交流、分析、形成个人观点、评价；B.综合技能：创造性地解决问题、做出决定、调查”。综上可见，新加坡科学教育同样非常重视以科学探究为核心的实践（practical）操作活动，使科学实践操作与理论知识的理解与应用形成有机结合。

此外，据新加坡教育部介绍，2008年将进一步修改小学三年级与四年级科学课程，加重课程中的科学探究（Science as Inquiry），激发学生从多问多学中增进科学知识。在2008年的小学科学课程中，探究将继续是课程的中心。教师将激发学生的好奇心，增进知识和经验，培育他们成为积极发问的“探求者（inquirers）”，这也是科学探究的直接目的。

9. 日本

日本中央教育审议会1998年6月所作的《教育课程标准的改善》报告中指出，今后的理科教育应从以前以传授知识为基本的教育，转变为以培养学生自学能力、独立思考能力为基本的教育，并且应重视解决问题学习和体验学习。基于此，教育审议会最终确定了如下理科改革的基本方针：①亲近自然；②有目的、有意识地进行观察和实验；③培养科学的调查研究能力和态度；④培养科学的见解和思考方法。与以前相比，此次理科改革基本方针最突出的特点是强调了有目的、有意识地进行观察和实验，也就是说，在理科教育中，不只是让学生简单地进行观察和实验，而是让学生在进行观察和实验之前就有设想，了解观察和实验的目的、方法并预测结果，使学生能主动学习。这一新的改革基本方针的提出，充分表明日本正在将基础教育中的理科学习从记忆学习转变到探究学习上来。

在同年12月颁布的《日本中小学新学习指导要领》中，对理科课程的目标概括为：提高对自然的关心，通过观察和实验，培养科学的调查能力和态度，加深对自然事物和现象的理解，培养科学的见解和思考方法。其中在小学强调“要有计划地进行观察和实验等，突出以学生为主体”；在初中“要有目的有意识地进行观察和实验，并在各领域目标中提出通过分析观察和实验的结果，得出自己的看法，培养表达能力等，突出培养学生的创造性。”课程目标包括能力、态度、方法、技能和知识等几方面，在内容上体现了重视观察和实验、重视培养能力、态度和科学方法以及将知识与日常生活密切联系等特点。这也体现了“科学探究”的特征和目的。

10. 中国

我国教育部2001年新颁布的《科学（3～6年级）课程标准》中，明确指出：“科学学习要以探究为核心”，并将“科学探究”列为科学教育的第一目标。在新课标中，对科学探究的双重含义作了类似《美国国家标准》中的界定：一方面，指的是科学家们用来研究自然界并根据研究所获事实证据做出解释的各种方式；科学探究也指的是学生构建知识、形成科学观念、领悟科学研究方法的各种活动。在讨论科学教育的文献中，不管是使用探究还是科学探究这个词，除特别注明外都是指探究式的学习活动而非科学家的探究。并且指出，科学探究过程包括提出科学问题、进行猜想和假设、制定计划和设计实验、获得事实与证据、检验与评价、表达与交流等活动。

关于探究的目的，根据新课标总目标和分目标内容的解读分析，主要把教师指导下的科学探究的重点放在以下四个方面：①通过探究满足学生求知欲；②通过探究获得对身边世界的理解；③通过探究培养科学思维能力，锻炼问题解决能力、合作与交流能力，培养科学精神与态度，初步习得科学方法；④逐步获得对科学探究本身及科学本质的理解。

而在“探究式科学教育”（做中学）项目中，对探究的定义目前基本参考《美国国家标准》的内容。在目的上，提出了以下七点（《指导书》中原为六条）：①保护孩子的好奇心和激发学习科学的主动性；②激发想象力，扩展思维；③获得重要的科学概念和科学概念之间的联系；④学习探究的技能；⑤改善合作和交往能力；⑥促进语言和表达能力的发展；⑦关心日常生活中的科学问题，关心环境和关爱生命。

此外，还将“探究能力”作为“做中学内容标准”之一：“学生通过科学课程能够做到：①对周围的物体、生物和发生的事件进行思考、提出问题；②提出可能找到问题答案的观察或实验方法；③用简单的工具和设备来收集数据；④分析数据得到结果；⑤对探究结果进行表达和交流”。

四、国际科学教育评测体系中的“探究”

随着科学探究成为国际科学教育的核心理念，对科学探究能力的评测也成为世界科学教育专家关注的焦点。目前国际上主要采用了三种测评方法，分别为TIMSS、PISA和NAEP。下面，我们就对这三种测评中科学探究能力目标分类和特点的考察，从能力评测的角度对探究的定义和目的作进一步调查。

1.TIMSS。

国际教育成就评价协会（International Association for the Evaluation of Educational Achievement，简称IEA）是美国教育测试中心的一个组织。从1995年开始，每4年一轮测量国际上学生在数学和科学成绩的状况，了解影响成绩的不同因素。2003年的TIMSS（Third International Math and Science Study，第三次国际数学与科学研究）评测框架科学包括科学内容、科学认知和科学探究三个方面。

其中“科学探究”作为一个独立的评测因素。这部分测评是通过学生完成需要在实际情况中应用所掌握的知识、技巧和思维过程的项目或任务来检测学生对科学探究的理解程度和能力，包括能有系统地描述问题以及做法，设计调查方案，收集数据资料并分析、理解，得出结论和形成解释。科学探究占整个测评时间的15%。

根据学生的行为将科学探究能力测评目标分为五个方面：

“科学探究过程Ⅰ：观察和测量。①观察物理的记录；②用简短的语言叙述观察过程；③物体或变化的测量；④选择合适的测量工具；⑤估计测量和了解精确度。

科学探究过程Ⅱ：发现问题并找出解决问题的方法。①认识问题；②提出工作想法；③选择检验的合适手段；④设计适当的实验方法。

科学探究过程Ⅲ ： 解释数据和系统概括。①实际数据的加工；②用函数关系的形成来注明数据；③实际数据的注明和结果；④外推和内推；⑤根据测验中得到的数据评价假设；⑥根据发现的关系概括定型。

科学探究过程Ⅳ：建立、测试和修改理论模型。①对理论模型需求的认识；②模型的理论化；③模型满足关系的注明；④从一种理论模型推出新假设；⑤模型检验的说明和评价；⑥纠正、加工和引申模型的公式。

科学知识和科学方法的应用：①在相同的领域里用于新的问题；②在不同的领域里用于新的问题；③应用于科学以外的问题。

到2007年新发布的《常规性2007年国际数学和科学学习趋势考试》的评测框架中，包括内容和认知两个方面。其中，认知包括涉及到学习科学概念和知识、参与科学探究等一系列认知过程。对科学探究的评测是渗透在各个内容领域，同时涵盖科学内容和科学认知成分的。在这份2007年的新标准中，明确指出：科学探究过程包括这样五个方面“阐明问题和假设；设计调研；提供数据；分析和解释数据；做出结论和发展解释”；而科学探究的目的则是“为科学现象提供解释，帮助我们理解调控着自然界的内在规律和原理”。