科学研究、探究性学习和技术设计过程的四个环节

云南省昆明市第十中学 林祖云

林祖云创建的“情智知情意行”理论认为：人的实践创新能力由人大脑中储存的情境事实、智力方法、知识结构、情意品德和人的实践技能五维目标构成。如图1。

为完成五维目标，科研过程、探究性教学过程或技术设计过程要经历下四个环节：提出并明确问题；制定设计方案；建立规律、制作模型或产品；测试评价应用优化。每个环节还有多个步骤，每个步骤都有明确的任务，能提高效率、质量和成功率。

一、抓住典型事实，提出并明确问题

第一，明确问题从何而来？提出问题有三个途径：一是自己观察生产、生活中的典型案例发现并明确问题。如鲁班发明锯子。二是通过收集信息或直接与他人交流、问卷，得知别人需要解决的问题，自己寻求解决问题方案。如启发学生明白重力的计算式F=ma=mg。三是在实践中或实验中会发现大量需要解决的问题。如测量电阻的实验过程中会发现大量问题。

第二，首先需要明确问题的目的和对象，其次才考虑解决问题的方法手段。如设计一个用1.5伏电池给手机电池充电的电路？目的是用1.5伏电池（对象1）给3.7伏手机电池（对象2）充电，充电电压需要4.2伏。目的明确、对象清楚后，方法手段就暴露出来：方法手段之一是需要变压器升压、在变压器之前需要振荡器、变压器之后需要整流器等。

第三，明确问题是否符合科学原理、危害自然、人和社会。如在主河道上修建水利大坝蓄水发电，会造成泥沙沉积河床升高、垃圾堆积、水质污染、干旱连年不断水量减少河流干枯断流，是违背科学规律、危害自然、人和社会的项目。要发展太阳能等新能源。

第四，启动项目初期需要明确世人已经研究达到的水平？对学生探究性学习而言，许多重点内容还需要按四个环节的要求重演科学家的探究历程。

第五，明确问题的能力、理论、教育和市场应用价值。投入产出任何？如“埃菲尔铁塔”，现在成了许多做结构设计的人模仿的范例，有重要的能力、理论和应用价值。

第六，明确现有人力、物力和财力能否完成该课题。如教师最好是选择教育理论方法的研究课题比较恰当，如果选择科研或技术设计项目则要以方案的设计、模型制作为主。

二、深入探索认真观察，制定设计方案

提出并明确问题后，就要制定解决问题的方案：一是收集解决问题需要的理论或实践信息；二是对设计的东西进行结构、流程、系统和控制分析,选择合适的知识起点、材料或标准件；三是开展定势思维、发散思维、逆向思维和组合型思维活动，提出自己解决问题的多个理论或实践设想；4、呈现交流评价，确定最佳理论或实践方案。

三、精心研究活跃思维，形成概念建立规律制作模型或产品

一是开展形象思维活动（实物、函数图、三视图、效果图）；二是建立科学模型、社会模型或制作技术模型（草模、概念性模型、结构模型 功能模型）；三是开展逻辑思维活动（归纳、演绎、比较等活动），形成概念、建立规律或制作产品。

四、测试评价应用优化

试验测试、交流评价和应用优化的一般过程是：一是对建立的规律或制作的产品及时测试、评估、交流、应用、优化和迁移；二是掌握真理性知识，写出学习小结、设计报告或产品说明书；三是规律或产品在长期实践中的应用与完善。

对探究性学习而言，测试评价应用优化的问题是：一是要有实际应用价值；二是训练母题或范例问题；三是强化训练定势思维、训练发散思维、逆向思维和组合型思维问题。

总之，按提出并明确问题；制定设计方案；建立规律、制作模型或产品；测试评价应用优化这四个环节组织科研活动、探究性学习活动和技术设计过程，写作设计报告，能提高效率、质量和成功率；对学生的探究性学习而言能很好的培养提出并明确问题；制定设计方案；建立规律和实践应用的创新能力。