浅议物理科学探究式教学方法的设计

　　摘要：科学探究作为科学课程的一个重要理念写入科学标准，它既是课程的重要内容之一，还是一种重要的学习方法。本文着重阐述了科学探究教学方法的特点和教学设计。

　　关键词：科学探究、教学设计

　　一、关于科学探究

　　科学家的探究，一般是指科学家们运用科学的方法，通过探索去发现人们尚未认识的科学事物及其规律的过程。科学发现的历史也就是科学探究的历史。没有探究就不会有发现，也就不能确认理论的正确性和不断扩展人们对自然的认识。

　　在科学课程中，科学探究是指让学生去模拟科学家的工作过程，按照一定的科学思维程序去探索学习的过程，从中学习科学方法，发展科学探究所需要的能力，增进对科学探究的理解，体验探究过程的心理感受。

　　科学家的探究与科学课程中的探究之间既有共性又有显著的差异，主要反映在以下方面：

　　这两种探究都是一种求知的过程，探索的结果对探究者本人来说都是未知的。两者进行探究的基本程序和方法也是相似的，它们都由问题、假设(猜想)、事实(证据)、解释、评价、发表与交流等基本要素构成。

　　二、探究教学的特点

　　1、以培养科学素养为目的

　　探究教学的根本目的不是要把少数学生培养成科学精英，而是要使他们都成为有科学素养的公民。所谓科学素养是指“了解和深谙进行个人决策、参与公民事务和文化事务、从事经济生产所需要的科学概念和科学过程。有科学素养还包括一些特定门类的能力。”

　　2、即重视结果，又重视知识的获得过程

　　培养学生的科学素养不能靠死记硬背科学知识，而是在能动地探究活动过程中完成的。因而探究教学高度重视知识的获得过程，把学习方法和科学过程的训练放在极为重要的地位。当然，探究教学并不轻视知识，但更关键的是要在掌握知识、完成作品的过程中得到科学思维、方法技能的训练、科学精神的养成。

　　3、重应用

　　学以致用是探究教学的又一基本特征。探究教学重在知识技能的获得和应用，而不在掌握知识的数量。也就是说，探究教学的目的是发展运用科学知识解决实际问题的能力，这是它与一般的知识、技能学习的根本区别。在这一点上，探究教学与发现学习、启发式教学也有所不同。探究教学虽有发现的特点，但在学习内容上，其侧重点在问题解决，所要解决的问题一般是具体的、有实际意义的。

　　4、重视全体参与

　　探究教学提倡全体学生的积极参与，它有别于培养少数天才儿童的精英教育。探究教学不仅重结果而且更重过程，它要求每个学生都积极参与探究的各种活动过程，以提高自己的创造意识和能力。

　　全体参与的另一含义是共同参与。探究教学的组织形式是独立学习与合作学习的结合，其中小组合作学习占有特别重要的地位。

　　5、以学生为中心

　　探究教学与我们习惯的讲授教学有很大的不同：它要求教师把科学当做一种过程、而不仅仅是作为结果的知识体系来教，教学时既要重视结果又要重视知识的获得过程，有时重过程甚至胜于重结果。学生则全身心投入探究学习，其认识、情感、意志及行为达到高度的统一状态。而教学要想引起学生的这种全身心投入状态，就必须以学生而不是以教师为中心，使学生对观察、提问、分类、测量、实施、推理、解释、预测等活动既感到兴趣，又力所能及。所以有学者认为：以学生为中心是探究教学的一个基本特征。

　　说探究教学以学生为中心，并不是像杜威那样完全否定教师的作用，而是指探究过程的各种活动都应当与学生的兴趣和能力水平密切相关，由学生在教师的引导下独立完成，教师的职责在于促进这些活动的顺利进行。

　　6、有意义

　　探究教学过程中，学生不仅自行探究和发现，同时这种探究和发现也应该是有意义的学习，即有意义的探究学习，这是探究教学容易忽视的所以应特别加以强调的特征。

　　三、探究教学的意义

　　科学探究的基本程序表明科学探究要先做什么，后做什么，它是从各种不同的科学探究活动过程中概括出来的，实际上是科学探究的操作性定义，有利于从实践上去把握或在实践中运用。科学课程标准对科学探究下了与此相应的操作性定义：提出科学问题，进行猜想与假设，制定计划和设计实施，获取事实和证据，检验与评价，表达与交流。需要说明的是，并不是所有的探究活动都一定要严格地按照这一设计进行，具体的科学探究活动应根据探究的内容和学生的实际灵活处理。

　　也有研究者把提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实施、实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作这七个基本活动称作探究学习的基本程序。

　　总体来说，不存在一个具有普遍适应性的探究教学设计。近年来，我国教育杂志上也有刊登了一些一线教师提出的各门具体学科的探究学习设计，其基本设计显得颇为单一，基本上是提出问题、建立假设、检验假设、上升到概念或原理“四步曲”。那么，怎样才能建立切合实际的探究学习程序的设计呢?教师在设计探究教学过程时，要考虑许多因素，其中尤为重要的一个便是学生的兴趣和能力水平。某种活动方式如不能激发学生的探究兴趣，引起学生的积极思维，不管它如何科学也不能取得理想效果。另一个重要因素是学科本身的性质。不同的学科有不同的逻辑结构和组织形式，它要求探究学习方式与此相适应。有时即使同一学科的不同知识单元，也要有不同的探究设计。

　　四、探究教学的设计

　　探究教学模式是指在探究教学理论的指导下，在探究教学实践经验的基础上，为发展学生的探究能力、培养其科学态度及精神，按模式分析等方法建构起来的一种教学活动结构和策略体系。探究教学模式是探究教学理论与实践的中介环节，是沟通两者的桥梁，它同时具有两者的某些属性，但又从本质上区别于以上两者。

　　15E教学设计

　　5E教学设计是对学习环的进一步发展。随着认知科学的发展，特别是对学生错误概念和观念改变的研究，促使研究者对学习环进行改进，在3个因素的推动下5E教学模式得以形成：

　　(1)对认知科学的研究;

　　(2)对教学模式的科学加工处理;

　　(3)课程发展者和教师对教学模式的运用。

　　5E教学设计的改进主要表现在它有一套更完备、更符合学生认知特点的教学程序和教学策略。它将教学过程划分为5个紧密相连的阶段，即吸引、探索、解释、加工和评价。

　　吸引

　　吸引阶段的教学目的在于引出教学任务，将学生的注意力吸引到学习任务中来。提问、解释问题以及展示相互矛盾的事件都是吸引学生使他们把注意力集中到学习任务中去的方法。教师的任务在于展示情境并使教学任务明确起来，同样教师也要为教学目标的设立确立规则和程序。

　　探索

　　探索阶段给学生提供了确认、发展当前概念、过程及技巧的经验基础。探索活动的目的在于为以后教师正式引入概念、程序或技巧提供经验。在这些活动中，学生有时间去从事对物体、事件或情景的探究。学生全身心地投入到探索活动中，他们通过与教学情景、材料以及事件的互动积累了直接经验，并了解了事物间的联系，学会遵循一定的模式，确定影响事件的变量，而且学会对事件进行质疑。

　　解释

　　解释阶段将学生的注意力集中在吸引和探索经验的一个具体方面，并给他们提供了解释说明自己的观念、理解、加工技巧和行为的机会。在这个过程中，学生得以描述他们的技巧、展示他们对技巧的运用程度，同时也给了他们表明自己的态度的机会。这一阶段同样给教师提供了一个阐明观念和技巧的机会。教师通过向学生澄清错误观念、为构想提供词汇、给出使用技巧的例子、改变学生的行为以及进一步的学习行为提出建议等方式来引导学生的学习。

　　加工

　　加工阶段的主要目的在于通过质疑、复习、新的活动、实践等活动扩展学生对概念的理解和技巧。通过给学生提供新的经验，使学生形成更深刻、更广泛的理解、获得更丰富的信息以及恰当的技巧。在这一阶段，教师给学生提供合作的机会，使他们讨论当前的理解以及说明他们的技巧。学生则得以陈述自己的解释并为它辩护，确认并体验到几种与学习任务有关的经验。

　　学生开始对他们的学习任务形成一种解释，使学生参与到进一步的扩展或澄清概念、加工或技巧的经验中是很重要的。在有些情况下，学生可能仍然有错误的观念存在，或者他们仅仅以探索的经验来理解概念。加工活动提供了进一步促成学习的时间和经验。

　　评价

　　评价阶段的主要目的在于鼓励学生评估自己的理解力和能力，同时也为教师提供评价学生达成教学目标的程度的机会。教师运用正式或非正式的程序来评估学生的观念、态度和技巧。学生则得以检验他们在新情景下的解释、行为及态度。这一阶段可以通过重复教学模式的不同阶段以提高学生对概念的理解和技巧。

　　2萨其曼的探究训练模式教学设计

　　探究教学模式是理查德萨其曼通过观察、分析科学家的创造性探索之后，结合教学法的因素概括而成的。它训练学生组织资料，进行因果关系的推理以及建立和验证理论，是一种由事实到理论的训练模式。探究训练模式注重实践，通过课堂师生讨论、对话的形式进行探究方法和思维方式的训练，这种模式基本上再现了科学家进行探索的进程，对于提高学生的创造性思考能力、推理能力大有裨益。

　　这种模式的基本程序有五个阶段：

　　第一个阶段：展示问题

　　这一个阶段要求教师向学生呈现一个令人困惑的问题情境，这种问题情境一方面必须激起学生强烈的好奇心，本能地产生一种想知道“怎么回事”的冲动;另一方面，这种问题情景最终必然是可以解决的，只有这样才能让学生体验到理智探险的愉快，提高他们探索未知世界的兴趣和勇气。这一阶段还要求教师把提问的程序和提问的方式告诉他们。这一阶段的关键是教师要特别注意使所有学生都清楚的理解要回答和解决的问题，为达到这一目的，地图、图表或书面的叙述都是经常采用的。

　　第二阶段：假设和搜集资料

　　严格的说，根据一般的程序探究，假设一个可能的解释，应在资料搜集之前，同时作为搜集资料的中心。但在课堂中，根据问题的特点和难易程度，解决问题可以从搜集资料开始，或由假设一种对问题的可能解释开始。

　　第三阶段：提出新的假设，重新开始搜集资料

　　这一阶段，并非探究训练模式的必要阶段。如果搜集的资料能说明假设，那么，这个假设就成了解释的一部分。如果搜集的资料与假设相反，需要重新提出假设，循环重新开始，直到这一假设也被资料所证实。

　　第四阶段：得出结论

　　随着假设—搜集资料—假设这个循环的完成，机构逐渐明了，当假设准确的说明所有现存的资料且无需修改时，结论就产生了。

　　第五阶段：对探究模式和探究类型进行分析

　　在这个阶段中，师生共同探讨是必不可少的，探讨的问题主要有以下几点：

　　(1)如何根据问题和以往的知识经验提出解释问题的假设。关键是让学生掌握如何从过去的知识经验中找出着眼点，找出思考问题的路径。

　　(2)提出假设之后，需要从哪几个方面着手搜集资料，并且这些资料可以有效的证实假设?如何避免搜集一些与问题无关的资料?

　　(3)对于搜集的资料，如何提问才能有效的得到，而不至于绕弯路?

　　五、总结

　　探究教学是一种全新的教学理念、方法，科学研究能力的优势尽管已经被国内大量的理论和实证较为充分的论证过，但是对于我国的初中学生和教师而言依旧比较陌生，还处于探索阶段，因此，使这一思想在教学实践中得到贯彻实施是一新的课题。