试论探究式教学的实质及实施策略，本文主要内容关键词为：试论论文,实质论文,策略论文,式教学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
探究式教学是指在教师的帮助下，学生以类似于科学研究的方式学习学科知识与技能、获得科学方法、感受科学思想的教学方式。探究式教学是当前科学课程所提倡的一种教学方法，那么，在探究式教学中，学生经历的内部过程有何特征？科学课程中哪些类型的课题适合设计为探究式教学？教学中教师如何有效实施？等等，笔者结合学习心理学关于问题解决的研究，尝试对以上问题做出回答。
一、问题解决的研究
（一）问题
问题由三个成分构成：一是初始状态，表现为一组给定的信息；二是目标状态，关于构成问题结论的描述；三是障碍，在问题的初始状态与目标状态之间存在障碍，正确解决方法并非显而易见，必须间接地通过一定的认知操作才能改变给定状态，逐步达到目标状态[1]。
《科学课程标准》中提出了科学探究的六个基本要素：提出问题、猜想和假设、制订探究方案、获取事实与证据、检验与评价、表达与交流。对每一个实际的研究课题来说，由于学生通常不具备直接解决的经验，因此都可能会遭遇障碍，即需要学生经历解决问题的过程。例如，在学习“楞次定律”时，如果采用探究式教学，学生必然面对如下一系列子问题：①遵循何种策略或方法分析影响感生电流方向的各种因素？②在已知影响感生电流方向可能因素的条件下，遵循何种方法规划实验方案？③遵循何种方法确定实验原理、选择实验仪器并加以组合，形成可行的实验装置来研究这些因素是否与感生电流方向有关或有什么样的关系？④遵循何种方法来形成执行实验的具体步骤？⑤采用何种方法来对实验数据进行处理并获得结论？⑥采用何种方法对所获结论的可靠性进行验证？等等。
因此，在探究式教学中，教师应首先明确学生需要解决的是哪个环节的问题。
（二）问题解决的过程
问题解决者能够解决问题需要满足两个基本条件：其一，解决问题所需的必要技能，也就是算子。科学课程问题解决中，算子通常就是解决问题必需的科学概念、定律和原理等。其二，需要将必要技能“挑选出来，并加以有序组合、排列”，即解决问题的策略，也就是通常所称的解决该问题的方法和思路等。问题解决的过程就是问题解决者在形成的问题空间中，运用一定策略，选择、排列和组合解决问题所需必要技能的过程。
（三）问题解决的思维水平
在布卢姆教育目标分类（修订）中，认知过程维度第4层次为“分析”——把复杂的知识整体材料分解成部分，并理解各部分之间联系的能力；第7层次为“创造”——将要素加以组合以形成一致的或功能性的整体；将要素重新组织成为新的模式或结构[2]。问题解决中的思维活动应达到布卢姆教育目标分类中的“分析”和“创新”层次。
首先，解决问题需要个体依据已习得的知识理解问题题设条件的意义、各条件间的关系等，从而形成相应的问题空间，这需要学生具有“分析”层次的能力。
其次，真正解决问题又需要个体在策略的引导下，从认知结构中挑选解决当前问题所需的基本知识和技能，并组合排列才能实现，这需要学生达到“创新”层次的能力，尽管个体在解决不同问题中“创新”的程度可能存在较大差异。
二、探究式教学实施策略分析
（一）探究式课题的条件
问题解决是指问题解决者运用一定的策略或方法在问题空间搜索解决问题所需必要技能的过程。因此，一个课题可否设计为探究式教学，需要两个基本条件：
第一，解决问题所需的必要技能应清晰、具体，且需要学生通过“分析”、“创新”等比较复杂的思维活动才能完成。如果课题中的问题只需学生从认知结构中直接提取即可回答，而没有“分析”等复杂的思维活动，那便不是探究。
第二，解决问题存在比较明确的解决策略或方法。问题解决所需策略应是具体、明确的。只有这样，当学生探究出现困难时，教师才可以通过提供这些策略或者方法，引导学生沿着正确的方向思考，才能确保学生有效地解决问题并习得学科知识。
（二）探究式教学各环节的设计
1.“提出问题”环节
学生在课堂中探究解决问题，其目的是为了习得课程标准规定的学科知识，教材中每一节标题和内容往往已显现出需要研究的对象，而从问题情境中识别出待研究的对象，便是提出问题。在这一环节中，学生的思维过程较单一，一般无需经过分析、创新等复杂的思维活动。所以，这一环节虽然参与的学生较多，但难以做到真正解决问题或者探究。
2.“猜测与假设”环节
例如，“汽化”教学中的“猜想与假设”环节如下[3]：
师：汽化有两种方式，蒸发和沸腾。湿衣服晾在竹竿上晾干；下雨天晴后，原先湿漉漉的操场慢慢变干了，这些都是蒸发现象。蒸发有快有慢，影响蒸发快慢的因素有哪些，请同学们提出猜想，并说明猜想的依据。
生：蒸发可能与温度有关。衣服晒在太阳下或放在火上烤，干得快；
生：蒸发可能与通风有关。没有太阳的日子，晾在室外的衣服比晾在室内的衣服干得快。
生：蒸发可能与物体和空气接触面积的大小有关。一杯水放在面盆里就比放在杯子里干得快。
本课例中涉及的经验事实是多数学生会或多或少都经历过的，因此学生可以比较容易从情景中识别出被研究现象（蒸发），同时与其可能相关的因素如温度、通风和面积等概念意义也已习得，并能从情景中直观地识别出。所以，此环节的活动多数学生都可参与，从整体上显示出积极的活动，但就每个学生个体来说，其思维活动还是比较单一的，只要能提取出存在被研究现象出现变化的情景，并从中识别出情景中其他变化因素即可。也就是说，对于学生而言，学习具有较为丰富的经验的学习内容时，猜测不需要经过“分析”等复杂的思维活动就可完成，这不是真正的解决问题。
课程教学中更多的学习内容对学生来说是缺乏直接经验的，被研究现象出现的情景以及需要识别的因素及其变化也不像前例那样直观，学生很难通过自己的思维活动来有依据地进行分析，所以也无法在课堂教学有限的时间内体现出有效的探究。比如，在“楞次定律”的教学中，要猜测“感生电流的方向与何种因素有关”。由于学生已知产生感生电流的情景很有限，同时情景中需要学生识别的信息，如原磁场的方向、原磁场的变化、感生电流方向、感生电流磁场等，不仅多且为抽象的概念，而感生电流的磁场又与原磁场磁通的变化有关，而不是与磁场的大小、方向等因素有关。也就是说，感生电流方向的影响因素——要借助感生电流的磁场与原磁场磁通变化的关系为桥梁来把握，并不直观。所以，学生很难像前例中那样做出合理猜测。
此外，“猜测”环节也不存在有效的方法，只要学生遵循该方法的指引，就可以比较准确地猜测出相关的影响因素。
综合上述分析，解决“猜测与假设”环节中存在的问题，其所需必要技能相对单一，也不存在有效方法，故这一环节不宜设计为探究式教学。
3.“制订探究方案”环节
此环节有两个子任务：制订计划和设计实验。
（1）制订计划
在已知研究对象以及可能的相关因素的条件下，学生可运用控制变量法、对照实验法等策略安排研究方案，如运用列表方法设计实验数据记录表。
该环节可遵循如下思路完成：①确定本次研究中涉及的所有物理量；②依据控制变量方法规划分组；③确定每一子实验组实验的次数、需要测量的物理量；④将实验次数和测量物理量分别作为两个维度，列出表格。
（2）设计实验
本环节问题解决所需的基本知识和技能有：测量各量的原理、测量各量的仪器和各仪器使用技能等。本环节既存在一般适用的通用策略，也有设计实验领域相对具体的策略。其中，通用策略中，设计物理实验可遵循如下的基本思路：①确定实验中要研究的对象；②确定实验中研究对象所处的状态和经历的过程；③确定实验中要测量的物理量；④确定测量各物理量的原理；⑤选择用于测量相关物理量的仪器；⑥确定连接实验仪器的方式。设计化学反应装置可遵循如下思路：①确定本实验中反应物的特征；②反应物特征对反应装置的要求；③选择满足要求的反应物装置；④确定本实验中生成物的特征；⑤生成物特征对反应装置的要求；⑥选择满足要求的生成物装置；⑦确定实验装置的连接方式。
在具体策略中，可采用“转换方法”、“逆向思考法”、“等效替代法”、“组合方法”和“比较方法”等[4]。
本环节中问题解决所需的必要技能和策略相对清楚，学生解决时须经历分析、综合等较复杂的思维活动，因而比较适合设计为探究式教学。
4.“获取事实与证据”环节
本环节需要学生运用一定的策略对数据进行分析，获得相应的结论。可使用的策略有：整理数据的方法，如列表、饼图和直方图等；处理数据的方法，如归纳法、比较法、解图法和拟合法等。
5.“检验与评价”环节
本环节需要学生运用验证的方法对所获结论的可靠性做出检验。最基本的方法有：①确定新规律的正确描述；②由新规律可以推演出一些新的事实论断，并确定这些论断观察和测量的属性或特征；③找寻能显现该特征的生活情景，或设计能显示该特征的实验方案；④观察待测属性是否真实出现。
6.“表达与交流”环节
本环节学生依据图表等方法组织和呈现研究成果。
由上分析可知，科学探究中“制订探究方案”、“获取事实与证据”和“检验和评价”等环节中包含的问题具有较为明显的科学课程特征，且问题解决所需的基本技能、认知策略适宜设计成探究式教学。
（三）探究式教学的指导
在问题解决的过程中，当学生遇到困难时，如果教师直接呈现给学生解决问题所需的知识和技能，那学生的思维活动将不会经历搜索和选择过程，也就不是什么探究了。因此，在探究式教学中，当学生解决问题遇到困难时，教师可以通过提示解决此问题所需的策略来引导学生解决问题。提供策略的方式有两种[5]：一是将解决问题的策略以比较明确的文本方式呈现；二是呈现运用该策略解决问题的一个实例，学生通过类比、分析领悟其中解决问题的策略，并运用其解决当前问题。
例如，“探究滑动摩擦力”教学时，将“获取数据和事实”环节设计为探究式教学。具体的过程如下：
师：经过前面的讨论，同学们已经了解了影响滑动摩擦力大小的因素，并设计出进一步研究的实验装置。在实验前，还请同学们思考这样一个问题：本次实验中研究的因素有多个，且实验次数比也较多，因此实验中的数据也比较多，那么大家考虑如何记录实验数据呢？
（学生讨论，教师巡视。）
对于没有思路或不能很好完成任务的学生，教师可以提供如下工作单引导学生完成（见表1），也可以采用类比方式指引学生思路（见表2）。
比较两次提示可以发现，后一种提示学生必须从提供的材料中分析获得探究多变量问题的基本思路——控制变量法，并依据该方法的思路，结合本研究中物理量间的关系，规划出实验方案。因此，在第二种提示中，学生的思维活动更积极、丰富，“探究”特征也更加突出。
总之，科学探究本质上是解决问题的过程，一个问题的最终解决依赖于一系列子问题的解决。在探究式教学中，由于受课堂教学时间的制约，一般教学不可能将所有的子问题都要学生解决，实际上，科学探究教学只要求学生经历科学探究的较完整的过程，在教师的指导下由学生自己解决个别子问题，并掌握学科知识。只有那些课题中包含的问题，其解决需要运用分析等较复杂的思维活动，且解决有比较明确的思路或策略，才可以设计为探究式教学。而帮助学生解决问题的有效方式是教师提供解决问题所需的策略，以提供类比方式为宜。