化学教学中科学探究教学本体内涵解析，本文主要内容关键词为：本体论文,内涵论文,化学论文,科学论文,教学中论文，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。
一、学生科学探究与本能探究、科学家科学探究的关系
1.科学探究基于又高于本能探究
这里的儿童，指的是没有系统学习科学以前的孩子，他们的探究更多是来自好奇心。人是天生的探究者。婴儿自呱呱坠地起，就动用所有的感官去感受、了解周围的环境。当婴儿发现令他们迷惑不解或者感到有趣的事物时，好奇心就会被激发起来，接着他们会提出一些问题，并想方设法寻找问题的答案。所有的努力都是为了理解周围的世界，这就是探究过程中最基本的东西[1]。
从个体成长阶段来看，在学校理科教育中，要发展和培养学生的好奇心、探究欲望在当今的教育理念中是很自然的事情。但理科教育不能仅仅停留在发展儿童的天性方面，因为科学探究与探究是有很大区别的，从词语构成来讲，“科学探究”似乎是“探究”的子集。探究有多种，科学探究是人关于科学方面的探究。如果这样认为的话，就抹杀了科学探究本身固有的属性，当今理科教育中提及的“科学的中心环节是科学探究”“学生要像科学家一样去思考问题”等理念似乎就没什么必要性了。
对未知的好奇心的探究，形成了他们对周围事物的理解，这种理解并不是精确的科学的理解，而往往是凌乱的，甚至是错误的理解，而且与他所生活的情景有着密切的关系，而不一定是科学客观的理解。这种探究是不能完成探索自然界奥秘的任务的。科学探究的精神实质是创造和创新，科学创造是人类创造活动的典范，是一种富有成效的创造活动，是科学探究本身的一些固有的特质东西。
所以说学生进行科学探究，一方面是人探究本性的发展，另一方面，也是非常重要的方面，在继承和保持学生天生探究欲望的同时，更要关注人类在科学探究自然界中获得巨大成功的过程、方法和精神。这些科学过程、方法和科学精神并不是遗传性的，而是需要在后天环境中通过训练而获得。
2.学习科学家的科学探究实质而非形式
科学家用各种各样的步骤去探索和解释自然世界。在所有有关科学认识论、科学方法论以及自然辩证法类的书籍中似乎很难大篇幅地找到有关科学探究的模式论述，因为没有任何一个模式可以概括科学家是如何探究世界的；给出一个或几个探究模式也许更是理科教育工作者的意愿。
科学家的探究没有固定的模式，而更多是一些创造性的活动。但是从科学探究中，科学家也会在一些方面达成共识。也就是说，还是可以抽象出一些核心要素、过程与方法，这对于指导科学研究与开展理科教育是非常有意义的。
究竟科学家是如何探究的，是理科教育工作者高度关注的问题，如果知道了科学家探究的过程与方法，我们就可以进行模仿，每个经历了探究的学生就形成了探究的能力，这是教育目标所期望的。
美国研究理事会科学、数学及技术教育中心在NSES科学探究附属读物中对比了科学家和学生的探究工作[2]。
一位地质学家绘制华盛顿州的海岸矿产图时，发现了一批死亡的西洋杉树木，但大多死亡的树木仍直立在地上。为了解决这个疑问，这位科学家展开了科学探究工作。
学校5年级的理科课堂上，教师提出秋天来临的时候，学校操场上的3棵树木中，一棵叶子掉光了；中间的那棵树叶的颜色参差不齐，但主要是黄色；第三棵树叶茂密苍翠。为了解决这个疑问，学生们也开展了科学探究活动。
图1 学生与科学家探究过程对比
从上面的案例我们可以看出，学生的探究过程与科学家的科学探究过程有很多相似之处（如图1）。但遵循了一定的科学探究过程，也未必就是真正的科学探究体验，也不能就认为形成了科学探究能力，就能像科学家一样思考问题了。实际上，一个没有经历过科学探究训练的人，凭借人的本能，也会自发地遵循科学家的科学过程或者学生的科学探究过程，只不过复杂程度以及准确性不同而已。他们也会对一些事情感到惊讶，进而提出问题，通过各种渠道获得信息，然后对信息进行处理从而得到结论。
所以说，科学探究不是僵化的模式，也不是科学方法简单的应用，学生只有针对不同的问题，能够自觉地设计科学过程，有意识地运用科学方法，掌握这些形式背后的思维品质才是科学探究真正的内涵，才能真正理解科学家是如何工作的，才能形成科学探究能力。
二、科学探究特质
1.科学探究概念内涵解析
当代理科课程改革中，把科学探究当做理科教学的核心环节。不同领域的学者对科学探究给出了很多定义，很难统一。这里，我们以美国国家理科教育标准(National Science Education Standards,NSES)中的定义进行分析（之所以在林林总总的定义中，选择美国国家理科教育标准中的定义进行分析，主要原因是：首先，NSES是在《为了全体美国人的科学》、《科学素养的基准》等大量前期工作基础上形成的国家教育目标；其次，NSES中的观点是科学研究工作者、理科教育者、理科教师等各个群体达成共识的产物；再次，美国的探究历史比其他国家更久、更深刻）。在NSES中，把科学探究定义为：“Scientific inquiry refers to the diverse ways in which scientists study the natural world and propose explanations based on the evidence derived form their work.Inquiry also refer to the activities of students in which they develop knowledge and understanding of scientific ideas,as well as understanding of how scientists study the natural world.”[3]（科学探究是指科学家在研究自然界和基于他们的工作所产生的证据提出解释的各种途径。探究也指学生掌握知识和领悟科学观念，以及理解科学家是如何研究自然界的。）
在这个定义中，有几个重要的关键词需要认真地分析和研究，以阐释科学探究深刻的涵义。
一方面，科学探究是指科学研究工作者的活动。
“Scientific inquiry”应译为“科学上的探究”，简称“科学探究”，而不能译为“科学的探究”，因为在中文语境里“科学的”有很多涵义，往往等同于“客观的”“合理的”“正确的”；“diverse ways”表明科学研究工作者在进行研究的过程中，途径和方法并不唯一，而存在着多种途径和方法；“natural world”表明科学研究工作者研究的对象是客观的自然界，而不是研究其他领域；“explanations”是“explanation”的复数形式，这说明尽管自然界是客观存在的，但对自然界的“解释”是多种多样的；“evidence”表明的是科学研究工作者对自然界的解释是基于“证据”的，而不是没有根据的自己意愿和想法；“their work”说明科学研究工作者对自然界的解释的证据是来自他们自己的工作，因为工作不同，证据也会不同，因此解释也会有所相异。
另一方面，科学探究也指学生的学习活动。学生的学习活动包括两部分：“掌握知识和对科学观念的领悟”“理解科学家是如何研究自然界的”。这两部分用连词“as well as”连接。
学生的科学探究，第一，与科学家的探究不同，他们的任务是“掌握知识和对科学观念的领悟”和“理解科学家是如何研究自然界的”；第二，用“as well as”连接，表示被连接的两个部分同样重要，但更强调前者，即“掌握知识和对科学观念的领悟”；第三，为了达到“掌握知识和对科学观念的领悟”，需要学生“理解科学家是如何研究自然界的”；第四，“理解科学家是如何研究自然界的”既是途径又是目的；第五，“掌握知识和对科学观念的领悟”与“理解科学家是如何研究自然界的”是不可分割的整体。
在这里，并没有贬低其他方式学习科学，但“学科学”的核心环节是“做科学”。只有通过亲身去做，去体验，才能实现科学的内化。
通过分析可知，学生的科学探究的两个目的：一是掌握知识和对科学观念的领悟；二是理解科学家是如何研究自然界的。实际上两者不可分割，为了研究方便，在研究学生的科学探究过程中，主要研究两方面的内容：如何把学生的个人概念转变为科学概念；系统观下科学探究教学要素研究。当然，这两部分和学生科学探究的两个目的不是对应关系。
2.科学探究是种能动的学习活动
科学探究，首先指的是科学家对自然界的探索活动。当今理科教育中强调学生像科学家一样去思考，这是两者的联系。但学生的科学探究与科学家的科学探究有着明显的区别。科学探究教学是指学生在教师的组织引导下，针对有探究价值的问题，主动获取证据、进行解释、检验和交流，从而逐步理解科学的本质和价值，发展自身科学素养的一系列活动。
(1)科学探究教学是学生的一系列活动。首先，学生的科学探究是一种学习活动，并不期望他们能够创造出人类未知的知识，而是以传承为主的活动，这种学习活动以认识自然界和理解科学为主旨。其次，科学探究教学活动是一系列的活动。科学探究教学，并非与科学探究活动一一对应。凡是有助于学生进行科学思维的活动都是科学探究教学的组成部分。同时，科学探究教学中，不仅仅是认知方面的，也不仅仅是理性方面的，它应该是动手、动脑的能动的整体活动。在科学探究教学活动中，根据具体学习内容，可以涉及科学探究的一个或者多个要素，进行局部科学探究活动或完整科学探究活动。
(2)围绕有探究价值的问题进行探究。在科学探究的过程中，教授一些基本知识是必要的。教师应为学生的探究活动传授一些基本的科学知识，同时，学生记住这些内容是必要的。
当代国际理科教育改革的核心毫无疑问是科学探究。但是，强调科学探究不是为了追求探究而探究，也不是任何内容都需要通过探究来完成的，而是应强调针对有探究价值的问题来进行探究。科学探究活动应该是强调过程和结果同样重要的教育活动。
三、全体公民理解科学的科学探究
1.面向全体学生的科学探究
当今的理科教育，不是精英教育，而是面向全体学生的教育。面向全体的科学探究教育，训练像科学家一样思考问题，学习和领悟科学探究，并不是普遍培养、重点选拔的理科教育。诚然，会有一些人将来从事科学研究事业，把科学及其相关学科作为职业，但当前国际理科教育大力倡导的科学探究的核心议题是培养每个学生的科学探究能力。换句话讲，不论这些学生将来从事什么职业，生活在科学技术社会化和社会的科学技术化的今天，每个公民都需要去掌握科学探究，发展科学素养。
美国《教育周刊》报道：“一项民意测验表明，在理科课堂中使用身边实验的学生和参加问题解决小组的学生，比那些通过讲授和阅读教材的方式学习理科的学生具有较好的态度。年龄在10到17岁的学生中，5个学生中有3个说，如果他们能自己做更多的实验并且和同学以及其他人进行交流，就会觉得科学更加直观。有54%使用以探究为基础的方法的学生说理科是他们感兴趣的学科之一。相比较而言，接受传统教育的学生这样认为的比率为45%。同时，在传统教育中，接近25%的学生认为理科是他们比较难学的学科，而经历探究教学的学生这样的情况仅占18%。”[4]
如果说知识可以通过说教的方式传递，科学过程和科学方法可以模仿，那么没有学生亲自参与的科学探究，科学中的科学精神是很难落实的，那种实事求是、开拓创新精神会离我们太远，似乎那些事情是天才的事情，与我们毫无关系。
在科学作为人类最重要力量的社会中，每个人都要接受科学探究的训练，因为只有深刻理解科学的内涵，提升科学素养，对于提高公民的个人生活质量和提升整个社会的文明程度都是非常重要的。毕竟科学解决不了一切问题，民主社会中公众的决策是社会进步的关键。
2.科学探究是实现发展学生科学素养的核心路径
以科学探究为基础的教学对培养学生科学素养具有重要意义。在当今社会，需要越来越多的在科学方面接受训练的人，如健康、技术等有关的职业，但所有的公民都必须在一些与科学技术有关的社会问题解决上能够有所贡献。科学素养是指“为了个人决策，参与公众和文化事件以及经济社会所需要的对科学概念和过程理解的知识。”[3]
科学是人类的宝贵财富，每个人都需要去理解科学。这不仅仅需要掌握科学知识，同时需要知晓科学知识是如何产生的，从而领悟科学观念。实现掌握科学知识领悟科学观念的重要前提是需要理解科学家如何研究自然界。而理解科学家的工作，则需要像科学家一样去思考问题。
发展学生的科学素养，核心方式是科学探究。只有通过参与科学探究，才能深刻理解科学理论是如何产生的、科学的本质、科学与技术以及社会的联系，才能在科学技术渗透在生活方方面面中具有决策能力。那种听来的科学，是抽象的、教条的、真理的、纯化的，盲目地相信科学本身就是一种迷信，科学与迷信是格格不入的。科学不但是名词，同时也是一个动词。
通过科学探究教学，在一定的情景下进行科学知识的学习，可以有力地促进学生对知识的理解和掌握；通过亲自动手动脑参与，可以加强学生的技术设计能力以及加深对科学和技术之间的理解。学生通过探究活动的学习，可以对科学在环境、能源、健康等作用的两面性问题有更深刻的认识；可以更深刻地认识到科学的本质和科学的历史；可以培养批判性思维，学会合作，形成自己的观点，尊重其他人的观点和经验。