对课程态科学探究活动设计的解读——以人教版高中化学必修1为例，本文主要内容关键词为：为例论文,以人论文,课程论文,高中化学论文,科学论文，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。
人民教育出版社遵循普通高中化学课程标准编写的实验教材（以下简称新教材）突显了“倡导探究性学习”的基本理念，设计了多种形式的科学探究活动，不同形式的科学探究活动各有其不同的教育价值。通过研读以往相关文献，我们发现它们只是对教材中的某些栏目进行了研究，没有对课程态的科学探究活动进行总体分类，本文旨在就人教版高中化学必修1（以下简称《化学1》）教材中探究活动的设计予以解读，以期为后续的课堂教学活动向期望目标发展提供借鉴。
一、科学探究的含义
美国的《国家科学教育标准》认为，科学探究指的是科学家用来研究自然界并根据研究所获事实证据作出解释的各种方式，教学活动中的科学探究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。科学探究活动倡导学习者主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学习者搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力，有利于学习者创造性与实践能力的培养。基于这种思想的指导，《化学1》的编写充分体现了学生进行探究学习的需求。如教科书中设计“实践活动”栏目，要求学生在课外独立地动手搜集信息；设计了“学与问”“交流与思考”栏目，以学生为主体，充分发挥学生的主动性和积极性，集思广益，相互启发，实现信息交流，扩大信息和思维容量；设计了“科学视野”以及部分的习题，要求学生在教科书以及报刊、图书、互联网上自己获取信息等等，培养学生搜集资料的能力。
科学探究的特点之一是要求学习者自己寻找问题的答案。因此在《化学1》里，对探究的问题没有给出明确解释或结论，学习者只有通过自主探究，才能获得问题的答案或完成探究任务。如《化学1》的科学探究活动或以学案形式出现，要求学生探究后填空；或给出一个研究课题，要求学生去调查研究、讨论、查阅资料并写成小论文，同学之间进行交流等等。教材中的探究活动鼓励学生通过不同角度、不同视野、采用多种科学方法来进行探究，以使学生主动地获取知识、应用知识、解决问题。
化学课程目标以提高学生的科学素养为主旨。由于科学探究活动能使学生主动地获取化学科学知识，体验科学探究的过程与方法，能更好地理解科学的本质，有助于形成一定的科学探究能力以及科学态度、情感与价值观，发展创新精神和实践能力，因此，科学探究对全面提高学生科学素养具有十分重要的作用，是实现课程目标的一个有效途径，其他教学方式和学习方式不能替代。教师要更好地进行教学态的科学探究活动，必须首先熟悉课程态的科学探究活动。基于此，本研究以课程态的科学探究活动为研究对象。
二、科学探究活动的内容与形式
科学探究学习过程“包括提出问题、猜想与假设、制订计划、进行实验、搜集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等多种要素。科学探究活动可有多种形式和不同水平层次，活动中包含的探究要素可多可少，各要素呈现的顺序也不是固定不变的。”由于受课时和该知识在教学目标中不同要求的限制，在进行探究时不可能将探究活动的每一个环节都涉及，为了更有效进行探究，教材中除了有完整的科学探究过程以外，也有侧重于科学探究的某一环节的探究活动，但总体来看，教材中的探究活动都是围绕科学探究的各个环节展开，分步来培养学生的探究能力，这和接受式教学中对某个知识点孤立的学习有着本质的区别。因此，在《化学1》中的“科学探究”泛指学生主动参与的一切探究学习活动，在教材中所用的科学探究的内容主要是以实验方法、化学史料、生活生产实际、调查访问以及查阅文献资料等建构问题情境，从而引导学生基于问题进行探究。
为了能够更好地研究课程态的科学探究活动，我们根据《化学1》的教师教学用书对教材中各个栏目的说明以及科学探究的本质，将其中的科学探究活动归纳如下：包括部分或全部的科学探究活动要素的栏目；在描述某一个活动时，出现实验、科学探究、实践活动、观察、调查、交流、思考、讨论、写论文等字样，栏目的活动设计是以解决具体的问题为目的，并引导学生围绕问题去进行科学探究。根据以上归纳，我们把《化学1》中的思考与交流、学与问、实验、科学视野、科学史话、科学探究、实践活动等7个栏目作为科学探究活动的范畴。如表1所示。
表1 《化学1》中科学探究栏目设置
栏目设置出现次数
思考与交流18
学与问9
实验 25
科学视野 8
科学史话 2
科学探究 7
实践活动 7
合计 76
每课时活动次数76/36=2.11
由上表可以看出，平均每课时有2.11次探究活动，从数字上可看出科学探究活动在整个教材中的比重，同时也说明了新的教材观：由关注知识向关注学生发展方向转变，这种转变又是通过学生的科学探究活动来体现，以完善学生的科学素养和人文素养和谐为目标。
三、科学探究活动的分类
在《化学1》中，充分展示了各种不同的科学探究过程及探究过程中所蕴涵的多种科学方法，设计了不同类型的科学探究活动，以期形成和发展学生适应未来生存和发展所必备的科学素养。为了进一步拓宽教师对科学探究活动的认识，笔者借助他人研究方法对《化学1》中的科学探究从四个方面进行分类：根据探究的要素和结构是否完整，将科学探究分为整体探究和部分探究；根据探究材料来源的不同，将科学探究分为亲历探究和间接探究；根据教师在探究活动中对学生行为的监控程度，将科学探究分为引导探究和自主探究；按照学生进行探究活动的场所，将科学探究分为课内探究和课外探究。
1.整体探究和部分探究
所谓整体探究是指探究过程包含了科学探究的各个要素，反映科学探究的全貌和整体特征。整体探究能够使学生认识科学探究过程的全貌，比较全面地学习科学探究的各种技能。在《化学1》中，结合典型的或教育价值比较大的教学内容，安排一定数量的整体探究，通过这些相对完整的探究活动，以提升学生的科学探究能力。如教材中“科学探究”栏目中“铁不能与冷、热水反应，但能否与水蒸气反应？”要求学生通过实验进行探究，通过提出问题、做出假设、设计实验、进行验证、分析结果、得出结论和表达与交流，使学生最终得出结论。
但教材中更多的是部分探究。所谓部分探究，是指在日常的教学中，每次只涉及科学探究的某一个或几个要素（有时又称环节）的探究，部分探究着意对学生进行某一项探究技能的训练。如有的只涉及问题的提出，有的则只是建立科学的假说，有的只是设计实验方案，有的只是对信息的解读或问题的讨论。部分探究因为只是突出探究的某一个或某几个要素（环节），在教学中并不占用过多的课时，教师可以根据教学的需要灵活采用。例如教材中设置了9个“学与问”栏目，通过这个栏目活动，帮助学生思考问题、发现问题，进一步学会提出问题，从而着重帮助学生建构“提出问题”这个环节的基本技能。
2.亲历探究和间接探究
亲历探究是指让学生自己在解决具体问题过程中亲历提出问题、建立假说、设计实验、检验假设、得出结论等探究的过程。由于亲历探究中探究的材料主要来自学生直接搜集，所以又可称之为直接探究。只有在亲历的探究中才能学会探究，所以高中化学新教材中的探究主要是亲历探究。例如，教材第三章第一节金属的性质：首先提出问题“是不是所有的金属都不和水反应呢？”让学生头脑中有问题，进而做出推断，再通过“实验3-3钠与水的反应”引导学生进行实验、搜集证据、解释与结论，再进一步明确“为什么在实验室里要把钠保存在石蜡油或煤油中”。让学生通过亲历探究主动地去掌握金属的性质。
间接探究则不需要学生像科学家那样经历探究的整个过程，又称为对探究的探究。通过对探究的探究，可以使学生了解到科学知识发生与发展的过程，了解科学家究竟是怎样思考问题和解决问题的，从而使学生更加深刻地理解科学的本质以及科学探究的本质。新教材中十分重视对间接探究的设计，如在《化学1》科学史话“氯气的发现和确认”中，使学生通过这一栏目了解到舍勒、戴维两位科学家对氯气的发现过程了解前人的研究过程，建构自己的知识体系，使学生的认识进一步深化。
3.引导探究和自主探究
引导探究是指教师提出实验结构或程序，学生参与“是什么”和“为什么”的探究。例如《化学1》中的“金属氧化物与酸的反应”“氯离子(Cl-)的检验”“铝箔在空气中点燃”等。“当学生参与多次探究活动后，学生对探究的热情、对探究的认识以及探究能力都将有所提高。在这样的基础上，可以积极倡导以自主探究为特征的科学探究活动”。自主探究是指学生自主设计和实施实验方案，对“有什么”和“为什么”的解释（假设）的检验过程，对学生各方面能力的要求比较高。如教材中第三章第一节“金属的化学性质”中的栏目“实践活动”：(1)请你利用原有的知识，并结合在本节所学的金属的化学性质，试着围绕金属提出一些问题；(2)把你的问题和答案分类；(3)选择你最感兴趣的一类问题和内容，去图书馆或上网查阅资料，进行研究、调查或实验；(4)写一篇关于金属的小论文，并与同学交流。这样的探究活动经历了科学探究的各个环节，所有环节都由学生自己决定，具有很强的开放性和独立性。
从引导探究到自主探究是一个连续变化的过程，彼此之间并没有绝对的界限。在探究过程中，如果学生在提出问题、进行假说、设计探究方案、总结并交流学习成果等方面自主负责得越多，探究就越“自主”；如果教师给予的指导越多，探究就越具“引导”性。引导探究比较适用于建立某一特定的科学概念，而自主探究则更能发展学生的认知和科学推理能力；引导探究比较适用于低年级学生，而自主探究则比较适用于高年级学生；引导探究比较适用于要求高课时少的知识，而自主探究则比较适用于要求较低的知识或要求高课时多的探究。
4.课内探究与课外探究
课内探究是指在课堂教学中实施的探究活动。课堂教学是实施化学教学的主渠道，也是学生开展探究活动的主战场，因此高中化学新教材中的实验主要是课内探究。但由于课堂时空的限制，有一些探究活动，单靠课内很难完成，需要课内外相互配合。还有的探究，涉及调查、考察、采集、较为复杂的制作等活动，只能在课外进行。新教材中设置了“实践活动”栏目，就是为了指导学生开展课外探究。例如学习“用途广泛的金属材料”时，教材安排了“任选你感兴趣的关于合金的课题进行调查（教材中给出了三个课题），完成一篇关于合金的小论文。”这个探究活动需要根据假设搜集大量有关合金的资料，这些工作只能在课外进行。学生需要在对课外搜集到的资料进行分析基础上，才能写出研究报告。
新教材还设计了作为课外探究的实践性练习，以强化对学生探究技能的训练。以《化学1》为例，在学习了“硫和氮的氧化物”之后，教材要求学生探究：(1)“分析空气污染的成因”，对自己所在的城市或地区的空气进行分析，做出判断，然后讨论交流，以加强对自己周围空气质量的关注，提高环境保护意识。(2)“雨水pH的测定：①收集一些雨水，静置，观察雨水的外观与蒸馏水或自来水有什么不同；②用pH试纸测酸度（或练习使用pH计测定）并记录；③连续测一段时间（如一周），将得到的pH列表或作图，确定你所在地区雨水的平均酸度；④若是酸雨，请分析本地区酸雨产生的原因，并提出减轻酸雨危害的建议”。通过这样的练习，可以为学生提供更多的课外探究与动手实践机会，从而提高学生的实践能力和动手操作能力。
四、结论与反思
通过对课程态的科学探究活动的统计和分析，可以得出以下结论：首先，科学探究不只是某种具体活动形式，而是渗透在整个教科书所设计的多种多样的探究活动之中。这些探究活动在科学方法和技能的训练上，各有不同的侧重点，既有含较多探究要素的较为完整的活动，也有含探究要素较少但能从不同侧面对学生进行科学方法和探究技能训练的形式多样的活动。所以在《化学1》中呈现态的某个“科学探究”环节的背后，应该还潜隐着该环节以外的其他探究环节，教师如果意识不到这一点，必然会认为这种显现和旧教材知识的呈现方式相类似，进而会发展为教学行为上的因袭传统。其次，大多数探究活动的设计与选材重视学生的生活经验，密切联系学生的生活实际以及材料、能源、环境、生命科学等现代社会问题，并把先进的信息技术手段引入到学生探究活动中。再次，教师应当把握所有探究活动，使学生在科学知识和概念的理解、科学技能和活动能力的体现、科学态度和思维习惯的养成这三个方面有所发展。因此，教师在教学中要处理好教材引导、教师指导与学生探究三者的关系。
由以上对化学教材中的科学探究活动的解读，我们进一步引出对教材、教师、教学等三个方面的反思：对于教材而言，教材的编撰者在编写探究活动时应充分考虑各地区的实际情况，使探究活动能够有效展开；对于教师而言，应考虑如何利用当地的教育资源合理地开发或取舍探究活动，进而更好地驾驭教材；对于教学而言，如何在有限的课时里遵循课程标准要求进行科学探究，如何设计适合学生发展的探究活动，如何有效处理探究学习和当前仍盛行的接受学习的关系，这些都是我们值得思考的问题。