解读科学探究性学习

罗星凯

"科学探究性学习的理论与实验研究" 课题组*

在已经出台投入实验的理科各科义务教育国家课程标准中，科学探究被提到了核心的地位。让学生通过探究的方式来学习科学，不仅为各学科所共同倡导，而且被作为内容标准所一致要求。然而，探究式学习在我国毕竟尚处于探索阶段，在理论和实践上都引发了一系列问题甚至困惑和疑虑。本文以问答的形式，对围绕科学探究性学习的一些重要问题进行了解读，希望能对课改实践有所帮助。

问：我们注意到，在新课程中，特别强调学生自主探究。请简要地告诉我们什么叫做探究性学习？它与研究性学习是不是一回事？

答：简而言之，探究性学习是与直接接受式的学习相对的，它是一种在好奇心驱使下的、以问题为导向的、学生有高度智力投入且内容和形式都十分丰富的学习活动。其基本特征我认为可以概括为"活"和"动"两个字。"活"一方面表现为学生的积极性和主动性，另一方面表现为学习活动的生成性，教室里实际所发生的一切不可能完全都由教师所预设，学生在思维和行动上常常迸发出令教师意想不到但却充满童趣的智慧火化；"动"表现为学生真正的动手动脑。从这些本质的意义上说，它和研究性学习没有什么区别。然而，在我国当前的基础教育课程中，研究性学习的实施是通过综合实践活动这样一种特殊形态的课程来进行的，这就是有人常常把研究性学习与研究性课程相提并论的原因。因此，非常明确的是：在新课程中，科学探究性学习被作为理科各科教学的核心要求贯彻落实，而综合实践活动中的研究性学习则以独立课程的形态出现。

问：为什么理科各科的国家课程标准要把科学探究置于核心的地位？

答：我想至少有以下三个方面的理由。

首先是面向未来、面向世界和实现国家发展战略的需要。近二十年来，无论是人类所面临的日益严重的全球性问题、国家间日益激烈的国力竞争，还是学校教育的现状，都促使世界各国特别是西方发达国家不约而同地把目光投向中小学教育特别是科学教育的加强和改进。因为在人类共同生活的地球上，我们的生存环境和生活质量越来越依赖于科学技术的发展及其正确应用。为此，通过优质的基础教育特别是科学教育提高全民的科学素养就成了当今世界上一个国家谋求发展的战略。正是基于这样的考虑，任何有远见的政府和社会对于科学教育都永远不会满足于已有的成就而不思改进。请注意作为美国2061计划第一个标志性成果的《面向全体美国人的科学》一书导言中的一段话："目前的科学教材和教学方法问题多多，实际上常常阻碍了科学素养的提高。它强调的是现成答案的学习而不是问题的探索，注重记忆而牺牲了批判性思考，用零碎信息的获取代替情境化知识的理解、背诵代替论辩、读代替做。学校也没能激励学生合作学习、彼此自由地交流思想和信息，或者运用现代教学手段发展学生的思维能力。" 对照我国的情况，我们没有理由感到庆幸和乐观。因此，在新一轮国家基础教育课程改革中，特别强调学生学习方式的改善。在理科各科的国家课程标准中，将科学探究作为核心，决不是简单地照搬《美国国家科学教育标准》的提法，而是前述的考虑和科教兴国战略在理科课程改革中的具体体现。换句话说，如果学生的学习方式依旧，培养创新精神、实践能力就是一句空话。

此外，本次课改的核心目标是实现课程功能的转变，就是要改变课程过于注重传授知识的倾向，强调形成积极主动的学习态度，使获得知识与技能的过程成为学会学习和形成正确价值观的过程。要实现这样的课程目标，知识与技能、过程与方法、情感态度价值观的目标就必须三位一体地融合在具体的学生学习活动中，而不能将他们割裂开来，分别灌输给学生。为此，我们认为，至少对于理科各科来说科学探究性学习是一个比较理想的载体。好的探究性学习活动，通过富有启发性的问题，或者用能有效地激起问题的事物或现象，驱动学生积极主动地进行观察和实验等收集事实证据的活动、提出和求证假说以及做出解释等积极构建知识的活动；通过交流甚至辩论，使学生得以评判自己和他人的解释，不仅能扩展自己对知识的理解，而且提高质疑、推理和批判性地思考科学现象的能力。通过真正的"做"科学，学生既学到知识内容，又掌握更深入地运用和探究那些知识所必需的思维方法，使探究能力得以提高，同时形成正确的对待科学问题的态度。

再有就是来自科学学习研究的强烈信息。过去三十年来，对学生学习科学的大量深入系统的研究对传统的以教为中心的科学教学模式提出了越来越大的挑战。我们的学生到底是怎么掌握科学知识的？一般认为是我们教会的，我们不教他们怎么会呢？而事实上，学生并不是带着一个空空的脑袋来到我们的科学课堂，对于不少问题，他们心中早已有了自己的一套"理论"。最要紧的是，这些常常与科学理论相悖、同时也往往被我们想当然地认为不屑一顾或不堪一击的"理论"，却是学生长期经验加智力活动的产物，是他们"心中的科学"对于不少内容，灌输式的科学教学实际上是用对于学生来说外加的甚至怪异的科学知识去与学生基于好奇的天性而自发探究所获得的成果进行竞争！有科学的权威、教师的权威以及考试的权威在手，我们可以暂时领先。但这样的胜利不仅很快会成为过眼烟云，而且为它所付出的代价，不是学生心灵上对科学的排斥甚至厌恶，就是科学精神的缺失。科学探究性学习中，学生自己的理解是应该得到充分尊重的，因为它们是学习过程的基本起点和贯穿始终的最活跃的因素。学习活动实质上就是学生自己的想法、他人的观点以及观察实验结果之间直接互动的过程，经历这样的过程，学生才可能通过认知冲突体会到个人理解的局限和科学理论的优越所在，为前者向后者的转化铺平道路。否则，岁月很快会冲刷掉学生心中被硬贴上去的东西，留下的只有他们自己的"科学"。

问：听你这么一讲，我确实感到实施科学探究性学习很有必要。但学科教学在知识的量上有明确的任务，探究性学习要花费更多的时间。因此，有人将淡化知识、淡化结论理解为新课程的理念或特点，因为在他们看来能力比知识更重要，过程比结果更重要。对此，你怎样看？

答：在我看来，对于知识与能力、过程与结果这样的范畴谈何者更重要在本质上是没有意义的。就像一个人的两条腿，你说那个更重要？如果硬要谈，也只是从我们现在的缺失的角度来谈的，就像一个人缺钙，要重点补一补。我们过去的一些做法根子在于将知识本身看得太重，而不管知识如何获得，结果留给学生的本来十分重要的知识结论成了一堆死的东西，学生能力发展自然就谈不上了。现在我们就是要把那些流失掉的东西补回来，而且在知识上也要有更高的追求，这就是说，要让学生学到更有价值的知识、更深入他们心灵的知识。为此，我们的智慧应该花在对"双赢"的追求上。这也正是探究性学习在发现式学习基础上的重要发展之一，在我国已投入实验的义务教育理科各科的国家课程标准中，科学探究既作为科学学习方法，又作为科学学习内容出现，目的旨在通过亲历科学探究活动，让学生既学到科学知识，又培养科学探究能力，同时增进对科学探究的理解。要实现这样的目标，我们往往会认为时间是一个拦路虎，因为探究学习需要更多的时间似乎是一个不争的事实。然而，在这个问题的理解上存在一个相当普遍的误区，那就是我们往往是静态地、孤立地计算一段探究性学习所花费的时间，而没有考虑学生真正将知识弄懂的话为日后的学习所省下的麻烦。事实上，从学生真正理解的角度来计算，那种"堤内损失堤外补"的办法反而是效率更低的。谈到时间的问题，还有一个相关的问题也是至关重要的，那就是探究性学习的选题。学科教学中选择探究性学习的内容自然要依据课程标准，但我们不可能也没有必要将所要求的内容都设计成探究性的。最值得选择的内容应该是对于学科来说具有核心和基础地位的那些概念和规律性知识，因为学生真正理解了这样的知识，就等于掌握了学科知识的主干，形成了扩充和扩展自己知识结构的能力。因为探究的缘故，学生学习这样的知识开始确实要多花费一些时间，但却可以在后续的学习中通过少花时间用于反复巩固而补回。如果再算上由于加深了对核心知识的理解而产生的对其它知识学习的贡献，即使从时间上来计算，探究性学习也是可取的。问题在于我们对此要有一个整体的考虑，对于评价的压力也要有一个基于长远效果的信心，而不能只计较一时的、一个方面的得失。

* 国家基础教育课程改革项目课题。课题研究的重点是理科各学科教学中探究式学习的实施。课题负责人：罗星凯；本文执笔人：罗星凯（广西师范大学科学教育研究所，桂林 541004）

问：这么看来，时间不应该成为阻碍科学探究性学习实施的障碍。不过，教师在探究性学习中的作用是另一个棘手的问题。许多人感到探究性的课堂很不好控制，我们也看到一些探究课显得乱糟糟的。而有人认为，乱说明学生活动起来了，这正是新课程理念的反映。对此，你怎么看？

答：您提了一个重要同时也是很复杂的问题，我想应该分二个层面来回答。

首先，如果认为课堂的一切就是要在教师的掌控之中，教师失去对课堂的控制就意味着教学的失败，因而视课堂的"乱"为洪水猛兽，那就涉及到观念转变层面的问题。既然探究性学习是学习者自己理解和发现世界的过程，教师的角色就应该是这种过程的促进者和引导者。因此，探究性科学教学需要从根本上重新考虑教师和学生的关系。如果我们承认学生是有思想、有头脑的活生生的人，而不是一个由教师操纵的机器，那在课堂上要刻意谋求的就不是控制课堂，而是如何引领学生探索知识的奥秘，这就是人们常说的对于学生来说教师应该是guider（向导）而不是guarder（看守）。

解决了观念层面这样的困难问题，技术层面的问题同样棘手。我曾经听过这样一堂课，教师在不到十分种的时间内，先后组织了学生的小组讨论和跨小组的讨论。学生真可谓动起来了。可是，学生是怎么在动的？又动了些什么呢？我们看到的是小组讨论时每个人都在高声地说，谁也听不清谁，而刚刚讨论不到五分钟，学生们就要下位进行跨小组的讨论。这样，学生的不少时间都花在了体现"小组之间也有交流"这样的形式上了。其实，科学探究真正要强调的是"动脑"，学生肢体上的"动"、嘴巴上的"动"，最终的效果都要落实为更好地、更积极地投入思考。从这个意义上说，就是"行动不如心动"。谈到这里，我特别要指出的是：尽管科学探究性教学中，不能老是牵着学生的思维沿着教师预设的轨道行进，但探究性教学决不等于课堂上杂乱无章的一锅粥，而实际上是一种精心设计的教学活动。一个富有启发性的问题、一个针对性和适切性强但富有挑战性的任务提出后，课堂上可能很寂静，但此时学生的头脑也许"动"得是最激烈的。

问：探究性教学实际上是一种精心设计的教学活动！听您说来确实如此。不过这样是不是会与探究性学习的开放性、自主性、生成性相矛盾？

答：您问得很好。教学活动被"精心设计"过后，怎么能保证"开放性"、"自主性"和"生成性"呢？这似乎有矛盾。但实际上，不管是问题的"开放"、学生的"自主"，还是课堂上教与学的"生成"都不是目的，我们最应该关注的应该是教室里实实在在所发生的学生学习活动，我们最终所追求的也正是学生学习活动的质量。因此，我们不仅要关心课堂"开放得如何"与"生成得如何"、学生"自主得如何"，还要计较课堂是"如何开放"与"如何生成"的、学生又是"如何自主"的，更不能不管课堂"开放了什么"与"生成了什么"、学生"自主学习了什么"。因为新课程所提倡的科学探究性学习承载着科学知识的掌握、科学探究技能的发展、科学精神和科学思维习惯的培养等多重任务。正是这样的任务决定了"探究性教学实际上是一种精心设计的教学活动"，教师如果只懂得要"开放、自主、生成"，而不能精心设计出好的探究活动让课堂活而不乱、学生动手动脑动心，就只能追求形式上的开放、自主和生成，其结果就可能等同于"放羊"。

问：这么说来，推行科学探究性学习确实是一项长期而艰巨的任务。针对当前比较突出的问题，您认为要特别加强哪些方面的工作？

答：首先是理解。包括理解科学探究性学习和理解致力于科学探究性教学的一线教师。

探究的过程是由一个人自己的好奇心、求知欲或要理解一项观察、解决一个问题的热情所驱动的。在科学教育中倡导探究性学习，最基本的信念就是人类具有探究的本能。中国工程院韦钰院士2002年6月21日在接受中央电视台东方时空栏目专访时说："什么叫科学家？科学家就是长大的孩子，他永远存在那种好奇心、那种进取心去探索问题。"可惜的是，随着年龄的增长、年级的增高，我们的学生身上越发难以见到这种宝贵的品质。对此，我们的学校教育无论如何也摆脱不了干系。因为，我们重视知识的传授往往忽视了能力的培养，注重知识的结果往往淡化甚至不管知识获得的过程，一句话，我们的教育太急于要在短期内看到知识传授的结果，太讲究"效率"了，仿佛恨不得将所有要考的知识浓缩成一块饼干，让学生一口吃成一个胖子。这样做的代价，就是学生主动求知欲望和能力的退化、探究热情的丧失，实际上就等于学生长远发展的损失。探究性地教科学，只不过是一种回归儿童和科学发展本性的教育追求，对于任何真正关心学生发展的教育工作者来说，是再自然不过的事情。从这个最基本的信念出发，我们就没有理由神话科学探究性学习，人为地疏远它与教育现实的距离；就没有必要去纠缠一堂探究课是否完整地经历了探究的几个环节，在每一个环节学生是否达到了自主探究的程度；也没有意义刻意去追求学生在程序上、形式上重复科学家发现的过程。我们真正要看重的是学生的"学"，同样是在"学"，活动的质量却可以千差万别。如果探究的环节都有了，探究的程序也都走过了，科学家的样子也做得象模象样了，学生的学习却仍然是机械的而不是有意义的，那样的探究又有什么真正的价值？在一篇题为《探究性学习：含义、特征和基本要素》的文章中（载《教育研究》2001年第12期），我们针对在科学探究性学习理解上的一些误区阐述了我们课题组的观点，对老师们也许有些参考价值。

除了理解探究性学习之外，对那些在第一线身体力行、实施探究性教学的教师也要多一些理解和支持。真正意义上的探究性学习需要教师为学生营造一个宽松、民主、和谐的课堂学习环境，使学生自己的想法即使与标准答案不符也能得到关照和尊重。什么样的教师最有可能做到如此？恐怕是那些自己有过类似学习经历的教师。然而，这正是我们最需要操心的。试问，从小到大，我们有多少教师被探究性地教过？在将探究性学习落实到自己的学科教学实践的过程中，他们遇到各种各样的问题和困难是必然的。他们最需要的，就是各方面的理解和有效的专业支持。没有一个有利于教学创新的课堂教学评价环境，在那种刻板僵化、追求形式、面面俱到的课堂教学评价模式的压力下，很难想象一个教师在课堂上会真正聚焦于学生实际的学习生活、教室里师生互动和生生互动的质与量。同时，有效的专业支持，也是实施科学探究性教学的老师们很需要的。

问：谈到专业支持，能不能介绍一下你们课题组主要做了哪些工作？有什么进一步的计划？

答：我们课题组的核心成员，多数对以教为中心的科学教育的真正效果早有怀疑，因此在科学探究性学习方面已进行过多年的探索实践。这也是我们现在工作的基础。国家基础教育课程改革项目启动以来，我们更集中地为国家课程标准的研制和实验区工作提供了专题的学术服务和支持。为此，我们精选和翻译了一些国外的参考资料（其中有的很快会正式出版），及时研究和提炼了一些典型的教学案例（其中一些已发表在最近几期的《人民教育》杂志上）。更重要的是我们直接进行了不少科学探究性学习活动的设计，通过反复的教学试验，不但优化了活动设计，而且为深化对科学探究性学习的研究取得了大量的第一手资料。为加速实验和推广工作，我们还在一些实验区建立了联系点，并举办了全国性的研讨会等活动。为了促进成果的交流与分享，我们及时将有关内容发布在广西师大科学教育研究所的网站上（www.risechina.org），最近又在该网站上设立了创园区，希望能为更好地传播和保护原创性的科学探究性学习活动设计成果探索出一条有效的途径。今后，在各方面的支持下，我们的工作将更有效、更快速地继续下去。