探究式科學(xué)活動(dòng)應(yīng)該避免的兩個(gè)誤區(qū)

為了幫助科技場(chǎng)館的科技輔導(dǎo)員更深入地了解什么是科學(xué)探究，2013年9月23日，中國(guó)科協(xié)青少年科技中心和中國(guó)科技館聯(lián)合邀請(qǐng)了美國(guó)科學(xué)教師協(xié)會(huì)（NSTA）前任主席安妮·特維德（AnneTweed），為來自全國(guó)10余所科技場(chǎng)館的科技輔導(dǎo)員、科技場(chǎng)館教育專業(yè)碩士研究生，進(jìn)行了題為“如何設(shè)計(jì)有效的科學(xué)教學(xué)”的短期培訓(xùn)。特維德結(jié)合“小棍上的彗星”、“奇妙的彈球”等有趣的科學(xué)活動(dòng)，介紹了探究式科學(xué)教育的5個(gè)基本特征，并通過現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)和討論，為參與者澄清了探究式科學(xué)活動(dòng)應(yīng)該避免的兩個(gè)誤區(qū)。

探究就是讓學(xué)生完全自主嗎？

探究式教學(xué)有5個(gè)重要的特征：讓學(xué)習(xí)者參與科學(xué)問題的提出；讓學(xué)習(xí)者主動(dòng)收集數(shù)據(jù)回答問題；對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋；將解釋和科學(xué)知識(shí)相聯(lián)系；進(jìn)行相互交流和評(píng)判。有不少科技輔導(dǎo)員認(rèn)為，探究就是將所有的學(xué)習(xí)主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，尤其是在科技館這樣的非正規(guī)教育場(chǎng)所，探究就是讓學(xué)生隨心所欲地進(jìn)行活動(dòng)。其實(shí)這是一個(gè)很大的誤區(qū)。探究式活動(dòng)要以學(xué)生為中心，但不能缺少教師的指導(dǎo)。在探究活動(dòng)的不同階段，教師的指導(dǎo)程度也會(huì)有差別（如下表所示）。如果將學(xué)生參與的自主程度按照A、B、C、D分成4個(gè)不同的等級(jí)，在一個(gè)探究活動(dòng)中，不必在每一個(gè)環(huán)節(jié)都達(dá)到A。教師可以根據(jù)學(xué)習(xí)者水平和學(xué)習(xí)各階段特點(diǎn)，將探究式活動(dòng)在學(xué)生的不同自主程度之間進(jìn)行靈活切換。在提出問題時(shí)按照D等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，教師指導(dǎo)得多一些；收集數(shù)據(jù)時(shí)學(xué)生采取C等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；歸納數(shù)據(jù)形成解釋時(shí)讓學(xué)習(xí)者更多地參與達(dá)，到A等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；將解釋與科學(xué)知識(shí)進(jìn)行聯(lián)系實(shí)際，老師給一些協(xié)助，達(dá)到C等級(jí)；學(xué)習(xí)者進(jìn)行交流評(píng)判時(shí)達(dá)到B等級(jí)。

特維德用“植物生長(zhǎng)所需條件”這個(gè)問題作為一個(gè)例子。當(dāng)她希望學(xué)習(xí)者了解植物生長(zhǎng)需要什么條件時(shí)，她會(huì)給學(xué)生提供植物種子在3個(gè)培養(yǎng)皿中的圖片。已知的條件是：每個(gè)培養(yǎng)皿中種子的原始質(zhì)量為1.5g，第1個(gè)培養(yǎng)皿中的種子沒有接受光照，也沒有水，實(shí)驗(yàn)后變?yōu)?.2g；第2個(gè)培養(yǎng)皿的種子既有光照，又有水，實(shí)驗(yàn)后變?yōu)?.64g；第3個(gè)培養(yǎng)皿中只有光照，沒有水，實(shí)驗(yàn)后變?yōu)?.46g。在這個(gè)情境下，問題是由教師提出的，屬于D等級(jí)探究；學(xué)生看到數(shù)據(jù)，要自己分析原因，這種探究屬于A等級(jí)；在建立與科學(xué)的聯(lián)系上，教師可以給學(xué)生一些幫助，講解植物的呼吸作用和光合作用，讓學(xué)生用數(shù)據(jù)結(jié)果解釋，屬于探究的B等級(jí)。這種運(yùn)用是非常靈活的，教師可以根據(jù)自己對(duì)學(xué)習(xí)者的理解隨時(shí)調(diào)整。

答案是否定的！只有那些關(guān)于物質(zhì)世界運(yùn)轉(zhuǎn)的、可以被驗(yàn)證的科學(xué)性問題才能進(jìn)行探究。因此，讓學(xué)生提出一個(gè)科學(xué)的問題是探究的關(guān)鍵?！捌婷畹膹椙颉笔翘鼐S德讓學(xué)員練習(xí)提出科學(xué)性問題的活動(dòng)。每組學(xué)員觀察兩種大小、材質(zhì)和邊緣形狀不相同的半圓形橡膠球，小球經(jīng)過一定形變后可以高高地彈起來并恢復(fù)原狀。特維德讓大家觀察這兩種小球的彈起情況，然后提出自己感興趣的問題。學(xué)員們提出了很多問題：這個(gè)球是什么做的呢？越用力往下扔小球就彈得越高嗎？小球落點(diǎn)越高彈得越遠(yuǎn)嗎？小球落地角度與彈起高度有關(guān)系嗎？落地面的材質(zhì)會(huì)影響小球的彈跳高度嗎？

對(duì)于學(xué)生們提出的問題，隨便選擇一個(gè)就可以開展探究嗎？不是的，必須選擇一個(gè)科學(xué)性問題。特維德介紹了科學(xué)性問題的4個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)，最重要的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是能夠用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行驗(yàn)證。也就是說，能進(jìn)行探究的科學(xué)性問題與日常生活中的問題是存在差別的，它們必須包括科學(xué)的概念，還要有能夠操作的變量。在彈球這個(gè)活動(dòng)中，涉及的概念包括能量、速度、高度、材質(zhì)硬度等，只有涉及對(duì)這些概念進(jìn)行操作的問題才符合探究的要求。

如何讓學(xué)生提問，是新手教師遇到的一個(gè)很大的困難。學(xué)生有時(shí)候會(huì)說，我的大腦一片空白，想不到任何問題。特維德推薦了一種利用科學(xué)漫畫的方法，通過漫畫展示不同的觀點(diǎn)，引出學(xué)生自己的科學(xué)問題。例如，在“雪人穿衣服”這個(gè)科學(xué)漫畫中（注：此材料來自英國(guó)約克大學(xué)科學(xué)教育中心培訓(xùn)資料），學(xué)生同意漫畫中誰的看法？是否還有其他想法呢？這種問題提出的方式，很有效地解決了學(xué)生“大腦一片空白”的問題。

短短一天的培訓(xùn)，科技館的學(xué)員們?cè)谔鼐S德生動(dòng)有趣的講解和引導(dǎo)下，加深了對(duì)科學(xué)探究的了解，并學(xué)習(xí)到一些在科技場(chǎng)館開展科學(xué)探究活動(dòng)的有效策略。

主講人介紹：安妮·特維德女士目前擔(dān)任美國(guó)中部教育與學(xué)習(xí)研究組織（McREL）首席顧問，具有30年的中學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，曾獲美國(guó)科羅拉多州優(yōu)秀高中生物學(xué)教師稱號(hào)。她還參與過美國(guó)科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)審查工作，是科羅拉多州的科學(xué)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的制定的主要參與者。特維德的父親是一位火箭工程師，她從小就對(duì)空間科學(xué)非常感興趣，她曾為美國(guó)宇航局（NASA）設(shè)計(jì)了一些有趣的科學(xué)教育活動(dòng)，將自己的研究領(lǐng)域從正規(guī)教育拓展到非正規(guī)教育。在教學(xué)和研究工作中，特維德發(fā)現(xiàn)普通教師沒有充足的時(shí)間進(jìn)行科學(xué)文獻(xiàn)的閱讀和學(xué)習(xí)，因此，她對(duì)科學(xué)探究方面的有關(guān)論文進(jìn)行綜述，完成了《如何設(shè)計(jì)有效的科學(xué)教學(xué)》一書的寫作。