科學(xué)研究、探究性學(xué)習(xí)和技術(shù)設(shè)計(jì)過程的四個(gè)環(huán)節(jié)

云南省昆明市第十中學(xué) 林祖云

林祖云創(chuàng)建的“情智知情意行”理論認(rèn)為：人的實(shí)踐創(chuàng)新能力由人大腦中儲(chǔ)存的情境事實(shí)、智力方法、知識(shí)結(jié)構(gòu)、情意品德和人的實(shí)踐技能五維目標(biāo)構(gòu)成。如圖1。

為完成五維目標(biāo)，科研過程、探究性教學(xué)過程或技術(shù)設(shè)計(jì)過程要經(jīng)歷下四個(gè)環(huán)節(jié)：提出并明確問題；制定設(shè)計(jì)方案；建立規(guī)律、制作模型或產(chǎn)品；測(cè)試評(píng)價(jià)應(yīng)用優(yōu)化。每個(gè)環(huán)節(jié)還有多個(gè)步驟，每個(gè)步驟都有明確的任務(wù)，能提高效率、質(zhì)量和成功率。

一、抓住典型事實(shí)，提出并明確問題

第一，明確問題從何而來？提出問題有三個(gè)途徑：一是自己觀察生產(chǎn)、生活中的典型案例發(fā)現(xiàn)并明確問題。如魯班發(fā)明鋸子。二是通過收集信息或直接與他人交流、問卷，得知?jiǎng)e人需要解決的問題，自己尋求解決問題方案。如啟發(fā)學(xué)生明白重力的計(jì)算式F=ma=mg。三是在實(shí)踐中或?qū)嶒?yàn)中會(huì)發(fā)現(xiàn)大量需要解決的問題。如測(cè)量電阻的實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)大量問題。

第二，首先需要明確問題的目的和對(duì)象，其次才考慮解決問題的方法手段。如設(shè)計(jì)一個(gè)用1.5伏電池給手機(jī)電池充電的電路？目的是用1.5伏電池（對(duì)象1）給3.7伏手機(jī)電池（對(duì)象2）充電，充電電壓需要4.2伏。目的明確、對(duì)象清楚后，方法手段就暴露出來：方法手段之一是需要變壓器升壓、在變壓器之前需要振蕩器、變壓器之后需要整流器等。

第三，明確問題是否符合科學(xué)原理、危害自然、人和社會(huì)。如在主河道上修建水利大壩蓄水發(fā)電，會(huì)造成泥沙沉積河床升高、垃圾堆積、水質(zhì)污染、干旱連年不斷水量減少河流干枯斷流，是違背科學(xué)規(guī)律、危害自然、人和社會(huì)的項(xiàng)目。要發(fā)展太陽能等新能源。

第四，啟動(dòng)項(xiàng)目初期需要明確世人已經(jīng)研究達(dá)到的水平？對(duì)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)而言，許多重點(diǎn)內(nèi)容還需要按四個(gè)環(huán)節(jié)的要求重演科學(xué)家的探究歷程。

第五，明確問題的能力、理論、教育和市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。投入產(chǎn)出任何？如“埃菲爾鐵塔”，現(xiàn)在成了許多做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的人模仿的范例，有重要的能力、理論和應(yīng)用價(jià)值。

第六，明確現(xiàn)有人力、物力和財(cái)力能否完成該課題。如教師最好是選擇教育理論方法的研究課題比較恰當(dāng)，如果選擇科研或技術(shù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目則要以方案的設(shè)計(jì)、模型制作為主。

二、深入探索認(rèn)真觀察，制定設(shè)計(jì)方案

提出并明確問題后，就要制定解決問題的方案：一是收集解決問題需要的理論或?qū)嵺`信息；二是對(duì)設(shè)計(jì)的東西進(jìn)行結(jié)構(gòu)、流程、系統(tǒng)和控制分析,選擇合適的知識(shí)起點(diǎn)、材料或標(biāo)準(zhǔn)件；三是開展定勢(shì)思維、發(fā)散思維、逆向思維和組合型思維活動(dòng)，提出自己解決問題的多個(gè)理論或?qū)嵺`設(shè)想；4、呈現(xiàn)交流評(píng)價(jià)，確定最佳理論或?qū)嵺`方案。

三、精心研究活躍思維，形成概念建立規(guī)律制作模型或產(chǎn)品

一是開展形象思維活動(dòng)（實(shí)物、函數(shù)圖、三視圖、效果圖）；二是建立科學(xué)模型、社會(huì)模型或制作技術(shù)模型（草模、概念性模型、結(jié)構(gòu)模型 功能模型）；三是開展邏輯思維活動(dòng)（歸納、演繹、比較等活動(dòng)），形成概念、建立規(guī)律或制作產(chǎn)品。

四、測(cè)試評(píng)價(jià)應(yīng)用優(yōu)化

試驗(yàn)測(cè)試、交流評(píng)價(jià)和應(yīng)用優(yōu)化的一般過程是：一是對(duì)建立的規(guī)律或制作的產(chǎn)品及時(shí)測(cè)試、評(píng)估、交流、應(yīng)用、優(yōu)化和遷移；二是掌握真理性知識(shí)，寫出學(xué)習(xí)小結(jié)、設(shè)計(jì)報(bào)告或產(chǎn)品說明書；三是規(guī)律或產(chǎn)品在長(zhǎng)期實(shí)踐中的應(yīng)用與完善。

對(duì)探究性學(xué)習(xí)而言，測(cè)試評(píng)價(jià)應(yīng)用優(yōu)化的問題是：一是要有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值；二是訓(xùn)練母題或范例問題；三是強(qiáng)化訓(xùn)練定勢(shì)思維、訓(xùn)練發(fā)散思維、逆向思維和組合型思維問題。

總之，按提出并明確問題；制定設(shè)計(jì)方案；建立規(guī)律、制作模型或產(chǎn)品；測(cè)試評(píng)價(jià)應(yīng)用優(yōu)化這四個(gè)環(huán)節(jié)組織科研活動(dòng)、探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)和技術(shù)設(shè)計(jì)過程，寫作設(shè)計(jì)報(bào)告，能提高效率、質(zhì)量和成功率；對(duì)學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)而言能很好的培養(yǎng)提出并明確問題；制定設(shè)計(jì)方案；建立規(guī)律和實(shí)踐應(yīng)用的創(chuàng)新能力。