鄭青岳

在不少文獻中，都揭示了學(xué)生在課堂中的探究與科學(xué)家在科學(xué)工作中的探究的相似之處. 但是，如果我們只看到這一點，甚至因此將學(xué)生的探究與科學(xué)家的探究畫等號，對達成科學(xué)教育的目標是不利的. 為此，我們需要通過比較，揭示學(xué)生的探究與科學(xué)家的探究之間存在的差異. 蘭本達曾經(jīng)這樣說過：“孩子們的探究與科學(xué)家的探究有基本的相似之處，也有重要的區(qū)別，我們必須記住這兩點. ”

那么，學(xué)生在課堂中進行的探究與科學(xué)家在科學(xué)工作中進行的探究究竟存在哪些差異？這些差異對科學(xué)教育又會有什么啟示？

一、 科學(xué)家探究與學(xué)生探究的差異

1. 探究目標的差異

科學(xué)家進行科學(xué)探究的根本目標是揭示自然的規(guī)律，形成科學(xué)的理論，獲得科學(xué)的結(jié)論. 而學(xué)生進行科學(xué)探究的根本目標是培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng). 從這個意義上來看，科學(xué)課堂上的探究比之科學(xué)工作中的探究，所追求的目標要更全面.

2. 探究問題的差異

科學(xué)家探究的問題對于社會來說通常是新穎的，即問題的結(jié)論是尚未為人所知的. 雖然他們在探究的過程中也要經(jīng)常與人交流，或主動地搜集他人研究的成果作為借鑒，但從總體上說，他們的探究是比較獨立和自主的. 學(xué)生在課堂上探究的問題雖然對學(xué)生自己來說也具有新穎性，但對社會來說，一般是為人所知的. 學(xué)生在課堂中的探究是在教師的指導(dǎo)下進行的，對絕大多數(shù)問題而言，教師已經(jīng)知道解決的方法和結(jié)論. 這使得教師設(shè)計的探究活動往往受問題的答案所支配，而不是遵循學(xué)生的認知特點. 例如，探究杠桿的平衡條件，教師通常的做法是：給學(xué)生如圖1所示的杠桿，要求學(xué)生在杠桿的兩邊掛鉤碼，測出若干組動力、阻力和動力臂、阻力臂，然后要求學(xué)生通過比較“動力×動力臂”和“阻力×阻力臂”，得出杠桿平衡條件. 教師之所以這樣設(shè)計是因為教師事先已經(jīng)知道杠桿平衡條件是“動力×動力臂=阻力×阻力臂”，但學(xué)生在實驗時卻很納悶：探究杠桿平衡條件為什么只需要測量這四量，你是怎樣想到只去測四個量，而不做別的呢？測出了四個量，你怎么會想到去比較“動力與動力臂的乘積”和“阻力與阻力臂的乘積”，而不去對量進行別的組合，或去做別的比較呢？

3. 自我監(jiān)控能力的差異

在探究過程中，科學(xué)家具有較強的自我監(jiān)控能力，他們會經(jīng)常有意識地對自己的探究活動進行評價和控制，及時調(diào)整自己的研究行動. 而學(xué)生的自我監(jiān)控能力則相對較弱，他們比較難以發(fā)現(xiàn)自己在探究中存在的問題和缺陷.

4. 對客觀事實與主觀意愿態(tài)度的差異

訓(xùn)練有素的科學(xué)家在探究過程中，總是十分重視證據(jù)要素，他們會努力排除主觀意愿，采用客觀的描述和分析，能夠區(qū)別證據(jù)與觀念，對現(xiàn)象進行合理的解釋. 而學(xué)生的探究帶有較多浪漫的色彩，他們在探究的過程中，會賦予比較豐富的個人感情的色彩，容易以想象代替事實. 例如，對圖2中串聯(lián)電路各個部分電流的大小關(guān)系，有的學(xué)生會認為“電流流過燈泡后會越來越小，就像人走路會越來越吃力一樣”。

5. 對實驗精度要求的不同

科學(xué)家的探究為了獲得精確的科學(xué)結(jié)論，對實驗精度的要求較高. 為了達到盡可能高的精度，他們需要精密的儀器和器材. 但學(xué)生的探究許多是定性的或半定量的，即使是定量，有時還會因訓(xùn)練學(xué)生分析誤差的需要，或受到教學(xué)設(shè)備的限制，相對而言，對精度的要求較低，也并不要求必須使用精密的實驗儀器和器材.

6. 探究時限的差別

科學(xué)家的探究一般不太受到時間的限制，有的探究活動甚至可以延續(xù)多年的時間. 但學(xué)生在課堂上的探究受到時間極大的限制，他們需要在十分有限的時間內(nèi)，完成探究的基本任務(wù).

二、 科學(xué)家探究與學(xué)生探究的差異對教學(xué)的啟示

基于學(xué)生的探究與科學(xué)家的探究之間存在以上的差異，為了有效地在課堂上實施探究式學(xué)習(xí)，教師應(yīng)當注意如下幾個問題.

1. 教師不但要關(guān)注學(xué)生在探究中是否獲得了科學(xué)的結(jié)論，還要關(guān)注學(xué)生在探究的過程中，學(xué)會了哪些科學(xué)的技能和方法，思維得到怎樣的訓(xùn)練，經(jīng)歷了怎樣的體驗，形成了怎樣的情感、態(tài)度和價值觀.

有人認為，科學(xué)探究必須在重點和難點內(nèi)容上展開. 我并不認同這一觀點，因為科學(xué)探究并非只是教與學(xué)的方式，它本身是科學(xué)課程的重要內(nèi)容，有著獨立的目標. 從某種意義上說，科學(xué)探究與知識學(xué)習(xí)存在著互為因果的關(guān)系. 即科學(xué)探究是科學(xué)知識學(xué)習(xí)的方式，而科學(xué)知識的學(xué)習(xí)又是訓(xùn)練探究技能的載體. 有的內(nèi)容雖然在知識結(jié)構(gòu)中地位不高，但對于訓(xùn)練學(xué)生的探究技能卻具有獨特的功能. 例如，吸塵器的結(jié)構(gòu)和原理在初中科學(xué)中并非主干知識，但將它作為一個黑箱問題，讓學(xué)生通過吸塵器外觀表現(xiàn)出來的信息猜測內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，卻能很好地訓(xùn)練學(xué)生的探究技能.

2. 教師在設(shè)計探究教學(xué)的方案時，要善于稚化自己，使自己退回到初學(xué)者的地位和角度，來思考如何有效地解決問題. 例如在引導(dǎo)學(xué)生探究杠桿平衡條件前，讓學(xué)生看到原來平衡的杠桿，通過改變力的大小，或者改變力臂的大小，可以使平衡受到破壞. 同樣也讓學(xué)生看到原來不平衡的杠桿，通過改變力的大小，或者改變力臂的大小，可以使杠桿恢復(fù)到平衡狀態(tài). 從而使學(xué)生認識到，要探究杠桿的平衡條件，既要考慮力這一因素，同時也要考慮到力臂這一因素，要尋找動力、阻力、動力臂和阻力臂之間的關(guān)系. 而且動力的增大和動力臂的增大所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動效果是相同的，阻力的增大和阻力臂的增大所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動效果也是相同的. 所以，應(yīng)當對力和力臂的乘積作比較.

3. 學(xué)生在探究過程中，教師不能當一個清閑的旁觀者，要給予學(xué)生恰當?shù)闹笇?dǎo)，幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)知識. 既不輕易將結(jié)論直接拋給學(xué)生，也不無視學(xué)生的困難. 要積極啟發(fā)學(xué)生，激勵學(xué)生獨立思考問題. 既要對學(xué)生探究活動的全程給予有效的監(jiān)控，又要促成學(xué)生學(xué)會自我監(jiān)控. 要對學(xué)生的探究過程進行中肯、具體的評價，肯定學(xué)生的杰出表現(xiàn)，幫助解決學(xué)生碰到的問題. 要及時糾正學(xué)生的錯誤，不要讓學(xué)生在錯誤的道路上走得太遠.

4. 教師要容忍學(xué)生的錯誤，因為自己在初學(xué)時也曾出現(xiàn)過類似的錯誤. 要傾聽學(xué)生的心聲，不要對學(xué)生有過多的抱怨和責(zé)怪，更不能譏笑學(xué)生，傷害學(xué)生的感情. 例如，在探究平面鏡成像的特點時，雖然通過實驗可以得出：平面鏡成的像與鏡前的物體大小相等，兩者對稱于鏡面. 但學(xué)生總是認為物體在平面鏡內(nèi)成像的大小與物體和平面鏡的距離有關(guān)，距離越大，像越小. 對于學(xué)生的錯誤觀點，教師應(yīng)當予以尊重、理解和寬容. 這是因為學(xué)生有親身經(jīng)驗而形成的前概念，即人站在試衣鏡前，離試衣鏡越遠，看到的像越小. 對此教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生認識到：像的實際大小和像看上去的大小并非相同.

5. 要盡可能采用簡易的儀器和器材，不盲目追求儀器的精密度. 要知道，從教學(xué)角度看，有時低精度的儀器和低成本的實驗其教育的價值更高. 例如，對于力和運動的關(guān)系，如果用氣墊導(dǎo)軌來做實驗固然可以更容易、更精確地得出沒有力作用時，運動的物體速度保持不變的結(jié)論，但利用斜面實驗，卻可以使學(xué)生在設(shè)計實驗、控制變量，以及將已知結(jié)論進行外推等方面得到很好的思維訓(xùn)練.

6. 要合理控制課堂探究的密度和強度，使科學(xué)探究的難度與學(xué)生的認知水平相適應(yīng)，并順利達成課堂教學(xué)的目標.