為了幫助科技場館的科技輔導員更深入地了解什么是科學探究，2013年9月23日，中國科協(xié)青少年科技中心和中國科技館聯(lián)合邀請了美國科學教師協(xié)會（NSTA）前任主席安妮·特維德（AnneTweed），為來自全國10余所科技場館的科技輔導員、科技場館教育專業(yè)碩士研究生，進行了題為“如何設計有效的科學教學”的短期培訓。特維德結合“小棍上的彗星”、“奇妙的彈球”等有趣的科學活動，介紹了探究式科學教育的5個基本特征，并通過現(xiàn)場活動和討論，為參與者澄清了探究式科學活動應該避免的兩個誤區(qū)。

探究就是讓學生完全自主嗎？

探究式教學有5個重要的特征：讓學習者參與科學問題的提出；讓學習者主動收集數(shù)據(jù)回答問題；對數(shù)據(jù)進行解釋；將解釋和科學知識相聯(lián)系；進行相互交流和評判。有不少科技輔導員認為，探究就是將所有的學習主動權交給學生，尤其是在科技館這樣的非正規(guī)教育場所，探究就是讓學生隨心所欲地進行活動。其實這是一個很大的誤區(qū)。探究式活動要以學生為中心，但不能缺少教師的指導。在探究活動的不同階段，教師的指導程度也會有差別（如下表所示）。如果將學生參與的自主程度按照A、B、C、D分成4個不同的等級，在一個探究活動中，不必在每一個環(huán)節(jié)都達到A。教師可以根據(jù)學習者水平和學習各階段特點，將探究式活動在學生的不同自主程度之間進行靈活切換。在提出問題時按照D等級標準，教師指導得多一些；收集數(shù)據(jù)時學生采取C等級標準；歸納數(shù)據(jù)形成解釋時讓學習者更多地參與達，到A等級標準；將解釋與科學知識進行聯(lián)系實際，老師給一些協(xié)助，達到C等級；學習者進行交流評判時達到B等級。

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

答案是否定的！只有那些關于物質(zhì)世界運轉(zhuǎn)的、可以被驗證的科學性問題才能進行探究。因此，讓學生提出一個科學的問題是探究的關鍵?！捌婷畹膹椙颉笔翘鼐S德讓學員練習提出科學性問題的活動。每組學員觀察兩種大小、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。學員們提出了很多問題：這個球是什么做的呢？越用力往下扔小球就彈得越高嗎？小球落點越高彈得越遠嗎？小球落地角度與彈起高度有關系嗎？落地面的材質(zhì)會影響小球的彈跳高度嗎？

對于學生們提出的問題，隨便選擇一個就可以開展探究嗎？不是的，必須選擇一個科學性問題。特維德介紹了科學性問題的4個判斷標準，最重要的一個標準就是能夠用實驗方法進行驗證。也就是說，能進行探究的科學性問題與日常生活中的問題是存在差別的，它們必須包括科學的概念，還要有能夠操作的變量。在彈球這個活動中，涉及的概念包括能量、速度、高度、材質(zhì)硬度等，只有涉及對這些概念進行操作的問題才符合探究的要求。

如何讓學生提問，是新手教師遇到的一個很大的困難。學生有時候會說，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漫畫的方法，通過漫畫展示不同的觀點，引出學生自己的科學問題。例如，在“雪人穿衣服”這個科學漫畫中（注：此材料來自英國約克大學科學教育中心培訓資料），學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，很有效地解決了學生“大腦一片空白”的問題。

短短一天的培訓，科技館的學員們在特維德生動有趣的講解和引導下，加深了對科學探究的了解，并學習到一些在科技場館開展科學探究活動的有效策略。

主講人介紹：安妮·特維德女士目前擔任美國中部教育與學習研究組織（McREL）首席顧問，具有30年的中學教學經(jīng)驗，曾獲美國科羅拉多州優(yōu)秀高中生物學教師稱號。她還參與過美國科學教育標準審查工作，是科羅拉多州的科學內(nèi)容標準的制定的主要參與者。特維德的父親是一位火箭工程師，她從小就對空間科學非常感興趣，她曾為美國宇航局（NASA）設計了一些有趣的科學教育活動，將自己的研究領域從正規(guī)教育拓展到非正規(guī)教育。在教學和研究工作中，特維德發(fā)現(xiàn)普通教師沒有充足的時間進行科學文獻的閱讀和學習，因此，她對科學探究方面的有關論文進行綜述，完成了《如何設計有效的科學教學》一書的寫作。