黃開智 喬翠蘭

（1.華中師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430079；2.江蘇省姜堰第二中學(xué)，江蘇 泰州 225500）

科學(xué)探究（scientific inquiry）作為當今實施科學(xué)教育的重要方法，受到了各教育領(lǐng)域?qū)＜壹耙痪€教育工作者的廣泛關(guān)注.科學(xué)探究在當前經(jīng)常被理解成是一種高效的教與學(xué)的策略，教師通過設(shè)計科學(xué)探究活動以推進有效教學(xué)的達成，同時科學(xué)探究也可作為對學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的描述，包含了學(xué)生提出科學(xué)問題及在解釋、解決問題中所需要發(fā)展的一系列技能.［1］在當前基于核心素養(yǎng)理念下的基礎(chǔ)教育課程改革中，諸如“探究式教學(xué)”、“探究式學(xué)習(xí)”、“探究能力”等圍繞“探究”而衍生出來的各種概念充斥在各課程標準中（自然科學(xué)領(lǐng)域課程表現(xiàn)尤為突出），并被教育工作者所廣泛推崇.在課堂教學(xué)評價方面，是否有效開展了科學(xué)探究，不論是實踐探究還是理論探究，被視為衡量一堂優(yōu)質(zhì)課的重要標準之一.在高考試題命制方面，教育部發(fā)文強調(diào)“要優(yōu)化情境設(shè)計，增強試題開放性和靈活性，減少死記硬背和‘機械刷題’”，［2］其中“開放性”和“靈活性”折射出試題的探究性.可見，科學(xué)探究思想已經(jīng)滲透至“教”、“學(xué)”、“評”、“考”的各環(huán)節(jié).本文基于杜威的實用主義哲學(xué)觀，對科學(xué)探究內(nèi)涵進行重新審視.這有助于教師加深對科學(xué)探究理論的認識，開闊教學(xué)視野，拓展教學(xué)思路.

1 探究的常規(guī)理解

“探究”一詞，辭海給出的解釋是：探索研究，探究原因.探究可表示對事情的原因、真相、問題的進一步探索追究，以期望揭示因果關(guān)系，其近義詞有：探討、研究、鉆探等.“探究”的英文翻譯為inquiry等，而inquiry在牛津辭典的解釋有3層意思：（1）一個官方程序（process），以找出某事的原因或找出有關(guān)某事的信息；（2）關(guān)于某人/某事的信息請求（request）或者關(guān)于某人/某事的問題（question）；（3）提問或收集某人/某事信息的行為（act）.［3］其翻譯到漢語來則有：詢問、查詢、探究、調(diào)查、探索等意思.對比兩種語言的解釋及互譯情況，可以發(fā)現(xiàn)與“探究”緊密相關(guān)的詞語有：問題、程序、行為、原因等，因此，“探究”可通常被理解為：對某一問題或者情況進行有目的和有針對的發(fā)問，進而作出一系列指向問題解決的程序化行為.正是因為有了各式各樣的探究活動，人們對外部世界的認識才得以進一步提高，進而樹立信念以規(guī)范其他活動的有效展開.此時，探究便表現(xiàn)出了工具的屬性.

2 杜威的探究哲學(xué)

杜威（John Dewey）是20世紀美國著名的教育家、哲學(xué)家、心理學(xué)家，被公認為是“實用主義”理論及實踐的集大成者.實用主義哲學(xué)產(chǎn)生于19世紀70年代，其創(chuàng)立是建立在對傳統(tǒng)的唯心主義和唯物主義的批判和改造基礎(chǔ)之上，探索了確定哲學(xué)世界觀的方法問題，但絕不僅僅是功利主義和唯名主義的代名詞.［4］杜威作為實用主義理論大家，他指出，實用主義采用的是經(jīng)驗方法，將經(jīng)驗和自然、主體和客體統(tǒng)一起來，從而揭露自然的秘密，讓人類的探索道路不斷深入，經(jīng)驗不斷得到豐富，并在新的經(jīng)驗中開花結(jié)果.［5］探究作為杜威的核心思想之一，是人類解決實際問題的過程，關(guān)于探究理論的相關(guān)表述在他的諸多著作和論文中均有所提及.

2.1 探究與經(jīng)驗

經(jīng)驗作為杜威實用主義哲學(xué)的關(guān)鍵概念，它與探究有著密切的邏輯關(guān)系.杜威在《經(jīng)驗與自然》（Experience and Nature）（1929）一書中，開宗明義，提出了經(jīng)驗的自然主義思想.杜威所謂的“經(jīng)驗”實際上包羅萬象，舉凡人和自然打交道的方方面面都在其中，甚至是思辨的哲學(xué)、宗教等活動也在這個經(jīng)驗之中.他指出，“在自然科學(xué)中，經(jīng)驗和自然是聯(lián)合在一起的，經(jīng)驗既是關(guān)于自然的，也是發(fā)生在自然以內(nèi)的”，同時他還指出，“如果研究者要讓他所發(fā)現(xiàn)的東西成為真正科學(xué)的東西，那么他就必須利用經(jīng)驗的方法”.這是因為“經(jīng)驗是達到自然、揭露自然秘密的一種而且是唯一的一種方法”.［6］這表明，經(jīng)驗是加深人類認識科學(xué)的方法，當經(jīng)驗一步步伸張到自然內(nèi)部時，就是人類解決問題的過程，即為探究過程.此外，杜威聲稱“經(jīng)驗即實驗”，他批判柏拉圖和亞里士多德提出的有關(guān)經(jīng)驗的純粹理性概念，并對其進行理論改造，認為經(jīng)驗本身首先包括存在于人和他的自然和社會環(huán)境之間的主動關(guān)系.這種主動關(guān)系顯然是通過實踐活動去表現(xiàn)，而實踐必然是屬于經(jīng)驗范圍內(nèi)，也即經(jīng)驗性表現(xiàn)出實驗性.在通向自然的事實和規(guī)律的大道上，經(jīng)驗必須被明確控制著，這使得探究表現(xiàn)出有序的推理和演算，更表明探究或?qū)嵺`從屬于基本性質(zhì)的經(jīng)驗.

2.2 探究與情境

在杜威晚年完成的著作《邏輯：探究的理論》（Logic：The Theory of Inquiry）（1938）中，對探究給出了一種較為明確的定義，即“探究是一種受控制或指導(dǎo)的轉(zhuǎn)化（transformation），是從一種不確定的情境（indeterminate situation），到一種其成分的差異和關(guān)系都是確定的情境（determinate situa-tion），后者將初始情境之各要素轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的整體”.［7］與此同時，杜威還強調(diào)：“人們?nèi)绻氚l(fā)現(xiàn)某種東西，就必須對事物做一點什么事情，他們必須改變環(huán)境.”［8］由此可見，探究的過程就是做的過程，就是對情境進行改造的過程，而探究表現(xiàn)為一種工具或手段，其作用是將原先開放的、矛盾的、令人不安的不確定的情境通過思維活動改造成安定的、封閉的明確情境.此外，探究不是隨意進行的，而應(yīng)該朝著達成某一結(jié)果而努力.努力過程使得探究活動表現(xiàn)出了兩個方面的操作性，其一是涉及觀念或概念的操作，這代表著可能的解決方式；其二是涉及觀察的技巧或工具的操作，這代表著所使用符號、限定詞和命題、推理等邏輯手段.［9］杜威認為，這是由于探究的社會性及文化性所致.［10］

2.3 探究與思維

杜威哲學(xué)的另一個比較關(guān)鍵的概念就是思維.他在芝加哥大學(xué)任職的近10年間，針對學(xué)?？嘤谡n程的繁多、教師苦于工作的加重等現(xiàn)象，試圖找到一種統(tǒng)一的元素，并在教育方法上進行應(yīng)用以降低上述教學(xué)上的紛亂，便系統(tǒng)性地思考了“科學(xué)的思維態(tài)度”，于1910年出版了《我們怎樣思維》（How We Think）.書中，他采用描述性的寫作風(fēng)格，對多種思維案例進行了分析和總結(jié)，得出一個思維過程應(yīng)該含有5個邏輯步驟：（1）感受到的困難；（2）困難的定位和定義；（3）想到可能的答案或解決辦法；（4）對聯(lián)想進行推理；（5）通過進一步觀察和實驗肯定或否定自己的結(jié)論，即樹立信念或放棄信念.［11］這5個步驟被稱為“思維五步”，在1916年出版《民主主義與教育》（Democ-racy and Education）及1933年再版的《我們怎樣思維》表述上雖有所不同，但本質(zhì)確是一致的.［12］杜威后來將該思維步驟應(yīng)用于教學(xué)之中，被后世稱為“五步探究教學(xué)法”，至今都深刻影響著教學(xué)實踐.杜威對探究和思維的關(guān)系的認識是深刻的，他認為人類最好的思維便是“反省的思維”（reflec-tive thinking），其原因之一是反省的思維能促起探究.［13］這是因為反省的思維具備連貫性，它不止于觀念或信念的“連續(xù)”（sequence），更要求有連續(xù)的“結(jié)果”（consequence）.這種持續(xù)的、有步驟的連貫過程，前一步?jīng)Q定后一步的結(jié)果，后一步參照前一步的成因，一步一步，相因而生，相輔而立，最終讓探究的勇氣得以繼續(xù)，探究的過程得以控制，探究的信念得以增強.

2.4 探究與科學(xué)

科學(xué)是什么？這是一個古老而又年輕的話題，一千個觀眾眼里有一千個哈姆雷特，其歷經(jīng)古典科學(xué)、中世紀科學(xué)、文藝復(fù)興及早期現(xiàn)代科學(xué)、啟蒙時代科學(xué)到近現(xiàn)代科學(xué)等過程.一般認為，科學(xué)是建立在可檢驗的解釋和對客觀事物的形式、組織等進行預(yù)測的有序知識系統(tǒng).這些系統(tǒng)知識分布在自然科學(xué)、社會科學(xué)、思維科學(xué)、形式科學(xué)等領(lǐng)域.從杜威的實用主義哲學(xué)觀來看，科學(xué)的本質(zhì)是一種控制和利用自然世界的工具，是包含科學(xué)知識、科學(xué)方法、科學(xué)精神和態(tài)度在內(nèi)的統(tǒng)一體，其根本目的在于造福人類.［14］也有學(xué)者認為，科學(xué)是一種幫助人類認識世界的方式或方法，包含有價值和信仰的知識的組合體.［15］那探究與科學(xué)究竟有何關(guān)系？該問題可從杜威對探究模式及成分的分析中窺見端倪.杜威認為，人類進行探究的模式主要有“常識探究”和“科學(xué)探究”兩類，而他在基于“自然科學(xué)的實驗探究的內(nèi)容”中，進一步明示了科學(xué)的實驗探究模式是用來調(diào)節(jié)常識的探究方法.這種探究方法的應(yīng)用不僅存在于自然科學(xué)中，也可推廣至其他領(lǐng)域的探究活動中.杜威的觀點表明，他是堅定的科學(xué)探究方法的推崇者，并默許了科學(xué)應(yīng)作為探究的一個載體及有效方法，通過邏輯重建的方式，去解決社會的、人文的、精神的、藝術(shù)的等其他領(lǐng)域的所有問題.

3 科學(xué)探究的定義及內(nèi)涵

在辨析了杜威的探究與經(jīng)驗、情境、思維、科學(xué)等概念間的關(guān)系后，我們可以清晰地看到探究對于加深人類對客觀世界的理解和認識，表現(xiàn)出了獨特的優(yōu)越性.這種優(yōu)越性表現(xiàn)在操作上滿足有理可循、思想上體現(xiàn)整合統(tǒng)一、結(jié)果上符合實用價值取向等3個方面.為適應(yīng)科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，生產(chǎn)生活方式不斷革新的時代，科學(xué)探究方法的運用無疑是最好的選擇.就目前來看，關(guān)于科學(xué)探究的定義及內(nèi)涵，還有著許多看法，本節(jié)主要從結(jié)構(gòu)性、功能性和操作性3方面對科學(xué)探究展開論述.

3.1 結(jié)構(gòu)性定義及內(nèi)涵

上文提到，杜威對探究的定義是明確的，即探究一種受控制或指導(dǎo)的轉(zhuǎn)化，是從一種不確定的情境，到一種其成分的差異和關(guān)系都是確定的情境，后者將初始情境之各要素轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的整體.該定義涵蓋了“轉(zhuǎn)化”、“兩種情境”、“整合”3個要素，是典型的結(jié)構(gòu)性定義方式.［16］狹義上的科學(xué)探究是探究在自然科學(xué)領(lǐng)域的合理延伸，因此該定義方式也可照搬至科學(xué)探究.其具體內(nèi)涵可從以下幾個方面進行闡明.

首先，科學(xué)探究是一種轉(zhuǎn)化.這種轉(zhuǎn)化是建立在為實現(xiàn)某種目的的基礎(chǔ)上，是一個主動與自然界溝通的過程，區(qū)別于那些漫無目的的行為或改變.例如，當富蘭克林看到天空劃過的震撼的閃電，照亮了大地，于是他就想去收集電并加以利用，進而出現(xiàn)了“引電”、“集電”等實現(xiàn)“利用電”為目的的行為.

其次，科學(xué)探究附著于情境.自然情境乃是客觀存在于人之外的，人又處于各種情境之中，而生物體有著追求安全和穩(wěn)定的情境需要，則將不確定的情境向著確定情境過渡實為本性使然.科學(xué)探究可以使得情境的變得確定，其確定性則體現(xiàn)在“成分的差異和關(guān)系”上.例如，牛頓在觀察到“蘋果落地”的情境，并想到“月球懸掛于地球上方而沒能像蘋果一樣掉到地球上”的情境，前后兩種情境顯然具有較大的“成分差異”，但同時也表現(xiàn)出一定的“關(guān)系”.這兩種讓人不安的自然現(xiàn)象促使他開展探究，終得確定情境——蘋果落地和月球繞地球公轉(zhuǎn)實為同樣性質(zhì)的力（萬有引力）在不同情境的表現(xiàn)不同所致.這種確定的情境，給予了牛頓精神上的保障.

最后，科學(xué)探究追求統(tǒng)一整合.當科學(xué)探究將不確定的情境轉(zhuǎn)化為確定情境后，謀求性質(zhì)、規(guī)律的統(tǒng)一整合便是其最終的價值所在.一方面，那些不確定的成分通過探究被人們所理解，成分間的關(guān)系被揭示，不一致性便被打破，為整合提供了可能.另一方面，對科學(xué)探究的探究態(tài)度得到夯實，探究價值得到彰顯，如同牛頓最終提出的萬有引力理論般，讓人類擁有了理解自然、適應(yīng)自然并嘗試改造自然的勇氣.

通過對“杜威式”的科學(xué)探究內(nèi)涵分析，使得這種結(jié)構(gòu)性定義變得更為清晰，進一步加深了對科學(xué)探究理論的認識.因為杜威的探究理論是一種動態(tài)的認知活動的總和，是人類認識自然的工具，也是經(jīng)驗與被經(jīng)驗的歷程，而科學(xué)作為一種認知活動的主要范式，故而科學(xué)探究也可以認為是一種對人類認知不斷進行修正和改造的過程.

3.2 功能性定義及內(nèi)涵

19世紀初至20世紀中期，在以皮爾士（Charles Peirce）、詹姆士（William James）、杜威等為首的美國本土實用主義哲學(xué)家的思想引領(lǐng)下，加之世界動蕩不安的背景格局的影響下，美國呼吁重新考慮和改革美國的教育體系，以適應(yīng)未來科學(xué)社會的發(fā)展.1991至1995年期間，由美國國家研究理事會（National Research Council）的主導(dǎo)下，經(jīng)過廣泛的調(diào)研和詢證，研制了《國家科學(xué)教育標準》（National Science Education Standards）（以下簡稱《標準》），并于1996年正式頒布，由此推進了美國科學(xué)教育的全面實施.

在《標準》的第1章“引言”里，指明了培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的是科學(xué)教育的愿景.一方面，對學(xué)科的理解可以提供個人的滿足感和興奮感；另一方面，科學(xué)的信息和科學(xué)的思維方式可以指導(dǎo)人們對生活中出現(xiàn)的一些問題作出明智的決策.而在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面，《標準》提出了一個廣泛而深刻的科學(xué)教學(xué)觀點，即科學(xué)探究是科學(xué)和科學(xué)學(xué)習(xí)的核心.這里釋放了一個重要信號，就是脫離了科學(xué)探究的科學(xué)學(xué)習(xí)是虛妄的.

那么，何為科學(xué)探究？在《標準》中，科學(xué)探究被視為超越“科學(xué)作為一個過程”（science as a process）的重要步驟，且多次出現(xiàn)“作為探究的科學(xué)”（science as inquiry）的表述，同時《標準》對“科學(xué)探究”采用了功能性的定義，即“科學(xué)探究是指科學(xué)家研究自然世界，并根據(jù)他們工作的證據(jù)提出不同解釋的方式，科學(xué)探究還涉及學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)思想、知識和理解的活動，以及了解科學(xué)家如何研究自然世界”.［17］這種定義顯然是受到了杜威實用主義的影響，從科學(xué)教育層面上突出對科學(xué)探究方法的使用和目的的強化.

有研究認為，上述關(guān)于科學(xué)探究的定義并沒有從操作性的角度出發(fā)，僅強調(diào)了學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)什么樣的科學(xué)、教師應(yīng)如何教授科學(xué)及評價學(xué)生.［18］實際上，若對上述定義進行簡化處理，則應(yīng)為“科學(xué)探究是方法，科學(xué)探究是活動”.那么，是什么樣的方法，什么樣的活動呢？對此，可以從3個方面進行理解：其一、科學(xué)探究可以作為一種教師教學(xué)的策略，通過設(shè)計多種課堂或課外的探究內(nèi)容任務(wù)，助力教學(xué)的有序開展；其二、科學(xué)探究可以作為學(xué)生開展各種學(xué)習(xí)活動的方法，增強對科學(xué)概念、知識、技能、思想的理解和掌握；其三、我們要像科學(xué)家那樣進行科學(xué)探究活動，對收集的證據(jù)進行合理解釋，以揭示物質(zhì)的客觀世界秘密，從而促進自我精進.

3.3 操作性定義及內(nèi)涵

作為杜威實用主義哲學(xué)的堅定追隨者，施瓦布（Joseph Schwab）對“科學(xué)探究”鐘愛有加，他于1961年在哈佛大學(xué)作了題為《作為探究的科學(xué)教學(xué)》（Scientific Teaching as Inquiry）的報告.報告中，他對科學(xué)教育進行了詳細闡述，并指出：科學(xué)的本質(zhì)是探究，科學(xué)教育目標是學(xué)生理解作為探究的科學(xué)，而實現(xiàn)這一目標的重要途徑就是開展探究教學(xué).［19］顯然，施瓦布對科學(xué)探究是寄予厚望的，他極力倡導(dǎo)將科學(xué)探究應(yīng)用于學(xué)校的科學(xué)教育領(lǐng)域，同時還鼓勵師生應(yīng)用科學(xué)探究，開展探究教學(xué)和探究學(xué)習(xí).受此觀點影響，部分專家對科學(xué)探究提出了兩種理解，一種理解是：“科學(xué)探究”是“科學(xué)中的探究”（inquiry in science），主要強調(diào)學(xué)生在自然科學(xué)學(xué)習(xí)中所開展的探究性學(xué)習(xí)方式；另一種理解是：“科學(xué)探究”是“關(guān)于科學(xué)的探究”（inquiry about science），主要強調(diào)學(xué)生在經(jīng)歷科學(xué)教育過程中需要增強對科學(xué)本質(zhì)的理解和掌握相關(guān)的探究技能.這兩種理解均拋開了科學(xué)探究的深奧哲學(xué)背景，突出“生為本、師為輔”的特點，讓科學(xué)探究圍繞“培養(yǎng)素養(yǎng)、習(xí)得知識、掌握技能”為操作的核心.

在上述背景下，結(jié)合杜威的探究理論，科學(xué)探究可定義為：科學(xué)探究是學(xué)生在接受基于經(jīng)驗的、思維的和情境的科學(xué)教育過程中所需培養(yǎng)的科學(xué)素養(yǎng)和掌握的系列能力，也是科學(xué)家進行科學(xué)探究的縮影，一般涉及觀察、問題、信息、規(guī)劃、實驗、數(shù)據(jù)、證據(jù)、推理、解釋、預(yù)測、傳達等多方面元素.這種定義突出概念的操作性，可從以下幾個方面進行理解.

首先，科學(xué)探究是學(xué)生要做的事情，而不是對學(xué)生做的事情.學(xué)習(xí)科學(xué)作為一個積極的心理過程，動手的同時，也要形成思想的經(jīng)驗.學(xué)生應(yīng)該會分辨什么是科學(xué)，什么不是科學(xué)，科學(xué)能做什么和不能做什么，科學(xué)如何為社會做貢獻.其次，期望學(xué)生像科學(xué)家那樣進行科學(xué)探究是一種美好的愿景，它能起到鑒古知今的功效，并能讓學(xué)生在探究中隨時收獲自己的報酬，促進更好地生活和生長.當然，這絕不是簡單地重蹈前人足跡，也不是簡單地回顧探究歷程.再次，這種定義與杜威的“五步探究教學(xué)法”相類似，之所以沒有套用“探究五步”，不是否定這種步驟，實則為了避免學(xué)生在操作上導(dǎo)致思維僵化，進而阻礙了學(xué)生豐富的思維活動，如同本論文在創(chuàng)作之時，也并未按照先摘要后正文，先整體再部分的方式進行.最后，科學(xué)探究是由多種方法及特殊應(yīng)用所組成，這些應(yīng)用和方法是在長期的思維反思中所逐步形成，它由諸多元素組成，如多方面的觀察，提出有意義問題或假設(shè)，檢查信息來源，分析已有經(jīng)驗，規(guī)劃調(diào)查，根據(jù)實驗證據(jù)審查已知情況，使用工具收集、分析和解釋數(shù)據(jù)，推理模型，提出答案、解釋和預(yù)測，傳達結(jié)果等.

4 結(jié)語

科學(xué)探究概念源自美國，興起于美國，也是當前全球教育科學(xué)的大趨勢.因應(yīng)其有著豐富的哲學(xué)背景和實用價值，故而展現(xiàn)出了強大生命力.站在杜威實用主義哲學(xué)觀的視角下，嘗試對科學(xué)探究內(nèi)涵進行重新審視，可以說是一次精神的再發(fā)育.誠然，科學(xué)探究也并非十全十美，在教學(xué)實踐過程中，也遭受到了眾多的批判，如絕對的科學(xué)主義傾向、標準主義傾向、忽略抽象思維、貶低歷史知識的權(quán)威等等.此外，科學(xué)探究也會受到社會發(fā)展和文化差異的影響.凡此種種，可用馬克思名言總結(jié)：哲學(xué)家們只是用不同的方式解釋世界，而問題在于改變世界.我們難以像哲學(xué)家一樣，對某個問題有著非凡的認識，但是在實踐的道路上，我們永不停歇.恰如本文在嘗試闡明科學(xué)探究的內(nèi)涵中，也僅僅是根據(jù)所掌握的資料作出的“對科學(xué)探究的探究”.文中對某些表述的理解難免存在斷章取義之嫌，但這些理解無疑是有助于加深對科學(xué)探究理論的認識，進而反思常規(guī)探究教學(xué)研究與實踐.再有，雖然當前我國基礎(chǔ)教育階段十分強調(diào)科學(xué)探究，但在實施過程中也面臨著諸多困境，如科學(xué)探究的評價標準不清、科學(xué)探究的模式不明、科學(xué)探究的形式單一等等，顯然，這些都是值得繼續(xù)跟進研究的.