符國鵬 王益萱

探究實(shí)踐作為《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中的核心素養(yǎng)之一，分別指在科學(xué)、技術(shù)與工程領(lǐng)域形成的兩種能力，“探究”和“實(shí)踐”是并列關(guān)系。然而，在國際科學(xué)教育的發(fā)展過程中，卻出現(xiàn)了從“探究”向“實(shí)踐”的轉(zhuǎn)向，二者為迭代關(guān)系。為什么會有這樣的轉(zhuǎn)向？這需要從“探究”中存在的問題，以及“實(shí)踐”如何解決這些問題說起。

“探究”的問題

科學(xué)探究在教學(xué)的實(shí)施中主要存在兩個問題：一是定義過于寬泛，二是手段與目的錯位。自20世紀(jì)80年代以來，探究被全球科學(xué)教育改革奉為圭臬，鼓勵教師通過探究促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)知識和過程的理解。然而，在2004年發(fā)表在《科學(xué)教育》（Science Education）期刊的一篇文章中，來自黎巴嫩、美國、以色列、委內(nèi)瑞拉、澳大利亞和中國臺灣的學(xué)者分享了各自國家和地區(qū)對探究的定義與實(shí)施。這篇文章起初打算以國際視角為探究教學(xué)中的共性問題提出啟示。在分享了現(xiàn)狀之后學(xué)者們意識到，各個國家和地區(qū)對探究這一概念的詮釋天差地別（如探究是實(shí)驗(yàn)、是調(diào)查、是動手活動、是發(fā)現(xiàn)知識、是跨學(xué)科），要達(dá)到的目的也多種多樣（如為了學(xué)習(xí)科學(xué)知識、了解科學(xué)本質(zhì)、學(xué)會歸納、生成概念、學(xué)會調(diào)查研究、培養(yǎng)合作、調(diào)研能力等），所謂的“共性問題”根本不存在，對教學(xué)的啟示更無從談起。作為科學(xué)探究領(lǐng)域最有影響力的文章之一，它的貢獻(xiàn)在于讓科學(xué)教育工作者意識到，“探究”這個概念如果太寬泛，以至于多種教學(xué)行為和教學(xué)目標(biāo)都被涵蓋在這個概念之下——即大多數(shù)教學(xué)行為都可以被稱為探究，探究可以用來達(dá)到幾乎所有的教學(xué)目的——那么這個概念就會失去其繼續(xù)引導(dǎo)課程、教學(xué)、評估的能力。

探究遇到的第二個問題是手段與目的錯位。探究被引入科學(xué)教育的初衷之一，是希望學(xué)生能夠體驗(yàn)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新知識的過程。然而，科學(xué)家與科學(xué)教師使用探究的目的是不同的：科學(xué)家使用探究是為了產(chǎn)生與發(fā)現(xiàn)新知識，科學(xué)教師很多時候是幫助學(xué)生掌握“舊”知識。換言之，由于探究這種手段在科學(xué)領(lǐng)域的主要功能是發(fā)現(xiàn)新知識，導(dǎo)致在科學(xué)課堂中探究也極容易成為學(xué)習(xí)“舊”知識的手段，讓驗(yàn)證知識成為探究的終點(diǎn)。例如，在開展“水的沸點(diǎn)”探究活動時，教師很容易止步于讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)得到水沸點(diǎn)的數(shù)值，或是培養(yǎng)學(xué)生“會使用溫度計”這樣的技能上。然而，用一整節(jié)課的時間去驗(yàn)證一個已有的結(jié)論或是學(xué)會一項(xiàng)簡單的技能，可能并不是最好的利用課堂時間的方式。在這個探究活動中，如果教師能夠鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)不同的小組對溫度計會有不同的讀數(shù)，討論為什么會產(chǎn)生讀數(shù)的差異（氣壓、水的純度、溫度計的讀數(shù)、操作的不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)龋?，以及如果學(xué)生是科學(xué)家，他們應(yīng)該用什么樣的方式處理這些誤差并確定水的沸點(diǎn)。這時，探究的目的就不僅僅是幫助學(xué)生學(xué)習(xí)或驗(yàn)證“舊”的知識，而是通過探究的過程，幫助學(xué)生認(rèn)識到在科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程中使用了哪些方法去統(tǒng)一多樣化的數(shù)據(jù)，這些方法有哪些優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，以及在認(rèn)識到這些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)之后，應(yīng)當(dāng)如何去看待科學(xué)這個學(xué)科。即不是通過探究來學(xué)習(xí)“科學(xué)知識”，而是通過探究來學(xué)習(xí)“科學(xué)是什么”。

從“探究”到“實(shí)踐”

針對以上兩個問題，科學(xué)教育領(lǐng)域的學(xué)者認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)在教學(xué)中從“探究”向“實(shí)踐”轉(zhuǎn)變，以更好地實(shí)現(xiàn)當(dāng)今科學(xué)教育的主要目標(biāo)。一方面，實(shí)踐比探究更加具體，科學(xué)探究是發(fā)現(xiàn)知識的整個過程，而科學(xué)實(shí)踐則是這個過程中的具體行為，這就解決了探究在概念上的寬泛性問題。科學(xué)哲學(xué)和心理學(xué)領(lǐng)域的研究共同發(fā)現(xiàn)，探究的過程主要由三大步驟組成：實(shí)驗(yàn)（包括觀察、測量、測試、數(shù)據(jù)收集等）、生成假設(shè)（包括生成理論假設(shè)、建構(gòu)模型、設(shè)計實(shí)驗(yàn)、提出解釋、創(chuàng)造性思維等）和證據(jù)評估（包括批判、反駁、論證等）。這三個步驟中的具體行為（如生成問題、建構(gòu)模型、開展調(diào)查、基于證據(jù)開展論證），即是科學(xué)實(shí)踐。

仍以“水的沸點(diǎn)”為例，如果教學(xué)活動的名稱是“探究水的沸點(diǎn)”，那么這個活動的目的指向就較為模糊。如果把教學(xué)活動拆分為“影響水的沸點(diǎn)的因素有哪些”（生成研究問題/假設(shè)），“從不同角度觀察溫度計并記錄數(shù)據(jù)”（通過觀察得到數(shù)據(jù)），“根據(jù)觀察結(jié)果討論數(shù)據(jù)產(chǎn)生差異的原因”（基于證據(jù)生成解釋）等實(shí)踐操作，每個活動就會指向一種具體的科學(xué)實(shí)踐能力，從而避免教學(xué)活動僅停留在知識驗(yàn)證或工具使用上。

另一方面，自20世紀(jì)末以來，科學(xué)教育的主要目標(biāo)從培養(yǎng)精英轉(zhuǎn)向了提高公民科學(xué)素養(yǎng)，讓大眾具備基本的對科學(xué)知識的認(rèn)識和理解，熟悉科學(xué)、相信科學(xué)，關(guān)注和支持科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，愿意參與和科學(xué)相關(guān)的社會問題的討論。科學(xué)教育的側(cè)重點(diǎn)也從幫助學(xué)生精?？茖W(xué)知識轉(zhuǎn)向幫助學(xué)生認(rèn)識科學(xué)是什么或者為什么要相信科學(xué)?？茖W(xué)實(shí)踐，即科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程中的生成假設(shè)、觀察、測量、批判、論證等具體的、有學(xué)科特色的行為，保障了科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性和可信度。讓學(xué)生體驗(yàn)、經(jīng)歷科學(xué)實(shí)踐，幫助學(xué)生熟悉科學(xué)知識產(chǎn)生的過程，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識科學(xué)是什么，繼而相信科學(xué)并支持科學(xué)。此外，學(xué)生在開展科學(xué)實(shí)踐的同時也能體會到科學(xué)知識產(chǎn)生過程中可能存在的偏見（如理論假設(shè)中存在的個人偏見或政治文化因素會影響科學(xué)問題的選擇），從而認(rèn)識到科學(xué)的局限性。因此，相較于“探究”，“實(shí)踐”更加具體，且與新時期科學(xué)教育的使命更加契合。

教學(xué)中的側(cè)重

教師在開展科學(xué)實(shí)踐類活動時，可以把教學(xué)目標(biāo)或教學(xué)側(cè)重點(diǎn)放在程序性知識和認(rèn)識論知識的習(xí)得上。程序性知識是指關(guān)于測量的知識（如天平的使用、觀察的手段、分類的依據(jù)等），保證可重復(fù)性的機(jī)制（如多次測量的誤差范圍、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性），變量的概念，呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的手段（圖、表等），實(shí)驗(yàn)設(shè)計（控制變量、隨機(jī)分配、實(shí)驗(yàn)對照等）和實(shí)驗(yàn)方法的選擇等。學(xué)生在科學(xué)實(shí)踐中可以通過設(shè)計、動手操作、得出結(jié)論等行為，實(shí)現(xiàn)對程序性知識的掌握，了解和熟悉科學(xué)知識產(chǎn)生的過程。

認(rèn)識論知識是指關(guān)于科學(xué)知識本身的特點(diǎn)，即什么樣的知識才能被稱為科學(xué)知識，科學(xué)知識產(chǎn)生和驗(yàn)證的過程有哪些特點(diǎn)。這些特點(diǎn)包括了科學(xué)知識是由實(shí)證證據(jù)支撐的（如觀察、測量得到的數(shù)據(jù)），科學(xué)中常用的論證邏輯（如歸納、演繹、推測、類比、模型），科學(xué)中的價值取向（客觀、準(zhǔn)確），科學(xué)知識與其他知識的區(qū)別（如與經(jīng)驗(yàn)的區(qū)別，與藝術(shù)的區(qū)別），科學(xué)家群體和社會價值觀對科學(xué)知識的影響（如同行評議、科學(xué)倫理）。學(xué)生雖然能夠通過科學(xué)實(shí)踐隱含地感受這類知識，但是需要教師在教學(xué)中明確地把科學(xué)實(shí)踐中學(xué)生的體驗(yàn)與認(rèn)識論知識聯(lián)系起來，才能進(jìn)一步提升科學(xué)實(shí)踐的教學(xué)效果。

如前所述的例子中，教師讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證水的沸點(diǎn)后，可以進(jìn)一步讓學(xué)生在科學(xué)實(shí)踐的過程中強(qiáng)化程序性知識，如從測量的角度和學(xué)生討論在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中科學(xué)家如何對待和處理誤差，如何標(biāo)準(zhǔn)化外界環(huán)境（如大氣壓強(qiáng)）。在聯(lián)系認(rèn)識論知識上，教師可以進(jìn)一步解釋100℃與0℃是科學(xué)家人為做出的規(guī)定，是先有了水的沸點(diǎn)和凝固點(diǎn)，才把水的沸點(diǎn)定義為100℃，水的凝固點(diǎn)定義為0℃，而不是用攝氏度去測量水的沸點(diǎn)與凝固點(diǎn)。換句話說，科學(xué)其實(shí)是幫助人類理解世界的一種方式，科學(xué)家使用理論（對攝氏溫度的規(guī)定）去解釋大自然中的現(xiàn)象（水在一個大氣壓下的沸點(diǎn)與凝固點(diǎn)）。隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，科學(xué)家可能會提出新的理論，用新的視角去解釋自然中的現(xiàn)象，我們看世界的方式也會隨之發(fā)生變化。雖然科學(xué)知識不是真理，并且具有一定的主觀性，但科學(xué)家通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，大量的證據(jù)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼撟C所得出的結(jié)論，是值得我們?nèi)ハ嘈挪⒅С值摹?/p>

科學(xué)實(shí)踐不是科學(xué)教育中的萬能藥，它有優(yōu)勢也有短板。它的優(yōu)勢在于通過讓學(xué)生“做科學(xué)”，體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程，習(xí)得關(guān)于科學(xué)的程序性知識和認(rèn)識論知識，讓學(xué)生熟悉科學(xué)、相信科學(xué)、支持科學(xué)；它的短板在于相較于其他教學(xué)手段，科學(xué)實(shí)踐的設(shè)計和實(shí)施需要花費(fèi)大量時間和精力，如果僅僅用科學(xué)實(shí)踐來對已有知識進(jìn)行鞏固和驗(yàn)證，是對這種教學(xué)方式的誤用。發(fā)揮其優(yōu)勢，以科學(xué)實(shí)踐傳遞“科學(xué)是什么”是教師應(yīng)當(dāng)做出的選擇。

（2023上?？萍拣^科普智庫創(chuàng)新平臺開放課題“國內(nèi)外非正式科學(xué)教育多元主體的創(chuàng)新實(shí)踐及模式研究”）