徐学福 宋乃庆
（广西师范大学）（西南师范大学）

  探究教学始于20世纪初期，它具有传统讲授无可比拟的优点：能培养学生的科学素质乃至提高全民的科学素养。因此，当今美国《国家科学教育标准》十分强调开展以探究为核心的科学教学，使之再次成为科学教育界关注的热点。我国目前也在加强探究教学研究与实验，以期提高国民科学素质。然而，许多一线教师往往把探究教学等同于一种具体的教学方法，在实施过程中重视遵循探究程序，忽视探究教学理念的形成，结果囿于某种模式，难以开拓和创新。本文旨在探讨探究教学的模拟问题，力求加深科学教育工作者对探究教学的理解，提高探究教学的自觉性。
  一 模拟的必要性
  在我国古代启发式教学中虽有探究的成分，但严格说来，“探究教学”这一术语是舶来品。英文中的Inquiry Instruction和Inquiry Learning过去一般翻译成“探究教学”和“探究学习”，近来又有“研究性学习”或“研究性教学”的提法与译法。到底什么是探究教学？尽管国内提法不统一，但从概念的界定来看，其含义大体相同，都是指学生在教师指导下，采用“类似科学研究或探究的方式”所进行的一种学习活动。在国外，学者们也从区分探究与科学探究的角度表达了类似的看法：“科学探究指的是科学家们用于研究自然并基于此种研究获得的证据提出解释的多种不同途径。探究也指学生用以获取知识、领悟科学家的思想观念、领悟科学家研究自然界所用的方法而进行的种种活动”。后一句中的探究指教学中的探究，它实际上是对科学探究的探究，是一种特殊的即模拟性的科学探究。
  这种模拟科学探究的教学形式在世界范围内的广泛兴起，出自以下几方面的必然要求：
  首先，领悟科学的相对性。随着科学的不断进步以及人们对科学本质认识的不断深入，科学教学也要进行相应的变革。最初人们把科学仅看成是理论知识体系，教学也相应地把科学知识当成真理乃至教条来教授、背诵和考试，结果使学生形成静止的科学观。进入20世纪后，自然科学研究飞速发展，新兴科学门类不断涌现，新理论层出不穷，原有的科学知识不断被新知识所补充、修正、包容或代替。面对科学发展的日新月异，许多学者深深感到，科学是一个永无止境的探究过程，“变化”才是科学的唯一不变特性。这种动态科学本质观反映到教育领域，促使人们对那种易使学生形成绝对化科学观的传统科学教学进行改革，采用能给学生提供积极参与科学探究活动机会的教学形式，以期使学生从科学假设的形成、检验、接受或抛弃的过程中去领悟科学的相对性和可变性。
  其次，培养全民科学素质目的。随着科技在社会中所起作用的日益重要，人们普遍感到科学教育的目的不在于培养少数科技精英，而在于把全体学生都培养成具有一定科学素养的公民。科学素养即科学知识、科学技能、科学态度和科学精神是在科学探究活动过程中形成的。长期的科学教育实践表明，以教师、课堂、课本为中心的传统科学教学仅重视知识的灌输，不能有效地提高学生的科学探究能力，培养学生的科学态度和科学精神。面对科技迅猛发展的挑战，人们自然想到并尝试把科学探究引进课堂，让学生通过探究来学习科学，使之养成全面的科学素养。尤其在当今，科技已渗透到社会的方方面面，科盲将像过去的文盲一样难以生存和发展，提高全民科学素养已是时代对科学教育的必然要求，采用探究教学的愿望和呼声自然也就更加强烈和高涨。
  再次，引导儿童探究天性的充分发展。儿童具有好奇、好问、好动即广义探究的天性，但这种天性并不是科学探究，也不会自然转变为科学探究；它往往是一种无目的甚至盲目的自发活动，放任自流或教育不当，只会导致这种天性的荒废或泯灭。也就是说，儿童的探究天性是一种宝贵的教育资源，只有通过恰当的引导，才能使之转化为对科学探究的热爱和兴趣。而倡导开展探究教学，让儿童参与模拟性的科学探究活动，一个重要目的就是要发挥教育的这种引导作用。
  二 模拟的机制
  “科学探究是一种系统的调查研究活动，其目的在于发现并描述物体和事物之间的关系。其特点是采用有秩序的和可重复的程序；简化调查研究对象的规模和形式；运用逻辑框架作解释和预测。探究的操作活动包括观察、提问、实验、比较、推理、概括、表达、运用及其它活动。”通俗点说，科学探究是科学家解决科学问题或认识自然现象的一种方式，只是与其它认识方式相比，科学探究是一种独特的活动过程，它遵循一定程序，采用一系列科学方法。那么，教学时如何进行模拟性的科学探究活动呢？
  任何模拟都是通过模式或模型来实现的，因而探究教学的实施也要凭借探究教学模式来完成。或者说，教学要引入科学探究的机制即探究教学模式。教学建模要考虑诸多影响因素，如学生的认知方式或学习方式、学科结构、教学目标等，对于探究教学而言，科学探究模式和学生认知方式是建模的两个至关重要的依据，因为忽视前者教学就不能体现科学探究的特性，忽视后者探究教学就会缺乏心理基础，难以落到实处。综观现有探究教学研究，无不致力于科学探究模式的构建和学生认知发展水平的确定。
  模式的核心是程序。有许多学者提出大同小异的科学探究程序。如有人认为科学探究的基本程序是：形成问题、建立假设、设计研究方案、检验假设、表达或交流结果。也有人从比较的角度出发，认为科学探究包括形成科学研究问题、收集数据、建立假设、检验假设、交流结果等5个基本特征，学生的探究学习也要相应地体现这些特征。尽管有人持不同意见，但许多科学教育工作者在实践中仍以此为据来开展探究教学。
  我们认为，尽管不同的科学家有不同的研究领域，采用不同的研究方式，各自在利用数据和实验结果、使用定性或定量方法、遵循基本原则、吸取他人研究成果等方面有很大的不同，其探究活动仍有共同之处：从问题开始、运用假设和理论、寻找和依靠证据、作逻辑推理、表达和交流结果等。这些共同的特征或关键要素便构成科学探究的基本程序或模式。当式所能精确反映的，而且不同的研究者会提出不同的模式，但这并不影响人们以此为范型，根据教育实际来设计具体的探究教学模式。其原因就在于探究教学本身虽然不是科学探究，却是类似于科学探究的一种模拟性的科学探究活动。
  科学探究程序是由运用各种科学方法所进行的活动来完成的，因而确定科学探究技能也是开展探究教学的重要环节。在20世纪中期的课程改革运动中，美国科学教育促进会（AAAS）在给小学制定以过程为本的SAPA（Science:A process approach）科学课程时，曾从科学家对自己科研活动的大量描述中抽取并融合为以下13种科学方法或过程技能：观察、运用时空关系、分类、数字的运用、测量、交流、预测、推理、解释数据、控制变量、建立假设、下操作性定义、实验。其中前8种为基本技能，后5种为综合技能，即综合运用数种基本技能的技能。这些科学方法或技能相互紧密联系，统一在科学探究活动过程之中。我们要想让学生学会科学思维方法，形成科学态度和科学精神，就必须明确学生到底应掌握哪些科学技能以及掌握到什么程度，并在探究教学各阶段的活动中针对这些技能进行相应的训练。
  至于具体的探究教学模式，无论国外还是国内都是见仁见智，各具特色。它们在给人以启发的同时，也令人感到迷惑，不得要领。国外学者在综合考察一些较为有效的探究教学模式后，将其共有的一般阶段和内容概括如下：1）学生参与围绕科学型问题、事件或现象展开探究学习，探究活动与学生原有认识紧密相关，教师设法激起学生的认知冲突，激发他们的求知欲望；2）学生通过动手实验探究问题，形成和检验假设，解决问题，解释观察结果；3）学生分析、解释数据，对自己的观点进行综合，利用各种资源构造解释客观世界的模式或模型；4）将所学知识运用于新情境，以拓宽理解，形成新技能；5）教师与学生共同回顾和评价所学内容与学习方法。这对我们更好地把握探究教学模式的要旨以启示：要兼顾科学探究和学生的能力水平。
  三 模拟的精度
  由于探究教学是对科学探究的模拟，二者之间的关系是相似而非等同。换言之，探究教学与科学探究在程序和方法上应有相似之处，否则，就不能称为探究教学；另一方面，二者也应有差别，学生毕竟不是科学家，教学也不是真正的科学探究，应遵循自身的发展规律，在探究程序和方法等具体要求上，应符合学生身心发展规律和教育目的。因此，开展探究教学必须处理好模拟精度，即模拟得像不像或像到什么程度的问题。一般而言，探究教学的模拟精度越高，也就越有可能偏离科学教育目标；精度越低，又越有背离科学探究精神实质的危险。也就是说，过分追求高精度，无视教学与科研、学生与科学家之间的差别，探究教学必然脱离学生实际，提出过高过严的要求，以致偏离提高全民科学素养的教育目的；相反，不讲精度随意而为，又会失去探究教学的基本规范，难以培养学生的科学素养。
  综观国内外成功的探究教学实验或实践，不难发现，都注意根据教学实际和学生心理发展水平适当调节模拟精度。如刚开始对学生实施探究教学时，先进行由教师提供较多帮助的指导型探究，待学生积累一定探究经验并掌握初步探究技能后，再进行较少或没有直接帮助的自由探究；在低年级进行程序简单、结构松散的低精度探究，在高年级进行程序较复杂、结构较严密的高精度探究。
  对于探究教学的模拟精度，不能笼统地说是高好还是低好，实际教学中也不存在某种固定不变的、具有普遍适应性的最佳探究模式，教师应善于吸取国内外现有探究教学模式的成功经验，根据学生的知识基础和能力水平、具体教学内容和目标、探究的资源和环境等实际情况，建立适合特定教育阶段的探究教学模式，使探究教学同科学探究保持一种动态的适应关系。
  四 模拟的理念与特征
  能否恰当地把握探究教学的模拟精度，实质上涉及到是否具有明确或正确的模拟思想和意识。为避免机械模仿或左右摇摆现象的产生，我们认为设计与实施探究教学时，教师应树立一种基本模拟思想或探究教学理念：尽量在适应学生认知方式和提供学生参与科学探究活动机会二者之间保持一定张力，使探究教学呈现其基本特征。这些基本特征有如下几种：
  1 结构性
  探究教学要体现出内容、方法和手段这3种要素及其相互制约关系。美国学者费士齐在详细考察数十位科学家对科学研究的看法后指出，科学研究主要涉及理论、实验和技术3个方面，它们在研究过程中相互制约、缺一不可，其中理论总是以假设的形式对实验和技术起指导作用，实验和技术对理论起着至关重要的检验作用，而新的技术及产品又有助于提出新理论，改进实验性能。我们认为，在模拟科学研究开展探究教学时，必须处理好教学内容、教学方法和教学手段三者之间的关系，不能因为它不是真正的科学研究活动或出于某种考虑，过分强调某一方面而忽视另一方面。当前，我国教育界有这样一种看法，认为做为检验过程的实验和做为技术产品的设备在探究教学中很重要，而起假设作用的概念和原理等内容则无足轻重。如探究教学是“过程教育，不太在乎知识”，“研究性学习重过程而非重结果”等提法便是其典型表现；探究学习片面强调动手活动和将科学素质教育等同于小发明等课外兴趣小组活动的做法，则是其付诸实践的必然结果。它看似强调教学过程，重视学习方法的培养，实则是要将教学方法同教学内容相分离，孤立进行探究过程技能的训练，其结果必然演变为徒有形式的机械练习或无理论指导的盲目摸索，因而应当加以摈弃。
  2 真实性
  用于开展探究教学的问题必须反映学生的现实生活，是发生在学生身边的实际问题，而不是脱离学生生活实际的纯学术问题。因为只有那些具有真实性的问题才能激发学生的好奇心，引起探究的兴趣。而且，学生也只有在解决真实问题的探究过程中才能养成不迷信权威、敢于批判和质疑等科学精神。因此，开展探究教学应采用减少知识点、加强学科之间及科学同社会和个人之间的联系、增加科学史等办法，以突出探究教学的真实性。
  3 引导性
  在探究教学过程中，教师要善于激发学生学习的主观能动性，引导学生积极分析和思考，以便他们能积极主动地从探究的此阶段迈向彼阶段。探究教学的典型特征是，教师不直接告诉学生与教学目标有关的知识和认知策略，而是创造一个特定的学习环境，让学生经过探究自己去发现和领悟。这绝不意味着教师的作用程度因此而有所降低，甚至无足轻重，或者完全放手不管，任由学生去独自探究。事实上，学生科学探究能力的形成和发展是渐进的而不是突发的，他们不可能一开始就能独立从事探究学习，而且实践表明即使学生学会自由探究后，仍需教师在探究主题和实验设计等方面给以必要的指导。为此，教师在开展探究教学时，要处理好“教”与“学”的辩证关系，绝不可因强调探究学习的主动性和独立性而放弃指导。
  4 合作性
  学生开展探究学习时，要通过小组合作的形式在讨论和交流等活动中互相促进，共同提高。如同科学研究群体攻关一样，教学中的探究也需要以合作的形式进行。这种要求是基于以下原因：一方面，随着社会、科技的飞速发展，各种问题的解决、产品或工具的创造、服务的提供等都需要运用多方面能力来完成，因此小组式的分工合作将是解决这些问题的唯一选择，从协调到让步、从达成一致到互相配合，这些有效的小组合作技能的培养是社会对教育提出的必然要求。另一方面，现代心理学研究表明，任何有效的学习都必须以学生的现有观念为基础，使新旧观念交互作用。然而，学生在日常生活中形成的许多前见或错误观念十分顽固，让学生个别或孤立地开展探究活动，难以使其错误观念发生转变，而小组形式的合作探究则有利于他们从表达自己的观点与结论、反驳他人的观点与结论的过程中转变原来不正确的看法，重构新观念。