探究式科學(xué)教育教學(xué)指導(dǎo)

1、探究式科學(xué)教育教學(xué)指導(dǎo)（部分章節(jié)摘要）韋飪著第一章什么是科學(xué)教師對科學(xué)的理解，以及他們對科學(xué)的態(tài)度，直接影響到科學(xué)教 育的實(shí)施，影響到學(xué)生科學(xué)探究學(xué)習(xí)的質(zhì)量，因而，幫助教師回顧和 整理、澄清并明確對科學(xué)本身的認(rèn)識非常重要。同時(shí)，在科學(xué)教育課 中，除了需要讓學(xué)生掌握有關(guān)科學(xué)知識的概念以外，也需要讓學(xué)生明 確有關(guān)利學(xué)本身的一些基本概念。什么是“科學(xué)”呢？通常科學(xué)指近代科學(xué)，一般把伽利略(galileo, 1564-1642)的 研究工作和他對實(shí)證方法的確立，看作是現(xiàn)代科學(xué)誕生的標(biāo)志?？茖W(xué) 原來指的是自然科學(xué)，20世紀(jì)90年代聯(lián)合國教科文組織(unesco)重 新明確了科學(xué)的范圍。按照聯(lián)合國教科文組

2、織給出的定義，科學(xué)包括 自然科學(xué)和社會科學(xué)。在幼兒園和小學(xué)的科學(xué)教育里，我們探究的是 自然科學(xué)領(lǐng)域的問題?？茖W(xué)和技術(shù)是兩個(gè)不同的概念，雖然，它們之間有聯(lián)系，我們在 習(xí)慣上也經(jīng)常把它們聯(lián)在一起，但它們的起源、研究的內(nèi)容與方法以 及對社會的作用有很多不同。簡要地講，科學(xué)在認(rèn)識世界中發(fā)現(xiàn)新的 知識，而技術(shù)在改造世界中發(fā)展新的手段。對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)和技術(shù)兩 方面的教育都是很必要的。對小學(xué)科學(xué)教育來說，主要是讓學(xué)生獲得 自然科學(xué)方面的一些基礎(chǔ)概念和探究的技能，但是，也會在實(shí)際動手 中涉及一些技術(shù)的使用。我們鼓勵(lì)在實(shí)驗(yàn)中考慮到發(fā)展適合于學(xué)生的 技能，把科學(xué)和技術(shù)結(jié)合在探究過程中。這樣做，對這個(gè)年齡段兒童 的

3、發(fā)展是很有好處的，如建構(gòu)一些結(jié)構(gòu)模型和搭建電動車等，不僅有 利于發(fā)展學(xué)生運(yùn)用多種感官和感知的能力，而且也有助于發(fā)展學(xué)生綜 合解決問題的能力。據(jù)學(xué)者們研究，對科學(xué)的定義至少有50多種。所以，我們不必 去深究“科學(xué)”的確切定義，而應(yīng)該去理解有關(guān)“科學(xué)”的主要含義。我們論及的“科學(xué)”，至少包含科學(xué)知識、科學(xué)研究和科學(xué)方法、科 學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度，還可以包括科學(xué)素質(zhì)等。第二節(jié)科學(xué)研究的原則和類型在上一節(jié)中，我們已經(jīng)用實(shí)例介紹了科學(xué)研究的主要特 點(diǎn)，現(xiàn) 在我們可以把科學(xué)研究的原則歸納如下?？茖W(xué)研究應(yīng)該符合以下的原則。第一原則：引出有價(jià)值的.能用實(shí)證方法來進(jìn)行研究的問題從直覺的懷疑到概括和界定出一個(gè)有價(jià)值的

4、研究問題，對科學(xué)研 究來說是很重要的。引出的問題應(yīng)是為了填補(bǔ)現(xiàn)存知識的缺陷，或是 為了尋求新的知識，致力于鑒別某些現(xiàn)象的一種或多種起因，對一些 假說進(jìn)行規(guī)范的實(shí)驗(yàn)等。在進(jìn)行具體科學(xué)研究時(shí)，必須首先認(rèn)真地閱 讀科學(xué)文獻(xiàn)，詳細(xì)地了解已有的科學(xué)成就，以便對已有的有關(guān)理論、 方法和實(shí)證工作有詳盡的了解，然后才能確定研究的具體問題和目 標(biāo)，并為求解它而制定研究計(jì)劃。第二原則：把研究與有關(guān)的理論相聯(lián)系科學(xué)常常把建立理論作為努力的目標(biāo)。這種理論不僅能解釋具體 的實(shí)例，也能對某類現(xiàn)象提供普遍化的解釋。不論是以明顯或是以隱 含的形式出現(xiàn)，每一種科學(xué)探究都會與某個(gè)已存在的理論或概念的框 架相聯(lián)系，并用它們來指導(dǎo)整

5、個(gè)研究活動?？茖W(xué)通過建立、修正和完 善已有的理論，有時(shí)也會通過更替已有的理論以獲得新的解說，逐步 積累科學(xué)知識。第三原則：使用能夠直接對問題進(jìn)行調(diào)查研究的方法在不同的研究中，應(yīng)采用不同的與之相適應(yīng)的研究方法，這很重 要，也是一個(gè)普遍的規(guī)律。特定的研究構(gòu)思和方法常常僅對某一類研 究和研究的問題適用，很難適用于一系列探究中的所有問題和課題。 因此，在研究某個(gè)系列問題時(shí)，經(jīng)常要采用完全不同的研究方法來對 該系列問題中的不同部分進(jìn)行研究。第四原則：提供一個(gè)連貫的、明晰的推理過程科學(xué)的核心之一是理性的推論：根據(jù)已獲得的信息和對現(xiàn)象的觀察，提出解釋、結(jié)論或預(yù)測?？茖W(xué)研究需要一個(gè)邏輯的推理過程：從 實(shí)證到理

6、論，然后再回到實(shí)證。這個(gè)過程是連貫的、可與人分享的、 對懷疑者具有說服力的。第五原則：可重復(fù)性和可推廣性科學(xué)研究強(qiáng)調(diào)對每個(gè)發(fā)現(xiàn)與結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)、證實(shí)和校核。由于所有的研究都是基于有限的觀察結(jié)果和實(shí)驗(yàn)之上，因而，科學(xué)上需要把特定情況下獲得的發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用于更多的對象和情況。當(dāng)某些發(fā)現(xiàn)能在 學(xué)知識。一定的時(shí)間和地點(diǎn)范內(nèi)被重復(fù)實(shí)現(xiàn)時(shí)，才可以認(rèn)為它是被承認(rèn)的科第六原則：公開研究情況，以便鼓勵(lì)專業(yè)界的審查和批評科學(xué)研究只有在廣泛地傳播，并得到專業(yè)同行的評審后，才能肯定它對知識的積累做出了貢獻(xiàn)。這種不斷進(jìn)行的、合作性的、公開的 批評是科學(xué)界興旺的標(biāo)志。我們了解了科學(xué)研究的原則，就可以用它來指導(dǎo)我們的研究工作，鑒

7、別什么樣的文章是科學(xué)研究的論文，什么文章只是個(gè)別經(jīng)驗(yàn)的 記述。例如，一篇科學(xué)論文必須附有參考文獻(xiàn)，以說明哪些是前人的 研究成果，哪些是自己的研究發(fā)現(xiàn)，沒有給出參考文獻(xiàn)的文章不屬科 學(xué)論文。在許多介紹有關(guān)教育經(jīng)驗(yàn)的文章中，往往只表述如何在自己 的班級里獲得了成功的過程，并沒有給出條件，沒有統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，別 人無法重復(fù)和驗(yàn)證所提供的結(jié)果，這也不是合格的科學(xué)論文。廣義地講，科學(xué)研究的類型包括科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)發(fā)展，即我們通 常講的r&d。什么是r&d呢？根據(jù)我國科學(xué)技術(shù)部發(fā)布的文件1. 2,科學(xué)研究與實(shí)驗(yàn)發(fā)展 (r&d)活動是指在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，為增加知識總量以及運(yùn)用這些知識 去創(chuàng)造

8、新的應(yīng)用而進(jìn)行的系統(tǒng)的、創(chuàng)造性的活動。它包括基礎(chǔ)研究、 應(yīng)用研究和實(shí)驗(yàn)發(fā)展三類活動?；A(chǔ)研究：指為了獲得新知識而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)性或理論性研究。這 些新知識旬括關(guān)于現(xiàn)象和可觀察事實(shí)的基本原理，它揭示客觀事物的 本質(zhì)、運(yùn)動規(guī)律，獲得新規(guī)律、新學(xué)說，它不以任何專門或特定的應(yīng) 用或使用為目的。應(yīng)用研究：也是為獲得新知識而進(jìn)行的創(chuàng)造性研究，主要針對某 一特定的目的或目標(biāo)。應(yīng)用研究是為了確定基礎(chǔ)研究成果可能具有的 用途，或是為達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)，探索應(yīng)采取的新方法（原理性的）或新 途徑。實(shí)驗(yàn)發(fā)展：指利用基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)所獲得的已有 的知識，為生產(chǎn)新的產(chǎn)品、材料和裝置，建立新的工藝、系統(tǒng)和服務(wù), 以及對

9、已產(chǎn)生和建立的上述各個(gè)項(xiàng)目作實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)而進(jìn)行的系統(tǒng) 性工作?？茖W(xué)研究主要包括基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究，技術(shù)發(fā)展在應(yīng)用研究和 實(shí)驗(yàn)發(fā)展中有更多的體現(xiàn)。而且，隨著科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，上述三方 面的活動聯(lián)系越來越緊密，有時(shí)也很難嚴(yán)格地加以區(qū)分。在知識社會里，科學(xué)和技術(shù)的研究范疇有了擴(kuò)大，不僅包含著對 知識的發(fā)現(xiàn)和將知識應(yīng)用于改造世界的技術(shù)轉(zhuǎn)化，而且還包括對知識 的管理和傳遞。知識向?qū)嵱玫霓D(zhuǎn)化不僅應(yīng)滿足工業(yè)上生產(chǎn)新產(chǎn)品的需 要，而且應(yīng)滿足醫(yī)療方面的需要和教育方面的需要。例如在教育上， 現(xiàn)在關(guān)于人是怎樣學(xué)習(xí)的研究，關(guān)于兒童智力和情緒發(fā)展規(guī)律的研究 都發(fā)展很快，可以說是日新月異，而且來自不同的學(xué)科。這些研究的

10、成果要用在日常的教育活動中，就必須經(jīng)過歸納、整理和轉(zhuǎn)化。知識 轉(zhuǎn)化需要作為一種專業(yè)，同樣需要科學(xué)研究和人才培養(yǎng)。今天，沒有 智能工具的引導(dǎo)我們不可能管理大量的信息，智慧和直覺經(jīng)常會在浩 瀚的知識海洋里遺失，因而信息的綜合、運(yùn)用已經(jīng)和生成數(shù)據(jù)本身同 樣重要。第三章 探究式科學(xué)教育第一節(jié)什么是探究探究是科學(xué)研究的基本方法。熱衷于探究是科學(xué)家的基本性格組成， 也是兒童的天性。從這點(diǎn)上看，科學(xué)家很像長大了的孩子，所以，保 護(hù)兒童的好奇心是十分重要的。保護(hù)兒童的好奇心，不僅是為了增加 他們學(xué)習(xí)過程中的動力，而且也是在成就他們終身學(xué)習(xí)的興趣和創(chuàng)新 的能力。做學(xué)問，要學(xué)問;不學(xué)問，非學(xué)問。李政道在中國的教育

11、傳統(tǒng)中是很重視從“疑”中學(xué)習(xí)的。著名的論語 一書記載了兩千多年以前孔子和他的學(xué)生之間的對話，大多是學(xué)生提 出問題，孔子予以回答。這個(gè)傳統(tǒng)是應(yīng)該很好保持和發(fā)揚(yáng)的。什么是探究呢？美國國家研究理事會在美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中 給出了定義。探究是一種多層面的活動，它包括：進(jìn)行觀察；提出問 題；通過瀏覽書籍和其他信息資源來了解什么是已經(jīng)知道的知識；制 定調(diào)查研究計(jì)劃；根據(jù)實(shí)驗(yàn)方面的證據(jù)，評價(jià)已經(jīng)知道的知識；用多 種手段來搜集、分析和解釋數(shù)據(jù)；提出解答、闡述和預(yù)測；交流結(jié)果。 探究需要對假設(shè)進(jìn)行證明，需要運(yùn)用批判和邏輯思維，并考慮其他可 供選擇的解釋。第二節(jié) 什么是探究式科學(xué)教育探究式科學(xué)教育是在教師和學(xué)生

12、共同組成的學(xué)習(xí)環(huán)境中，讓兒童 親歷科學(xué)探究的學(xué)習(xí)過程。它大致包括：根據(jù)實(shí)際情景、觀察到的現(xiàn) 象和可以獲得的信息，從兒童已有的知識、對問題的了解和已具有的 科學(xué)概念（想法）出發(fā)，提出問題；對問題的解答進(jìn)行推測；為證實(shí)推 測而設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行觀察；收集和整理數(shù)據(jù)；得出結(jié)論和進(jìn)行交流； 提出新的問題在有些探究課題中，還鼓勵(lì)學(xué)生將學(xué)到的科學(xué)知識 和日常生活相 聯(lián)系。在科學(xué)教育中，經(jīng)常爭論的問題是：探究式科學(xué)教育究竟是一種 用來幫助學(xué)生更好地掌握知識的學(xué)習(xí)科學(xué)的方法，還是本身就作為一 種課程的目標(biāo)。在教育部頒發(fā)的課程標(biāo)準(zhǔn)中寫道，探究既是科學(xué) 學(xué)習(xí)的目的，又是科學(xué)學(xué)習(xí)的方式。對年幼的學(xué)生來說，可能學(xué)習(xí)探 究

13、的過程比掌握具體的知識更應(yīng)引起我們的重視。在本章的第三節(jié) 中，我們將會簡要給出來自腦科學(xué)的研究結(jié)果，以支持這個(gè)觀點(diǎn)。但 是，那種認(rèn)為幼兒園和小學(xué)的科學(xué)教育只是承擔(dān)科學(xué)啟蒙的任務(wù)，不 追求知識的完整性和系統(tǒng)性的觀點(diǎn)是不正確的。如果不是在兒童的認(rèn) 知發(fā)展規(guī)律和兒童已有的科學(xué)基礎(chǔ)上精心選擇和組織兒童探究的內(nèi) 容，而只是在課堂上采用零碎的、雜亂的案例，那么這樣的探究式科 學(xué)教育將會是效率很低的教育，也不可能達(dá)到培養(yǎng)兒童探究能力的目 的。因此，在探究式科學(xué)教育中，需要把讓兒童建立新的科學(xué)概念（想 法）、改善和糾正已有的科學(xué)概念以及探究能力、科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)結(jié) 合起來考慮。探究式科學(xué)學(xué)習(xí)應(yīng)該是一個(gè)完整的過程

14、。在此過程中，學(xué)生應(yīng)學(xué) 習(xí)進(jìn)行探究的方法、掌握核心的科學(xué)知識和概念，同時(shí)培養(yǎng)批判性思 維及尊重事實(shí)、尊重別人、合作而主動積極的科學(xué)態(tài)度等。我們認(rèn)為, 在探究式科學(xué)學(xué)習(xí)的過程中，不同層次的探究活動可以有不同的側(cè) 重，但是，對學(xué)生探究能力的培養(yǎng)來說，探究過程的各個(gè)環(huán)節(jié)是不能 分割的，不能說用這個(gè)科學(xué)活動來培養(yǎng)學(xué)生提岀問題，用另一個(gè)活動 來教學(xué)生如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，再通過一個(gè)活動來教學(xué)生總結(jié)，這樣做不是 完整的探究過程，也達(dá)不到探究式科學(xué)教育的目的。探究式的科學(xué)教育應(yīng)該是什么樣的呢?在下面的四個(gè)方框中，我 們給出四個(gè)實(shí)例來進(jìn)行討論。在第一個(gè)案例中，教師一下子向?qū)W生提出了許多問題，這些都是 科學(xué)問題，但是對

15、這些問題的答案不可能由學(xué)生自己來探究。教師應(yīng) 該在設(shè)置場景以后，將問題匯聚到一個(gè)適宜學(xué)生探究的、與科學(xué)概念 有關(guān)的科學(xué)問題上，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)際動手進(jìn)行探究。例一有一篇介紹科學(xué)探究的文章“讓學(xué)生自主探究”，其中有這樣一 段老師對課堂教學(xué)提問的描述：在講天體運(yùn)動時(shí)，我以神舟五號為例， 問學(xué)生，有誰知道宇航員在太空是怎樣生活的?他們看太空是怎樣的？ 有什么樣的感受？宇宙飛船是怎樣起飛的？又是怎樣返回地面的？等 等。通過這種情境的創(chuàng)設(shè)，讓學(xué)生產(chǎn)生濃厚的興趣和好奇心，激發(fā)探 究的欲望。在第二個(gè)案例里，教師明確了實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容一一什么是溫度?什么 是溫度計(jì)?也讓學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)了，但是所有的過程是教師設(shè)計(jì)好的， 實(shí)驗(yàn)

16、只不過是為了證實(shí)教師所列出的知識點(diǎn)，為了加深學(xué)生對教師給 出的知識點(diǎn)的記憶。這是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不是探究式的科學(xué)教育過 程。例二教師在黑板上寫道：1. 什么是溫度？物體有冷有熱，物體的冷熱程度叫溫度。2. 什么是溫度計(jì)？溫度計(jì)由一根玻璃管、玻璃泡（內(nèi)裝有水銀、煤油或酒精等液體） 和刻度三部分組成。3. 實(shí)驗(yàn)（此案例摘抄自某小學(xué)實(shí)驗(yàn)室的板書）第三個(gè)案例是來自北京師范大學(xué)附屬幼兒園“做中學(xué)”科學(xué)教育 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的一個(gè)實(shí)例。在進(jìn)行“蝸牛喜歡吃什么？”的案例教學(xué)時(shí)，教師已經(jīng)和孩子們 一起做過兩次科學(xué)活動的準(zhǔn)備，教室里養(yǎng)了蝸牛。將孩子們引入場景 后，孩子們很自然地提出了探究的問題，蝸牛喜歡吃什么？這是一

17、個(gè) 開放性的問題，孩子們可以依據(jù)自己的生活實(shí)踐，提出許多不同的猜 測。隨后，他們動手自己來驗(yàn)證，進(jìn)行集體討論和匯總一一觀察和記 錄伴隨著整個(gè)探究過程。孩子們通過探究了解到生物要維持生命都需要吃食物。生物有它 們喜歡吃的食物和不喜歡吃的食物，還有它們不吃的食物?；顒蛹ぐl(fā) 了孩子們探究的熱情，更多的問題產(chǎn)生出來，于是探究活動繼續(xù)下去。 這個(gè)案例是北京師范大學(xué)附屬幼兒園在三年的“做中學(xué)”科學(xué)教育實(shí) 踐中不斷總結(jié)提煉而成的，他們寫的總結(jié)很值得一讀。例三蝸牛喜歡吃什么這是北京師范大學(xué)附屬幼兒園所進(jìn)行的對“蝸?！碧骄肯盗谢顒?中的一部分。教師設(shè)計(jì)了一些活動，把學(xué)生帶入了情境。學(xué)生首先觀察了蝸牛 的特點(diǎn)，尋

18、找蝸牛的住所，在班級里飼養(yǎng)了蝸牛，孩子們紛紛從家里 帶來了食物喂蝸牛。于是，有的孩子提出問題：蝸牛喜歡吃什么東西? 這時(shí)，老師組織了下面的專題探究。老師引導(dǎo)孩子們猜想，“蝸牛喜歡吃什么？”孩子們提出了很多食物，比如葉子、葡萄、白菜、花老師提示兒童用繪畫的形式記錄下自己的猜想。之后，鼓勵(lì)孩子 們按自己的猜想給蝸牛喂食，看蝸牛喜歡吃什么和不喜歡吃什么。幼兒自己做驗(yàn)證，從家里帶來了不同的食物，認(rèn)真地觀察蝸牛進(jìn) 食的過程，并用符號“x”或是用歸類畫圖來記錄。活動一段時(shí)間以后，教師組織了交流和集體分享。老師幫助孩子 們一起匯總實(shí)驗(yàn)中的發(fā)現(xiàn)：“你都喂了蝸牛什么吃的？ ”“哪些東西蝸牛吃了，哪些東西蝸牛沒有

19、吃?”“你覺得蝸牛喜歡吃什么樣的東西？ ”“你覺得蝸牛不喜歡吃什么樣的東西？”“你們的發(fā)現(xiàn)都一樣嗎？”“你還有什么新的發(fā)現(xiàn)嗎？”教師引導(dǎo)孩子們整理各個(gè)人的發(fā)現(xiàn)，匯總成班級的結(jié)果。孩子們知道了生物要維持生命都需要吃食物。生物有它們喜歡吃 的食物和不喜歡吃的食物，還有它們不吃的食物。孩子們經(jīng)歷了提問、猜想、實(shí)驗(yàn)、觀察、記錄、討論、表達(dá)的互 動過程。孩子們又提出了新的問題：“蝸牛吃什么顏色的食物就排泄什么顏色的糞便嗎？ ”“水果是甜的，蝸牛更喜歡吃甜食嗎？”教師引導(dǎo)孩子們聯(lián)系自己的情況，問孩子們：“你們喜歡吃什么？” 繼續(xù)進(jìn)行探究。在第四個(gè)方框里給出的是課程標(biāo)準(zhǔn)中推薦的一個(gè)案例，它雖 然也包含了探究

20、的幾個(gè)步驟，如提出問題、假設(shè)和預(yù)測、制定實(shí)驗(yàn)計(jì) 劃和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、搜集整理信息、應(yīng)用，并進(jìn)一步驗(yàn)證等，但是，這不 是一個(gè)探究式科學(xué)教育的過程。首先，所提出的探究問題并不適宜于 一個(gè)小學(xué)生進(jìn)行探究，甚至不是一個(gè)明確的科學(xué)問題。雞生的是什么 病？韭菜中的什么成分治好了雞的病？所提出的問題和解決問題的方 法都沒有運(yùn)用科學(xué)、準(zhǔn)確的語言和科學(xué)的研究方法。其次，作為探究 式科學(xué)教育，學(xué)生是主動的學(xué)習(xí)者，而且這種學(xué)習(xí)是在一個(gè)有教師和 學(xué)生互動、學(xué)生和學(xué)生互動的過程和環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的，不是關(guān)起門來一 個(gè)人做的小科技實(shí)驗(yàn)。例四3. 2去年夏初，我們這里流行雞瘟，蛋雞大量死亡。我家一窩雞突然 也有幾只染上了雞瘟。爸爸到獸

21、醫(yī)站買回20多元治雞瘟的藥，但給 雞喂后效果不佳，結(jié)果我家也死了 10只雞。爸爸媽媽擔(dān)心一窩雞都 會染上雞瘟，愁眉不展。一天放學(xué)回家，我發(fā)現(xiàn)雞群中有幾只雞特別有精神，一點(diǎn)兒也不 打蔦。（提出問題）這引起了我極大的興趣，暗下決心認(rèn)真觀察其中的 究竟。從這天起，每天放學(xué)一回家，我就尋找這幾只雞，并沒有發(fā)現(xiàn)有 什么異樣的表現(xiàn)。只是這幾只雞經(jīng)常遠(yuǎn)離雞群，跑到鄰家的菜地去覓 食。我發(fā)現(xiàn)韭菜畦里的土松松的，并且有些小窩窩，仿佛雞在那里鉆 過，而韭菜卻高的高，矮的矮，參差不齊，有雞啄過的痕跡。難道韭 菜對預(yù)防和治療雞瘟有作用？竹艮設(shè)和預(yù)測）我抱著嘗試的心理開始做 試驗(yàn)。首先選兩只病雞作為試驗(yàn)對象，從菜園里割

22、回一小把韭菜，把 韭菜搗爛搓成豌豆般大小、雞剛好能夠吞下的丸，一天分早、中、晚 3次定時(shí)定量（每次3丸）給兩只病雞喂藥。（制定計(jì)劃）開始幾天， 雞的病狀沒有什么變化。第四天早上，我又給雞喂藥，發(fā)現(xiàn)雞略微有 了一些精神，好像有了食欲，我忙抓來一把小米，它們能啄上十幾下, 這堅(jiān)定了我試驗(yàn)的信心。我又按前3天的方法繼續(xù)喂上3天，奇跡果 然出現(xiàn)了，病雞竟活潑起來了。為了進(jìn)一步驗(yàn)證試驗(yàn)的準(zhǔn)確程度，我 把3只病雞和3只無病雞分別進(jìn)行籠養(yǎng)試驗(yàn)，并做了病雞觀察記錄。 （搜集整理信息）（表格略）我根據(jù)雞的病情定量喂藥，結(jié)果病雞痊愈了。這說明韭菜確實(shí)能 防治雞瘟。（思考與結(jié)論）消息像長了翅膀似的，一傳十，十傳百，

23、全 村人都知曉了，鄉(xiāng)親們都按我的方法進(jìn)行預(yù)防和治療，效果也十分理 想。（應(yīng)用并進(jìn)一步驗(yàn)證）從上述幾個(gè)例子的對比中，我們可以總結(jié)出探究式科學(xué)教育中最 重要的兩個(gè)特征：一是對學(xué)生適宜探究的科學(xué)問題提出基于實(shí)證的驗(yàn) 證過程；二是在一個(gè)具有師生互動、學(xué)生間互動的環(huán)境中，由學(xué)習(xí)者 主動進(jìn)行的探究過程。第三節(jié)探究式科學(xué)教育的步驟根據(jù)北京師范大學(xué)附屬幼兒園提供的案例，我們大致可以列出探究式科學(xué)教育所包含的步驟：提出問題；推測和假設(shè)；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；尋 求實(shí)證；信息和數(shù)據(jù)處理；獲得結(jié)論和表達(dá)。在我們進(jìn)行的教師培訓(xùn) 中，了解到教師對探究的步驟大體是清楚的，圖3. 1中給出培訓(xùn)班 中教師排出的探究步驟，而圖3. 2中給

24、出的是我們總結(jié)的探究式科 學(xué)教育的步驟。對比圖3. 1和圖3. 2可以發(fā)現(xiàn)它們的主要區(qū)別，在圖3. 2中 強(qiáng)調(diào)了要從兒童原有的科學(xué)概念（或想法）出發(fā)來提出問題，探究的內(nèi) 容是圍繞有組織的知識進(jìn)行的，圍繞兒童科學(xué)概念的建立和改善來進(jìn) 行的。從圖3. 1改變成圖32反映了發(fā)達(dá)國家，特別是美國和加拿大 探究式科學(xué)教育的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和改進(jìn)的歷程。在20世紀(jì)60年代，美國 的科學(xué)教育主要強(qiáng)調(diào)了探究的過程，又受到皮亞杰仃eaupiaget, 1896 1980）兒童發(fā)展理論的影響，認(rèn)為兒童科學(xué)概念的建立是一個(gè)自然 發(fā)展的過程，不受外界的影響。因而，在當(dāng)時(shí)的探究式科學(xué)教育中， 主要強(qiáng)調(diào)了兒童主動的發(fā)現(xiàn)過程，被稱

25、為是“發(fā)現(xiàn)式”的科學(xué)教育。 經(jīng)過一段科學(xué)教育的實(shí)踐，加上接受了社會建構(gòu)主義（參見本章第四 節(jié)）的理論和吸收了認(rèn)知科學(xué)研究的成果，美國等國的科學(xué)教育界提 出了新的改革方案，他們主張?zhí)骄渴娇茖W(xué)教育應(yīng)該是教師指導(dǎo)下的學(xué) 生主動的建構(gòu)過程，既強(qiáng)調(diào)伶匕b4 殲v尋求證實(shí)提出問題«毀*ipf0吋 e.'記錄 后xeinrjui. ”庶襖莎true.*m£vr$ w21tuxmiwwilem”"刃方幾宇.x<»!. tlaxjibmixa/ q立y<務(wù)sh麗玄 卞詢枇“/：<輛命*¥)(（觀察、實(shí)驗(yàn)）31培訓(xùn)中教師給出的探究步驟圖3

26、2探究式科學(xué)學(xué)習(xí)的步驟過程也強(qiáng)調(diào)探究的內(nèi)容，既強(qiáng)調(diào)在探究的過程中要“動手”，也強(qiáng)調(diào) 要“動腦”，這種改進(jìn)明顯提高了探究式科學(xué)教育的效率。目前，美 國、加拿大、澳大利亞等國大體上都沿著這樣的思路來發(fā)展他們的科 學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)和教材。應(yīng)該指出，列出圖3. 2中所示的步驟，只是為新涉足探究式科 學(xué)教育的教師進(jìn)行探究式教學(xué)過程提供參考。我們認(rèn)為，在分析的基 礎(chǔ)上，再進(jìn)行綜合，在學(xué)習(xí)如何按部就班來做的基礎(chǔ)上，再創(chuàng)造自己 的特點(diǎn)，有利于掌握探究式科學(xué)教育的方法。就像一個(gè)好的廚師，不 會按照菜譜刻板地?zé)撇穗?，但會?jīng)常參照好的食譜。當(dāng)教師熟悉了探究式科學(xué)教育的教學(xué)方式以后，不必拘泥于這些 步驟，可以靈活運(yùn)用，自

27、然地銜接。探究式科學(xué)教育強(qiáng)調(diào)探究的過程 應(yīng)盡可能貼近學(xué)生的生活，滿足學(xué)生生存和發(fā)展的需要，并應(yīng)以學(xué)生 的原有基礎(chǔ)為出發(fā)點(diǎn)；教師應(yīng)尊重學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際 情況，引導(dǎo)學(xué)生完成探究的全過程。下面列出了在探究式科學(xué)教育的各個(gè)步驟的實(shí)施中，應(yīng)該考慮的 問題和可以采取的教學(xué)策略。第一步：提出問題教師將學(xué)生引入情境，讓他們觀察和獲得有關(guān)的信息，逐步聚焦 話題。從學(xué)生原有的概念和實(shí)際理解出發(fā)，由教師或在教師幫助下由 學(xué)生歸結(jié)出將進(jìn)行探究的問題。這一步是很重要的，立題不對，常常 直接影響到探究式科學(xué)教育能不能順利進(jìn)行，能不能有效果。立題也 不能只靠現(xiàn)成的案例，即使有案例，也需要教師理解以后，根據(jù)學(xué)生

28、 的實(shí)際情況決定如何采用。在這一步中，關(guān)鍵在于兩點(diǎn)：一是教師如 何將學(xué)生引人討論，并了解學(xué)生已有的概念和認(rèn)識；另一個(gè)關(guān)鍵是學(xué) 生往往會提出許多問題，這些問題中，有的適于探究，有的不適于探 究，教師要根據(jù)教學(xué)計(jì)劃的要求，經(jīng)過和學(xué)生的對話，引導(dǎo)學(xué)生集中 探究的題目。在“做中學(xué)”科學(xué)教育的試點(diǎn)中，我們發(fā)現(xiàn)相當(dāng)一部分 教師和教研員對這方面的問題有些疑惑，所以我們將在第4. 1節(jié)中 專門提出來討論。第二步：進(jìn)行第一次集體討論學(xué)生提出自己對問題答案的推測，經(jīng)過教師與學(xué)生之間，學(xué)生與 學(xué)生之間的討論，得出學(xué)生自己或小組對問題答案的預(yù)測，并盡可能 用不同方式記錄下來。在探究式教育中有多次討論。討論是探究式科學(xué)

29、教育中教師和學(xué) 生互動、學(xué)生和學(xué)生互動的主要形式，貫穿著探究的全過程，構(gòu)成了 探究的“軟”環(huán)境。我們將把組織討論中的一些共性問題放在第4. 2 節(jié)中討論。第三步：經(jīng)過第二次集體討論，完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以進(jìn)行調(diào)查研究 以每個(gè)學(xué)生或每個(gè)小組為單位，設(shè)計(jì)如何通過實(shí)驗(yàn)或觀察來證實(shí) 自己的預(yù)測。在動手進(jìn)行觀察或?qū)嶒?yàn)以前，要盡可能把步驟想清楚， 最好記錄下來，或制作成要填寫的表格等。教師對可能發(fā)生的不安全 的因素要予以強(qiáng)調(diào)。對可能明顯不完善的地方，可以啟發(fā)學(xué)生進(jìn)一步 完善。應(yīng)該注意啟發(fā)學(xué)生在相同條件下，變動一個(gè)因素來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方 法，我們稱它為公平實(shí)驗(yàn)。教師可以通過提問引導(dǎo)學(xué)生，如：為了搜集我們需要的證據(jù)，我

30、們能做什么？我們需要做什么實(shí)驗(yàn)？這是一種好方法嗎？這樣做公平嗎？我們能用其他方法嗎？那可能好一點(diǎn)兒嗎？我們做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)需要一定的順序嗎？我們從哪兒能得到幫助？誰能幫助我們？第四步：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和觀測在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和觀測的過程中。1. 要盡可能讓學(xué)生直接接觸實(shí)際的客觀世界，運(yùn)用多種感官去 感受現(xiàn)實(shí)的世界，包括：視覺、聽覺、觸覺、味覺、嗅覺等，這樣做 是符合這個(gè)年齡階段兒童大腦的發(fā)展特點(diǎn)的。2. 實(shí)驗(yàn)要在可重復(fù)和可控制的情況下進(jìn)行，要做到這點(diǎn)，變量 要盡量單一。3. 注意使用定量的測量工具。在整個(gè)探究過程中會經(jīng)常需要進(jìn)行觀察，要注意引導(dǎo)學(xué)生圍繞某 個(gè)核心的內(nèi)容或概念作深入的觀察，而不要做不集中的、目的不明

31、確 的、表面的觀察。強(qiáng)調(diào)觀察要深入和細(xì)致，多看看，看仔細(xì)一點(diǎn)兒； 多想一想，設(shè)法改變一下。關(guān)于觀察我們將在第4. 3節(jié)中專門討論。學(xué)生在整個(gè)調(diào)查研究期間都需要教師的引導(dǎo)，但不要給學(xué)生直接 的指示，要用問題引導(dǎo)他們參與到調(diào)查研究中去。下面一些問題也許 有助于觀察和實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。我們首先需要做什么？我們怎么分工，誰做什么？我們怎樣用這些物品和工具？我們要注意哪些安全問題？我們小心地做了嗎？你想下一步會發(fā)生什么？我們應(yīng)該記錄什么？做到現(xiàn)在，是不是需要我們觀察些其他現(xiàn)象？第五步：處理信息和數(shù)據(jù)，并把它們轉(zhuǎn)換成實(shí)證把觀察到的信息和實(shí)驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)加以整理和分析，以歸納出 現(xiàn)象后面存在的規(guī)律，這是科學(xué)研究中

32、很重要的步驟?？茖W(xué)家在這個(gè) 時(shí)候會運(yùn)用兩種思維方式：推理思維和直覺思維?？茖W(xué)家在進(jìn)行推理 思維時(shí)，需要一步一步地進(jìn)行，需要運(yùn)用一些模型來幫助分析，這個(gè) 過程是可以說得清楚的，可以教授給學(xué)生的；另一種思維是直覺思維 的方式。科學(xué)家在進(jìn)行直覺思維時(shí)，需要依靠平行提取的、已經(jīng)積累 的大量知識和經(jīng)驗(yàn)，在激情驅(qū)動下產(chǎn)生靈感，這個(gè)過程是不能清晰地 表述的。這種思維能力可以慢慢培養(yǎng)，但不能簡單地傳授。對幼兒園 和小學(xué)的學(xué)生來說，進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)處理這一步是“動腦”的時(shí)候， 應(yīng)該逐步引導(dǎo)他們運(yùn)用推理的思維來進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示和分析，而不要 鼓勵(lì)他們依靠直接的感知來形成表面的結(jié)論。因?yàn)樵趦和l(fā)展的早 期，他們常常會依

33、靠感知到的信息形成的直覺來判斷事物，形成一些 有關(guān)科學(xué)的初始概念，這些概念往往是不全面的，甚至是不正確的， 需要我們通過科學(xué)教育，逐步發(fā)展他們的推理能力來糾正或改善。啟發(fā)學(xué)生思考的問題，如：我們看見什么？它意味著什么？我們可以用什么模型去分析這些數(shù)據(jù)？我們得到的數(shù)據(jù)支持我們原來的設(shè)想嗎？我們得到的數(shù)據(jù)支持什么解釋和不支持什么解釋？這樣的結(jié)果令我們驚訝嗎？第六步：表達(dá)和交流表達(dá)和交流是科學(xué)研究的重要環(huán)節(jié)。組織自己的想法，并設(shè)法向 別人說明，或是設(shè)法說服別人，都是一種重要的思維過程?？茖W(xué)家許 多重要的科學(xué)思想常常是在交談和辯論中產(chǎn)生的，激烈的討論和辯論 會激發(fā)新的思維，被稱為是科學(xué)家靈魂的碰撞。許

34、多研究單位都有日 間在一起喝咖啡或茶的習(xí)慣，以便鼓勵(lì)研究集體中的成員經(jīng)常進(jìn)行交 流和討論?，F(xiàn)在全世界舉行那么多的學(xué)術(shù)會議和在互聯(lián)網(wǎng)上的各種頻 繁的郵件交換，都是科學(xué)家加強(qiáng)聯(lián)系和交流的方式。在幼兒園和小學(xué)的探究式科學(xué)教育中，培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)和交流的能 力更具有特殊重要的意義，因?yàn)檫@個(gè)年齡階段是培養(yǎng)兒童語言能力的 重要時(shí)期。結(jié)合科學(xué)教育，讓學(xué)生掌握科學(xué)的語言，描繪他們親自經(jīng) 歷的、豐富而又復(fù)雜的實(shí)際科學(xué)探究過程，可以有效培養(yǎng)學(xué)生的書寫 和口頭表達(dá)能力。這一步中教師用于引導(dǎo)學(xué)生的問題，如：我們確信我們得到的結(jié)果嗎？它意味著什么？有其他辦法嗎？我以前看到過類似的事嗎？這樣的結(jié)論和我原來的想法一樣嗎？這樣的

35、結(jié)論對我們有用嗎？我們可以怎樣向別人顯示我們的結(jié)果？在進(jìn)行這些討論時(shí)要注意讓學(xué)生充分表達(dá)他們不同的意見和進(jìn) 行爭論，最后全班要形成明確的結(jié)論，并盡可能用科學(xué)的語言記錄下 來。形成明確的結(jié)論并不意味著要求所有的學(xué)生都同意某個(gè)結(jié)論，更 不意味著所有的學(xué)生都已經(jīng)掌握了這個(gè)結(jié)論中所包含的科學(xué)概念。要 讓學(xué)生把最后的結(jié)論和自己最初的設(shè)想作對比。形成結(jié)論后要讓學(xué)生 記錄下來，鼓勵(lì)用不同的形式，用科學(xué)的語言來記錄（詳見第4. 4節(jié)）。鼓勵(lì)學(xué)生正式在全體同學(xué)面前作盡可能完整的表達(dá)，可以模仿科 學(xué)家做科學(xué)報(bào)告那樣，也可以采用多樣的適合兒童表達(dá)的形式，但是 應(yīng)該力求保持使用科學(xué)的語言。探究過程中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)或觀察沒

36、有得到預(yù)想的結(jié)果，或者是結(jié)論 和原來的預(yù)測不同時(shí)，教師一定要堅(jiān)持實(shí)事求是的原則，要告訴學(xué)生 科學(xué)探究中發(fā)生意想不到的情況是經(jīng)常發(fā)生的事，有時(shí)我們從失敗中 會學(xué)到比成功更可貴的東西。第七步：集體討論，進(jìn)行回顧；聯(lián)系生活實(shí)踐，提出新的問題不管是對還是錯(cuò)，要用明確的科學(xué)語言來表達(dá)結(jié)果，在兒童原有 概念的基礎(chǔ)上改善或擴(kuò)展這些概念。對有的學(xué)生來說，概念也可能沒 有獲得改善，因?yàn)橛械母拍钜淖兪呛芾щy的，不能靠一次探究來完 成。在這時(shí)，可以給學(xué)生補(bǔ)充和擴(kuò)展相關(guān)的知識，鼓勵(lì)提出更多的問 題。學(xué)生能經(jīng)過這次探究學(xué)習(xí)活動引出更多的問題，說明這次探究活 動是成功的，即使我們不能對這些問題進(jìn)行進(jìn)一步的探究。運(yùn)用互聯(lián)

37、網(wǎng)查閱更多的知識，從相關(guān)的網(wǎng)站上獲取知識，是很好 的擴(kuò)充視野的方法，在整個(gè)探究過程中都可以運(yùn)用。探究過程是組織學(xué)生學(xué)習(xí)的主干，但不是什么知識都可以包含在 探究的內(nèi)容里。教師的某些講授常常會伴隨在探究的過程中，有時(shí)教 師需要告訴學(xué)生儀器和器械的使用方法；有時(shí)需要擴(kuò)充和連接知識， 有時(shí)需要啟發(fā)學(xué)生查找資料，等等。但是，這種講授是結(jié)合在探究的 過程中進(jìn)行的，而不是孤立的灌輸。和由教師直接教給學(xué)生概念的定 義和知識不同，學(xué)生是在接觸了實(shí)際以后，在主動建構(gòu)概念的過程中 去組織新的知識。在“蝸?！?一課中，當(dāng)學(xué)生接觸了蝸牛，引出了許 多想要探究的問題，有了主動探究的要求，教師很自然帶領(lǐng)學(xué)生查資 料，問家長

38、、請教專家，查字典，這都是很好的訓(xùn)練和擴(kuò)展知識的時(shí) 機(jī)和辦法。第四章 探究式科學(xué)教育中教師和學(xué)牛的作用第一節(jié)教師的引導(dǎo)、組織和支持作用進(jìn)行探究式科學(xué)教育，對教師提出了很高的要求。教師是課堂中 科學(xué)探究活動的引導(dǎo)者、組織者和支持者，但不是學(xué)生探究進(jìn)程中掌 握主動權(quán)的人。教師可以因勢利導(dǎo)和設(shè)置環(huán)境，但進(jìn)行探究活動的主 體是學(xué)生，能不能達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)，最終取決于學(xué)生本人的情況和努 力。作為科學(xué)課的教師需要掌握或了解三方面的知識：科學(xué)概念和模 型、教學(xué)法以及兒童認(rèn)知和情感的發(fā)展規(guī)律（圖4. 1 ）。圖41科學(xué)課教師的知識構(gòu)成首先，教師對科學(xué)和科學(xué)教育目的的理解引導(dǎo)著科學(xué)教育課堂活 動的方向。教師需要了

39、解探究式科學(xué)教育的目的是多方面的，并在教學(xué)的過 程中加以貫徹，而不是只注意知識的傳授?？茖W(xué)教育的目的包括：1. 保護(hù)孩子的好奇心和激發(fā)學(xué)習(xí)科學(xué)的主動性；2. 激發(fā)想像力，擴(kuò)展思維；3. 獲得重要的科學(xué)知識和概念，以及科學(xué)概念之間的聯(lián)系；4. 學(xué)習(xí)探究的技能；5. 改善合作和交往能力；6. 促進(jìn)語言和表達(dá)能力的發(fā)展；7. 關(guān)心日常生活中的科學(xué)問題，關(guān)心環(huán)境和關(guān)愛生命。科學(xué)教育不是為了選拔精英，甚至不是主要為了培養(yǎng)未來的科技 工作者，而是為了培養(yǎng)合格的公民，科學(xué)教育需要面對每一個(gè)學(xué)生。 實(shí)例1:冬天，教師要求學(xué)生探究“什么材料做的手套最能保暖?”學(xué)生 于是用杯子裝上熱水，用不同的材料去包裹杯子，然

40、后用插在杯里的 溫度計(jì)測量溫度，以對不同材料的保溫特性進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)完成以后，學(xué)生開始報(bào)告觀察到的結(jié)果。一組學(xué)生的代表報(bào) 告說，他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：厚的布比薄的布保溫效果要好。這是常 識，大家都會這樣想。教師走近去觀看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，溫度計(jì)的指示剛剛相反, 在用厚布包裹的杯子里插的溫度計(jì)上，顯示的溫度反而低；用薄布包 裹的杯子里插的溫度計(jì)顯示的溫度要高，原因是厚布包裹的杯子里水 太少了。影響溫度降低速度的因素，除了保溫材料以外，還和杯里的 水量有關(guān)。在實(shí)例1里，教師不只是把注意的焦點(diǎn)放在事先準(zhǔn)備好的“知 識點(diǎn)”上，而是注意探究過程中學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，要求學(xué)生報(bào)告真實(shí) 的情況，不要想當(dāng)然，更

41、不要猜測老師的要求。這是一節(jié)很好的探究 課，因?yàn)閷W(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不完善，造成預(yù)料之外的結(jié)果，反而可以加 深學(xué)生對探究過程的理解。學(xué)生從他們的學(xué)習(xí)過程中知道測量溫度變 化時(shí)，應(yīng)該把其他條件控制得相同才行，如果杯子里水的量不一樣， 也會影響溫度的保持，這是在做科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，經(jīng)常需要使用的公平實(shí) 驗(yàn)的原則。更主要的是，學(xué)生會知道什么是“實(shí)事求是”的科學(xué)態(tài)度, 這些會使他們終身受益。實(shí)例2：教室里進(jìn)行著科學(xué)探究活動“雞蛋在鹽水中的沉浮”已經(jīng)結(jié)束， 大多數(shù)的學(xué)生都很高興，正向老師報(bào)告他們的成功和發(fā)現(xiàn)。在教室的 角落里，兩位學(xué)生捧著他們盛有雞蛋的杯子，傷心地坐在位子上。老 師注意到了，走過去問他們?yōu)槭裁床桓吲d

42、？兩位學(xué)生說，他們的雞蛋 因?yàn)槠屏耍?沒有能浮起來。教師把雞蛋從他們的杯子里取出來，放 到其他學(xué)生的杯子里，雞蛋就浮起來了，這兩個(gè)學(xué)生高興地笑起來了。這兩個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中，沒能讓雞蛋浮起來，不是因?yàn)殡u蛋破了， 而是因?yàn)樗麄儾桓彝锛幼銐蚨嗟柠}。在上面實(shí)例2介紹的探究活動“讓雞蛋浮起來”中，教師不只是 注意到獲得好結(jié)果的學(xué)生，而是面對每一個(gè)學(xué)生，特別鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)不順 利的學(xué)生，性格比較內(nèi)向、自信心不是很強(qiáng)的學(xué)生，及時(shí)地幫助了他 們。如果在幫助的過程中，能夠讓學(xué)生自己嘗試，效果可能更好。 實(shí)例3:在一節(jié)探究將螺母固定在圓滾筒不同位置會影響滾筒沿斜面下 滑速度的課堂中。a組的學(xué)生開始采用了不合適的方案，

43、當(dāng)他們發(fā)現(xiàn) b組同學(xué)的方案較好時(shí)，迅速地將他們原來的方案作了修改。在隨后 教師要求各組介紹情況時(shí)，a組的同學(xué)獲得了機(jī)會，并且在最后被評 為“冠軍組”。a組的學(xué)生因之興高采烈，并且認(rèn)為b組的同學(xué)是失 敗者。我們認(rèn)為，在實(shí)例3記錄的科學(xué)探究課堂中，教師設(shè)計(jì)了最終的 比賽，使學(xué)生的注意力集中在比賽的結(jié)果上，按比賽的結(jié)果來論“英 雄”，而不是注重在探究過程中學(xué)生提出設(shè)想和設(shè)計(jì)方案能力的培養(yǎng), 這樣做不符合探究式科學(xué)教育的要求。a組同學(xué)應(yīng)該在他們報(bào)告結(jié)果 時(shí)，指出他們在探究過程中曾經(jīng)向b組同學(xué)學(xué)習(xí)，并修改過自己原來 提出的方案。尊重事實(shí)，尊重他人的成果，這是科學(xué)研究者應(yīng)遵循的 工作準(zhǔn)則。從上面發(fā)生在我們

44、科學(xué)教育課上的幾個(gè)實(shí)際例子中可以看到，教 師對科學(xué)的理解、教師的科學(xué)態(tài)度以及教師對科學(xué)教育目的的掌握， 從根本上引導(dǎo)著科學(xué)教育課堂的方向，影響著探究式科學(xué)教育的成 效。其次，教師需要掌握所要探究的概念和其他有關(guān)概念的關(guān)系，以 便有目的的為學(xué)生搭建“腳手架”，支持學(xué)生的探究活動。中國有句俗語，“你要有一桶水，才能給學(xué)生一碗水”。自然科學(xué) 的知識這么廣泛，應(yīng)該怎么掌握才比較有效呢？我們可以利用科學(xué)已 經(jīng)形成的概念和規(guī)律?？茖W(xué)知識是有系統(tǒng)的知識，科學(xué)家在不斷進(jìn)行 對自然界以及對人類自身的探究中，形成了對事物的分類，對事物和 事件性質(zhì)、過程的描述和解釋。這些對歸類事物本質(zhì)性的歸類描述就 是我們通常所說

45、的概念，而對概念之間聯(lián)系的描述則形成了通常所說 的定律、模型和理論。例如，人類在和自然的交往之中，發(fā)現(xiàn)了不同類型的石頭及其不 同的特性和用途。人們給不同的礦石命名，如金、銀、銅、鐵、錫等。 根據(jù)它們的共同性質(zhì)，形成了礦石的概念，進(jìn)而擴(kuò)大形成了包括泥土、 水、風(fēng)等都是沒有生命的物質(zhì)的分類概念。而人類觀察不同的動物和 植物等都是有生命的物質(zhì)。生命和非生命的主要區(qū)別在于有生命的物 質(zhì)自己能夠自我修復(fù)，自我繁殖。達(dá)爾文通過觀察、比較、研究發(fā)現(xiàn) 了所有生命物質(zhì)進(jìn)化的規(guī)律一一物競天擇，適者生存。這些科學(xué)概念和科學(xué)概念之間的聯(lián)系涉及的范圍不同，有的涉及 范圍小，有的涉及范圍大。對涉及范圍小的，我們稱它們?yōu)樘?/p>

46、定的概 念，而涉及范圍大的稱為普遍的概念，或大概念。當(dāng)然這種“大”和 "特定”的分類是相對的，而不是絕對的。概念越大，就越抽象，學(xué) 生掌握就越困難，所以概念的建立一般從簡單到復(fù)雜，從初級到高級, 從特殊到一般，需要一定的順序，需要和兒童認(rèn)知與情感的發(fā)展規(guī)律 相符。在教師進(jìn)行探究式科學(xué)教育時(shí)，應(yīng)該了解兒童所具有的原有的 概念（有時(shí)是想法）。這些原有的概念可能是正確的，也可能是錯(cuò)誤的, 要從兒童原有的概念出發(fā)，搭建“腳手架”，幫助兒童改善和獲得新 的概念。在探究式科學(xué)教育中常常運(yùn)用概念聯(lián)系圖來明確教學(xué)的目標(biāo) 和不同課案之間的聯(lián)系。以聲音的探究為例。在學(xué)生進(jìn)行聲音的探究以前，需要知道物體

47、在力的作用下，會發(fā)生位置的移動，我們稱它們?yōu)闄C(jī)械運(yùn)動。這種機(jī) 械運(yùn)動又可以分成平動和轉(zhuǎn)動。平動中的物體可以做直線運(yùn)動、曲線 運(yùn)動、或是重復(fù)往返運(yùn)動。我們稱后一類，即物體在一定位置附近所 做的重復(fù)往返的運(yùn)動叫機(jī)械振動。機(jī)械振動是物體的一種運(yùn)動形式。 教師可以和學(xué)生一起討論，共同繪制平動運(yùn)動的分類圖，這會有助于引導(dǎo)學(xué)生建立分類的概念。圖4. 2中給出一個(gè)實(shí)例。涉及聲音有三個(gè)大概念，它們是。1. 對于物體的振動狀態(tài)，我們需要用兩個(gè)參量來描述。物體發(fā)生振動時(shí)，振動的節(jié)奏會有快有慢。為了描述物體振動的 快慢，在物理學(xué)中引入了頻率這個(gè)參量；物體振動快慢一樣時(shí)，每次 物體振動位置發(fā)生移動的最大距離可能不一樣

48、，因此，我們需要第二 個(gè)參量，用它來描述振動物體每次做往返運(yùn)動時(shí)位置移動的大小，科 學(xué)上稱它為振幅。所以，為了描述振動這種運(yùn)動形式，我們需要兩個(gè) 參量，描述振動快慢的參量頻率，以及在每次振動過程中，描述 振動物體最大位置移動的參量振幅。圖4.2平動運(yùn)動的分類2. 振動作為一種能量的表現(xiàn)形式，它可以和其他能量互相轉(zhuǎn)換。 要物體產(chǎn)生振動，需要給物體施加一定的力。例如要用力擊鼓, 才會產(chǎn)生鼓聲；用力敲鑼，鑼才會發(fā)出聲音。振動起來的鼓和鑼具有 一定的能量，放在鼓面上的米粒會被帶動起來，在鼓面上跳動。3. 振動以波的形式在不同的媒質(zhì)中傳輸。物體產(chǎn)生振動以后，會把這種振動的運(yùn)動形式傳給它周圍的媒 質(zhì)，被帶

49、動的周圍的媒質(zhì)又會繼續(xù)帶動它周圍其他的媒質(zhì)發(fā)生振動。 振動形式這樣不斷地傳播開來，傳到我們的耳朵里，我們才聽見聲音?？梢杂靡粋€(gè)實(shí)例來類比：如果往水里擲一塊石頭，石頭落水以后會在 水面上產(chǎn)生逐步往外擴(kuò)散的水波，這就是一個(gè)產(chǎn)生波動和波動在水這種媒質(zhì)中傳播的例子。從這些與聲音有關(guān)的大概念，我們又可以細(xì)分出一些分概念。例 如，描述振動這種運(yùn)動形式主要是兩個(gè)指標(biāo)，一個(gè)是振動的快慢（頻 率），另一個(gè)是每次振動的最大位移（振幅）。在作科學(xué)上的描述時(shí)，要用定量量度。我們把一秒鐘時(shí)間內(nèi)振動的次數(shù)稱為赫茲（hz）。赫茲是一個(gè)研究聲學(xué)的著名科學(xué)家的名字。描述振幅大小也有一個(gè)量度的 單位，稱做分貝。分貝是用來量度能量

50、的單位，它正比于能量的對數(shù) 值。相差10分貝的兩個(gè)聲音，表示它們的能量相差十倍。每秒鐘振動的次數(shù)合適（每秒鐘振動20次一20000次之間），又 有一定強(qiáng)度的振動，傳到人的耳朵里，人就能聽見，我們稱它為聲音 或可聽波。物體振動越快，音調(diào)越高；振動越慢，音調(diào)越低。位移越 大，音量越大；位移越小，音量越小。振動得太快，人的耳朵聽不見, 可是有的蝙蝠聽得見，這樣的機(jī)械振動我們稱它為超聲波；振動得太 慢，我們也聽不見，可是大象可以聽得見。振動太弱，我們聽不見， 可是狗的耳朵比我們靈敏；振動太強(qiáng)，會使我們的耳朵受到傷害。所以，我們要注意防止噪聲對環(huán)境的污染。振動這種運(yùn)動的形式可以沿著固體、液體和氣體傳播，

51、我們把這 種傳播的振動形式稱為機(jī)械波。它在有的媒質(zhì)中傳輸時(shí)幾乎不會被減 弱，但在有些媒質(zhì)中傳輸時(shí)會被明顯減弱。振動可以向四面八方傳播, 遇到物體會返回來，我們稱它為反射；它也會繞過物體傳輸，我們稱 它為繞射。物體振動具有一定的能量，我們稱它為機(jī)械能。機(jī)械能和所有能 量一樣，它可以和其他形式的能量之間產(chǎn)生轉(zhuǎn)化。像我們通常用的喇叭就是把電能變成了聲音（振動能）；而麥克風(fēng)就是把我們講話的聲音 變成了電磁能?？梢园堰@種概念的分解畫成概念圖，也可以列出表格來表示。圖4. 3中給出的是有關(guān)聲音的概念圖。圖的最右邊表現(xiàn)的是描述振動 的兩個(gè)參量的部分；中間是有關(guān)能量的概念；最左邊表現(xiàn)了振動波的傳播概念。作用干

52、力物體曲線運(yùn)動振動（機(jī)械能）被描述為具有hu振幅（強(qiáng)弱）|瀕率（快慢）輕的聲音如金屬傳輸如塑料繞射物體次聲波: 低于20hz可聽波:20 20000hz超聲波：高 于 2000hz1魚1館蝠噪音樂音低音分成人的耳朵r®j磁 能l12£2圖43有關(guān)聲音的概念圖概念也可以用表格的形式來表達(dá)。表4. 1是有關(guān)聲音概念的表格。主要 概念分概念和課標(biāo) 的關(guān)系建議講授 的形式建議講授的年級聲音是 一種機(jī) 械振動力作用于物體，使其產(chǎn)生 振動，發(fā)出聲音振動的快慢決定音調(diào)的高 低振動的位移大小決定音2. 3 一仃.1)2. 3 一(1 3)量人和不同的動物可以聽 到不同的聲音，包括可聽 音和

53、噪音持續(xù)的噪聲是環(huán) 境污染聲音是 一種運(yùn) 動形式聲音可以以聲波的形式通 過媒質(zhì)傳輸聲波是一種縱 波聲波通過媒質(zhì)可以或幾 乎不減弱聲波遇到物體會 發(fā)生反射和繞射2. 3 一(1 2)聲音是 一種能 量物體產(chǎn)生運(yùn)動需要能量機(jī) 械能可以和其他能量之間 產(chǎn)生轉(zhuǎn)換2. 3 一6 1)2. 3 一(6. 2)概念圖可以是表現(xiàn)大概念的，一般來說比較項(xiàng)目多一點(diǎn)兒，看起來復(fù)雜一點(diǎn)兒，上面表現(xiàn)聲音的大概念的圖就是這樣。但是有的表現(xiàn)某一個(gè)較小的概念的圖可以比較簡單，教師也可以和學(xué)生一起來繪制。用這些表示概念和概念之間聯(lián)系的模型可以幫助學(xué)生建立科學(xué)概念和分析模型。圖4. 4中給出一些例子。支線圖一描述整體和部分的關(guān)系

54、樹形圖一分類圖4.4概念圖的一些形式教師在進(jìn)行具體的教學(xué)以前，需要把準(zhǔn)備讓學(xué)生建立、改善的科 學(xué)概念設(shè)計(jì)成模塊、單元和寫出教案，以有效地組織課堂教學(xué)。上面介紹的概念圖和表格比較復(fù)雜，主要是給教材編寫者和教師 用的。教師在進(jìn)行課堂教學(xué)時(shí)，需要把它改編成教案，根據(jù)學(xué)生的具 體情況來進(jìn)行教學(xué)。在探究式科學(xué)教育中，需要幫助兒童在他們原有 想法的基礎(chǔ)上，逐步發(fā)展正確的科學(xué)概念。這不是一個(gè)簡單的過程， 常常不能靠一節(jié)課來完成，而是需要設(shè)置一系列的課來實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)系 列的課，有助于了解概念之間的聯(lián)系，為學(xué)生制定一個(gè)連續(xù)的學(xué)習(xí)過 程。我們經(jīng)常稱這樣的系列課程為一個(gè)模塊。例如，我們可以根據(jù)學(xué)生的情況，和"

55、;課標(biāo)”中要求的內(nèi)容，來 設(shè)計(jì)有關(guān)聲音的課程。只靠一節(jié)課往往不夠，因此應(yīng)該設(shè)計(jì)成一個(gè)系 列與聲音有關(guān)的，相互聯(lián)系的課堂教學(xué)的教案。學(xué)生可以逐步去認(rèn)識 那些幫助我們揭示聲音現(xiàn)象的概念。例如可以設(shè)計(jì)成下面的幾節(jié)課：第一單元 我們怎樣制造出聲音？（輕打、吹、彈以產(chǎn)生振動）第二單元怎樣改變聲音的高低？（振動的快慢和音調(diào)高低的關(guān)系）第三單元怎樣使聲音變大？（什么會影響到音量）第四單元聲音能夠穿越哪些物質(zhì)？（聲音通過氣體、固體和液體 媒質(zhì)傳輸）第五單元哪些材料會使聲音減弱？（調(diào)查各種材料）第六單元人類和其他動物如何聽到聲音？（調(diào)查耳朵的形狀和 功能）第七單元 電視播音員的聲音是從哪里傳到我們家的？（能量的

56、 轉(zhuǎn)換）第八單元怎樣保護(hù)我們的耳朵？（社區(qū)噪聲情況調(diào)查）這樣的一個(gè)有關(guān)聲音的模塊就包括了八個(gè)單元，有的單元用一節(jié)課的時(shí)間就可以完成，有的則需要更多的時(shí)間，要看具體情況而定。這些課應(yīng)該安排在哪個(gè)年級進(jìn)行呢？需要看學(xué)生已有的學(xué)習(xí)基 礎(chǔ)。一般像第一單元聲音的產(chǎn)生可以放在幼兒園進(jìn)行。在進(jìn)行以前需 要學(xué)生已經(jīng)建立了有關(guān)位置、位移和運(yùn)動的概念。第二單元涉及到需 要建立聲音是振動的概念。音調(diào)高低的概念，一般適宜在小學(xué)二三年 級進(jìn)行。第七單元涉及能量的轉(zhuǎn)換，一般需要在小學(xué)高年級，甚至在 初中進(jìn)行。概念之間是相互聯(lián)系的，不同模塊之間也應(yīng)根據(jù)需要而交叉選 用。例如在進(jìn)行聲音的教學(xué)以前，如果需要學(xué)生先建立有關(guān)物體位置、 位移和力作用下物體會改變運(yùn)動狀態(tài)的概念，可以從力和物體運(yùn)動的 模塊中選擇教學(xué)的單元。圖4. 5中給出有關(guān)力和物體運(yùn)動的概念圖。在力和物體運(yùn)動的模塊里，一定也會有不同的單元，供不同年級 的學(xué)生選用。其中，有關(guān)物體位置、位移和速度的分概念部分（圖4. 6） 可以設(shè)計(jì)成一個(gè)單元供幼兒園或小學(xué)低年級使用。圖46力和物體的位置、位移及速度這個(gè)單元可以包括以下的內(nèi)容：單元主題：了解可以通過速度和方向的變化來表示物體的運(yùn)動授課年