科學(xué)探究能力的構(gòu)成要素發(fā)展水平及其培養(yǎng)策略的研究

1、PAGE PAGE - 8 -中國(guó)教育學(xué)會(huì)化學(xué)教學(xué)專業(yè)委員會(huì)第十三次學(xué)術(shù)年會(huì)論文科學(xué)探究能力的構(gòu)成要素、發(fā)展水平及其培養(yǎng)策略的研究陳為建山東省日照市實(shí)驗(yàn)中學(xué) 276800摘要科學(xué)探究能力是學(xué)生順利完成科學(xué)探究活動(dòng)的心理?xiàng)l件，是由動(dòng)力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成的一個(gè)相互依賴、相互制約、相互促進(jìn)、共同發(fā)展的有機(jī)整體，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，其實(shí)質(zhì)是類化了的知識(shí)技能經(jīng)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)科學(xué)探究能力的內(nèi)涵和構(gòu)成要素，設(shè)計(jì)了科學(xué)探究能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，測(cè)查學(xué)生的科學(xué)探究能力，通過(guò)分析得出：初中生的科學(xué)探究能力隨著年齡的增長(zhǎng)而不斷的發(fā)展和提高，發(fā)展中存在加速期；我們采用準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究，自變量為探究教學(xué)策略，因

2、變量為學(xué)生的科學(xué)探究能力，通過(guò)一學(xué)年的實(shí)驗(yàn)，比較實(shí)驗(yàn)班和控制班學(xué)生在科學(xué)探究能力發(fā)展水平上存在顯著差異，說(shuō)明采取靈活的、多形式的探究活動(dòng)可以極大地促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究能力的發(fā)展。關(guān)鍵詞科學(xué)探究能力內(nèi)涵實(shí)質(zhì) 科學(xué)探究能力構(gòu)成要素 科學(xué)探究能力發(fā)展?fàn)顩r 科學(xué)探究能力培養(yǎng)策略科學(xué)探究能力在學(xué)生個(gè)體成長(zhǎng)中，在人類社會(huì)發(fā)展中，特別是在當(dāng)前科技高速發(fā)展的信息時(shí)代，具有十分重要的作用。全日制普通高級(jí)中學(xué)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)提出“將科學(xué)探究作為改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式的突破口”，并強(qiáng)調(diào)：以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為宗旨，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力；全日制義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)明確地提出了發(fā)展科學(xué)探究能力所包含的內(nèi)容與培養(yǎng)目標(biāo)。但目前對(duì)科學(xué)探

3、究能力的研究還不是很多，本研究擬對(duì)科學(xué)探究能力的內(nèi)涵實(shí)質(zhì)及構(gòu)成要素進(jìn)行探討；根據(jù)自己設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)初中生科學(xué)探究能力的發(fā)展水平進(jìn)行探查；在了解科學(xué)探究能力的構(gòu)成要素和初中生科學(xué)探究能力發(fā)展水平的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的有效途徑。1 科學(xué)探究能力的內(nèi)涵實(shí)質(zhì)及其構(gòu)成要素科學(xué)探究能力，指的是學(xué)生順利完成科學(xué)探究活動(dòng)的心理?xiàng)l件，是科學(xué)探究過(guò)程所需要的能力。卓越的探究能力充分的地體現(xiàn)一個(gè)人善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、積極探究的心理取向和善于把握機(jī)會(huì)的敏捷性，絕不僅僅是一種智力因素，更是一種人格特征和精神狀態(tài)以及綜合素質(zhì)的體現(xiàn)，因此它是各種具體能力的集成。在此認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，我們構(gòu)建科學(xué)探究能力的構(gòu)成

4、要素，指出科學(xué)探究能力是由動(dòng)力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成的一個(gè)相互依賴、相互制約、相互促進(jìn)、共同發(fā)展的有機(jī)整體，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)?？茖W(xué)探究能力科學(xué)探究活動(dòng)知識(shí)技能經(jīng)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)支持構(gòu)建 內(nèi)涵 條件 實(shí)質(zhì)表現(xiàn) 形式促進(jìn) 促進(jìn)支持 監(jiān)控執(zhí) 合 提假 解 計(jì) 控 評(píng)著 作 出設(shè) 釋 劃 制 價(jià) 精 能 問(wèn) 檢 結(jié) 能 調(diào) 總神 力 題驗(yàn) 論 力 節(jié) 結(jié) 能能 能 能 能 力力 力 力 力圖1 科學(xué)探究能力的構(gòu)成要素2 科學(xué)探究能力發(fā)展水平的探查研究 我們現(xiàn)行的教學(xué)方式，長(zhǎng)期以來(lái)偏重知識(shí)傳授，對(duì)科學(xué)探究重視不夠，那么，用現(xiàn)行的教學(xué)方式，學(xué)生的科學(xué)探究能力發(fā)展?fàn)顩r到底怎樣

5、？迄今為止，這方面的研究不多，本研究擬在這方面作一些初步的探索，力圖揭示現(xiàn)行教學(xué)方式下，學(xué)生的科學(xué)探究能力發(fā)展?fàn)顩r，從而為我們實(shí)施探究教學(xué)提供一定的理論依據(jù)。2.1被試選取我們以日照市實(shí)驗(yàn)中學(xué)初二、初三、初四年級(jí)的學(xué)生作為研究樣本，其中初二學(xué)生學(xué)過(guò)半年化學(xué)、初三學(xué)生學(xué)過(guò)一年化學(xué)、初四學(xué)生學(xué)過(guò)兩年化學(xué)，從每個(gè)年級(jí)各隨機(jī)選取一個(gè)班。表1 被試年齡、性別、學(xué)業(yè)成績(jī)表平均年齡（歲）男女合計(jì)優(yōu)中差優(yōu)中差13888888 48148888884815888888482.2測(cè)量方法1、本研究采用測(cè)驗(yàn)法和問(wèn)卷法相結(jié)合，測(cè)定學(xué)生的科學(xué)探究能力。2、根據(jù)科學(xué)探究能力的構(gòu)成，設(shè)計(jì)了初中生科學(xué)探究能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。表

6、2 科學(xué)探究能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系具體能力指標(biāo)內(nèi)涵動(dòng)力系 統(tǒng) 執(zhí) 著 精 神A11：有旺盛的求知欲A12：有強(qiáng)烈的好奇心，對(duì)事物有深入探究的動(dòng)機(jī)A13：善于迅速地找到探究方向，做出決定并執(zhí)行決定 A14：堅(jiān)持不懈地克服遇到的困難和障礙，完成預(yù)定目標(biāo) 合 作 能 力A21：積極參與討論，善于貢獻(xiàn)自己的觀點(diǎn)A22：對(duì)不同意見采取寬容態(tài)度，不迷信權(quán)威A23：小組合作中能出色地完成自己承擔(dān)的工作A24：活動(dòng)中能與同伴保持真誠(chéng)和諧的合作關(guān)系執(zhí)行系統(tǒng)提出問(wèn)題B11：善于質(zhì)疑，不滿足于教材上的一些結(jié)論及教師的講解B12：善于平中見奇、同中見異、異中見同B13：能從大量復(fù)雜的信息中，排除不需要的因素，并發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的

7、因素B14：善于把問(wèn)題準(zhǔn)確、簡(jiǎn)要的表達(dá)清楚假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)芰μ岢黾僭O(shè)B21：能主動(dòng)的對(duì)問(wèn)題可能的答案做出猜測(cè)假設(shè)B22：能把豐富的想象力和深刻的邏輯抽象能力結(jié)合起來(lái)，提出一些有價(jià)值的假設(shè)B23：能運(yùn)用以有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)對(duì)假設(shè)的合理性做出初步論證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)B31：設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，能與科學(xué)理論、科學(xué)方法相一致，即具有科學(xué)性B32：設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，能利用現(xiàn)有的條件切實(shí)可行，即具有可行性B33：能設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，保持其它條件不變，只改變一個(gè)條件，通過(guò)兩組或多組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，確定這一條件是否對(duì)事物起作用或起怎樣的作用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)B41：能安全使用各種儀器藥品，規(guī)范有效地進(jìn)行實(shí)驗(yàn) B42：能探尋最佳實(shí)驗(yàn)條件，精確地控制變量

8、B43：能進(jìn)行系統(tǒng)地觀察、精確地測(cè)定、科學(xué)合理地收集數(shù)據(jù)解釋結(jié)論能力解釋能力B51：把現(xiàn)有的科學(xué)知識(shí)與收集到的證據(jù)建立聯(lián)系，并做出符合邏輯的說(shuō)明B52：能將解釋與描述區(qū)別開來(lái)，面對(duì)結(jié)果能找到原因B53：能夠通過(guò)對(duì)當(dāng)前科學(xué)知識(shí)的理解、對(duì)證據(jù)的權(quán)衡和對(duì)邏輯的檢查來(lái)決定哪種解釋是最好的結(jié)論能力B61：能對(duì)證據(jù)進(jìn)行比較、分類，找到有意義的聯(lián)系B62：能對(duì)證據(jù)進(jìn)行歸納、概括，找到事物的本質(zhì)B63：能對(duì)部分對(duì)象的認(rèn)識(shí)推廣到該類事物的全體對(duì)象，從而擴(kuò)大認(rèn)識(shí)范圍、拓寬知識(shí)、建立優(yōu)良的知識(shí)結(jié)構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng) 計(jì)劃 能力C11：探究活動(dòng)前，對(duì)做什么、如何去做以及活動(dòng)的時(shí)間進(jìn)行有效的安排C12：探究活動(dòng)前，能準(zhǔn)備好有關(guān)的

9、工具，調(diào)整好精神狀態(tài) 控制 調(diào)節(jié) 能力C21：探究活動(dòng)中，始終清楚活動(dòng)的目標(biāo)和任務(wù)，知道為什么要這樣做C22：探究活動(dòng)中，講究策略，能選用科學(xué)合理的探究方法C23：探究活動(dòng)中，能排除各種干擾，努力控制自己，順利完成探究任務(wù) 評(píng)價(jià) 反饋 能力C31：探究活動(dòng)后，能對(duì)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效的反思評(píng)價(jià)C32：探究活動(dòng)后，進(jìn)行深入地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷完善自己C33：探究活動(dòng)后，根據(jù)反思的結(jié)果對(duì)活動(dòng)中不合適的地方采取補(bǔ)救性措施3、編制試題在編制試題時(shí)，我們力求體現(xiàn)科學(xué)的本質(zhì)，體現(xiàn)探究的內(nèi)涵，并遵循可測(cè)性原則，力求反映評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的指標(biāo)，根據(jù)學(xué)生做題的情況判斷其探究能力的發(fā)展水平。2.3初中生科學(xué)探究能

10、力的發(fā)展水平和特點(diǎn)1、表3各年級(jí)科學(xué)探究能力及各系統(tǒng)的發(fā)展水平與差異檢驗(yàn) 年級(jí)平均分標(biāo)準(zhǔn)差t值顯著性探究能力初二42.246.63-3.01-6.91P0.05P0.01初三48.367.45初四62.136.30執(zhí)行系統(tǒng)初二20.756.30-5.08-5.62P0.01P0.01初三31.177.84初四44.568.66動(dòng)力系統(tǒng)初二8.730.78-3.484.41P0.01P0.01初三7.850.96初四8.930.71監(jiān)控系統(tǒng)初二12.361.653.35-2.59P0.01P0.05初三10.711.78初四11.921.46由表3可看出：在傳統(tǒng)教學(xué)條件下，高年級(jí)的初中生已經(jīng)具有

11、初步的科學(xué)探究能力。而且初二、初三學(xué)生的成績(jī)差異顯著，初三、初四學(xué)生的成績(jī)差異非常顯著，說(shuō)明初中生的探究能力在迅速發(fā)展，而且存在加速期。從圖31很明顯地看出，初中生探究能力發(fā)展是非常迅速地，但男女學(xué)生科學(xué)探究能力的發(fā)展非常接近，并沒(méi)有顯著差異。2、表4 各年級(jí)執(zhí)行系統(tǒng)中各具體能力的發(fā)展水平與差異檢驗(yàn)?zāi)昙?jí)平均分標(biāo)準(zhǔn)差t值顯著性檢驗(yàn)提問(wèn)能力初二4.312.04-4.09-2.79P0.05初三6.882.29初四8.692.21假設(shè)能力初二6.631.97-3.16-4.76P0.05P0.05P0.05P0.05初三5.312.69初四7.311.94結(jié)論能力初二2.752.15-4.28-4.

12、79P0.01P0.05P0.05P0.05P0.05由表5可知，實(shí)驗(yàn)班和控制班在前測(cè)時(shí)，科學(xué)探究能力中各系統(tǒng)及探究能力總分雖然存在一定的差異，但差異均不顯著。2. 實(shí)施過(guò)程：實(shí)驗(yàn)班與控制班都由筆者擔(dān)任教師，教材一樣，進(jìn)度相同?？刂瓢嗖捎脗鹘y(tǒng)的講練相結(jié)合的目標(biāo)教學(xué)方法；在實(shí)驗(yàn)班，部分內(nèi)容采用講練結(jié)合的目標(biāo)教學(xué)方法，另外精選一部分內(nèi)容作為培養(yǎng)探究能力的素材，給學(xué)生查資料的時(shí)間和機(jī)會(huì)，給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生按照探究的模式去研究，其它內(nèi)容盡量發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，老師講解的少，而引導(dǎo)的多。探究教學(xué)初期存在的問(wèn)題： 學(xué)生提出問(wèn)題的數(shù)量較多，但可探究的問(wèn)題較少；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不合理，造成盲目實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果常常是

13、不能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?紀(jì)律較差；觀察時(shí)經(jīng)常忽視細(xì)節(jié)現(xiàn)象，有些學(xué)生對(duì)分組實(shí)驗(yàn)的積極性停留在好看好玩上；不規(guī)范，隨意操作。實(shí)驗(yàn)班在一學(xué)年后的情況： 提出問(wèn)題的數(shù)量增多、質(zhì)量提高；活動(dòng)的設(shè)計(jì)較為科學(xué)、合理，對(duì)本實(shí)驗(yàn)的疑點(diǎn)分析和改進(jìn)的方法，也有所思考；能保持實(shí)驗(yàn)過(guò)程井然有序，學(xué)生能對(duì)實(shí)驗(yàn)提出改進(jìn)的方案。3. 后測(cè)：一學(xué)年后進(jìn)行探究能力測(cè)試和科學(xué)探究能力發(fā)展水平調(diào)查。表6 實(shí)驗(yàn)班和控制班后測(cè)時(shí)科學(xué)探究能力的差異比較班級(jí)人數(shù)探究能力執(zhí)行系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng) 監(jiān)控系統(tǒng) 平均分標(biāo)準(zhǔn)差平均分標(biāo)準(zhǔn)差平均分標(biāo)準(zhǔn)差平均分標(biāo)準(zhǔn)差實(shí)驗(yàn)班6663.654.2847.118.408.888.2211.6810.85控制班6858.78

14、6.8142.688.578.221.2010.851.76Z值4.283.033.993.35顯著性檢驗(yàn)P0.01P0.01P0.01P0.01由表6可知，實(shí)驗(yàn)班和控制班在后測(cè)時(shí)，科學(xué)探究能力總分、執(zhí)行系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的差異都極為顯著。3.4研究結(jié)論1、探究教學(xué)貴在因地制宜、馬上行動(dòng)起來(lái)，不要等待配套的教材和材料，其實(shí)再好的教材和完備的材料也不能囊括學(xué)生要探究的所有問(wèn)題，這需要發(fā)揮教師和學(xué)生的創(chuàng)造性。2、探究只是學(xué)習(xí)科學(xué)的一種方法，所有的科學(xué)知識(shí)都用探究的方法來(lái)教是低效的，教師要選取那些只有通過(guò)探究活動(dòng)才能達(dá)到最佳學(xué)習(xí)效果的材料；并非所有的探究活動(dòng)都必須遵循科學(xué)探究的所有程序，教師要

15、考慮組織什么性質(zhì)的探究活動(dòng)，才能達(dá)到最佳學(xué)習(xí)效果。3、并非只有學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的活動(dòng)才是探究性的，其實(shí)探究教學(xué)重要的是體現(xiàn)學(xué)生的主體性，它的形式是靈活的、多樣性的。4、探究教學(xué)初期可能遇到的困難及采取的措施，這些困難主要有師生新角色的適應(yīng)，教學(xué)技能的限制，來(lái)自評(píng)價(jià)的壓力，教師合作上的困難，有些家長(zhǎng)、領(lǐng)導(dǎo)的不支持，缺少資金及活動(dòng)材料等，但教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變是一個(gè)需要一定時(shí)間和堅(jiān)持不懈的過(guò)程。4研究展望本研究只是從教育教學(xué)實(shí)踐中學(xué)生存在的主要問(wèn)題出發(fā)，選取相對(duì)重要的幾個(gè)側(cè)面，嘗試探索科學(xué)探究能力的構(gòu)成要素，實(shí)際上科學(xué)探究能力是一個(gè)內(nèi)涵豐富、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，還需要進(jìn)一步從更高的層面上挖掘其內(nèi)涵實(shí)質(zhì)和構(gòu)

16、成要素。由于科學(xué)探究能力的內(nèi)涵實(shí)質(zhì)和構(gòu)成要素有待于深入研究，故以此為基礎(chǔ)提出的科學(xué)探究能力評(píng)價(jià)指標(biāo)和測(cè)查工具還需要優(yōu)化，另外選取的研究樣本比較小，得出的結(jié)論只是局部而有限的，還需要優(yōu)化測(cè)查工具，并從更廣的范圍內(nèi)選取樣本，從而進(jìn)一步揭示中學(xué)生科學(xué)探究能力的發(fā)展規(guī)律?？茖W(xué)探究能力的內(nèi)涵實(shí)質(zhì)、構(gòu)成要素、評(píng)價(jià)指標(biāo)、測(cè)查工具和發(fā)展規(guī)律的研究是難題，那么如何有效地培養(yǎng)中學(xué)生的科學(xué)探究能力是更加困難而又重要的研究課題。諸如如何正確認(rèn)識(shí)學(xué)生現(xiàn)有的科學(xué)探究能力、如何科學(xué)地估計(jì)學(xué)生通過(guò)一定努力可能達(dá)到的科學(xué)探究能力、培養(yǎng)過(guò)程中如何做到既針對(duì)個(gè)別學(xué)生又要面向全體、如何使科學(xué)探究能力培養(yǎng)既具有系統(tǒng)性又具有連貫性。這些重要的問(wèn)題，都需要深入研究。參考文獻(xiàn)1袁翰青、應(yīng)禮文，化學(xué)重要史實(shí)，北京：人民教育出版社，1989。1 戢守志，美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1999。2 王磊，科學(xué)學(xué)習(xí)心理學(xué)