1、在探究中學(xué)習(xí)探究、理解探究-中美“密度”教材的比較與思考 摘要：以中美“密度”教材的比較與思考為切入點(diǎn)，對(duì)科學(xué)探究的本質(zhì)特征、科學(xué)探究的課程理念、科學(xué)探究的教學(xué)策略等進(jìn)行了較為詳細(xì)的闡述，以期能使我們?cè)诒容^中更好地開(kāi)展科學(xué)教育和科學(xué)探究。關(guān)鍵詞：科學(xué)探究特征；科學(xué)探究課程理念；科學(xué)探究教學(xué)策略；中美“密度”教材比較與思考探究學(xué)習(xí)是20世紀(jì)50年代美國(guó)掀起的教育現(xiàn)代化運(yùn)動(dòng)中由美國(guó)著名科學(xué)家、芝加哥大學(xué)教授施瓦布(J.J.J.Schwab)提出的。它在觀念上倡導(dǎo)平等、開(kāi)放、民主，在過(guò)程中倡導(dǎo)自主、體驗(yàn)、個(gè)性，在形式上倡導(dǎo)生動(dòng)、多樣、有趣。它不僅強(qiáng)調(diào)通過(guò)探究去學(xué)習(xí)知識(shí)，更關(guān)注在探究中學(xué)習(xí)探究、理解探

2、究，提高學(xué)生的探究能力。與探究學(xué)習(xí)相適應(yīng)，有關(guān)科學(xué)課程教材內(nèi)容的選擇和編寫(xiě)與傳統(tǒng)教材相比發(fā)生了很大的變化?？茖W(xué)作為一種社會(huì)精神生活現(xiàn)象和社會(huì)意識(shí)的一種特殊形態(tài)，它不僅僅是關(guān)于自然、社會(huì)和思維等各個(gè)領(lǐng)域和各個(gè)方面的具體規(guī)律性知識(shí)的理論體系(靜態(tài)結(jié)構(gòu))，而且是人類獲得知識(shí)的社會(huì)認(rèn)識(shí)活動(dòng)(動(dòng)態(tài)構(gòu)建)。本文在認(rèn)真研讀和比較中美“密度”教材的基礎(chǔ)上，對(duì)科學(xué)探究本質(zhì)進(jìn)行研究。1.科學(xué)探究的基本特征科學(xué)是一種人類努力探究的事業(yè)。作為一種求知的過(guò)程，科學(xué)中的探究與科學(xué)教育中的探究有許多相似之處?？茖W(xué)探究活動(dòng)一般包括這樣幾個(gè)環(huán)節(jié)：?jiǎn)栴}事實(shí)(證據(jù))解釋評(píng)價(jià)發(fā)表與交流。探究并不僅僅包含上述幾個(gè)簡(jiǎn)單的環(huán)節(jié)，它們?cè)诹鞒?/p>

3、上相互聯(lián)系，在內(nèi)容上更是相互滲透?？茖W(xué)教育中的“探究是一種復(fù)雜的學(xué)習(xí)活動(dòng)，需要做觀察，需要提問(wèn)題，需要查閱書(shū)刊及其他信息源以便了解已有的知識(shí)；需要設(shè)計(jì)調(diào)查和研究方案；需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)證據(jù)來(lái)核查已有的結(jié)論；需要運(yùn)用各種手段來(lái)收集、分析和解釋數(shù)據(jù)；需要提出答案、解釋和預(yù)測(cè)；需要把結(jié)果告之于人。探究需要明確假設(shè)，需要運(yùn)用判斷思維和邏輯思維，需要考慮其他可能的解釋?！睘榇偈箤W(xué)生形成探究的習(xí)慣和對(duì)探究特征的深刻認(rèn)識(shí)，必須讓學(xué)生直接參與探究的活動(dòng)和不間斷的實(shí)踐，讓他們?cè)谔骄恐畜w驗(yàn)探究、學(xué)習(xí)探究和理解探究。2.科學(xué)探究的課程理念科學(xué)探究指的是科學(xué)家們用于研究自然界并基于此種研究獲得的證據(jù)提出種種解釋的途徑，科學(xué)

4、探究也指的是學(xué)生們用以獲取知識(shí)、領(lǐng)悟科學(xué)的思想觀念、領(lǐng)悟科學(xué)家們研究自然界所用的方法而進(jìn)行的各種活動(dòng)。盡管學(xué)生是使用探究法學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，而科學(xué)家是在努力增進(jìn)人類對(duì)自然界的了解，但學(xué)生和科學(xué)家所從事的活動(dòng)和思維過(guò)程有許多相似之處；盡管學(xué)生的探究及其結(jié)果也大多不會(huì)如科學(xué)家那樣對(duì)增進(jìn)人類的知識(shí)有所貢獻(xiàn)，但它對(duì)學(xué)生個(gè)體的成長(zhǎng)和未來(lái)社會(huì)的發(fā)展卻有著十分重要的意義?？茖W(xué)探究對(duì)學(xué)生的認(rèn)知能力有較高的要求，也需要學(xué)生較高的智力投入，因而有利于激發(fā)學(xué)生的智慧潛能、培養(yǎng)學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)機(jī)、深刻領(lǐng)會(huì)和掌握探究的學(xué)習(xí)結(jié)果，而且有利于提高學(xué)生的探究技巧、發(fā)展學(xué)生的探究能力。愛(ài)因斯坦曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“結(jié)論幾乎總是以完成的形式出現(xiàn)在

5、讀者面前，讀者體會(huì)不到探索和發(fā)現(xiàn)的喜悅，感覺(jué)不到思想形成的生動(dòng)過(guò)程，也很難達(dá)到清楚地理解全部情況?！边@段話深刻切中目前世界范圍內(nèi)基礎(chǔ)科學(xué)教育的要害。為了改變這一只重科學(xué)靜態(tài)結(jié)果而忽視科學(xué)動(dòng)態(tài)建構(gòu)和發(fā)展的狀況，美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)把探究放在了十分突出的位置上，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)科學(xué)的探究，在探究中學(xué)習(xí)探究、理解探究，在探究中學(xué)習(xí)科學(xué)、并進(jìn)而在探究中體驗(yàn)科學(xué)的奇妙和偉大?？茖W(xué)探究業(yè)以成為現(xiàn)代科學(xué)教育最為重要的課程理念。3.美國(guó)“密度”教材的探究特色科學(xué)探究的課程理念的貫徹與落實(shí)最終體現(xiàn)在教材這一課程載體上。美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)和國(guó)家科學(xué)資源中心在國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的支持下為科學(xué)教育的課程建設(shè)做了大量的工作，創(chuàng)造

6、出一種以探究為出發(fā)點(diǎn)、以實(shí)驗(yàn)活動(dòng)為中心、注重讓學(xué)生“從做中學(xué)”的新課程，充分體現(xiàn)了科學(xué)教育的探究特色。在這部教材中，有關(guān)“密度”的教學(xué)內(nèi)容共有4課(25)，一共安排了8個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)。在測(cè)定密度探究實(shí)驗(yàn)2.1中，要求學(xué)生在分別測(cè)量對(duì)應(yīng)不同體積下水的質(zhì)量的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算13體積水的質(zhì)量，從而發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)(在當(dāng)時(shí)室溫下)不變的量。在探究實(shí)驗(yàn)2.2和2.3中，要求學(xué)生進(jìn)一步測(cè)量和比較規(guī)則形狀物體和不規(guī)則形狀物體的組成物質(zhì)的密度，理解密度是物質(zhì)的屬性，并可據(jù)此來(lái)鑒定物質(zhì)。在測(cè)定空氣密度的探究實(shí)驗(yàn)4.1中，讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)空氣也有質(zhì)量、也有密度，并要求學(xué)生思考各組測(cè)得的空氣密度為什么彼此不同。探究實(shí)驗(yàn)5.

7、1和5.2分別是讓學(xué)生根據(jù)密度隨溫度的變化來(lái)制作液體溫度計(jì)和氣體溫度計(jì)，而探究實(shí)驗(yàn)5.3則是教師演示雙金屬片的受熱膨脹現(xiàn)象，學(xué)生觀察、思考、討論和探究?！懊芏取苯滩牡奶骄刻厣思斜憩F(xiàn)在上述以探究實(shí)驗(yàn)為中心、要學(xué)生自己思考并從中得出結(jié)論外，它還較多地介紹了科學(xué)的歷史發(fā)展和科學(xué)的廣闊社會(huì)背景，因而容易使學(xué)生感到：科學(xué)就在我們身邊、科學(xué)探究無(wú)處不在、探究是學(xué)習(xí)科學(xué)的有效途徑、我們的探究與科學(xué)家的探究沒(méi)有什么本質(zhì)不同。4.中美“密度”教材的比較與思考由于課程理念的不同，中美“密度”教材存在著明顯的差異。中國(guó)教材更多地考慮讓學(xué)生“知道什么”關(guān)注科學(xué)的靜態(tài)結(jié)果，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的接受學(xué)習(xí)；美國(guó)教材則更多地考慮

8、讓學(xué)生“怎樣知道”關(guān)注學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究。對(duì)探究的重視程度構(gòu)成了中美“密度”教材或者說(shuō)在科學(xué)教育方面是“講科學(xué)”還是“做科學(xué)”的根本性差別。除此之外，在其他方面也表現(xiàn)出許多顯著的不同。4.1美國(guó)的“密度”教材注重歸納，中國(guó)教材則注重演繹在美國(guó)的“密度”教材(例如Lesson2 Determining Density)中，科學(xué)教育更多從現(xiàn)象出發(fā)、從觀察出發(fā)、從實(shí)驗(yàn)出發(fā)，通過(guò)學(xué)生自主探究獲取信息、處理信息、提出假設(shè)、驗(yàn)證假設(shè)，總結(jié)歸納出物質(zhì)的密度作為物質(zhì)特有的屬性，并據(jù)此來(lái)鑒別物質(zhì)。教材通篇沒(méi)有提及密度的定義式=/，但教材讓學(xué)生通過(guò)多次測(cè)量不同體積(25、50等)的水的質(zhì)

9、量，進(jìn)而提出改變水的質(zhì)量或體積是否改變水的密度的問(wèn)題，讓學(xué)生在不知不覺(jué)中掌握了用比值定義物理量的方法，提高了歸納能力。與此相反，中國(guó)“密度”教材較為注重演繹，在初步介紹密度概念之后給出了嚴(yán)格的定義式=/，隨后便是大量的習(xí)題演練了。4.2美國(guó)的“密度”教材注重科學(xué)的歷史發(fā)展和廣闊的社會(huì)背景，中國(guó)教材則大多停留在純理論的層面上美國(guó)的“密度”教材表面看來(lái)理論體系不夠嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)則注重與密度相關(guān)知識(shí)的大綜合。中國(guó)的“密度”教材雖然強(qiáng)調(diào)學(xué)科體系上的完整，但從更為寬泛的科學(xué)視角來(lái)看實(shí)則各相關(guān)知識(shí)點(diǎn)較為零散。在美國(guó)的“密度”教材中，密度的測(cè)定、密度的預(yù)言、氣體的密度、密度與溫度等有機(jī)地聯(lián)系在一起。教材把密度的學(xué)

10、習(xí)放在十分開(kāi)放且真實(shí)的背景中質(zhì)量與重量、阿基米德榮耀的時(shí)刻、為什么泰坦尼克號(hào)能漂浮水面、致命的氣體(氯氣用在戰(zhàn)爭(zhēng)中)、氧氣面罩、熱氣球、氣流、橫穿阿拉斯加的輸油管道、溫度計(jì)的制作、溫標(biāo)的建立正是這一開(kāi)闊的背景和與生活緊密聯(lián)系的特點(diǎn)，使得學(xué)生能親身感到科學(xué)就在身邊、學(xué)習(xí)科學(xué)有用，從而有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣、孕育學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)的情感和培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與科學(xué)價(jià)值觀。相比之下，中國(guó)的“密度”教材的背景則較為單薄，科學(xué)知識(shí)大多僅停留在純理論的層面上，學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)除了會(huì)演繹計(jì)算一些純理論的問(wèn)題外，不太了解這些知識(shí)還有什么其它用處。這就導(dǎo)致了大多數(shù)學(xué)生學(xué)起來(lái)沒(méi)勁、沒(méi)趣，少數(shù)學(xué)生雖然憑著覺(jué)悟和責(zé)任心(準(zhǔn)

11、備高考)學(xué)得相對(duì)好些，但也只是表現(xiàn)在考試上，學(xué)得非常艱苦、用得非常呆板、缺乏主動(dòng)性、更缺乏創(chuàng)造性。5.3美國(guó)的“密度”教材注重培養(yǎng)學(xué)生之間的相互合作，中國(guó)教材則強(qiáng)調(diào)學(xué)生的個(gè)體努力與中國(guó)教材的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較少、更為關(guān)注解題的個(gè)體努力相反，注重培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)是美國(guó)“密度”教材的又一顯著特點(diǎn)。在每一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)中都特別注重小組內(nèi)學(xué)生間的合作與討論與你的同伴共同完成或與你的同組同學(xué)相比較以檢驗(yàn)?zāi)愕挠?jì)算和結(jié)果。當(dāng)然，這一關(guān)注是在每一學(xué)生都認(rèn)真地填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)記錄表格(每人1份)并深刻思考的基礎(chǔ)上，科學(xué)探究最終還是個(gè)體對(duì)科學(xué)意義的主動(dòng)建構(gòu)。在決定探究的方向和開(kāi)展探究制作時(shí)，為預(yù)測(cè)問(wèn)題可能產(chǎn)生的原因、挖掘探究結(jié)果的意義及獲得最佳的制作程序，教材也十分關(guān)注全班學(xué)生的集體討論，特別是通過(guò)“頭腦風(fēng)暴”(Brain-storming)的方式，讓學(xué)生們充分發(fā)表自己的見(jiàn)解，使全班學(xué)生都能分享到每一學(xué)生和每一小組對(duì)探究的貢獻(xiàn)。中美“密度”教材的上述比較著意于如何在我國(guó)的科學(xué)教育中借鑒別人的長(zhǎng)處，并非貶低我國(guó)教材在培養(yǎng)學(xué)生演繹推理能力和扎實(shí)理論功底方面所具有的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。楊振寧教授曾經(jīng)指出：“中美兩種教育方式各具特色，長(zhǎng)短互補(bǔ)，若能將兩者的優(yōu)點(diǎn)和諧地統(tǒng)