探究——科学课程的重大变革

作者:刘炳升

☆作者简介:刘炳升,1939年10月生于贵阳市。现任南京师范大学物理系教授,兼任中国教育学会物理专业委员会副理事长。主要从事科学教育研究和物理教学论、物理实验教学及研究工作。获国务院特殊贡献津贴、国家教委普通高校优秀教学成果等奖励。曾任世界银行贷款“理科实践教学和低成本实验”研讨班、“师范教育发展项目”物理教育国家级研讨班中方主持人,曾参加中日美物理教育研讨会等。曾参加96年高中物理新教学大纲编订工作,现为教育部基础教育司组织的科学课程标准研制核心组成员。近多来,在中学科学教育和物理实验研究领域出版论著、音像教材近10部,发表论文40余篇。

 科学的过程是探究,也就是科学家运用科学的方法、通过探索的途径去发现人们尚未认识约科学事物及其规律的过程。没有探究就不会有发现,也不能确认理论的正确性和不断扩展人们对自然的认识。从这个意义来看,科学的本质就是探究,是不断地追求真理、修正错误和不断地创新。

    在科学教育中,长期以来,人们并没有认识到探究学习的意义。在以知识为中心的理科教学观念的统治下,探究只可能是一种点缀的形式;因为这种观念把学生看成是一个被动接受知识的容器,只是看书和听教师传授科学的结论。60年代后,西方国家在布鲁纳“认知结构、发现学习”理论思想的影响下,开展了理科课程的改革,发现法成为学习的一种重要模式。虽然,由于种种原因,改革未能得到广泛的社会认可,但布鲁纳的发现学习观点,如注重学习探索解决的方略,注重活用并组织信息,灵活而执着的追求;注重培养学生探究的态度,推测和预测的态度,独立解决问题的态度和获得发现的喜悦感,主张通过这种学习,使学生的外部动机向内部动机过渡,提高学生的智慧潜力等,都是对传统教育观的冲击,对教育和教学改革都产生了积极而深远的影响,80年代后,世界性的科学教育改革风起云涌,基础教育改革的出发点于在培养现代社会所需要的高科学素养的公民。人们在总结和反思的基础上,再一次把探究学习提到了课程理论与实践的重要位置上来。96年初。美国发布了第一个国家科学课程标准,其核心就是科学探究。标准指出“科学探究,指学生们用以获取知识、领悟科学的思想观念、领梧料学家们研究自然界所用的方法耐进行的各种活动。”标准强调,“科学探究活动在科学学中具有重要价值:通过‘做科学’(即‘科学探究’活动)来学科学,在这一过程中学生们就可以把科学知识与观察、推理和思维的技能结合起来,从而可以能动地获得对科学的理解。在科学探究活动中,在参与解决问题,参与做计划,参与决策,参与小组讨论,参与评价的过程中,学生们将所掌握的科学知识同他们从多种渠道获得的科学知识联系起来,并把所学的科学内容应用到新的问题中去。通过科学探究活动,学生们对科学探究的手段、使用证据的规则、形成问题的方式、提出解释的方法等一系列问题有了亲身的经验,而不仅仅是听到或记住有关的知识和结论。通过科学探究活动,学生们对科学与数学的关系,科学与技术的关系,科学的性质(什么样的东西是科学,什么样的东西不是科学,科学能够做什么,科学不能够做什么以及科学如何在文化中起作用)等一系列问题,有了切身地认识和体验,而不仅仅是获得了关于这些问题的标准答案”。英国、日本、新西兰等国,科学探究也都成为科学课程的核心问题。

    长期以来,我国学生学习的主要模式是“听讲、看书、做练习、考试”,几乎与生动的实践隔绝。在这种唯一的学习模式下,培养出来人的知识能力结构是畸形的,科学素养难以形成。这对学生的发展十分不利,将使他们难以面对未来社会的挑战。因此,改变学生被动接受的学习模式。已成为亟待解决的问题。加强科学探究学习,正是改变这种状况的途径。科学探究学习是—种思想,它体现了新的。人才观和教育观,将科为的本质与教育的本质结合起来,以促进入的发展为基点;科学探究还是一种新的学习内容,它突破了狭隘的以分科专业概念为中心内容的界限,把具有广泛迁移功能的科学方法和科学技术与社会等背景作为学习的内容(领悟科学的内容);科学探究也是一种新学习过程模式,体现了学生自主能动的学习过程。

    物理课程是科学课程的重要部分,是培养学生科学素质的重要课程。物理科学是探究物质及其运动的科学,物理科学发展的过程中充、满了激动人心的探究。但现今的物理课程在学生的心目中却是最难的课程,学习物理的兴趣日趋淡薄,关键的原因之一是学习过程偏离探究的轨道。而物理的魅力恰恰在探究过程中才能被学生体验,探究学习将给物理教学带来新的生机。

    在物理教学中,加强探究学习,作为物理教师,需要解决如下几个重要问题:

    1 对学生,什么是最重要的?

    探究需要时间。原来用讲授的形式,45分钟可以讲授许多知识,而进行探究式的学习,也许45分钟只能有1—2个主题和不太多的知识点,似乎能力与知识不可兼得,怎么办?解决这一具体问题首先需要解决一个观念性的问题。即对学生,什么是最重要的?笔者在中学和大学是——个航空模型的爱好者,几乎把所有的业余时间 (包括星期天、寒暑假)都花在制做飞叽模型和试飞过程中丁。我少做了许许多多的练习题和少看了不少书,确实有损失,但我得到了许多课本上难以得到的收获。几十年过去了我仍十分怀念这一段生活,永远也忘不了工作室、试飞场的日日夜夜和自己伙伴。当东方还没有泛白的时候,我们已经来到了试飞场地,飞机模型从40—50米的高空坠落下来是常有的事情.拣起摔坏的残机,回到工作室再战……。我感到,对科学的热爱和对事业的感情,其中有一部分来自于这里。在这个过程中,学到了一种解决问题的能力。如图1是航模活动的基本模式,不难看出,这种模式与人们进行创新活动和日常生活中解决实际问题的模式相似,它可以为我们奠定具有广泛迁移的能力基础。

    举此一例,并非要学生都去参加航模小组,只是从自我感受出发,希望在科学教育中能更多地考虑影响一个人长远发展的东西。

    2 探究,是否就是课题研究?

    我们提出加强探究,首先应当从整体上理解,物理教学中应体现探究的思想,而不只是从形式上的模仿。问题是科学探究的开始;能够呈现被学生发现问题的情景可以是多种多样的,其中观察发现是值得重视的环节。解决问题常常需要提出猜想和假设,为了证实自己的想法,就得搜索证据,通过各种渠道得到证据后.还得经过分析和处理才能得出结论,对得出的结论,还必须进行批判性地思考,对其进行评价,并用创造性的思维解决异常的发现。探究不是目的,而是为了更好地体验科学的过程和理解料学。

    在物理教学中,应当通过多种多样的形式进行探究教学,设计探究活动时一定要考虑学生的心理牛;》点,从学生生活中熟悉的事物开始。学生的小型探究活动应当成为课堂学习的重要漠式。例如,我们可以提供两个不同的玩具,让学生比较物体运动的快慢;提供玻璃管、橡皮膜、液压汁、水槽,让学生探索液体是否有压强及影响液体压强的因素;用牙膏皮探索浮沉条件;用铝箔纸,探究制造和设计小船等等。为字生创设探究的情境,应当由浅入深。