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 -中國教育學(xué)會化學(xué)教學(xué)專業(yè)委員會第十三次學(xué)術(shù)年會論文科學(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驗中學(xué) 276800摘要科學(xué)探究能力是學(xué)生順利完成科學(xué)探究活動的心理條件，是由動力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成的一個相互依賴、相互制約、相互促進、共同發(fā)展的有機整體，是一個動態(tài)的、發(fā)展的經(jīng)驗網(wǎng)絡(luò)，其實質(zhì)是類化了的知識技能經(jīng)驗網(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)計了科學(xué)探究能力評價指標體系，測查學(xué)生的科學(xué)探究能力，通過分析得出：初中生的科學(xué)探究能力隨著年齡的增長而不斷的發(fā)展和提高，發(fā)展中存在加速期；我們采用準實驗研究，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，通過一學(xué)年的實驗，比較實驗班和控制班學(xué)生在科學(xué)探究能力發(fā)展水平上存在顯著差異，說明采取靈活的、多形式的探究活動可以極大地促進學(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)涵實質(zhì) 科學(xué)探究能力構(gòu)成要素 科學(xué)探究能力發(fā)展狀況 科學(xué)探究能力培養(yǎng)策略科學(xué)探究能力在學(xué)生個體成長中，在人類社會發(fā)展中，特別是在當前科技高速發(fā)展的信息時代，具有十分重要的作用。全日制普通高級中學(xué)化學(xué)課程標準提出“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)課程標準明確地提出了發(fā)展科學(xué)探究能力所包含的內(nèi)容與培養(yǎng)目標。但目前對科學(xué)探

3、究能力的研究還不是很多，本研究擬對科學(xué)探究能力的內(nèi)涵實質(zhì)及構(gòu)成要素進行探討；根據(jù)自己設(shè)計的評價指標體系對初中生科學(xué)探究能力的發(fā)展水平進行探查；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)探究活動的心理條件，是科學(xué)探究過程所需要的能力。卓越的探究能力充分的地體現(xiàn)一個人善于發(fā)現(xiàn)問題、積極探究的心理取向和善于把握機會的敏捷性，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。在此認識的基礎(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)探究能力是由動力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成的一個相互依賴、相互制約、相互促進、共同發(fā)展的有機整體，是一個動態(tài)的、發(fā)展的經(jīng)驗網(wǎng)絡(luò)?？茖W(xué)探究能力科學(xué)探究活動知識技能經(jīng)驗網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)動力系統(tǒng)支持構(gòu)建 內(nèi)涵 條件 實質(zhì)表現(xiàn) 形式促進 促進支持 監(jiān)控執(zhí) 合 提假 解 計 控 評著 作 出設(shè) 釋 劃 制 價 精 能 問 檢 結(jié) 能 調(diào) 總神 力 題驗 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，長期以來偏重知識傳授，對科學(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)展狀況到底怎樣

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)展狀況，從而為我們實施探究教學(xué)提供一定的理論依據(jù)。2.1被試選取我們以日照市實驗中學(xué)初二、初三、初四年級的學(xué)生作為研究樣本，其中初二學(xué)生學(xué)過半年化學(xué)、初三學(xué)生學(xué)過一年化學(xué)、初四學(xué)生學(xué)過兩年化學(xué)，從每個年級各隨機選取一個班。表1 被試年齡、性別、學(xué)業(yè)成績表平均年齡（歲）男女合計優(yōu)中差優(yōu)中差13888888 48148888884815888888482.2測量方法1、本研究采用測驗法和問卷法相結(jié)合，測定學(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)計了初中生科學(xué)探究能力評價指標體系。表

6、2 科學(xué)探究能力評價指標體系具體能力指標內(nèi)涵動力系 統(tǒng) 執(zhí) 著 精 神A11：有旺盛的求知欲A12：有強烈的好奇心，對事物有深入探究的動機A13：善于迅速地找到探究方向，做出決定并執(zhí)行決定 A14：堅持不懈地克服遇到的困難和障礙，完成預(yù)定目標 合 作 能 力A21：積極參與討論，善于貢獻自己的觀點A22：對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的工作A24：活動中能與同伴保持真誠和諧的合作關(guān)系執(zhí)行系統(tǒng)提出問題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)有價值的

7、因素B14：善于把問題準確、簡要的表達清楚假設(shè)檢驗?zāi)芰μ岢黾僭O(shè)B21：能主動的對問題可能的答案做出猜測假設(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，提出一些有價值的假設(shè)B23：能運用以有的知識經(jīng)驗對假設(shè)的合理性做出初步論證實驗設(shè)計B31：設(shè)計的實驗方案，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)計的實驗方案，能利用現(xiàn)有的條件切實可行，即具有可行性B33：能設(shè)計對比實驗，保持其它條件不變，只改變一個條件，通過兩組或多組實驗進行對比，確定這一條件是否對事物起作用或起怎樣的作用實驗檢驗B41：能安全使用各種儀器藥品，規(guī)范有效地進行實驗 B42：能探尋最佳實驗條件，精確地控制變量

8、B43：能進行系統(tǒng)地觀察、精確地測定、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)知識與收集到的證據(jù)建立聯(lián)系，并做出符合邏輯的說明B52：能將解釋與描述區(qū)別開來，面對結(jié)果能找到原因B53：能夠通過對當前科學(xué)知識的理解、對證據(jù)的權(quán)衡和對邏輯的檢查來決定哪種解釋是最好的結(jié)論能力B61：能對證據(jù)進行比較、分類，找到有意義的聯(lián)系B62：能對證據(jù)進行歸納、概括，找到事物的本質(zhì)B63：能對部分對象的認識推廣到該類事物的全體對象，從而擴大認識范圍、拓寬知識、建立優(yōu)良的知識結(jié)構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng) 計劃 能力C11：探究活動前，對做什么、如何去做以及活動的時間進行有效的安排C12：探究活動前，能準備好有關(guān)的

9、工具，調(diào)整好精神狀態(tài) 控制 調(diào)節(jié) 能力C21：探究活動中，始終清楚活動的目標和任務(wù)，知道為什么要這樣做C22：探究活動中，講究策略，能選用科學(xué)合理的探究方法C23：探究活動中，能排除各種干擾，努力控制自己，順利完成探究任務(wù) 評價 反饋 能力C31：探究活動后，能對活動的各個環(huán)節(jié)進行有效的反思評價C32：探究活動后，進行深入地總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，不斷完善自己C33：探究活動后，根據(jù)反思的結(jié)果對活動中不合適的地方采取補救性措施3、編制試題在編制試題時，我們力求體現(xiàn)科學(xué)的本質(zhì)，體現(xiàn)探究的內(nèi)涵，并遵循可測性原則，力求反映評價指標體系中的指標，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1、表3各年級科學(xué)探究能力及各系統(tǒng)的發(fā)展水平與差異檢驗 年級平均分標準差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)生的成績差異顯著，初三、初四學(xué)生的成績差異非常顯著，說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，并沒有顯著差異。2、表4 各年級執(zhí)行系統(tǒng)中各具體能力的發(fā)展水平與差異檢驗?zāi)昙壠骄謽藴什顃值顯著性檢驗提問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，實驗班和控制班在前測時，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. 實施過程：實驗班與控制班都由筆者擔任教師，教材一樣，進度相同。控制班采用傳統(tǒng)的講練相結(jié)合的目標教學(xué)方法；在實驗班，部分內(nèi)容采用講練結(jié)合的目標教學(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)生查資料的時間和機會，給學(xué)生提供實驗器材，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)生的主動性，老師講解的少，而引導(dǎo)的多。探究教學(xué)初期存在的問題： 學(xué)生提出問題的數(shù)量較多，但可探究的問題較少；實驗設(shè)計不合理，造成盲目實驗，其結(jié)果常常是

13、不能實現(xiàn)實驗?zāi)康模?紀律較差；觀察時經(jīng)常忽視細節(jié)現(xiàn)象，有些學(xué)生對分組實驗的積極性停留在好看好玩上；不規(guī)范，隨意操作。實驗班在一學(xué)年后的情況： 提出問題的數(shù)量增多、質(zhì)量提高；活動的設(shè)計較為科學(xué)、合理，對本實驗的疑點分析和改進的方法，也有所思考；能保持實驗過程井然有序，學(xué)生能對實驗提出改進的方案。3. 后測：一學(xué)年后進行探究能力測試和科學(xué)探究能力發(fā)展水平調(diào)查。表6 實驗班和控制班后測時科學(xué)探究能力的差異比較班級人數(shù)探究能力執(zhí)行系統(tǒng)動力系統(tǒng) 監(jiān)控系統(tǒng) 平均分標準差平均分標準差平均分標準差平均分標準差實驗班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P0.01P0.01P0.01P0.01由表6可知，實驗班和控制班在后測時，科學(xué)探究能力總分、執(zhí)行系統(tǒng)、動力系統(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、馬上行動起來，不要等待配套的教材和材料，其實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)知識都用探究的方法來教是低效的，教師要選取那些只有通過探究活動才能達到最佳學(xué)習(xí)效果的材料；并非所有的探究活動都必須遵循科學(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，才能達到最佳學(xué)習(xí)效果。3、并非只有學(xué)生動手做實驗的活動才是探究性的，其實探究教學(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，來自評價的壓力，教師合作上的困難，有些家長、領(lǐng)導(dǎo)的不支持，缺少資金及活動材料等，但教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變是一個需要一定時間和堅持不懈的過程。4研究展望本研究只是從教育教學(xué)實踐中學(xué)生存在的主要問題出發(fā)，選取相對重要的幾個側(cè)面，嘗試探索科學(xué)探究能力的構(gòu)成要素，實際上科學(xué)探究能力是一個內(nèi)涵豐富、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，還需要進一步從更高的層面上挖掘其內(nèi)涵實質(zhì)和構(gòu)

16、成要素。由于科學(xué)探究能力的內(nèi)涵實質(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)探究能力評價指標和測查工具還需要優(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)化測查工具，并從更廣的范圍內(nèi)選取樣本，從而進一步揭示中學(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)涵實質(zhì)、構(gòu)成要素、評價指標、測查工具和發(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。諸如如何正確認識學(xué)生現(xiàn)有的科學(xué)探究能力、如何科學(xué)地估計學(xué)生通過一定努力可能達到的科學(xué)探究能力、培養(yǎng)過程中如何做到既針對個別學(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。這些重要的問題，都需要深入研究。參考文獻1袁翰青、應(yīng)禮文，化學(xué)重要史實，北京：人民教育出版社，1989。1 戢守志，美國國家科學(xué)教育標準，科學(xué)技術(shù)文獻出版社，1999。2 王磊，科學(xué)學(xué)習(xí)心理學(xué)