7科學(xué)探究能力及其培養(yǎng)

1、第七章中學(xué)生科學(xué)探究能力及其培養(yǎng) 現(xiàn)代科學(xué)教育觀認(rèn)為：科學(xué)教育除了科學(xué)知識(shí)的傳授和技能的訓(xùn)練外，還應(yīng)重視對(duì)學(xué)生探索興趣及水平、良好思維習(xí)慣與創(chuàng)新意識(shí)等的培養(yǎng)，科學(xué)教育要從強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識(shí)獲取向理解科學(xué)過程轉(zhuǎn)變，從強(qiáng)調(diào)單純積累知識(shí)向探究知識(shí)轉(zhuǎn)變?？茖W(xué)教育的目標(biāo)越來越強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和探究水平。 7科學(xué)探究水平及其培養(yǎng)（2）注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新水平，給學(xué)生提供實(shí)行猜想和假設(shè)的機(jī)會(huì) 猜想與假設(shè)是科學(xué)思維的一種形式，是根據(jù)已知事實(shí)或已有知識(shí)對(duì)事物或現(xiàn)象之間的因果性、規(guī)律性做出的嘗試性解釋。實(shí)行猜想與假設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要實(shí)行觀察、發(fā)現(xiàn)事實(shí)、調(diào)動(dòng)原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，并且把原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)的事實(shí)結(jié)合起

2、來。可見，學(xué)生實(shí)行猜想的過程是一個(gè)活躍思維的過程，不但能夠加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，也能夠發(fā)展思維的靈活性和獨(dú)創(chuàng)性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新水平。 第四節(jié) 科學(xué)探究水平水平及發(fā)展研究 一、理科學(xué)生科學(xué)探究水平現(xiàn)狀的調(diào)查研究 華南師范大學(xué)的張軍鵬采用調(diào)查測(cè)試的方法，選擇一所省重點(diǎn)中學(xué)和一所非重點(diǎn)中學(xué)的130名高三理科生為對(duì)象，測(cè)試當(dāng)前理科學(xué)生普遍的科學(xué)探究水平情況。其研究結(jié)果為：學(xué)生不能準(zhǔn)確地提出并表述要探究的問題；學(xué)生推理論證的水平較強(qiáng)；學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的水平較弱；絕絕大部分學(xué)生具有推理預(yù)見的水平；學(xué)生的思維方式單一、缺乏反思、批判的精神；平時(shí)的物理學(xué)習(xí)成績(jī)與其探究水平強(qiáng)弱無關(guān)；不同學(xué)校的學(xué)生探究水平無明

3、顯的差異。 二、中學(xué)生科學(xué)探究水平的發(fā)展研究 蔡美潔在構(gòu)建了科學(xué)探究水平結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，以水平品質(zhì)為主因素，結(jié)合科學(xué)探究水平在科學(xué)探究各環(huán)節(jié)的具體表現(xiàn)，確立了考查中學(xué)生科學(xué)探究水平的32個(gè)指標(biāo)。將這32個(gè)指標(biāo)設(shè)計(jì)成可供數(shù)據(jù)采集的測(cè)查中學(xué)生科學(xué)探究水平的調(diào)查問卷，對(duì)西安某中學(xué)初二到高三的學(xué)生實(shí)行調(diào)查，了解學(xué)生的科學(xué)探究水平現(xiàn)狀及發(fā)展變化情況。根據(jù)研究，得到以下結(jié)論： 中學(xué)生的科學(xué)探究水平的發(fā)展趨勢(shì)是波動(dòng)變化的，高二年級(jí)最高，高三年級(jí)最低。各年級(jí)之間，存有顯著差異。初二和高三學(xué)生科學(xué)探究水平離散水準(zhǔn)比較高。 科學(xué)探究水平的五個(gè)品質(zhì)（即深刻性、靈活性、敏捷性、批判性和獨(dú)創(chuàng)性）隨著年級(jí)的增長(zhǎng)都有不同

4、水準(zhǔn)的變化，高中階段比初中階段有所增加，高三時(shí)稍微降了一些。其中深刻性發(fā)展最穩(wěn)定，靈活性和獨(dú)創(chuàng)性水平發(fā)展得比較緩慢。 改變傳統(tǒng)的課堂教學(xué)評(píng)價(jià)體系，建立適合新課程理念的課堂教學(xué)評(píng)價(jià)是保證探究式教學(xué)順利實(shí)行和發(fā)展的關(guān)鍵。實(shí)行課堂教學(xué)評(píng)價(jià)，要把握以下幾個(gè)基本理念： 堅(jiān)持“以學(xué)生的發(fā)展為本”，促動(dòng)學(xué)習(xí)方式的變革； 促動(dòng)教師的專業(yè)發(fā)展，體現(xiàn)創(chuàng)新性和反思性； 建立新型的、和諧的師生關(guān)系； 提倡評(píng)教與評(píng)學(xué)相結(jié)合，側(cè)重評(píng)學(xué)； 體現(xiàn)開放性和動(dòng)態(tài)生成的過程； 注重可行性和社會(huì)性； 重視學(xué)科特點(diǎn)和教學(xué)特色。 新的評(píng)價(jià)觀點(diǎn)提倡評(píng)價(jià)方式的多樣化，物理教師要積極探索科學(xué)的、切實(shí)可行的評(píng)價(jià)方法，在教學(xué)過程中要采用多樣的開放

5、式的評(píng)價(jià)方法，如采用筆試、實(shí)驗(yàn)操作、課題研究、行為觀察、成長(zhǎng)記錄檔案、活動(dòng)表現(xiàn)評(píng)價(jià)等多種方式評(píng)價(jià)學(xué)生。2、英國(guó) 根據(jù)學(xué)生心理特點(diǎn)和教學(xué)基礎(chǔ)，英國(guó)的課程標(biāo)準(zhǔn)將11年義務(wù)教育的學(xué)段分為57歲、711歲、1114歲、1416歲四個(gè)階段，分別對(duì)各學(xué)段的學(xué)生提出了應(yīng)達(dá)標(biāo)的水平要求，其中1416歲階段相當(dāng)于我國(guó)初中和高一階段。其具體要求如下：（1）探索事物和現(xiàn)象以尋求規(guī)律性和典型事例；（2）會(huì)形成可用實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)的假說；（3）會(huì)提出研究任務(wù)和設(shè)計(jì)研究方法，在設(shè)計(jì)中能注意到解決問題的應(yīng)有步驟；（4）會(huì)選擇和使用合適的儀器、材料和測(cè)量工具來安全地、有效地完成研究任務(wù)；（5）會(huì)根據(jù)研究任務(wù)的需要作出系統(tǒng)的觀察記錄

6、；（6）能注意到反常的結(jié)果；（7）能覺察到觀察、測(cè)量和方法中的變異性不可靠因素；（8）能從數(shù)據(jù)中判斷出變異和不可靠因素并作出解釋；會(huì)使用知識(shí)和技能解決實(shí)際問題；（9）能把自己的解答與實(shí)際問題作比較并予以評(píng)價(jià)；（10）在設(shè)計(jì)、實(shí)行研究和作出評(píng)價(jià)時(shí)能考慮到誤差的來源。4、新加坡 新加坡科學(xué)課程大綱中的科學(xué)探究中說明：在課程的整個(gè)過程中，學(xué)生在適當(dāng)?shù)幕顒?dòng)過程中學(xué)習(xí)并應(yīng)用如下的科學(xué)探究技能：用清楚、明確的術(shù)語(yǔ)來闡述一個(gè)能夠通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)的問題或問問題。對(duì)問題或現(xiàn)象提出可能的假設(shè)（嘗試性的解釋）。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)假設(shè)（提出的解釋）是否準(zhǔn)確。仔細(xì)地觀察和測(cè)量。以口頭或非口頭形式簡(jiǎn)明有效地交流信息。從數(shù)據(jù)

7、實(shí)行推導(dǎo)。以觀察和收集數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)提出解釋。陳述提出的解釋的局限性。以知道的數(shù)據(jù)為依據(jù)提出可證明的預(yù)測(cè)。從研究的結(jié)果產(chǎn)生新的觀點(diǎn)或問題并開始第二輪的研究。描述數(shù)據(jù)的趨勢(shì)，即使模式不是很確切。分析另一種解釋和過程。 科學(xué)探究過程的七個(gè)要素中，實(shí)行實(shí)驗(yàn)收集證據(jù)這個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)展得最好，其次是交流與合作、分析與論證水平，薄弱環(huán)節(jié)是猜想與假設(shè)。這七個(gè)要素在初中階段發(fā)展比較緩慢，高中發(fā)展快一些，尤其是學(xué)生的評(píng)估水平發(fā)展的速度最快。 男生的科學(xué)探究水平的總體水平略好于女生，他們的差異主要是在高一、高二年級(jí)，但是他們科學(xué)探究水平的發(fā)展趨勢(shì)相近。從各品質(zhì)男女生發(fā)展情況看，除了獨(dú)創(chuàng)性品質(zhì)男女生在高中階段有顯著差異外，其

8、他品質(zhì)存有差異但不顯著。 重點(diǎn)學(xué)校學(xué)生的科學(xué)探究水平略好于普通學(xué)校，但是他們之間的差異不顯著。從各個(gè)年級(jí)情況看，他們的差異主要在高一和高三年級(jí)。從各品質(zhì)發(fā)展情況看，重點(diǎn)學(xué)校與普通學(xué)校在高中階段發(fā)展趨勢(shì)出現(xiàn)顯著差異。4、新加坡 新加坡科學(xué)課程大綱中的科學(xué)探究中說明：在課程的整個(gè)過程中，學(xué)生在適當(dāng)?shù)幕顒?dòng)過程中學(xué)習(xí)并應(yīng)用如下的科學(xué)探究技能：用清楚、明確的術(shù)語(yǔ)來闡述一個(gè)能夠通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)的問題或問問題。對(duì)問題或現(xiàn)象提出可能的假設(shè)（嘗試性的解釋）。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)假設(shè)（提出的解釋）是否準(zhǔn)確。仔細(xì)地觀察和測(cè)量。以口頭或非口頭形式簡(jiǎn)明有效地交流信息。從數(shù)據(jù)實(shí)行推導(dǎo)。以觀察和收集數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)提出解釋。陳述提出

9、的解釋的局限性。以知道的數(shù)據(jù)為依據(jù)提出可證明的預(yù)測(cè)。從研究的結(jié)果產(chǎn)生新的觀點(diǎn)或問題并開始第二輪的研究。描述數(shù)據(jù)的趨勢(shì)，即使模式不是很確切。分析另一種解釋和過程。（3）既注重實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，又重視實(shí)驗(yàn)的過程 中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)很重視培養(yǎng)學(xué)生的基本功，重視教給學(xué)生重要的物理實(shí)驗(yàn)方法，但是較少注重學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程真正的理解和體會(huì)。 制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究活動(dòng)中起著承上啟下的作用，是連接猜想假設(shè)和實(shí)驗(yàn)的橋梁。普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生“知道實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蜅l件、制定實(shí)驗(yàn)方案、嘗試選擇實(shí)驗(yàn)方法及所需要的裝置與器材，考慮實(shí)驗(yàn)的變量及其控制方法”。不過，在實(shí)際的物理教學(xué)中，學(xué)生較少有機(jī)會(huì)去制定探究計(jì)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方

10、案，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方面的水平極其不利。要讓學(xué)生具備什么樣的水平，最好的方法就是讓學(xué)生去經(jīng)歷相對(duì)應(yīng)的過程。在教學(xué)中，教師應(yīng)該對(duì)制定計(jì)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案方面的教學(xué)給予必要的注重，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法，合理安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間，盡量讓學(xué)生親自經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程，根據(jù)假設(shè)來思考探究的目的和條件，體會(huì)將猜想假設(shè)的驗(yàn)證具體化、程序化的過程，分析實(shí)驗(yàn)要解決的主要問題，提出解決方法并形成合理的實(shí)驗(yàn)方案，并且在實(shí)驗(yàn)探究結(jié)束后，組織學(xué)生實(shí)行討論，評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)劣，提出修改意見，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案。 近年來，把提升學(xué)生的科學(xué)探究水平作為科學(xué)教育的主要目標(biāo)已得到國(guó)內(nèi)外教育工作者的廣泛認(rèn)同。 圍繞著培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究水平和創(chuàng)

11、新精神，很多發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家已經(jīng)開始或提倡以科學(xué)探究為主的多元化學(xué)習(xí)方式，并且形成了以探究學(xué)習(xí)、探究教學(xué)及提升學(xué)生科學(xué)探究水平為核心的教育研究和教育改革熱潮。 在科學(xué)教育中引入科學(xué)探究，促動(dòng)學(xué)生實(shí)行探究性學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生理解科學(xué)知識(shí)、培養(yǎng)各方面水平、提升學(xué)習(xí)積極性和求知欲等等。第一節(jié) 科學(xué)探究和科學(xué)探究水平一、科學(xué)探究的涵義 按照我國(guó)的漢語(yǔ)大詞典的解釋，探究是指“探索研究”，即努力尋找答案、解決問題。牛津英語(yǔ)詞典對(duì)探究的解釋是：求索知識(shí)或信息，特別是求真的活動(dòng)；是搜尋、研究調(diào)查、檢驗(yàn)的活動(dòng)；是提問和質(zhì)疑的活動(dòng)。廣義的探究泛指一切獨(dú)立解決問題的活動(dòng)，是人類的天性，存有于我們生活中的方方面面。

12、狹義的探究專指科學(xué)探究或科學(xué)研究。美國(guó)學(xué)者韋爾奇等人曾對(duì)此作了簡(jiǎn)單的說明：“探究是人類尋求信息和理解的一般過程。從廣義上說，探究是一種思維方式?？茖W(xué)探究是一般探究的子集（Subset），它的對(duì)象是自然界，是在某種信仰和假設(shè)的指導(dǎo)下實(shí)行的?！奔纯茖W(xué)探究是對(duì)自然界的一種有理論指導(dǎo)的探究。 關(guān)于科學(xué)課程中的科學(xué)探究的涵義，美國(guó)的國(guó)家科學(xué)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)給出了比較詳細(xì)的說明：探究是一種多側(cè)面的活動(dòng)，需要做觀察；需要提出問題；需要查閱書刊及其他信息源以便弄清楚什么情況已經(jīng)是為人所知的東西；需要設(shè)計(jì)調(diào)研方案；需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)證據(jù)來檢驗(yàn)已經(jīng)為人所知的東西；需要使用各種手段來搜集、分析和解讀數(shù)據(jù)；需要提出答案、解釋和預(yù)測(cè)

13、；需要把研究結(jié)果告之于人。探究需要明確假設(shè)，需要使用判斷思維和邏輯思維，需要考慮可能的其他解釋。 我國(guó)的普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)解讀中提出： 科學(xué)探究是一種學(xué)習(xí)方式，是學(xué)習(xí)目標(biāo)，也是學(xué)習(xí)內(nèi)容。 從學(xué)生的角度來看，科學(xué)探究是一種學(xué)習(xí)方式，學(xué)生在科學(xué)探究活動(dòng)中，通過經(jīng)歷與科學(xué)工作者實(shí)行科學(xué)探究時(shí)的相似過程，學(xué)習(xí)物理知識(shí)與技能，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣，學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)探究方法，領(lǐng)悟科學(xué)的思想和精神。 科學(xué)探究方法是一種程序性知識(shí)，學(xué)生對(duì)探究方法的掌握以及對(duì)探究意義的理解，都有一個(gè)系統(tǒng)學(xué)習(xí)和持續(xù)加深理解的過程，是物理課中的重要教學(xué)內(nèi)容。二、科學(xué)探究水平的界定 指學(xué)生在物理課程學(xué)習(xí)中的自主學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)過程，即

14、能從日常生活、自然現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象的觀察中發(fā)現(xiàn)與物理學(xué)相關(guān)的問題，并且能通過提出問題、調(diào)查研究、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、表達(dá)與交流等探究性活動(dòng)，獲取知識(shí)、技能和方法?？茖W(xué)探究水平是保證學(xué)生順利完成探究性活動(dòng)的心理特征。 它具有以下六個(gè)主要特點(diǎn)：（1）科學(xué)探究水平表現(xiàn)在學(xué)生實(shí)行探究性學(xué)習(xí)的活動(dòng)中，并在活動(dòng)中得到發(fā)展。（2）科學(xué)知識(shí)和探究技能是有機(jī)結(jié)合的。（3）探究活動(dòng)具有外顯性，探究過程中有能夠看得見的環(huán)節(jié)。（4）探究活動(dòng)的實(shí)行具有靈活性和協(xié)調(diào)性。（5）科學(xué)探究活動(dòng)具有集體性、合作性和交流性，是一種集體性的協(xié)作活動(dòng)。（6）探究活動(dòng)具有循序漸進(jìn)性。 我國(guó)的物理課程標(biāo)準(zhǔn)指出，科學(xué)探究過程包括七個(gè)要素： 提出問題 猜

15、想與假設(shè) 制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 實(shí)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù) 分析與論證 評(píng)估 交流與合作 學(xué)生在實(shí)行科學(xué)探究時(shí)，其過程能夠涉及所有的要素，也能夠只涉及部分要素。物理實(shí)驗(yàn)和科學(xué)探究不但是物理教學(xué)中的重要內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式，也是物理教學(xué)中的教學(xué)目標(biāo)。高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)科學(xué)探究及物理實(shí)驗(yàn)水平提出了明確的要求。三、科學(xué)探究要素水平的分類 在探究水平的評(píng)價(jià)方面，英國(guó)國(guó)家科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)學(xué)生的心理特點(diǎn)和個(gè)性差異，將學(xué)生科學(xué)探究水平的達(dá)成目標(biāo)分成9個(gè)水平。 根據(jù)我國(guó)物理課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)科學(xué)探究及物理實(shí)驗(yàn)水平提出的要求，結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況和學(xué)生的個(gè)性心理特點(diǎn)，在評(píng)價(jià)中學(xué)生的科學(xué)探究水平水平時(shí)，從考查科學(xué)探究過程的七個(gè)要素的水平出

16、發(fā)，制定中學(xué)生的科學(xué)探究要素水平的六個(gè)等級(jí)：水平1：學(xué)生能夠通過對(duì)日常生活、自然現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，提出自己的看法，并做簡(jiǎn)單的預(yù)測(cè)。能按要求用一些簡(jiǎn)單的儀器和工具來收集數(shù)據(jù)，如用刻度尺測(cè)量物體的長(zhǎng)度；用溫度計(jì)測(cè)量溫度；用天平測(cè)量質(zhì)量等。能在教師的協(xié)助下實(shí)行合理的實(shí)驗(yàn)，并能簡(jiǎn)單解釋為什么實(shí)驗(yàn)是合理的。能用一種方式(表格、圖示或圖像等)簡(jiǎn)單記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)觀察和測(cè)量的結(jié)果做出簡(jiǎn)單解釋。能說出實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題，用口頭方式向同學(xué)表述自己的解釋。水平2：學(xué)生能夠通過對(duì)日常生活、自然現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，提出與物理學(xué)相關(guān)的問題，并用自己的語(yǔ)言實(shí)行口頭或書面的簡(jiǎn)單描述。會(huì)形成能夠用實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)的假說；能嘗試

17、通過控制變量，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中能描述和表現(xiàn)出怎樣保持其他因素相同而改變一個(gè)因素，選擇合適的儀器實(shí)行觀察和測(cè)量。能用表格和圖示清楚地表現(xiàn)觀測(cè)的結(jié)果，初步地標(biāo)記一些點(diǎn)繪制簡(jiǎn)單的圖。能利用收集的數(shù)據(jù)，為所探究的問題提供一個(gè)合理的解釋，將結(jié)論同科學(xué)知識(shí)和理解建立聯(lián)系。能對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)行簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)，向他人展示收集的數(shù)據(jù)和結(jié)論，能夠傾聽并尊重他人的解釋。水平3：學(xué)生能夠通過對(duì)日常生活、自然現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，提出與物理學(xué)相關(guān)的問題，并能確定適合實(shí)行科學(xué)探究的問題。能夠依據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)知識(shí)和理解做出預(yù)測(cè)，在包括少量因素的情境中確定關(guān)鍵因素。能選擇適當(dāng)?shù)膬x器，實(shí)行比較精確的觀察和測(cè)量，開始重復(fù)觀測(cè)和測(cè)量，

18、思考和觀察測(cè)量中的異?，F(xiàn)象，并試著實(shí)行簡(jiǎn)單的解釋。系統(tǒng)地記錄觀測(cè)結(jié)果，并用曲線圖描述數(shù)據(jù)，明確數(shù)據(jù)間的關(guān)系，并以此為證據(jù)得出同實(shí)驗(yàn)證據(jù)相一致的結(jié)論。能用適當(dāng)?shù)目茖W(xué)語(yǔ)言交流實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)提出的假設(shè)和方案實(shí)行簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)，提出改進(jìn)意見，給出理由。7科學(xué)探究能力及其培養(yǎng) 水平4：能用較準(zhǔn)確的科學(xué)語(yǔ)言描述適合實(shí)行科學(xué)探究的問題。應(yīng)用科學(xué)知識(shí)和理解確定應(yīng)考慮的實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵因素，并做出預(yù)測(cè)。能按一定的精度要求應(yīng)用有刻度的儀器實(shí)行觀測(cè)。實(shí)行充分的觀察和測(cè)量，具有重復(fù)測(cè)量的意識(shí)，能對(duì)遇到的一些不同之處實(shí)行重復(fù)觀察和測(cè)量，并提出解釋。能選擇帶量度的曲線圖有效地表示數(shù)據(jù)，識(shí)別同主要類型或趨勢(shì)不一致的觀測(cè)結(jié)果。能以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為

19、證據(jù)，得出相一致的結(jié)論，并用科學(xué)知識(shí)和理解解釋這些結(jié)論。明白實(shí)驗(yàn)方案存有缺陷，并提出改進(jìn)的意見。利用適當(dāng)?shù)目茖W(xué)語(yǔ)言來交流定量的數(shù)據(jù)和定性的分析。 水平5：整合個(gè)人和他人提出的一系列問題，利用科學(xué)知識(shí)和理解力把這些問題轉(zhuǎn)變成能夠探究的形式。能在包含一些因素的情境中確定關(guān)鍵因素并做出預(yù)測(cè)。利用科學(xué)知識(shí)和理解，制定合適的探究方法，寫出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案。有效地選擇和利用儀器，用一定范圍的裝置實(shí)行系統(tǒng)精確的觀測(cè)。理解到重復(fù)測(cè)量的意義，懂得為得到可靠的數(shù)據(jù)，需要實(shí)行重復(fù)測(cè)量的必要性。清楚精確地表現(xiàn)定量觀察的結(jié)果和處理后的數(shù)據(jù)，用曲線表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。得出同實(shí)驗(yàn)證據(jù)相一致的結(jié)論，并用科學(xué)知識(shí)和理解解釋這些結(jié)論，開

20、始思考收集的數(shù)據(jù)是否足以得出這些結(jié)論。理解到實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并實(shí)行較詳細(xì)的解釋，提出優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案的建議。能用科學(xué)語(yǔ)言向他人表述自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過程和解釋。 水平6：能夠發(fā)現(xiàn)一系列問題內(nèi)在的相關(guān)性，并把自己的思想轉(zhuǎn)化為可探究的問題形式。在復(fù)雜的情境中和變量不能容易控制的情境中，能確定應(yīng)考慮的關(guān)鍵因素，做出可實(shí)行探究的假設(shè)，并寫出實(shí)驗(yàn)方案，確定需要使用的儀器。能理解到不同的實(shí)驗(yàn)任務(wù)應(yīng)該用不同的實(shí)驗(yàn)策略，應(yīng)用科學(xué)知識(shí)選擇合適的實(shí)驗(yàn)策略。能熟練、準(zhǔn)確地使用儀器裝置，決定在定性研究中哪些觀察是相關(guān)的，在實(shí)驗(yàn)記錄中哪些觀察包括了細(xì)節(jié)，決定測(cè)定的精確度，并收集檢驗(yàn)變量間相關(guān)性的數(shù)據(jù)。確定觀測(cè)中的異常現(xiàn)

21、象，并能實(shí)行因果推理，在繪制曲線時(shí)，酌情考慮這些量。從實(shí)驗(yàn)中得出結(jié)論，注意到假設(shè)與探究結(jié)果間的差異，并實(shí)行解釋。對(duì)用以表示結(jié)果的曲線和表格實(shí)行評(píng)價(jià)，能識(shí)別數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)。理解探究過程中的優(yōu)缺點(diǎn)，實(shí)行解釋并提出適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)意見。能用精確的科學(xué)語(yǔ)言，結(jié)合口頭、書面、多媒體等多種形式，向他人表述所作的探究工作，以有力的證據(jù)為探究結(jié)論辯護(hù)，能傾聽他人的批評(píng)意見并做出得體的反應(yīng)。第二節(jié) 科學(xué)探究在科學(xué)教育中的發(fā)展一、在國(guó)外的發(fā)展情況 探究教學(xué)思想的形成和發(fā)展已有兩三百年的歷史。早在培根、赫胥黎、斯賓賽、盧梭等人的教育主張中便初見端倪。盧梭提出的自然主義教育主張兒童從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)事物，而經(jīng)驗(yàn)主要來源于“行”和“探

22、究”。德國(guó)教育家第斯多惠于1835年在其著作寫給德國(guó)教師的教學(xué)法指南中提出了探討發(fā)現(xiàn)的教學(xué)法原則。英國(guó)化學(xué)家、科學(xué)教育家阿姆斯特朗也在其教育論著科學(xué)方法的教學(xué)中提出了要把科學(xué)探究發(fā)現(xiàn)的方法引入科學(xué)教學(xué)中的主張。 19世紀(jì)末20世紀(jì)初，教育家杜威提出探究是兒童天生四大本能之一，并且提出“從做中學(xué)”的教學(xué)思想，認(rèn)為學(xué)生應(yīng)該在“做”中思維，通過思維提出問題和解決問題，并在“做”中驗(yàn)證效果。杜威所提倡的“做”實(shí)際上就是探究，做中學(xué)就是在探究的基礎(chǔ)上自主建構(gòu)知識(shí)?！白鲋袑W(xué)”就是“探究中學(xué)”。 20世紀(jì)50、60年代，著名的認(rèn)知心理學(xué)家布魯納積極倡導(dǎo)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)（發(fā)現(xiàn)式探究），認(rèn)為學(xué)生們應(yīng)該以做科學(xué)的方式來學(xué)

23、習(xí)科學(xué)。布魯納指出，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)能夠：激發(fā)內(nèi)在動(dòng)機(jī)；促動(dòng)發(fā)現(xiàn)策略的習(xí)得與發(fā)展；促動(dòng)對(duì)知識(shí)更加牢固的掌握。 美國(guó)芝加哥大學(xué)教授、教育家施瓦布1961年在哈佛大學(xué)舉行的紀(jì)念演講會(huì)上，作了題為作為探究的科學(xué)教學(xué)（The Teaching of Science as Enquiry）的報(bào)告，明確提出了科學(xué)教學(xué)根本不同的方法探究性學(xué)習(xí)（enquiry learning）。施瓦布建議，教師必須用探究的方法來教科學(xué)，學(xué)生則必須使用探究的方法來學(xué)習(xí)科學(xué)。這其中包括兩個(gè)方面：一是通過探究來展開教學(xué)（Teaching by Enquiry），二是把科學(xué)作為一個(gè)探究過程（Science as Enquiry）。 施瓦布

24、建議科學(xué)教師考慮下面的三種實(shí)驗(yàn)方式： 1、學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)或教材中提出的問題及研究方案實(shí)行實(shí)驗(yàn)以發(fā)現(xiàn)它們之間未知的聯(lián)系。 2、教材只提出問題，研究方案和問題答案留給學(xué)生自行提出。 3、學(xué)生在沒有課本或?qū)嶒?yàn)手冊(cè)提供問題的情況下，直接面對(duì)現(xiàn)象提出問題，收集證據(jù)，并根據(jù)自己的研究提出科學(xué)的解釋。 施瓦布還提出了一種“對(duì)探究的探究”（enquiry into enquiry）的方法，即由教師提供給學(xué)生科學(xué)研究讀物和報(bào)告，學(xué)生就其中的細(xì)節(jié)實(shí)行分析和討論：研究的問題，收集的數(shù)據(jù)，所用技術(shù)的作用，對(duì)數(shù)據(jù)的解釋以及科學(xué)家在研究中得到的結(jié)論。通過這種方式，學(xué)生理解到科學(xué)知識(shí)的構(gòu)成及科學(xué)知識(shí)是如何獲得的，能夠使學(xué)

25、生對(duì)科學(xué)探究的過程和本質(zhì)特征形成準(zhǔn)確的理解。 1993年，戴維豪里做了一個(gè)概述，結(jié)論是：探究性教學(xué)對(duì)于學(xué)生的作用是多方面的，包括提升科學(xué)素養(yǎng)、熟悉科學(xué)過程、擴(kuò)大科學(xué)詞匯知識(shí)、增進(jìn)科學(xué)概念理解和批判性思維、以及樹立積極的科學(xué)態(tài)度，從總體上肯定了探究性的方法。 20世紀(jì)90年代，美國(guó)的教育改革進(jìn)一步深化和拓展，1990年美國(guó)科學(xué)促動(dòng)會(huì)發(fā)表了2061計(jì)劃的系列報(bào)告（包括面向全體美國(guó)人的科學(xué)、科學(xué)素養(yǎng)的基準(zhǔn)和科學(xué)教育改革的藍(lán)本），認(rèn)為科學(xué)教學(xué)應(yīng)該：培養(yǎng)和利用學(xué)生的好奇心和創(chuàng)造性；強(qiáng)調(diào)理解的質(zhì)，而不是強(qiáng)調(diào)信息的量；在不同的情況下要以不同的方式傳授概念；讓學(xué)生將某些科學(xué)上的想法公之于眾，與他人共同工作；培

26、養(yǎng)學(xué)生對(duì)證據(jù)、邏輯和科學(xué)見解提出疑問的習(xí)慣；讓學(xué)生懂得社會(huì)對(duì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的影響，也知道科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)的沖擊。 1996美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)制定了美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)闡明了科學(xué)教育中探究性教學(xué)的重要性及其主要組成部分，明確提出科學(xué)學(xué)習(xí)要以科學(xué)探究為核心，強(qiáng)調(diào)給學(xué)生提供感受科學(xué)探究過程和方法的機(jī)會(huì)，強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究水平（包括科學(xué)交流水平與合作水平）的培養(yǎng)。他們認(rèn)為科學(xué)學(xué)習(xí)的中心環(huán)節(jié)就是探究，在教學(xué)中，教師應(yīng)該從科學(xué)理解論的角度讓學(xué)生理解科學(xué)和科學(xué)探究的本質(zhì)，“使學(xué)生的學(xué)習(xí)集中于探究”，在科學(xué)學(xué)習(xí)的過程中體會(huì)觀察、推理、假設(shè)等一些科學(xué)過程，用邏輯、 想象以及以證據(jù)為基礎(chǔ)的思維來形成并修正科學(xué)解釋、識(shí)

27、別和分析各種模型、交流并捍衛(wèi)自己得出的科學(xué)結(jié)論。教師還應(yīng)該結(jié)合具體內(nèi)容明確地向?qū)W生介紹一些科學(xué)觀點(diǎn)，如“理論知識(shí)指導(dǎo)科學(xué)探究”、“科學(xué)家依賴技術(shù)手段增強(qiáng)數(shù)據(jù)收集和處理水平”等。 1988年7月，英國(guó)議會(huì)通過了1988教育改革法案，在英格蘭和蘇格蘭設(shè)置國(guó)家統(tǒng)一課程。該法案規(guī)定，中小學(xué)要開設(shè)兩類課程：核心課程和基礎(chǔ)課程。并且首次將科學(xué)課程與英語(yǔ)、數(shù)學(xué)列為核心課程。1989年，教育和科學(xué)部正式頒布了英國(guó)的國(guó)家科學(xué)課程，提出科學(xué)教育應(yīng)注重學(xué)生理解科學(xué)概念、訓(xùn)練科學(xué)研究方法、建立科學(xué)和其他知識(shí)的聯(lián)系、理解科學(xué)對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)、理解科學(xué)教育對(duì)個(gè)人發(fā)展的貢獻(xiàn)以及理解科學(xué)知識(shí)的本質(zhì)。并且在教學(xué)中通過探究活動(dòng)，培養(yǎng)

28、學(xué)生提出問題、作出假設(shè)和預(yù)測(cè)、實(shí)行實(shí)驗(yàn)探究、交流探究方法和經(jīng)驗(yàn)等多種科學(xué)技能和方法。 1989年2月，日本文部省頒布了新的教學(xué)大綱學(xué)習(xí)指導(dǎo)要領(lǐng)，在理科課程設(shè)置方面，“新大綱”的主要特點(diǎn)是：通過光輝燦爛的自然科學(xué)成果來引出科學(xué)的基本概念，加入一些與日常生活相關(guān)的、容易引起學(xué)生興趣的應(yīng)用科學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)通過探索研究活動(dòng)，培養(yǎng)科學(xué)的觀點(diǎn)和思維的方法，理解科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人類生活的關(guān)系。1999年3月，文部省頒布了新的高中學(xué)習(xí)指導(dǎo)要領(lǐng)(教學(xué)大綱)，新大綱規(guī)定了理科基礎(chǔ)課程的目標(biāo)：“提升對(duì)自然的關(guān)心與探究心，實(shí)行觀察、實(shí)驗(yàn)等，培養(yǎng)科學(xué)探究的水平和態(tài)度，深入理解自然的事物和現(xiàn)象，培養(yǎng)科學(xué)的自然觀?！?199

29、5年韓國(guó)“教育改革委員會(huì)” 確立了與教育國(guó)際化、終身化相適合的“新教育體系的改革方案”，即“5.31教育改革”方案。其核心內(nèi)容中提到要改善授課方式和評(píng)價(jià)方式，培養(yǎng)兒童的創(chuàng)意性和思考水平，盡量克服以講課為主的教學(xué)方法；教育要考慮到學(xué)生的個(gè)性、水平和要求，發(fā)展能夠適合社會(huì)變化的創(chuàng)造水平。在韓國(guó)的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中，從小學(xué)、初中的科學(xué)到高中的物理等都非常重視科學(xué)探究。其科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)，物理課程的培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生理解基本的物理概念并應(yīng)用其去解釋自然現(xiàn)象；學(xué)習(xí)科學(xué)方法和探究過程并應(yīng)用其于問題解決；保持學(xué)習(xí)物理的興趣并進(jìn)而養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度；能意識(shí)到物理概念是持續(xù)發(fā)展的，物理對(duì)技術(shù)和社會(huì)發(fā)展是有重大影響的。由此

30、能夠看出，與學(xué)生認(rèn)知發(fā)展水平相一致的關(guān)鍵的科學(xué)概念應(yīng)在學(xué)生們熟悉的情景下通過學(xué)生的具體經(jīng)驗(yàn)實(shí)行，也就是說，初中學(xué)生應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查、實(shí)驗(yàn)等探究活動(dòng)來理解科學(xué)概念、原理、規(guī)律等。 新加坡的基礎(chǔ)教育改革突出了科學(xué)教育的重要性，在教學(xué)方法上，新加坡提倡實(shí)行新的教學(xué)方法，如：上課時(shí)鼓勵(lì)分組自由討論；在課堂上解決具體問題，擺脫認(rèn)為只有一個(gè)最好答案的想法等。 新加坡的教學(xué)方法改革實(shí)現(xiàn)了三個(gè)轉(zhuǎn)變： (1)從以教師指導(dǎo)為中心、以應(yīng)試為基礎(chǔ)向以學(xué)生為中心、以探究為基礎(chǔ)的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變； (2)從個(gè)別化學(xué)習(xí)向達(dá)到協(xié)作學(xué)習(xí)和獨(dú)立學(xué)習(xí)的平衡轉(zhuǎn)變； (3)從以課本為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)向更可信的、參與發(fā)現(xiàn)過程的形式轉(zhuǎn)變。并且強(qiáng)

31、調(diào)在物理等科學(xué)課程的教學(xué)中注重科學(xué)探究，讓學(xué)生在探究學(xué)習(xí)的過程中掌握知識(shí)、培養(yǎng)探究水平。7科學(xué)探究能力及其培養(yǎng)二、在我國(guó)的發(fā)展情況 1999年6月，中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于深化教育改革全面推動(dòng)素質(zhì)教育的決定中指出：“智育工作要轉(zhuǎn)變教育觀點(diǎn)，改革人才培養(yǎng)模式，積極實(shí)行啟發(fā)式和討論式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新的意識(shí)，切實(shí)提升教學(xué)質(zhì)量。要讓學(xué)生感受、理解知識(shí)產(chǎn)生和發(fā)展的過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新思維習(xí)慣，重視培養(yǎng)學(xué)生收集處理信息的水平、獲取新知識(shí)的水平、分析和解決問題的水平、語(yǔ)言文字表達(dá)水平以及團(tuán)結(jié)協(xié)作和社會(huì)活動(dòng)的水平。” 2001年國(guó)務(wù)院關(guān)于基礎(chǔ)教育改革與發(fā)展的決定指明要“構(gòu)建符合素質(zhì)教育要求的新

32、的基礎(chǔ)教育課程體系”，強(qiáng)調(diào)在基礎(chǔ)教育中要“重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐水平”，強(qiáng)調(diào)要改變教學(xué)觀點(diǎn)和教學(xué)方式，“展開研究性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、研究問題、解決問題的水平；鼓勵(lì)合作學(xué)習(xí)，促動(dòng)學(xué)生之間相互交流、共同發(fā)展，促動(dòng)師生教學(xué)相長(zhǎng)”。同年6月，教育部制定了基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行），確定了基礎(chǔ)教育課程改革的具體目標(biāo)，指明要“改變課程實(shí)施過于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)、死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練的現(xiàn)狀，倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、樂于探究、勤于動(dòng)手，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的水平、獲取新知識(shí)的水平、分析和解決問題的水平以及交流與合作的水平”。 全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）特別將科學(xué)探究納入內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中，強(qiáng)調(diào)要將“科學(xué)探

33、究滲透在教材和教學(xué)過程的各個(gè)部分”，要增強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)不但對(duì)“知識(shí)與技能”提出了基本要求，而且對(duì)“過程與方法”和“情感態(tài)度與價(jià)值觀”都提出了相對(duì)應(yīng)要求，提出“物理課程應(yīng)改變過度強(qiáng)調(diào)知識(shí)傳承的傾向，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程”， 學(xué)生不但應(yīng)學(xué)習(xí)物理知識(shí)和技能，還應(yīng)經(jīng)歷一些科學(xué)探究過程，“通過科學(xué)探究，使學(xué)生經(jīng)歷基本的科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，發(fā)展初步的科學(xué)探究水平，形成尊重事實(shí)、探索真理的科學(xué)態(tài)度?！?科學(xué)探究也是高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）的重要內(nèi)容，其基本理念中提出“在課程實(shí)施上注重自主學(xué)習(xí)”，高中物理課程應(yīng)該“促動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生積極參與，樂于探究，勇于實(shí)驗(yàn)，勤于思考?！睉?yīng)

34、該改變教學(xué)方式，“通過多樣化的教學(xué)方式，協(xié)助學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)與技能，培養(yǎng)其科學(xué)探究水平，使其逐步形成科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神?！痹谛抡n標(biāo)的指導(dǎo)下，我國(guó)很多地方都展開了探究教學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究。三、國(guó)外對(duì)科學(xué)探究水平的要求及評(píng)價(jià) 1、美國(guó) 美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)將K12年級(jí)的學(xué)生分為K4年級(jí)、58年級(jí)和912年級(jí)三個(gè)學(xué)習(xí)階段，針對(duì)這三個(gè)階段，提出了學(xué)生實(shí)行科學(xué)探究所需要的基本水平，并且做了詳細(xì)的說明。其中912年級(jí)相當(dāng)于我國(guó)的高中階段，美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這個(gè)階段學(xué)生的科學(xué)探究水平的要求如下：（1）鑒定出那些起著指導(dǎo)科學(xué)研究作用的問題和概念。（2）設(shè)計(jì)并實(shí)施科學(xué)研究。（3）使用技術(shù)和數(shù)學(xué)改進(jìn)科學(xué)研究與交流。

35、（4）基于邏輯和證據(jù)建立并修改科學(xué)解釋和科學(xué)模型。（5）承認(rèn)并分析其他的解釋方案和模型。（6）交流科學(xué)觀點(diǎn)，并為之辯護(hù)。 美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中的探究標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于三個(gè)學(xué)段是統(tǒng)一的，隨著年級(jí)的升高，從幼兒園到12年級(jí)，對(duì)學(xué)生基本的探究水平的具體要求越來越復(fù)雜，反映了學(xué)生認(rèn)知的發(fā)展規(guī)律。探究標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)的這些重要的“認(rèn)知水平”超越了科學(xué)“過程技能”這個(gè)詞所指的如觀察、推論和實(shí)驗(yàn)等的含義。這里的探究水平要求學(xué)生能將這些過程與科學(xué)知識(shí)結(jié)合起來，利用科學(xué)的推理及批判性思維來提升他們對(duì)科學(xué)的理解。2、英國(guó) 根據(jù)學(xué)生心理特點(diǎn)和教學(xué)基礎(chǔ)，英國(guó)的課程標(biāo)準(zhǔn)將11年義務(wù)教育的學(xué)段分為57歲、711歲、1114歲、1416

36、歲四個(gè)階段，分別對(duì)各學(xué)段的學(xué)生提出了應(yīng)達(dá)標(biāo)的水平要求，其中1416歲階段相當(dāng)于我國(guó)初中和高一階段。其具體要求如下：（1）探索事物和現(xiàn)象以尋求規(guī)律性和典型事例；（2）會(huì)形成可用實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)的假說；（3）會(huì)提出研究任務(wù)和設(shè)計(jì)研究方法，在設(shè)計(jì)中能注意到解決問題的應(yīng)有步驟；（4）會(huì)選擇和使用合適的儀器、材料和測(cè)量工具來安全地、有效地完成研究任務(wù)；（5）會(huì)根據(jù)研究任務(wù)的需要作出系統(tǒng)的觀察記錄；（6）能注意到反常的結(jié)果；（7）能覺察到觀察、測(cè)量和方法中的變異性不可靠因素；（8）能從數(shù)據(jù)中判斷出變異和不可靠因素并作出解釋；會(huì)使用知識(shí)和技能解決實(shí)際問題；（9）能把自己的解答與實(shí)際問題作比較并予以評(píng)價(jià)；（10）在

37、設(shè)計(jì)、實(shí)行研究和作出評(píng)價(jià)時(shí)能考慮到誤差的來源。3、新西蘭 新西蘭科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（Science curriculum in the New Zealand）中提到，科學(xué)是一個(gè)整合了知識(shí)、技能和態(tài)度的過程?？茖W(xué)探究給學(xué)生提供了發(fā)展科學(xué)理解的重要機(jī)會(huì)，同樣，實(shí)行探究也提升了學(xué)生探索現(xiàn)象和解決實(shí)際問題所需要的科學(xué)技能和態(tài)度。隨著學(xué)習(xí)的深入，學(xué)生的探究技能應(yīng)該逐步趨于成熟。實(shí)行科學(xué)探究需要具備很多復(fù)雜的水平，包括注重（focusing）、計(jì)劃（planning）、收集信息（information gathering）、處理（processing）、解釋（interpreting）和報(bào)告（reportin

38、g）等方面的水平。 新西蘭科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)將學(xué)生應(yīng)該發(fā)展的科學(xué)探究水平分為四個(gè)要素：注重和計(jì)劃、收集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理和解釋、報(bào)告。針對(duì)每個(gè)要素，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)科學(xué)探究所需要的水平實(shí)行了水平劃分，提出了各水平所應(yīng)該達(dá)到的具體目標(biāo)。4、新加坡 新加坡科學(xué)課程大綱中的科學(xué)探究中說明：在課程的整個(gè)過程中，學(xué)生在適當(dāng)?shù)幕顒?dòng)過程中學(xué)習(xí)并應(yīng)用如下的科學(xué)探究技能：用清楚、明確的術(shù)語(yǔ)來闡述一個(gè)能夠通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)的問題或問問題。對(duì)問題或現(xiàn)象提出可能的假設(shè)（嘗試性的解釋）。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)假設(shè)（提出的解釋）是否準(zhǔn)確。仔細(xì)地觀察和測(cè)量。以口頭或非口頭形式簡(jiǎn)明有效地交流信息。從數(shù)據(jù)實(shí)行推導(dǎo)。以觀察和收集數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)提出解釋。陳述提出

39、的解釋的局限性。以知道的數(shù)據(jù)為依據(jù)提出可證明的預(yù)測(cè)。從研究的結(jié)果產(chǎn)生新的觀點(diǎn)或問題并開始第二輪的研究。描述數(shù)據(jù)的趨勢(shì)，即使模式不是很確切。分析另一種解釋和過程。第三節(jié) 中學(xué)生科學(xué)探究水平的結(jié)構(gòu)陳彥芬和高秀嶺通過度析英國(guó)國(guó)家科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)科學(xué)探究的教學(xué)要求，認(rèn)為可將包含科學(xué)探究水平的組成要素用下圖表示：圖91科學(xué)探究能力要素示意圖參照基爾福特的智力結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)上，建立了科學(xué)探究水平的結(jié)構(gòu)模型 第四節(jié) 科學(xué)探究水平水平及發(fā)展研究 一、理科學(xué)生科學(xué)探究水平現(xiàn)狀的調(diào)查研究 華南師范大學(xué)的張軍鵬采用調(diào)查測(cè)試的方法，選擇一所省重點(diǎn)中學(xué)和一所非重點(diǎn)中學(xué)的130名高三理科生為對(duì)象，測(cè)試當(dāng)前理科學(xué)生普遍的科學(xué)

40、探究水平情況。其研究結(jié)果為：學(xué)生不能準(zhǔn)確地提出并表述要探究的問題；學(xué)生推理論證的水平較強(qiáng)；學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的水平較弱；絕大部分學(xué)生具有推理預(yù)見的水平；學(xué)生的思維方式單一、缺乏反思、批判的精神；平時(shí)的物理學(xué)習(xí)成績(jī)與其探究水平強(qiáng)弱無關(guān)；不同學(xué)校的學(xué)生探究水平無明顯的差異。 根據(jù)研究結(jié)果，張軍鵬進(jìn)一步指出，我國(guó)理科學(xué)生的科學(xué)探究水平發(fā)展不平衡，尤其在提出問題、表述問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、反思批判方面的水平比較差。傳統(tǒng)教育無益于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究水平，當(dāng)前的高中物理教學(xué)方式對(duì)學(xué)生探究水平、創(chuàng)新水平等方面是低效的。在當(dāng)前的評(píng)價(jià)制度中，缺乏評(píng)價(jià)學(xué)生科學(xué)探究水平水平的標(biāo)準(zhǔn)和有效的運(yùn)行機(jī)制。重點(diǎn)和非重點(diǎn)的學(xué)生雖然在考試成

41、績(jī)上存有有差異，但在科學(xué)探究水平上處于同一起跑線?？梢?，利用科學(xué)探究方式學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)是可行的，展開探究式學(xué)習(xí)不受學(xué)校類型、學(xué)習(xí)成績(jī)高低的影響，是能夠普遍展開的，僅僅在實(shí)施探究式教學(xué)的起點(diǎn)和方式上，教師的指導(dǎo)水準(zhǔn)上有差異而已。二、中學(xué)生科學(xué)探究水平的發(fā)展研究 蔡美潔在構(gòu)建了科學(xué)探究水平結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，以水平品質(zhì)為主因素，結(jié)合科學(xué)探究水平在科學(xué)探究各環(huán)節(jié)的具體表現(xiàn)，確立了考查中學(xué)生科學(xué)探究水平的32個(gè)指標(biāo)。將這32個(gè)指標(biāo)設(shè)計(jì)成可供數(shù)據(jù)采集的測(cè)查中學(xué)生科學(xué)探究水平的調(diào)查問卷，對(duì)西安某中學(xué)初二到高三的學(xué)生實(shí)行調(diào)查，了解學(xué)生的科學(xué)探究水平現(xiàn)狀及發(fā)展變化情況。根據(jù)研究，得到以下結(jié)論： 中學(xué)生的科學(xué)探究水

42、平的發(fā)展趨勢(shì)是波動(dòng)變化的，高二年級(jí)最高，高三年級(jí)最低。各年級(jí)之間，存有顯著差異。初二和高三學(xué)生科學(xué)探究水平離散水準(zhǔn)比較高。 科學(xué)探究水平的五個(gè)品質(zhì)（即深刻性、靈活性、敏捷性、批判性和獨(dú)創(chuàng)性）隨著年級(jí)的增長(zhǎng)都有不同水準(zhǔn)的變化，高中階段比初中階段有所增加，高三時(shí)稍微降了一些。其中深刻性發(fā)展最穩(wěn)定，靈活性和獨(dú)創(chuàng)性水平發(fā)展得比較緩慢。 科學(xué)探究過程的七個(gè)要素中，實(shí)行實(shí)驗(yàn)收集證據(jù)這個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)展得最好，其次是交流與合作、分析與論證水平，薄弱環(huán)節(jié)是猜想與假設(shè)。這七個(gè)要素在初中階段發(fā)展比較緩慢，高中發(fā)展快一些，尤其是學(xué)生的評(píng)估水平發(fā)展的速度最快。 男生的科學(xué)探究水平的總體水平略好于女生，他們的差異主要是在高一、

43、高二年級(jí)，但是他們科學(xué)探究水平的發(fā)展趨勢(shì)相近。從各品質(zhì)男女生發(fā)展情況看，除了獨(dú)創(chuàng)性品質(zhì)男女生在高中階段有顯著差異外，其他品質(zhì)存有差異但不顯著。 重點(diǎn)學(xué)校學(xué)生的科學(xué)探究水平略好于普通學(xué)校，但是他們之間的差異不顯著。從各個(gè)年級(jí)情況看，他們的差異主要在高一和高三年級(jí)。從各品質(zhì)發(fā)展情況看，重點(diǎn)學(xué)校與普通學(xué)校在高中階段發(fā)展趨勢(shì)出現(xiàn)顯著差異。三、高中生科學(xué)探究若干要素水平等級(jí)及其發(fā)展的研究 梁潔以科學(xué)探究的幾個(gè)要素為切入點(diǎn)，通過考查學(xué)生探究要素的水平來衡量科學(xué)探究水平的高低。引入了科學(xué)探究要素水平等級(jí)的概念，設(shè)計(jì)相關(guān)科學(xué)探究要素的測(cè)查卷，將高中生的科學(xué)探究要素水平實(shí)行量化，并在此基礎(chǔ)上實(shí)行統(tǒng)計(jì)分析，探討了

44、高中生科學(xué)探究若干要素水平等級(jí)及其發(fā)展情況。（一）、高中生科學(xué)探究若干要素的總體情況得到以下結(jié)論：（1）高中生提出問題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)三個(gè)要素的總體平均分均在60分左右，都不算高；而分析和處理數(shù)據(jù)要素的總體平均分最低，只有40.47，剛剛達(dá)到水平3，等級(jí)一般。（2）在考查的四個(gè)要素中，“制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”要素的得分最高，為65.10。能夠明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，根?jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹贫ㄓ?jì)劃或設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟有一定的條理性，絕大部分學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選擇合適的儀器，多數(shù)學(xué)生具有控制變量的意識(shí)，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)能夠考慮到對(duì)變量實(shí)行控制，但多數(shù)學(xué)生不是很明確實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵步驟。 （3）高中生“提出問題”

45、要素的得分排在第二，平均水平處于第4等級(jí)，屬于較好等級(jí)。（4）學(xué)生在“猜想與假設(shè)”方面的得分并不高，尤其在新穎獨(dú)特性方面的得分是最低的。（5）“分析和處理數(shù)據(jù)”要素的得分最低，剛剛達(dá)到一般水平?！澳馨l(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)并做出解釋” 、“能利用圖像、圖表等方式處理數(shù)據(jù)”。 高中生提出問題的水平隨著年級(jí)的升高得到提升，在高三時(shí)發(fā)展最快，平均分達(dá)到70.69，水平較好。高一年級(jí)與高三年級(jí)間存有顯著差異；高二年級(jí)與高三年級(jí)間存有顯著差異；高一年級(jí)與高二年級(jí)間不存有顯著差異?？梢姡咧猩岢鰡栴}的水平在高三時(shí)得到較快的發(fā)展，達(dá)到質(zhì)變的效果。（二）、高中生科學(xué)探究要素隨年級(jí)的發(fā)展規(guī)律1、提出問題要素2、猜想與假設(shè)

46、要素 在三個(gè)年級(jí)中，高一學(xué)生的猜想與假設(shè)要素的平均分最低。高一學(xué)生剛進(jìn)入高中階段的學(xué)習(xí)，新的學(xué)習(xí)環(huán)境和內(nèi)容，以及物理知識(shí)的缺乏，都會(huì)限制他們思維的活躍性、開闊性和創(chuàng)造性。高二學(xué)生掌握的物理知識(shí)內(nèi)容和具有的探究經(jīng)驗(yàn)都得到了豐富，思維得到了進(jìn)一步地發(fā)展，也會(huì)較高一年級(jí)學(xué)生活躍，所以高二學(xué)生在該要素的平均分比高一學(xué)生約高8分。到了高三時(shí)，學(xué)生的水平有所下降，也許是面臨畢業(yè)和高考的壓力，學(xué)習(xí)緊張，任務(wù)繁重，限制了他們的發(fā)散性思維。3、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要素 隨著年級(jí)的升高，學(xué)生制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的水平呈上升趨勢(shì)，等級(jí)由一般到較好。由此能夠看出，隨著物理學(xué)習(xí)的深入，學(xué)生掌握了更多的物理知識(shí)，積累了更多的

47、實(shí)驗(yàn)探究經(jīng)驗(yàn)，并且，學(xué)生物理思維的邏輯性、科學(xué)性和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟的條理性等方面都得到了一定的培養(yǎng)。通過物理課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)一些重要的物理實(shí)驗(yàn)方法（如控制變量法）的掌握情況也越來越好。4、分析和處理數(shù)據(jù)要素 高中生分析和處理數(shù)據(jù)要素的水平呈波動(dòng)變化，且三個(gè)年級(jí)的得分均偏低。高一最低，平均分只有32.97，水平較差；在高二時(shí)，學(xué)生經(jīng)過一年時(shí)間的學(xué)習(xí)，在平時(shí)的練習(xí)、實(shí)驗(yàn)探究和考試中，積累了很多分析和處理數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)，水平提升較快；高三時(shí)有所下降，原因可能是面臨畢業(yè)和升學(xué)，學(xué)生的精力和時(shí)間都用在解決模式化的物理問題，面對(duì)形式靈活的探究性問題，他們采用的方式和手段單一，不愿意花時(shí)間去思考。 （1）在研究的

48、四個(gè)探究要素中，男女生的平均分表現(xiàn)不平衡狀態(tài)。（2）在猜想與假設(shè)方面，男生的平均得分比女生高1.85，水平略高于女生。（3）男生提出問題要素的平均得分為57.26，比女生低10.49。（4）在制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析和處理數(shù)據(jù)方面，女生的均分都略高于男生。 （三）、性別對(duì)高中生科學(xué)探究若干要素水平的影響第五節(jié) 中學(xué)生科學(xué)探究水平的培養(yǎng)（1）營(yíng)造寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境，引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生提出問題 問題的產(chǎn)生源于情境，在有意義的探究式教學(xué)中，教師要充分重視學(xué)生的主體性，改變單一的講授式教學(xué)，把學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容置于具備目的性、適合性、新穎性的問題情境中，引起學(xué)生的問題意識(shí)，留給學(xué)生獨(dú)自思考的時(shí)間。問題的提出需要寬

49、松的環(huán)境，良好的、寬松的課堂氣氛是引導(dǎo)學(xué)生提問的重要條件，教師要用和藹的態(tài)度、親切的語(yǔ)言、鼓勵(lì)的言語(yǔ)消除學(xué)生的心理障礙，鼓勵(lì)學(xué)生大膽地說出自己的想法、提出問題，保護(hù)學(xué)生的自尊心、積極性和興趣。創(chuàng)設(shè)探究式學(xué)習(xí)活動(dòng)情境的策略： (1)力求使探究始于真實(shí)和接近學(xué)生所處的真實(shí)環(huán)境(自然、生活和社會(huì)的環(huán)境)。 (2)情境中隱藏著可能被學(xué)生發(fā)現(xiàn)的問題，努力創(chuàng)設(shè)給學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和提出質(zhì)疑的機(jī)會(huì)。 (3)情境有一定的綜合性和復(fù)雜性。如果將這種情境的挑戰(zhàn)性設(shè)置在學(xué)生認(rèn)知的“最近發(fā)展區(qū)”，就會(huì)有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的內(nèi)部動(dòng)機(jī)。 (4)情境有可探究性，注重實(shí)驗(yàn)和其他實(shí)踐途徑的探究。 (5)注重情境中“協(xié)商”過程的設(shè)計(jì)。協(xié)商過

50、程即交流討論的過程。將兩種協(xié)商結(jié)合起來，就能達(dá)到有效的會(huì)話和協(xié)作。 (6)注重信息技術(shù)和資源的應(yīng)用。（2）注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新水平，給學(xué)生提供實(shí)行猜想和假設(shè)的機(jī)會(huì) 猜想與假設(shè)是科學(xué)思維的一種形式，是根據(jù)已知事實(shí)或已有知識(shí)對(duì)事物或現(xiàn)象之間的因果性、規(guī)律性做出的嘗試性解釋。實(shí)行猜想與假設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要實(shí)行觀察、發(fā)現(xiàn)事實(shí)、調(diào)動(dòng)原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，并且把原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)的事實(shí)結(jié)合起來?？梢姡瑢W(xué)生實(shí)行猜想的過程是一個(gè)活躍思維的過程，不但能夠加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，也能夠發(fā)展思維的靈活性和獨(dú)創(chuàng)性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新水平。 要在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的猜想水平，就要增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用自己的原有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來審視所

51、面對(duì)的事實(shí)的意識(shí)，要學(xué)會(huì)仔細(xì)觀察、分析新的事實(shí)和現(xiàn)象，并在其中尋找跟原有經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)中相似的特征，并嘗試對(duì)它做出解釋。教師能夠采取循序漸進(jìn)的方法，先選擇適當(dāng)?shù)氖吕ㄟ^“大聲思維”的方式，為學(xué)生具體地剖析猜想、假設(shè)的思維過程，教給學(xué)生猜想和假設(shè)的方法；然后選擇難度不高，學(xué)生比較陌生、值得猜想的課題，讓學(xué)生實(shí)際經(jīng)歷猜想和假設(shè)的過程，并且陳述自己的理由；接著，教師對(duì)學(xué)生做出的猜想和假設(shè)實(shí)行合理性、科學(xué)性的評(píng)價(jià)，或組織學(xué)生以小組的形式實(shí)行互評(píng)，增強(qiáng)學(xué)生利用已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)新現(xiàn)象解釋的意識(shí)和本領(lǐng)。隨著學(xué)生猜想和假設(shè)水平的提升，教師能夠逐步增加研究課題的難度，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的思維。（3）既注重實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，又重視實(shí)驗(yàn)的過程 中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)很重視培養(yǎng)學(xué)生的基本功，重視教給學(xué)生重要的物理實(shí)驗(yàn)方法，但是較少注重學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程真正的理解和體會(huì)。 制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究活動(dòng)中起著承上啟下的作用，是連接猜想假設(shè)和實(shí)驗(yàn)的橋梁。普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生“知道實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蜅l件、制定實(shí)驗(yàn)方案、嘗試選擇實(shí)驗(yàn)方法及所需要的裝置與器材，考慮實(shí)驗(yàn)的變量及其控制方法”。不過，在實(shí)際的物理教學(xué)中，學(xué)生較少有機(jī)會(huì)去制定探究計(jì)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生