學(xué)生與科學(xué)家之間探究的差異及其對(duì)教學(xué)的啟示

學(xué)生與科學(xué)家之間探究的差異及其對(duì)教學(xué)的啟示

在不少文獻(xiàn)中，都揭示了學(xué)生在課堂中的探究與科學(xué)家在科學(xué)工作中的探究的相似之處。但是，如果我們只看到這一點(diǎn)，甚至因此將學(xué)生的探究與科學(xué)家的探究畫等號(hào)，對(duì)達(dá)成科學(xué)教育的目標(biāo)是不利的。為此，我們需要通過比較，揭示學(xué)生的探究與科學(xué)家的探究之間存在的差異。蘭本達(dá)曾經(jīng)這樣說過：“孩子們的探究與科學(xué)家的探究有基本的相似之處，也有重要的區(qū)別，我們必須記住這兩點(diǎn)?！蹦敲?，學(xué)生在課堂中進(jìn)行的探究與科學(xué)家在科學(xué)工作中進(jìn)行的探究究竟存在哪些差異？這些差異對(duì)科學(xué)教育又會(huì)有什么啟示？一、科學(xué)家探究與學(xué)生探究的差異1.探究目標(biāo)的差異科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)探究的根本目標(biāo)是揭示自然的規(guī)律，形成科學(xué)的理論，獲得科學(xué)的結(jié)論。而學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的根本目標(biāo)是培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)。從這個(gè)意義上來看，科學(xué)課堂上的探究比之科學(xué)工作中的探究，所追求的目標(biāo)要更全面。2.探究問題的差異科學(xué)家探究的問題對(duì)于社會(huì)來說通常是新穎的，即問題的結(jié)論是尚未為人所知的。雖然他們?cè)谔骄康倪^程中也要經(jīng)常與人交流，或主動(dòng)地搜集他人研究的成果作為借鑒，但從總體上說，他們的探究是比較獨(dú)立和自主的。學(xué)生在課堂上探究的問題雖然對(duì)學(xué)生自己來說也具有新穎性，但對(duì)社會(huì)來說，一般是為人所知的。學(xué)生在課堂中的探究是在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的，對(duì)絕大多數(shù)問題而言，教師已經(jīng)知道解決的方法和結(jié)論。這使得教師設(shè)計(jì)的探究活動(dòng)往往受問題的答案所支配，而不是遵循學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。例如，探究杠桿的平衡條件，教師通常的做法是：給學(xué)生如圖1所示的杠桿，要求學(xué)生在杠桿的兩邊掛鉤碼，測(cè)出若干組動(dòng)力、阻力和動(dòng)力臂、阻力臂，然后要求學(xué)生通過比較“動(dòng)力×動(dòng)力臂”和“阻力×阻力臂”，得出杠桿平衡條件。教師之所以這樣設(shè)計(jì)是因?yàn)榻處熓孪纫呀?jīng)知道杠桿平衡條件是“動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂”，但學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)卻很納悶：探究杠桿平衡條件為什么只需要測(cè)量這四個(gè)量，你是怎樣想到只去測(cè)四個(gè)量，而不做別的呢？測(cè)出了四個(gè)量，你怎么會(huì)想到去比較“動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積”和“阻力與阻力臂的乘積”，而不去對(duì)量進(jìn)行別的組合，或去做別的比較呢？3.自我監(jiān)控能力的差異在探究過程中，科學(xué)家具有較強(qiáng)的自我監(jiān)控能力，他們會(huì)經(jīng)常有意識(shí)地對(duì)自己的探究活動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)和控制，及時(shí)調(diào)整自己的研究行動(dòng)。而學(xué)生的自我監(jiān)控能力則相對(duì)較弱，他們比較難以發(fā)現(xiàn)自己在探究中存在的問題和缺陷。4.對(duì)客觀事實(shí)與主觀意愿態(tài)度的差異訓(xùn)練有素的科學(xué)家在探究過程中，總是十分重視證據(jù)要素，他們會(huì)努力排除主觀意愿，采用客觀的描述和分析，能夠區(qū)別證據(jù)與觀念，對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行合理的解釋。而學(xué)生的探究帶有較多浪漫的色彩，他們?cè)谔骄康倪^程中，會(huì)賦予比較豐富的個(gè)人感情的色彩，容易以想象代替事實(shí)。例如，對(duì)圖2中串聯(lián)電路各個(gè)部分電流的大小關(guān)系，有的學(xué)生會(huì)認(rèn)為“電流流過燈泡后會(huì)越來越小，就像人走路會(huì)越來越吃力一樣”。5.對(duì)實(shí)驗(yàn)精度要求的不同科學(xué)家的探究為了獲得精確的科學(xué)結(jié)論，對(duì)實(shí)驗(yàn)精度的要求較高。為了達(dá)到盡可能高的精度，他們需要精密的儀器和器材。但學(xué)生的探究許多是定性的或半定量的，即使是定量，有時(shí)還會(huì)因訓(xùn)練學(xué)生分析誤差的需要，或受到教學(xué)設(shè)備的限制，相對(duì)而言，對(duì)精度的要求較低，也并不要求必須使用精密的實(shí)驗(yàn)儀器和器材。6.探究時(shí)限的差別科學(xué)家的探究一般不太受到時(shí)間的限制，有的探究活動(dòng)甚至可以延續(xù)多年的時(shí)間。但學(xué)生在課堂上的探究極大地受到時(shí)間限制，他們需要在十分有限的時(shí)間內(nèi)，完成探究的基本任務(wù)。二、科學(xué)家探究與學(xué)生探究的差異對(duì)教學(xué)的啟示基于學(xué)生的探究與科學(xué)家的探究之間存在以上的差異，為了有效地在課堂上實(shí)施探究式學(xué)習(xí)，教師應(yīng)當(dāng)注意如下幾個(gè)問題。1.教師不但要關(guān)注學(xué)生在探究中是否獲得了科學(xué)的結(jié)論，還要關(guān)注學(xué)生在探究的過程中，學(xué)會(huì)了哪些科學(xué)的技能和方法，思維得到怎樣的訓(xùn)練，經(jīng)歷了怎樣的體驗(yàn)，形成了怎樣的情感、態(tài)度和價(jià)值觀。有人認(rèn)為，科學(xué)探究必須在重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容上展開。我并不認(rèn)同這一觀點(diǎn)，因?yàn)榭茖W(xué)探究并非只是教與學(xué)的方式，它本身是科學(xué)課程的重要內(nèi)容，有著獨(dú)立的目標(biāo)。從某種意義上說，科學(xué)探究與知識(shí)學(xué)習(xí)存在著互為因果的關(guān)系，即科學(xué)探究是科學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)的方式，而科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)又是訓(xùn)練探究技能的載體。有的內(nèi)容雖然在知識(shí)結(jié)構(gòu)中地位不高，但對(duì)于訓(xùn)練學(xué)生的探究技能卻具有獨(dú)特的功能。例如，吸塵器的結(jié)構(gòu)和原理在初中科學(xué)中并非主干知識(shí)，但將它作為一個(gè)黑箱問題，讓學(xué)生通過吸塵器外觀表現(xiàn)出來的信息猜測(cè)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，卻能很好地訓(xùn)練學(xué)生的探究技能。2.教師在設(shè)計(jì)探究教學(xué)的方案時(shí)，要善于稚化自己，使自己退回到初學(xué)者的地位和角度，來思考如何有效地解決問題。例如在引導(dǎo)學(xué)生探究杠桿平衡條件前，讓學(xué)生看到原來平衡的杠桿，通過改變力的大小，或者改變力臂的大小，可以使平衡受到破壞。同樣也讓學(xué)生看到原來不平衡的杠桿，通過改變力的大小，或者改變力臂的大小，可以使杠桿恢復(fù)到平衡狀態(tài)。從而使學(xué)生認(rèn)識(shí)到，要探究杠桿的平衡條件，既要考慮力這一因素，同時(shí)也要考慮到力臂這一因素，要尋找動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂和阻力臂之間的關(guān)系。而且動(dòng)力的增大和動(dòng)力臂的增大所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)效果是相同的，阻力的增大和阻力臂的增大所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)效果也是相同的。所以，應(yīng)當(dāng)對(duì)力和力臂的乘積作比較。3.學(xué)生在探究過程中，教師不能當(dāng)一個(gè)清閑的旁觀者，要給予學(xué)生恰當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)知識(shí)。既不輕易將結(jié)論直接拋給學(xué)生，也不無視學(xué)生的困難。要積極啟發(fā)學(xué)生，激勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考問題。既要對(duì)學(xué)生探究活動(dòng)的全程給予有效的監(jiān)控，又要促成學(xué)生學(xué)會(huì)自我監(jiān)控。要對(duì)學(xué)生的探究過程進(jìn)行中肯、具體的評(píng)價(jià)，肯定學(xué)生的杰出表現(xiàn)，幫助解決學(xué)生碰到的問題。要及時(shí)糾正學(xué)生的錯(cuò)誤，不要讓學(xué)生在錯(cuò)誤的道路上走得太遠(yuǎn)。4.教師要容忍學(xué)生的錯(cuò)誤，因?yàn)樽约涸诔鯇W(xué)時(shí)也曾出現(xiàn)過類似的錯(cuò)誤。要傾聽學(xué)生的心聲，不要對(duì)學(xué)生有過多的抱怨和責(zé)怪，更不能譏笑學(xué)生，傷害學(xué)生的感情。例如，在探究平面鏡成像的特點(diǎn)時(shí)，雖然通過實(shí)驗(yàn)可以得出：平面鏡成的像與鏡前的物體大小相等，兩者對(duì)稱于鏡面。但學(xué)生總是認(rèn)為物體在平面鏡內(nèi)成像的大小與物體和平面鏡的距離有關(guān)，距離越大，像越小。對(duì)于學(xué)生的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，教師應(yīng)當(dāng)予以尊重、理解和寬容。這是因?yàn)閷W(xué)生有親身經(jīng)驗(yàn)而形成的前概念，即人站在試衣鏡前，離試衣鏡越遠(yuǎn)，看到的像越小。對(duì)此教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到：像的實(shí)際大小和像看上去的大小并非相同。5.要盡可能采用簡(jiǎn)易的儀器和器材，不盲目追求儀器的精密度。要知道，從教學(xué)角度看，有時(shí)低精度的儀器和低成本的實(shí)驗(yàn)其教育的價(jià)值更高。例如，對(duì)于力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，如果用氣墊導(dǎo)軌來做實(shí)驗(yàn)固然可以