一个科学家眼中的探究(1)

二十世纪五十年代 在芝加哥郊外长大成人的过程中，我所获得的最有意义的教育经历全都与我致力于应对那些激起我兴趣和主动投入的挑战有关。记得在七年级时我写了一篇题为“耕种问题”的报告，解释为什么我们的政府当时要付钱给农民们以让他们休耕。在八年级的时候，我必须向班上其他同学解释电视机的工作原理。而到了九年级，我记得当时已在芝加哥公共图书馆啃起了光谱学方面的著作，为的是准备一篇关于光谱学在化学中应用的报告。

　　这三项任务，以及其他类似的对我这样一个学生来说有兴趣的活动，涉及到如今我们称之为“探究”的东西。通过探究来教科学是让学生思考一个问题，然后针对问题寻求可能的解释。例如，在我所从事的细胞生物学领域，细胞膜的可透性必须是有选择的，一方面它要能让诸如糖之类的养分进入细胞，而另一方面又要能让二氧化碳之类的废物排出，而形成细胞的那么多大分子却仍保留其中。什么样的材料具有这样的特性而且能随着细胞的成长而胀大？

　　同样不难记起而且更加熟悉的是另一种类型的科学教学。在这种至今仍然相当普遍的教学中，教师给学生的是一系列的科学事实以及描述那些事实的术语。碰上最糟糕的，视教育为往学生头脑中灌词汇和结论，如：线粒体“是细胞的发电厂”、DNA是“遗传物质”以及运动“产生动能”等等。这样的科学课把教育变成了一种为应付象媒体上常见的知识抢答之类的玩艺而进行的操练，。

　　这样的科学教育观有很多的问题，大多数学生都并不心甘情愿做“考试秀”的参加者，看不出那样的知识对他们的今后究竟有什么作用，因此对这种所谓的“学校学习”缺乏内在驱动力。

　　最要紧的是，这种教学没有给予所有学生足够的机会发展他们成为适应21世纪的劳动者和公民所需要的解决问题、交流和思考的能力。

　　探究部分地是一种思维状态，即一种好奇心驱使的心理倾向。大多数的儿童具有天然的好奇心，他们总喜欢问这是为什么，那又是如何啦？然而，如果成人对他们不厌其烦提出的问题置之不理，认为那不过是一些幼稚可笑或无聊的问题，儿童就会丧失这种好奇心。随便去看一个二年级的课堂，你都会感受到那里充满活力和欢乐，孩子们在积极地观察和努力寻找问题的解答。而若到一个八年级的课堂，你会得到何等鲜明的对照？学生们表现的常常是对学习、对学校的厌倦和不投入！ 美国国家研究理事会1995年出台的《国家科学教育标准》，为教师如何才能保持学生们的好奇心、帮助他们发展与科学探究有关的一系列能力提供了宝贵的思路。《标准》强调科学教育要发展学生三种科学能力和理解。学生不仅要学习科学的原理和概念，获得科学家的推理和程序技能，而且要理解科学作为一项特别的人类事业所内涵的本质。这样，学生就要能够规划和实施调查研究，以检验他们的想法，他们必须懂得为何这样的研究具有独特的作用。研究表明：用这种方式学过的概念，学生明显地更有可能理解和保持它。 例如，会进行控制变量的研究，即在改变一个因素时保持其他因素不变，是所有学生都应该通过科学教育获得的一种技能。对于解决工作和日常生活中遇到的许多问题，具有这种能力等于掌握了强有力的一般策略。伯克利加州大学劳伦斯科学馆的研究人员开发了一套五年级用的科学课程，其中安排了非常丰富的活动使学生研究系统中各个因素的变化关系。第一个活动就是让学生分成四人一组用细线、胶带和垫圈做成大小不一的摆，在各小组记录了15秒内他们的摆来回摆动的次数后，抓住各组间数据差异作文章，开展进一步的探究，终于找出原因在于摆长的不同。在此基础上，为进一步讨论的需要还使用了图线这种表示数据的方法。理想地说，教师应该使用这样的教学设计来教关于时钟的历史，并且强调自从人类能将白天和晚上都划分出可靠的时间间隔以后，所带来的诸多社会变化。

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