探究式科學教學的三個基本維度
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【摘 要】探究式科學教學是科學教學改革中的最主要的教學形式，目前已引起國內外各界的普遍關注和探討。但在理論界，對探究式科學教學的認識還存在一些問題。通過對探究式科學教學的知識觀、方法觀和價值觀3個基本維度的探討，以澄明認識，為之后繼續對探究式科學教學進行深入地研究奠定基礎。
【關鍵詞】探究式科學教學;知識觀;方法觀;價值觀
【中圖分類號】G642.4【文獻標識碼】【文章編號】 1005-4634（2019）01-0058-05
0 引言
探究式科學教學不管是在國外還是國內，都被大力地宣傳和推廣，已成為當今科學教學改革中最主流的科學教學形式。從整體上來說，我國的科學教育還處于發展前期，不管是體制建設、社會機構的支持，還是專業科學教育工作者的培養都還沒有一套完整的體系。并且，由于我國長期的分科教學，對科學教育的認識和理解都還不夠成熟和深入。在這樣的背景下，探究式科學教學在實施的初期就遭遇了許多的問題和挫折，對其本質認識模糊、實施過程僵化等現狀都在考驗著我國科學教育的未來。
1 探究式科學教學的知識觀
在談及探究式科學教學中，人們往往會將其與授受式教學對立起來，認為只要有講授的成分在，那么就一定不是探究式的科學教學，將兩者完全的分離和對立。在知識觀上，兩者的劃分就非常明顯。探究式科學教學的知識觀來源于建構主義的主觀主義知識觀或相對主義知識觀，授受式的知識觀就是基于客觀主義的知識觀。其實，探究式的科學教學因其探究水平的差異，從理論上可以分為發現式科學教學、接受式科學教學和建構式科學教學，它們的理論基礎和實踐形態是有所差別的[1]。所以，探究式科學教學的知識觀既包含客觀主義知識觀，也包含相對主義知識觀。
1.1 客觀主義知識觀
客觀主義知識觀認為：“所謂知識，就它反映的內容而言，是客觀事物的屬性與聯系的反映，是客觀事物在人腦中的主觀映象?！盵2]從這個定義上可以得知，科學知識是客觀存在的，人類所從事的一切教育活動都是在學習、獲得已經存在的客觀知識，它不會發生改變，也不會消失。根據哲學基礎劃分，客觀主義知識觀劃分為兩類：一類是以唯理論為哲學基礎的理性主義知識觀;另一類是以經驗論為哲學基礎的經驗主義知識觀。理性主義知識觀認為知識是客觀的公理，人只有通過理性思維才可以獲得最真實、最可靠的知識。經驗主義知識觀強調經驗和感官的重要性，知識并不是來源于書本和理性思考，而是純粹經驗的產物。雖然兩者對于知識的獲取有不同的看法，但它們對知識的本質是達成共識的：知識是客觀的。
發現式科學教學的理論基礎來源于布魯納的“發現學習”，屬于經驗主義知識觀，認為學生在未接觸教育之前是一張白紙，他們通過主動探索求知，不斷地獲得心智的發展與完善。接受式科學教學的理論基礎是奧蘇伯爾的“有意義學習”，屬于理性主義知識觀。接受式科學教學很容易被誤認為是授受式教學，其實兩者在學生的學習狀態上是不同的。接受式教學要求學生主動地在新知識與已有的適當觀念之間建立聯系。這種聯系是通過邏輯關系建立起來的。發現式科學教學和接受式科學教學都強調學生的主動性和探索性，只是由于它們認為知識是客觀存在的，所以其目的是為了獲得絕對的知識，這樣在一定程度上限制了學生的創造性和想象力，導致了主客體之間的分離。
1.2 相對主義知識觀
相對主義知識觀認為，知識不是純粹客觀的存在。任何一種知識都是相對的，都是人類在認識世界的過程中所進行的一種假想、猜測和解釋，有待檢驗和論證。同時，人類在認識世界的過程中不可避免地會帶有感情色彩和主觀傾向。時代和認識水平的局限性，決定了知識會隨著認識程度的深化而不斷地更新和完善，無限地接近真理，也永遠達不到真理。相對主義知識觀有4個明顯的特征：一是不確定性。任何的知識都有可能被推翻，即使是在當今被認為公理的知識都有可能是錯誤的;二是開放性。知識不是固定不變的，它隨時會與外界事物發生聯系，從而建立新的知識體系;三是個體性。體驗是因人而異的，知識背景、性別差異、種族等因素都會影響個體對知識的理解;四是批判性。對待任何的知識都要有一種懷疑精神，不唯上，不唯書，只唯實。
建構式科學教學是基于建構主義學習理論發展起來的一種探究式科學教學，強調情境教學的重要性。建構式科學教學重視學生的主動性，認為學生有自我教育的能力。教師不是在“傳遞”知識，而是為學生學習提供“支架”。學生也不是去尋求客觀實在的知識，而是將自己與知識聯結、融合。“知識不可能以實體的形式存在于個體之外，盡管語言賦予了知識一定的外在形式，并且獲得了較為普遍的認同，但這并不意味著學習者對這種知識有同樣的理解?！盵3]鑒于此，學生學習知識要適應自己的經驗世界，幫助自己的經驗世界。建構式科學教學改變了知識的存在方式和地位，將它從至高無上的寶座拉回到了人類世界，成為為人類服務的工具，肯定了人的主觀能動性。
2 探究式科學教學的方法觀
美國國家研究理事會（NRC）于2011年7月發布的《K-12年級科學教育框架：實踐、跨學科概念和核心概念》一書，將首要關鍵詞由“科學探究”變為了“科學實踐”[6]。從1996年美國頒布的《國家科學教育標準》到2000年《科學探究與國家科學教育標準——教與學的指南》，“科學探究”一直作為科學教育的核心概念出現，為什么現在卻將其換為“科學實踐”？這是不是說明“科學探究”已經成為過去式了呢？“科學實踐”相比起“科學探究”又有什么進步的地方呢？
2.1 為何“科學實踐”取代了“科學探究”
“實踐”取代“探究”并不是完全否認“探究”，而是對“探究”的本質的重新思考和實踐反思。將“探究”改為“實踐”是為了“更好地闡述探究在科學中的含義，即作為其題中應有之義的認知、社會、行為等多維度的實踐活動?！盵5] “科學探究”在具體操作過程中，因為多方面的原因，導致其成效甚微，甚至背離了初衷。 傳統科學教育過于注重知識傳授的弊端越來越被大眾所認知，強調學習過程中能力和精神的養成逐漸成為主流思想，讓孩子像科學家一樣去追問、探索、發現世界已經成為共識，這似乎是科學教育的一次質的飛躍。然而，在科學教學實踐中，筆者發現原本“探索”一詞失去了它本身的價值，“披著羊皮的狼”“換湯不換藥”。在某種程度上與傳統的教學沒有分別。歸根到底，都是由于對“探索”本質的理解不夠深入，才會在實踐中出現各種偏差。
當科學探索引入科學教學活動中時，最容易出現的問題就是將“科學探索”直接等同于杜威的“五步教學法”。19世紀末的美國科學教育強調量化實驗，科學教育的目的就是讓學生掌握一系列的實驗技能，對于學生思維發展關注度不夠。在這樣的背景下，杜威從批判傳統教育的形式主義教育方法出發，提倡反省思維，并在《我們如何思維》一書中提出了“五步教學法”，簡單概括為“情境——問題——資料——方法——驗證”。這在當時為美國的科學教育注入了新鮮活力，無疑是一次重大的突破。然而，另一個問題出現了，這個問題也是教育改革中最容易出現的問題：從一個極端走向另一個極端?？茖W思維方法占據了絕對的主導地位，如果科學教學活動不按照這五步驟進行，那就是異類，是錯誤的?？茖W探究就這樣被這“五步教學法”分解、束縛了，教育工作者只需要按部就班的實施就可以了。
科學探究包括科學知識的生成和論證。在科學知識的生成中，“科學知識的生成過程實際上充斥著變數和反復，經歷著各種失敗的沮喪和意外發現的驚喜，時時有著模棱兩可的信息或者互相矛盾的結果?！盵6]這段話說明，科學知識的生成過程有以下幾方面特征。
1） 探究的靈活性?？茖W知識的生成并不是按照某種固定的模式順利進行的，在探索的過程中，會運用多種方式方法?？茖W家在探究過程中，有時并不能完全依靠線索、資料和實驗進行假設、推理的，想象力和創造力也是必不可少的，它們會帶來不一樣的靈感和收獲。
2） 探究的非計劃性。隨著研究的開展，大量信息呈現在研究者面前，有些信息不在意料之中，但卻影響著研究的進程和方向。“人們進行科學探究的時候，很多重要科學成果的獲得，開始并不是出于直接預定的計劃和功利目的，而是出于對大自然持久的好奇心?！盵7]
3） 探究的重復性?？茖W探究不是一帆風順的，科學家為了證明某一種假設，可能需要付出幾年、幾十年的時間，進行上千次、上萬次的實驗。不是每一次的假設都是合理的，在長期的研究后，研究者有可能會推翻之前的假設，這樣所有的過程需要重新再來一遍。
科學論證就是對已有結論的重新演示，按照嚴謹、規范的操作程序，一步一步地重演科學家的探究過程，最后得出與已有結論相同的探究結果。這個過程就類似于現在的科學教學，過濾掉一切意外、錯誤和復雜的探索過程。科學教育工作者直接將探索的過程設計完整，并且絕對正確，學習者只需要執行，最后得出規定的結論即可。這并不是說科學論證是不好的，前面已經說過，科學探究包含科學知識生成和論證的，知識生成與論證相輔相成?！翱茖W知識的生成預示了新一輪研究的必要，新研究獲得的觀察或證據對已有知識和理解進行驗證或提出挑戰，循環往復，推動了科學知識不斷發展?！盵8]
以“五步教學法”為基礎的科學論證型探究式科學教學是沒有問題的，它確實體現了科學研究的過程，也為科學教育工作者提供了理論依據和實踐價值?？墒?，當一套體系、一個理念、一個方法成為模板時，它就失去了活力和生命力。如同人的成長，在前期時是充滿無限的可能和希望，是最完美的狀態，這都是因為這個時候人處在發展期和未成熟期，他未來的發展是不可預測的?！敖虒W有法，教無定法”或許就是對當前探究式科學教學的最好的建議。
2.2 “科學實踐”的多重指向
正是由于“科學探究”在實踐過程中遭遇了多重挑戰，如何將科學探究從這個困境中解脫出來成為當務之急。“科學實踐”不僅能夠讓大家重新認識科學探究的本質，還有自己對科學教學的獨特看法和建議。
1） 認知層面。科學實踐特別強調學生的具體活動，重視孩子的每一次科學探究時的理性思維。在傳統的認知中，學習者的認知能力是受年齡限制的，“理論建構是高層次思維方式，需深厚的知識基礎”[6]。尤其在小學的科學教育中，教師只是讓學生進行簡單的動手活動，做一個小實驗，觀察發生了什么樣的變化等。其實，在生活中，人們經常會有類似于“你怎么這么聰明”“你這小孩說話像個大人一樣”“你小腦袋瓜子里怎么有那么多稀奇古怪的想法”等之類的感嘆。這都說明，人們在某種程度上低估了孩子的能力，有時候孩子比大人的想法要更接近于事情本身。孩子能更單純、直接，能夠沒有雜念地直觀到事情的本質。其實，每一個孩子都是一個小小的科學家。
2） 社會層面。隨著信息技術的發展和全球化的深入，科學家們不再單打獨斗，也不能“兩耳不聞窗外事，一心只讀圣賢書”。在科學教學中，教師首先就是一個研究者、探索者。貝爾納對科學教育工作者有一個明確的要求：“一個教師知道如何從事科學工作比積累大量知識更為重要，這些書面知識在他將來執教學校中總是找得到的?！盵9]其次，教師要與學校外部的科學研究人員密切合作。理論來源于實踐，同時也指導著實踐，兩者精誠合作，共同推動科學教育的進步。同時，科學研究人員也要走出自己的研究室，走出去和迎進來?？茖W研究和科學成果不僅僅是科學家的事，它關系著整個社會，科學家需要主動宣傳自己的研究成果，也需要社會各界的支持[7]。再次，教師要廣泛收集各方的科學教育資源，為學生的科學實踐提供資源、信息和來源。最后，教師要與學生建立良好的合作關系。在科學實踐中，學生也是研究者，他們對問題的見解同樣具有重要的價值。教師要有一顆和學生共同學習、共同探討的心。只有這樣，探究式科學教學才真正實現了其價值。
3） 行為層面。在以往的科學教學中，教師對學生的動手能力極為看重。換句話說，評價一節科學課堂是否是探究式的，是否擺脫了授受式的教學方式，最主要的標準就是學生有沒有親自動手。在行為層面上，科學探究直接被簡化為了動手操作。其實，真正的科學探索應該包括3方面：動手、動腦和動嘴[6]。“動手”和“動腦”的重要性不必再說明了，需要特意留心的是“動嘴”。在科學教學的課堂上，筆者經?？吹揭孕〗M形式進行的科學實驗，但是小組的成員往往是各干各的，彼此之間交流甚少，出現問題了要么是停止實驗，要么是詢問教師，小組成員之間就某一問題的理性爭辯更少。在“動嘴”的過程中，對別人的觀點提出質疑、追問和補充，對自己的假設進行解釋、反思和反駁，在這樣的對話中，實現思維的又一次飛躍和升華。 3 探究式科學教學的價值觀
19世紀，洋務派從西方引進自然科學，不僅看到了其實用的價值，同樣也注意到了其改變人的思想觀念的價值。20世紀，我國許多有識之士深入分析了自然科學的多重價值。“自然科學教育的價值不僅指向社會存亡，也指向個體的幸福生活，不僅指向人的物質生活，也指向人的精神生活?！盵10]可是，這些聲音都敵不過人們對自然科學的技術層面的狂熱崇拜，自然科學教育更為關注的是其生產和實用價值?，F在，教師不僅要重申自然科學教育中蘊含的人文精神，還要依靠科學教育來應對自然科學倫理問題。
3.1 探究式科學教學的人文精神
英國教育家斯賓塞在回答“什么知識最有價值”時，給出了明確的答案：自然科學。但是，斯賓塞意識到了自然科學的人文價值在當時社會的缺失。他曾說：“我們可以說在很多知識的家庭中，科學是個家庭苦工，默默無聞地隱藏著一些未被公認的美德?！彼官e塞在這里所說的“美德”就是人文精神。自然科學的物質價值太過于龐大和顯眼，因此掩蓋了其精神價值。就如在白紙上畫一個黑點，絕大多數人首先注意到的就是那個黑點，在沒人提醒的情況下，很難再發現那張白紙。自然科學教育現在面臨的就是這個困境，現在筆者就是要做那個提醒者，讓人們將視線放寬，關注到曾經被遺忘的部分。
自然科學的研究對象是物質世界，揭示物質世界的客觀規律。這句話本身是沒有問題的，可是人們對這句話的理解卻出現了問題。首先，是誰研究？很顯然，是人對物質世界進行研究，人是研究者。既然是人在研究，那么自然科學不可避免就烙上了人的痕跡，帶上了感情色彩。其次，怎樣進行研究？對于這個問題的解答，在上面的論述中已經給出了解釋說明?？茖W家通過合作交流，采取多種多樣的方式，進行著無數次的嘗試、錯誤、再嘗試、再錯誤等循環，直至最后得出正確答案。最后，研究的好處是什么？揭示客觀規律、發展生產力、提高生活水平等等一系列的答案都是正確的，這也確實是自然科學所能帶給人類的福利。可是，人們只關注了結果，忽視了過程。對于研究者而言，他在研究的過程中獲得的益處遠遠大于研究的結果。研究的結果當它以定論的形式出現時，就意味著成為了過去。但研究者在進行研究的過程中實現了自我的成長和超越。這個會使其終身受用，其中包含了：批判、探索、執著、勇敢、樂觀、創新的品質和精神。
探索式科學教學就是要讓孩子像科學家一樣去認識世界，主動去探討教學情境中的問題。在多元發展的時代，社會對人才的要求不再僅僅只是某一方面的突出能力，更多的是要求綜合能力的發展，即使是兩種看似不相關、甚至是對立的能力。學生在學習科學知識時，并不是只為了習得書本上已有的結論，而是在學習的過程中培養其多種能力，最大程度的挖掘其潛能。在科學探究的過程中，學生像科學家一樣，遭受挫折和黑暗，在苦苦探尋無果的情況下，找不到出路，突然，在某一時刻、某一地點、某一句話語下，靈光乍現，重新尋求到了生機和希望，最后走出黑暗，迎向光明。經過這個探索過程的學生，會對科學有不一樣的認識，最后獲得的也不僅僅只是結果，他們在不知不覺中學會了什么是真實和虛假，什么是創新和冥頑不靈，什么是堅持和放棄，什么是敬畏和侵占。不是所有的學生都能成為科學家或是從事科學研究工作，但他們可以成為擁有理性思維和人文精神兼顧的高素質人才，成為社會的佼佼者和棟梁。
3.2 倫理問題對探究式科學教學的挑戰
自然科學發展至今，遭受到來自各方的批判和譴責。社會上出現的各種問題也都歸因于科學，崇拜與批評并存，榮譽與謾罵隨行。在眾多的譴責聲中，有一個問題確實是科學必須直面和應對的——倫理。從“克隆人”到“試管嬰兒”，科學一直被詬病，而這個問題已經超出了科學能解決的范疇，“醫者不自醫”。“但通過科學教育，知道學生直面科學的倫理問題，將有力地回擊反科學思潮的沖擊?！盵10]
9 月6日，由斯坦福大學組織的名為“人工智能百年研究”持續性項目發布了首項成果：《2030年人工智能與生活》。報告提出，“如今人工智能技術正在影響城市生活，未來這一影響還將進一步擴大和深化”[11]。由此可見，人工智能的發展已經勢不可擋，人類即將迎來人工智能時代。然而，人工智能引發的倫理問題也不得不讓人們擔憂：人工智能的發展最后是不是會取代人類社會？智能機器人是不是比人類更優秀？人工智能究竟是造福人類，還是毀滅人類？
這些問題其實沒有答案，因為人無法預料未來將發生什么。人工智能是好是壞現在還不能下定論，并且人們也無法阻止人工智能的發展。可是，科學教育帶給學生的就是讓他們正視這些問題，理性對待，不盲目肯定，也不全盤否定。探索式科學教學不僅僅只是讓學生去探索、發現物質世界，獲得對其規律性的認識，這是有結果的。它還將科學所帶來的倫理問題呈現在學生面前，讓學生去思考科學的真正意義和價值，辯證地認識科學，探討事件背后的本質，不至于因為反科學的猛烈抨擊而放棄科學。教師就要合理地收集和利用社會資源，不要將學校看作無菌實驗室，將學生與社會隔離起來。除非能永遠的隔離，否則學校最好在學生心智發展較成熟的時候，將大門打開，讓“細菌”進來，學生與“細菌”的斗爭中，會慢慢產生抗體，從而“刀槍不入”。
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Three basic dimensions of inquiry science teaching
Wu Qi-juan， Liu De-hua
?。–ollege of Educational Science， Hunan Normal University， Changsha， Hunan 4100000， China）
Abstract
This paper hopes to make educators have a comprehensive understanding of the three basic dimensions of inquiry science teaching.First，inquiry science teaching is divided into discovery science teaching，accepting science teaching and constructional science teaching，which embody two knowledge views： objectivism knowledge view and relativism knowledge view.Second，"scientific practice" is the name of "scientific inquiry"，so that people can re-understand the essence of "scientific inquiry".Finally，the values of inquiry science teaching are embodied in the process of scientific inquiry，and the ethical problems brought about by science education are dealt with.
Keywords
inquiry science teaching;knowledge view;method view;values
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