《课程的逻辑》读书笔记之九：探究学习与理科教学

探究学习产生的背景与特点

“探究”的概念，是教育学自古就有的研究课题。 “探究学习”的概念是在美国的新课程运动中产生的。

1964年，芝加哥大学的教育学教授施瓦布（J. J. Sohwab）与纽约市立大学教育心理学家奥苏贝尔（D. P. Ausubel）在讨论中率先采用了“探究学习”(enquiry learning）的术语。相当于“发现学习”(discovery learning）的含义。在这个时期，美国着手改革高中物理课程 (PSSC)，接着，一系列新学科——CBA、 CHEMS高中化学、BSCS 高中生物、ESCP高中（初中）地学等课程，相继产生。布鲁纳（J. S. Bruner）的《教育过程》高度评价这些研究成果，强调新的学校课程注重“结构”与“直觉”，并且要有不断更新的“机制”。几乎在同一时期，施瓦布则试图以“科学的结构”和“科学的结构是不断变化的”为前提，揭示探究过程的本质及其特征；并力图在教学中引进现代科学的成果，使学生把握学科的结构，进行“探究”(enquiry）学习。他同布鲁纳一样，要求把学习者作为“小科学家”看待，这样， 教学过程便成了一种在教师指导下展开的具有严密的学术性的创造性活动。如果说，布鲁纳是从教育内容的侧面展开他的“发现学习”理论的，那么，施瓦布则是从教学方法的侧面展开他的“探究学习”理论的。两者的共同点是，强调学习者通过主动地参与科学探究的过程，掌握基本概念和探究方法、形成科学态度的学习方法， 强调创造性教育的必要性与可能性。

“探究学习”强调的是科学方法与科学精神。

探究学习的第一个特点，是儿童自主地抓住自然的事物、现象，通过探究自然的过程，获得科学知识。

探究学习的第二个特点，是旨在培养儿童从事研究的必要的探究能力。

探究学习的第三个特点，是旨在有效形成认识自然之基础—— 科学概念。

探究学习的第四个特点，是培养探究未知世界的积极态度。

探究学习是这样一种过程：在研究客观世界的过程中，通过儿童的主动参与，发展探究能力，获得理解客观世界的基础——科学概念；进而以此为武器，培养探究未知世界的积极态度。 这是现代理科教学应有的模式。

强调探究知识的过程并不意味着儿童能够自然而然地掌握科学方法或是方法论。科学方法是拥有高度抽象性的系统的智力操作，是在探讨复杂问题、拟定研究计划、揭示数据与理论的关联、琢磨结论的可靠度或客观性之际所运用的策略。因此，作为“探究学习”的目标，包括了基本的探究能力的形成，广泛的科学知识的建构， 直觉性、创造性思维及逻辑思维的发展。

探究学习理论的主要内涵

20世纪60年代，伊利诺大学探究训练研究所所长萨奇曼（J. R. Suchman）从事旨在培养探究能力的小学理科课程的研究。他经过三年研究，在1960年提出了“探究训练模式”的主张：“对于探究自然现象的因果性的儿童来说，所谓科学，意味着发现新的关系。这里面，也许有儿童作出的偶然的发现，也会有在教师的悉心指导下作出的发现。无论哪一种发现，由于是突如其来的新的洞察，儿童会体会到理智的惊险和喜悦，学习会富有成效。但是，如果要想通过儿童自主的、一贯的做法，去教给他发现有某种意义的范型或规则的话，那么就必须教给他们积极地、有计划地、有目的地验证的方法，和从获得的数据中推论出结论的方法。总之，必须培养‘探究能力’(skills of enquiry)。为此，不是要靠教师的讲解， 而是要教给他们自己去发现的方法。”这就是要让学生学习树立假设的方法，通过实验验证假设的方法，解释结果的方法。萨奇曼注重实践，主张“通过儿童的自主活动去发现自然界变化的种种因素，给儿童提供一种得以主动地、系统地、经验性地、归纳性地展开科学探究的教育计划”探究训练的目标由三方面组成：(1）使儿童发展探索材料、处理材料的认知技能，和每个儿童能够自发地、 有效地探索的逻辑与因果性概念。(2）通过具体情节的分析，形成概念，发现变量之间的关系，使儿童开展迄今从未有过的新型的学习。(3）利用发现的喜悦和自觉探究与处理材料时所伴有的智力兴奋这两种内发性动机作用。

“探究学习”理论的核心人物施瓦布则从“现代科学的本质”的高度，主要从理论方面阐述了探究学习的必要性。施瓦布在《探究学习》(1962）中说，科学知识是不断得到修正的。在科学研究中存在着两种不同的探究方法：一种是不变动科学体系的探究，谓之 “固定性探究”(stable enquiry)。另一种是，从根本上变革科学体系本身的探究，谓之“流动性探究”(fluid enquiry)。施瓦布倡导科学的方法分如下七个阶段：(1）形成问题。(2）搜集可能有助于问题解决的数据。(3）再形成问题。 (4）决定问题解决所必要的数据。(5）计划旨在获得数据的实验。 (6）通过实验获得数据。(7）解释数据。施瓦布主张，课堂是从事 “探究之探究”(enquiry into enquiry）的场所。探究的课堂需要新的教学技术，其目的不仅是一组知识的明确与教示，而且是激励和指引学生的发现。 “讲义和教科书不是权威的信息源泉，而是被解体的教材。因为，这种课堂用的教材，不管采用何种形态，都不是真理的叙述，而是探究的报告。”在探究的课堂里，学生应当做的，是分析教科书，挑战教科书。施瓦布认为，此前的教育犯过两大错误：一是机械的方法代替了智力活动；二是陷人了单纯地传授知识的倾向。这两种倾向今天有重演的征兆。

“探究学习”理论的另一个代表人物加涅(R. M. Gagne）为探究学习的实践研究奠定了理论基础。加涅认为传统的理科教学的特点是，大量地灌输权威性的事实或有关科学原则的教条，教科书只是记载一系列的科学结论，而学生学习理科就是了解这些科学的事实与结论。加涅在“探究理论”的基础上，研究了构成学习的前提条件。加涅认为，学习的一个前提条件是学习所必需的“能力”(capability)。没有这种能力，就不可能有任何学习。学习所必需的另一个前提条件，就是知识。不赋予某种知识的学习是不能成立的。加涅还进一步阐述了“学习的条件”。他认为，“所谓‘发展’是学习的结果，学习是‘发展’必须依存的前提条件；而学习不能归结为单纯的成长过程那样的人的内部倾向与能力的变化。教学，是学习的必要条件。”教学设计的课题区分了八种类型的学习，它们构成了一个序列：信号学习、刺激一反应学习连锁形成、语言联结、辨别学习、概念学习、规则学习、问题解决。在这些学习之中，低级层次的学习是高级层次学习的必要条件。从这个意义上说，构成了学习的层级结构。这就是他的“累积式学习理论”(cumulative learning theory)。根据加涅的见解，“高级能力”指的是“抽象化、概念化能力”、“概念的形式操作、逻辑操作的能力”、“发现、解决新问题的思考能力”。在学校教育中，“高级能力”的学习主要跟三种类型的学习有关系：1.“概念学习”(concept learning)。指在小学低年级阶段的关于事物属性的学习，使用观察、比较、分类测量等比较低层次的探究能力，形成“类概念”(class concept）的活动。2.“规则学习”(rule learning)。指在中年级阶段从事物与事物的关系中获得的“关系概念”(relational concept）和在发现现象中的 “规则”(rule)、“规则性”(regularity),“法则”(law）等的学习中，运用检验假设、统一条件、预测、数据解释等等，这一类比较高层次的探究能力所构成的活动。3.“问题解决”(problem solving)。是在概念学习和规则学习的基础上展开的学习活动，处于三类学习中最高的一个层次。适于小学高年级至初中阶段推行的学习活动。

加涅的“探究学习”为课程设计的“层级化”提供了思路，

第一，学习是分阶段进行的。

第二，确定教学中的行为目标。

第三，作为问题解决的条件，必须系统地学习基础知识，培养基本的智力。

第四，不排除教师的适当的指导的前提下保障儿童自由活动的教学设计，是“探究学习”的最大课题。

探究过程的要素分析及其教育价值

“理科课程”，不仅要反映科学知识的本质，而且也要反映学者探究科学知识的特性和知识建构过程的特性。优质的课程不会把教材与教学方法绝对对立起来。 “探究学习”的特征就在于重视探究过程，强调科学态度、科学方法和科学精神。日本教育学者降旗胜信提出了如下的理科数学的总体构想：在小学阶段，重点放在获得概念和知识所必须的探究能力和态度上。随着年级的递升，重点转移到科学概念的形成上。这样，能力与态度的培养必须先行。在高中阶段，用小学、初中阶段培养起来的探究能力、态度和基本的科学概念，获得更高级的科学概念，从而更广泛深刻地认识客观世界。 这就是现代理科教学的模式。

降旗胜信分析了理科探究学习过程的构成要素，主张这些构成要素可分为三个范畴：(1）观察过程——通过人的感官获得有关现象的信息的过程。 (2）信息处理与表达过程——处理所获得的信息，并用适当的符号表达该信息的过程。(3）理论化过程——超越假设的推论、模型化、理论等所掌握的信息，求得具有普遍性的法则的过程。森川久雄教授析取的探究过程的构成要素则是：

1．观察——感觉的扩大、观察与传递、观察与解释等。

2．分类——分类的标准、分类的体系。

3．测定与数据的运用——定量观察、感觉与测定工具、测定单位、误差与测值的处理。

4．传递与记录——传递的方法、记录（图表化）。

5．时空关系的把握——空间概念的要素、坐标系、时间。

6．推论与预测——推论、预测。

7．假设的设定——探究中假设的意义、假设的妥当性、基于假设的预测。

8．操作性定义——定义的意义、操作性定义及其妥当性。

9．条件的控制——探究与条件的控制、对照组。

10．实验——验证假设的实验、实验的构成。

11．数据的解释——数据的种类、图表的解释、讨论与结论。

[if !supportLists]12． [endif]模型的建构——模型的种类、模型的功能。

奥苏贝尔强调，对于“有意义的学习”来说，学习者的认知结构是重要的；教材的逻辑结构必须符合学习者的认知结构而加以调节；教授囊括性的概念可以提高学习的效果；作为探究学习之前提条件的基础知识的习得是不可缺少的，等等。应当说，“发现学习”、“探究学习”、 “积累式学习”、“有意义接受学习”等学习理论的主张，并不是完全对立的。问题的关键在于，当我们设计理科教学计划的时候，如何摆正影响学习的种种要素之间的关系。诸如，如何根据儿童的智力发展阶段设计教学计划；如何明确教材内容的逻辑结构；如何谋求逻辑结构与心理结构之间的关系；如何在选择和排列教材内容之际重视知识（概念）的建构过程等等。重视探究过程的学习未必意味着轻视教材，轻视知识。

“探究学习”论认为：(1）理科教学包含了科学概念（知识）、 科学方法与科学态度三个方面。 (2）课程结构注重科学概念及概念系统。 (3）教学方法强调“探究过程”。现代的理科教育，不是让学生去“读”科学，而是动手“做”科学。 这样，传统教学的“教材中心”将让位于“方法中心”（过程），“教师主体”将让位于“学生主体”。

“探究学习”论推动了理科课程、教材、教法的根本改造。探究学习的课程要求教材尽量采用探究性的叙述代替结论性的解释；要求提供实施小型的却是范例性的探究过程——实验——的机会；要求打破课堂与实验室的区别、动脑与动手的人为区别。

“探究学习”论推动了对“教育目标论”的分析研究。“探究学习” 强调：知识的获得固然重要，掌握知识如何获得的过程更为重要。正如科学家从事科学的探究必须具备科学方法和科学态度一样，学生必须在学习中掌握探究方法，形成基本的科学概念和科学态度。降旗胜信教授探讨了应当培育的探究学习的态度包括：对自然现象具有兴趣、热爱的态度；根据事实，批判性地思考的态度；主动收集情报的态度；创新的态度；尊重生命、爱护自然的态度；探索未知世界的态度。把理科教学的目标仅仅归结为知识的授受是片面的。