双层次的科学探究教学模式？

实施新课程教学已有两年多了，在新课程标准和新教材内容的双重引领下，教师的教学方式正从传统的“灌输式”向适应时代要求的“启发式、引导式”转变，学生的学习方式也由被动地“接受性学习”转型到主动地“探究性学习”。走进新课程化学教学的课堂，会经常看到“焕然一新地新课导入”、“气氛热烈地交流讨论”、“富有探究地学生实验”和“师生互动地反思评价”等一些存在科学探究要素的教学现象。请看如下一个来自课堂的教学案例：

　　

　　[1]案例：教师在讲述第四章第二节《定量认识化学变化》的“质量守恒定律”知识点时，设计了如下一个教学片断：[探究内容]镁带在空气中燃烧，反应前后物质质量是否改变？

　　

　　[学生实验]在已平衡的天平两端各放一张大小等大的铝片和质量相同的镁带，取出左盘的镁带，在左盘上方燃烧镁带，并使燃烧的火焰位于手的下方。燃烧完全后，学生观察有关的实验现象，发现镁带燃烧产生白烟，同时放出大量的热，并生成了白色粉末，天平偏左。

　　

　　[提出问题]产生天平偏左的现象主要是什么原因？

　　

　　[学生回答]M(Mg)+M(O2)=M(MgO)，白色粉末为氧化镁，反应前后物质增重的质量为氧气的质量，天平偏左。以上教学案例的设计，从课程理念和教学目标上与传统的教学相比，都有着较为突出的优点。

　　

　　在完成相同教学知识点的基础上，上述教学案例，在课堂上通过设计学生进行实验、交流、讨论和自我评价等手段，提高自己的探究能力，获得知识与技能、情感与态度的发展，基本达到了利用“科学探究”进行教学的要求，[2]但美国《国家科学教育标准》对“科学探究”的表述是“科学探究指的是科学家们用以研究自然界，以及基于此种研究所获得的证明而提出种种解释的多种不同途径。

　　

　　科学探究也指学生们用以获取知识、领悟科学的思想概念，领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。”

　　

　　基于对这个对“科学探究”概念的理解，笔者认为真正意义上的“科学探究”是基于“以学生发展为本”教育理念的一种新的学习方式，它不仅仅局限于学生获取知识能力和解决问题能力的培养，其更注重的是培养学生通过解决原有问题，在获得新知识的基础上再提出新问题的能力，并在培养学生能力的同时，也让学生体会获得探索精神和创新能力发展的学习过程，而这一点恰恰在现在的课堂教学中体现的非常少。

　　

　　回顾自己经历和感受过的课堂教学，发现大多数教师利用化学实验进行教学，无非就是为了对某一个知识点进行验证或让学生根据教师设计的实验思路完成探究的内容，最后得到某一个结论。这种探究只注重要得到最后的某些结果，对探究的过程没有给予学生发挥想象的空间，学生的操作完全按照教师预设的实验方案按部就班地进行，这样的情况下要使学生领悟到科学探究的真正意义，发展学生的问题意识，培养学生探索和创新能力，作用是微不足道的。

　　

　　[3]库恩在《科学革命的结构》一书中对化学史“氧气的发展观”的阐述中提到：发现氧气不是一个简单的事件，而是由事件构成的一个过程。从舌勒到普里斯特里再到拉瓦锡，这个过程是一个新范式取代旧范式的过程。这就暗示着人类要真正认识事物，不能停留于事物已知的层面上，在已知事物的背后，其实还有许多有待于人类探究的东西。

　　

　　因此在辩证唯物主义哲学提出的“人类认识事物的过程是变化的、发展的”理论依据指导下，人类如果要更深地了解该类事物，就必须在原有知识的基础上，继续发现问题和解决问题。而在现在的课堂教学中，科学探究的过程往往得到某一知识点后就被终止，教师不会指导学生对探究的过程和探究的结论继续发现问题，并解决问题，这样也就使得学生对所得到的知识仅能形成单一的认识，而不能实现知识的再现。

　　

　　分析上述两个不同的案例：学生在第一次探究中，看到天平偏左的现象，根据质量守恒定律，能很快得出产生现象的原因是由于反应时氧气参加了反应，导致了生成物的增重，探究的结果符合学生的认知规律。但教师通过设计第二次探究的内容，学生通过探究得出了与第一次相反的结论，在认识事物时产生了矛盾，这时也是学生求知欲最强的时候，在教师的合理引导下，学生通过对现象的分析，得到了产生“违背自己认识”现象的原因，使学生的认识在原有基础上得到了升华，有利于提高学生发现问题的意识，促进学生思维发散性的发展，同时也有利于学生创造能力的发挥。

　　

　　那么在平时的课堂教学中，实施“探究—认识—再探究”的教学过程应注意哪些问题呢？笔者该种教学过程的主体还是科学探究，科学探究的主要要素分为提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流八大要素。[4]现代科学之父爱因斯坦曾说过：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为要解决一个问题也许仅是一个数学上的或是实验上的技能而已。而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”细心体会可以发现在科学探究能力要素的基本体系中，“提出问题”是列为首位，其它七个要素都是围绕问题解决而展开。因此，选择提出的问题是该教学过程的主导因素。通常在实施“探究—认识—再探究”的教学过程中，选择问题应注意以下几点：

　　

　　①两次探究提出的问题均要在学生的最近发展区范围内，不能违背学生认知事物的规律，任意地以自己的主观判断去衡量学生。

　　

　　②第一次探究提出的问题要有启发性和持续性，学生能在解决此问题的基础上发现第二次探究新的问题，同时第二次探究的问题也必须有可探究性，通过双重问题的探究，能让学生体会到“事物之间的辩证和统一”的哲学观。

　　

　　③所有问题要在遵循基础性、科学性、情景性、开放性、活动性的原则下，以是否能激发学生学习兴趣、能否引起学生恰当的认知冲突为主要出发点，尽量从学生能轻身体会的、且具有实际意义的问题考虑，设置一些与生活、社会密切相关的新颖的问题。
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