科学探究式教学与科学过程技能第一讲科学探究式教学在我国目前的科学教育课程改革中，提倡运用探究式科学教学方法学习科学，为了有效地贯彻和落实探究式科学教学的理念，本讲从三个角度谈了对探究式教学的认识：什么是探究、探究的核心要素有哪些、怎样进行探究。

期望能够对有效实施新课程所提倡的探究式科学教学有更深入的思考，并提高我们的科学教学质量。

一、什么是探究探究不仅指科学家们用以研究自然并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。

也指学生用以获取知识、领悟科学的概念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。

科学教育中，关于“探究”争论问题：探究是帮助学生学习科学的方法还是科学课程的目标？教育部《课程标准》明确指出：探究既是科学学习的目的，又是科学学习的方式。

给我们的启示：在小学科学教学中既要学习探究过程，又要学习科学知识和概念。

科学探究的基石是活动的设计：误区：只会动手做、不会动脑想。

课堂热热闹闹，却陷入了教学的浅薄与贫乏。

二、探究的核心要素在我国目前义务教育课程改革的科学（3~6年级）（以下称为小学科学）、科学（7~9年级）（以下称为中学科学）、物理、化学、生物的五个课程标准中都提到了科学探究，并对科学探究的过程规定了如下的环节，详细参考表1。

表1 我国义务教育的科学课程标准对科学探究环节的界定环节小学科学中学科学物理化学生物1 提出问题提出科学问题提出问题提出问题提出问题2 猜想与假设进行猜想和假设猜想与假设猜想与假设作出假设3 制定计划制定计划，设计实验制定计划与设计实验制定计划制定计划4 观察、实验、制作观察与实验，获取事实与证据进行实验与收集证据进行实验实施计划5 搜集整理信息检验与评价分析与论证收集证据得出结论6 思考与结论表达与交流评估解释与结论表达、交流7 表达与交流交流与合作反思与评价8 表达与交流从表1可以看出，在以上五个课程标准中对于科学探究的环节虽然不是完全相同，但都在6-8个环节之内，对其中的“提出问题”、“作出假设”、“制定计划”、“实施计划”、“表达与交流”这五个环节是这五个课程标准中共同提到的。

其中多数也提到“得出结论”这个环节。

在小学科学教学实践基础上，我们把科学探究的过程梳理为以下8个环节，界定为本文的探究式科学教学的环节。

即1、提出问题；2、作出假设；3、制定计划；4、实施计划；5、记录结果；6、得出结论；7、表达与交流；8、完善结论。

对于上述探究式科学教学过程的8个环节中，“提出问题”、“作出假设”、“制定计划”、“实施计划”、“得出结论”、“表达与交流”的6个环节在我国的有关科学课程标准中都是提到过的，所以，应该是没有异议的。

至于为什么要增设“记录结果”和“完善结论”这两个环节？其理由为：对于“记录结果”环节，可以说是等同于上述提到的“收集资料或证据、整理信息、分析数据”的环节，但是，又略有不同。

增设“记录结果”环节，目的是强调结果与结论的不同，不要混淆二者。

在探究式科学教学活动（观察、实验或收集信息）中，在结果和结论的环节上，首先，一定要事实求实地记录观察或搜集到的信息、证据或实验数据，避免只是片面地收集支持假设方面的信息或证据。

其次，在“记录结果”基础之上，通过“整理信息、分析数据”，再根据个人的经验、经历及认知结构等，得出符合个人所能理解的结论。

结果应该是真实的、客观的、可以再现的。

结果可能是支持假设的，也可能是否定假设的。

结果直接影响结论的得出。

而结论是带有“主观”意识的（与个人的经验、经历、认知结构有关系的）、抽象的。

结论是在整理、分析结果的基础之上得出的。

在参与科学教学实践中，发现有的情况是学生记录的结果是正确的，结论是不完整的或不正确的。

还有很多情况是学生把结果当做成结论，没有注意到二者的区别，有时甚至教师也没有意识到这一点。

我们认为“整理信息、分析数据”是为了从“记录结果”中得出结论，应该属于“得出结论”这个环节，也就是“记录结果”环节，与“收集资料或证据、整理信息、分析数据”环节的略有不同之处。

这也就是增加“记录结果”环节的理由。

所以，在探究活动中，结果和结论是不同的，是需要区分清楚的。

因此，有必要单独另设“记录结果”这个环节。

它是探究式教学中不可缺少的环节之一。

对于“完善结论”环节，“完善结论”就是对“得出结论”的评价、反思和修改，并且需要通过“表达与交流”的方式来进行。

在“表达与交流”中，表达自己总结的结论的同时，还能够了解到他人总结的结论，通过自己与他人的比较、对照，其结果可能是坚定了自己总结的结论，也可能是借鉴了他人的结论，修改了自己总结的结论或是改变了自己总结的结论等。

增设“完善结论”环节的目的就是通过“交流与表达”来检验、评价、反思自己得出的结论，同时，使“表达与交流”更有意义，也使探究活动有一个“完整”的结局。

在表1中我国的五个课程标准中都涉及到了“结论”、“表达与交流”环节，并以“表达与交流”为探究活动的最后一个环节。

与日本和美国的科学教科书中提到的相同。

在中国的中学科学、物理和化学三个课程标准中虽然分别提到了“检验与评价”、“评估”和“反思与评价”环节，但是，都是设置在“表达与交流”环节之前。

与“完善结论”略有不同。

笔者认为设置在“表达与交流”之后，才能使交流更具有目的性，使评价、反思更具有针对性。

这样才能使探究式科学教学的各个环节紧密相连，环环相扣，使学生能够经历、体验到一个完整的探究活动过程。

以上8个环节是本文对探究式科学教学的一种“界定”。

下面，将按照上述“界定”的探究式科学教学的8个环节对具体的单元教学案例进行具体、详细分析。

三、怎样进行探究案例分析：美国FOSS“生命的结构”单元的探究活动设计美国FOSS（Full Option Science System,FOSS）是在美国国家科学基金会的资助下，由美国加州大学劳伦斯科学馆（Lawrence Hall of Science）依据《美国国家科学教育标准（NSES）编制的一套科学课程体系[1]。

其核心理念是在“活动”中建构科学概念。

FOSS科学课程体系在小学阶段（小学科学）共设计了22个主题单元，包括了“杠杆与滑轮”、“混合物与溶液”、“地球物质”、“生命的结构”、“食物与营养”、“人体”等。

每个主题单元的内容涵盖了本单元的主要内容、教师必备的科学知识、学生需要掌握的一些重要概念以及思维发展要求、学生组织以及空间安排等建议、教学过程建议、材料的组织建议以及如何为本单元的教学做好准备等。

每个主题单元由3—6个探究活动构成，每个活动中，分别有教学目标、概述、供教师使用的背景信息、学生概念的形成与发展等，然后是将活动分成若干环节来具体展开。

通过这些活动，可以激发学生学习科学的兴趣和好奇心，培养他们的科学思维技能，并掌握重要的科学概念。

“生命的结构”是小学3年级的一个主题单元，通过五个探究活动——寻找种子、种子的生长、相识小龙虾、观察蜗牛、甲壳虫贝丝，学生直接观察这些动植物并培育这些动植物，从中发现不同的动植物个体具有怎样的不同结构，这些不同的结构又怎样为它们的生长、发育、繁殖提供支撑。

学生们通过系统的探究活动可以逐步理解生物体的结构特征和生命周期。

表2是“生命的结构”单元中“相识小龙虾”的设计概要：表2 “相识小龙虾”设计概要探究活动提要科学概念思维过程扩展 FOSS科学故事技术、社会相识小龙虾通过与活的小龙虾直接接触，认识小龙虾的结构。

建造小龙虾的居住地，学习在教室里照顾和饲养小龙虾。

建立一种用于长期研究小龙虾行为的观察和记录系统。

小龙虾有明显的结构，比如，腿、眼睛、触角、外壳、游水足、螯等；小龙虾对生活环境有特殊的要求；有些动物要求属于自己的，能保护自己的领地；每种生物都有自己独特的结构，动物的结构与其生活环境相适应。

观察和记录小龙虾的结构。

通过观察在有水的透明容器中的小龙虾，来研究它们的行为。

建立一种用于长期研究小龙虾领地行为的观察和记录系统。

研究小龙虾对食物的喜好。

调查小龙虾生活环境的变化。

小龙虾的生命周期比较小龙虾和昆虫的结构，讨论这些结构如何帮助动物们存活。

科学教学的目的是让学生能够科学地认识自然事物和现象，并能够从中发现它们之间的联系和规律，然后，才能按照规律与自然和谐相处。

通过探究活动，能够更好地实现上述目的。

学生在探究活动的过程中，只有自己亲身经历了，自己总结出规律，使学生能够真正懂得、理解、明白其中的道理，才能使学生的认知发生转变。

才能使学生能够把学到的东西真正地整合到自己的认知结构体系当中，能够把日常生活中的认识转化、提升为科学的认识。

才能使学生的认知结构得到发展。

探究活动的过程就是学生思维发展的过程。

学生的思维没有参与到探究活动中来，探究活动就将失去它的价值。

需要说明的是，探究式科学教学不是科学学习的唯一方式，本文所界定的探究式教学的8个环节也不是探究式科学教学的唯一方法，但是，适合本文所界定的8个环节的探究式教学的教学内容应该是具有一定范围的。

这一点也是值得我们今后需要更加深入研究的问题。

第二讲科学过程技能什么是科学过程技能呢？我们先给它一个比较明确的定义，科学过程技能就是科学工作者在科学研究过程中必须具备的一些最基本的思维方法和操作技能。

这个定义中涵盖了两个核心词，这两个核心词分别是基本的思维方法、基本的操作技能，也就是说在科学探究的过程中，我们要培养学生这两种能力。

那它们两者的关系是什么呢？基本的思维方法又有哪些？基本的操作技能又有哪些呢？基本的操作技能一般来说包括以下10个技能：观察、分类、测量、推断与预测、交流与表达、识别与控制变量、制作图表、形成与验证假设、实验实施和结果分析以及建立模型。

除了技能以外还有思维方法的培养，在小学阶段我们到底要培养学生哪些思维方法呢？我觉得主要有这样几种思维方法：一个是分析，也就是说在大量事实的基础上我们怎么进行分析，在分析的过程中我们肯定要进行综合，然后还有比较，这些实质上都是思维方法，除了这些思维方法以外，大家看，还有抽象、概括、归纳、演绎，这些是比较高级的一些方法。

关于这些方法，怎样在操做的过程中来培养，我们会通过一个案例的分析，大家就会对此有一个比较明确的认识。

为什么要强调思维方法的培养，原因在于，科学过程技能的核心应该是在操作的过程中学会思变。

否则的话，教学可能会陷入误区，即学生只会动手做，不会动脑想，课堂热热闹闹，却陷入了教学的浅薄与贫乏。

下面对10个科学过程技能进行注释。

第一个技能就是观察，它是思维的知觉，是有目的、有计划、比较持久的一种知觉，它是以视觉为主，融合其他感觉为一体的一种综合的感知，是知觉的一种高级的形式，一个人的观察能力是他智力结构的一个最重要的要素。

所以我们在科学教学的过程中，要努力地培养学生的观察能力。

观察力指的什么呢？是指能够迅速地看出对象和现象那些典型的，但是又不很显著的特征和重要细节的能力。