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科学探究与科学概念:从抉择走向共生

研究论文

作者:周振宇 文章来源:原创 点击数: 更新时间:2014-11-27 16:17

科学探究与科学概念:从抉择走向共生
 
江苏省海安县实验小学  周振宇(226600)
 
【摘要】当下,全国上下掀起了一场争论:当下的科学教育改革,科学探究和科学概念以谁为重?当我们认真研究科学探究和科学概念的真正内涵以及两者之间的关系以后,我们就会发现,两者之间互为因果,相得益彰。缺了任一方就不可能达成另一方,只有两者并重,协同参与,才有可能达到相互促进、共同发展的共生状态,这是当下科学教育改革的应然选择。
【关键词】科学探究  科学概念  关系  共生
 
2012年10月,全国小学科学教育年会在安徽黄山召开。在会上,著名特级教师章鼎儿老师旗帜鲜明地指出:在当下,科学教育依然应该以科学探究为核心,而不是科学概念。接下来,台湾屏东大学教授林凤文的报告却重点突出了科学教育中如何达成科学概念的建构。这样的理念之争其实仅仅是近两年来从理论界到广大教师两种观念不断争议的一个缩影。
2001年的《课程标准》实验稿中指出,“科学学习要以探究为核心”,并把课程目标分为科学探究、情感态度价值观与科学知识三个部分,科学探究排在三大目标第一位。[1]2011年未能正式审核公布的《课程标准》修订稿中指出,“科学课程不仅要使学生获得重要的基本的科学概念并认识科学概念之间的联系,还要使学生获得科学探究的技能和方法……”,课程目标变为科学知识、科学能力(方法)、科学态度三个部分[2],可见科学概念的习得代替科学探究成为了科学学习最重要的部分。两者的争论不休、无所定论也是新的《科学课程标准》最终未能正式出炉的重要原因之一。
科学探究与科学概念,两者之间真的是非此即彼的关系,一定要作出一个孰重孰轻的抉择吗?笔者不以为然。下文从对于科学探究和科学概念两个概念本身的理解以及两者之间的相互关系来加以阐释。
一、对两个概念的理解。
1.什么是科学探究?
美国1995年版的《国家科学教育标准》把科学探究定义为“是科学家们用以研究自然界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。科学探究也指的是学生们用以获取知识、领悟科学的思想观念,领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。”[3]上述表述中既给出了科学家层面科学探究的含义,同时认为学生“像科学家那样”的活动也称为科学探究。我国学者蔡其勇也认为“科学探究具有两层含义:一是科学家的探究过程,二是教学或学习过程。前者为后者提供模式或模型,后者是对前者的模仿或模拟。”[4] 
以探究为核心的科学教学应该被视为探究教学。“探究教学是在教师指导下,学生主动地从学习生活和社会生活中选取与教学目的和教学内容有关联的问题或项目,用类似于科学研究的方式去获取知识、应用知识、解决问题的教学活动。”[5]简而言之,努力创造机会让学生在课堂上经历科学家探究那样的历程的教学就是探究教学。
2. 什么是科学概念?
对于什么是科学概念,韦钰院士在自己的博客中下过定义:“概念(Concept)是组织起来的经验,是基于事实、事件、特性、感知信息进行分类、推理和抽象出来的知识,它使我们能有效地认知、交流、发展我们对世界的认识。”“科学概念(Scientific Concepts)是指组织起来构成的、系统的科学知识。它来自科学家共同体对世界的认识,同时也帮助科学家组织对世界的观察和发现,它包含的内容是开放的、动态变化的。”[6]由此看,科学概念实际属于科学知识,但不是一般的科学知识,是科学知识的内核和脉络。
二、争论的由头在哪里
2001年课改以来提出以科学探究为核心有其现实背景。上个世纪,我国的科学(自然)教育实际上是以科学知识的传授和科学技能的模仿为课堂主体的。课堂上通过教师的告诉和学生的强化记忆,学生可以掌握海量的科学知识,而且能够在标准化的科学知识考试中取得高分。但是,因为被动的接受和模仿,对于很多东西,学生都是“知其然”,却“不知其所以然”,缺乏对知识的内化和理解,也就难以有对知识的灵活运用和科学思维的创新。
在今天这样一个知识大爆炸的时代,我们真的有办法把海量的科学知识像移动硬盘一样迅速植入到我们的大脑中吗?很显然,是不可能做到的。当然,也是没有必要的,只要我们掌握了资料检索和筛选统计的技能,我们可以围绕问题迅速寻找到我们需要的绝大多数知识信息,而无需耗费巨大的精力把它们存储在我们的记忆里。鉴于此,人们对于知识的态度由原来的大量传授与积累转变为培养检索和筛选有用信息的能力。相反,如何引导学生主动学习,主动发现问题,通过积极的思考和小组合作来发现解决问题的办法,设计实证研究的办法,最终得到一个在当时情境下相对合理的结论,这些成为了教学改革关注的焦点。而这恰恰和西方倡导的“做中学”理论,和在中国广泛布道的兰本达教授的“探究-研讨”教学法都是不谋而合的,因此,探究式教学一下子借着改革的东风扑面而来,在2001年版的《课程标准》实验稿中成为了科学教育的核心。
不得不说,在当时的情境下,确立探究式教学的重要地位对于中国科学教育的改革是具有着划时代的重要意义的,它一举确立了由知识传授向自主学习的教育思想的重要改变。十年来,大江南北,无论哪里的科学教学研讨活动中,科学探究都成为了一个最高频的词,无论哪里的科学课堂上,发现问题-作出猜想-设计实验-分析数据-得出结论的教学流程都是最明晰的课堂主线。但是,繁华之下亦有隐忧,在很多课堂,科学探究还仅仅是一件光鲜的外衣。有的课上,教师牵着学生的鼻子搞“探究”,学生只是表演了一下探究的流程,事实上一切尽在老师掌握中,没有生成性,甚至稍有“异状”立即就会遭到扼杀。也有的课上,老师完全消失了,“放手”让学生去探究,学生的活动应为没有思维的参与,失去了目的性,只是没有思维含量的“玩”,课上到结束时学生的认识没有提高,问题没有解决,只是收获了一份“好心情”。
这种状况,科学教育的研究专家们自然看在眼里,急在心里,大家也都在寻求着应对之策。因此,章鼎儿老师才会认为当下强调以科学探究为核心更重要,因为当下的科学课上,学生并没有做到经历真正的,大家心目中理想的科学探究过程。他在黄山会议上说:“科学课的课堂教学停留在自然课的课堂教学水平阶段。”他认为判断我们的课不是真正的科学探究的依据有三点:其一,很多科学课上学生不是主动参与或自主参与,而是被动参与;其二,活动过程中教师留给学生的活动空间太小;其三,探究活动结束后没有组织有效的研讨,学生思维缺乏深度的参与。[7]而对此,韦钰院士则认为十年来的探究教学没有能走向深入恰恰是因为科学课堂上没有围绕科学概念来组织教学。她认为要:“让学生从自己身边的事实出发,逐步建构出概念来,亲历概念形成的过程,以在掌握概念的同时,学会探究的方法,培养他们探究的能力。期盼他们不仅能将结论举一反三,而且能将探究概念的能力,如提出问题、设计实验、进行观察和实验、收集数据、进行解释等等,扩大到探究其他的问题上。这里特别要强调的是,这种探究应该在教师引导、组织和支持下进行,在一个学习的集体中,通过交流和讨论来实现,不是只靠儿童自发的闭门造车。”[8]
猛一看,两位专家的观点大相径庭,所以学界对此也争论不休。但事实上,我却觉得两位专家的意见基本是一致的,他们的观点中有着诸多的相同点,应该是共生互补的,而不是非此即彼的对立关系。例如,两位专家都指出了当前探究教学中的问题,章老师批判的是“穿新鞋走老路”的伪探究,韦院士则批判的是走向另一个极端的“教师放任自流,学生闭门造车”。不同之处在于,章老师觉得既然问题在于“探究”本身,那我们应该进一步厘清探究式教学的内涵和本质特征,引导教师和学生进行真正的科学探究,而韦院士则认为探究之所以出现问题,原因在于没有围绕科学概念来组织教学,只有把科学概念的建构作为目标,探究才可能走向深入。
三、科学探究与科学概念的应然关系
事实上,在很多理论专家的表述中,科学探究和科学概念总是如影随形、结伴而行的。例如美国教育家安德森(Anderson)在《教学和教育百科全书》中对探究教学的本质特征作了概括:“不把构成教学目标的有关概念和认知策略直接告诉学生,取而代之,教师创造一种智力和社会交往环境,让学生通过探索发现有利于开展这种探索的学科内容要素和认知策略。” [9]蔡其勇教授也认为“探究教学实质上是将科学领域的探究引入课堂,使学生通过类似科学家的探究过程理解科学概念和科学的本质,并培养科学探究能力和科学精神的一种教学方法,是科学文化的重现。” [10] 
笔者也以为,科学探究与科学概念之间存在着不可割舍的联系,两者相互依存,共生发展。离开了科学探究,就不可能真正建构科学概念,只能进行大量的知识“灌注”,离开了科学概念建构这个目标,科学探究就变成了无本之木,甚至就不可能形成真正的科学探究。
其一,科学概念只有经过充分的科学探究才有可能建构起来。
这一命题在科学研究的领域早已经得到了证实。作为一种科学知识,科学概念必须是基于实证研究的,而且是被科学家共同体所接受和承认的。所有科学概念的建立并得到大家的认可,一定经历了许多科学家大量的探究活动的证明。科学概念这种从无到有的过程,就是科学探究水平向前不断发展的过程。
在小学科学教学领域,是不是也这样呢?答案是肯定的。人脑的分布式记忆的模式说明,人们“回忆”往事或“学会”新知识的过程是一个将记录下的信息重新组装的过程,而不是将原信息简单“拷贝”。在科学课堂上,儿童是科学概念的建构者,必须将传统单一的以教师讲授为主的形式改变为丰富多彩的学生主动学习、建构的模式,包括强调动手、动脑以探究为中心的教学方法。[11] 
有研究者从严谨的科学概念建构的角度来看,认为在小学生的年龄阶段不可能建构出真正的科学概念,所以在小学阶段提建构科学概念是毫无必要的。这种观念是站不住脚的,科学概念的建构从来不是一蹴而就的,学生通过充分的自主探究活动获得对某些事物或现象的认识,这就是概念建构的过程。也许他的认识没有达到真正科学概念的水平,只是一种简单的抽象,甚至只是一种判断,这也丝毫不会影响这一过程的重要意义。把复杂的现象和数据进行抽象,基于相关的信息得出相对合理的结论,这就是概念建构的过程。虽然它可能还不是那么严谨,只是一种前概念,甚或还达不到前概念水平,对于整个科学研究的发展毫无意义,但是这对于学习者个体却具有非凡的意义,因为他对于相关问题的认识在前进,他得出的新的结论和他以往已有的概念体系之间建立了一种畅通的勾连渠道,而且这个新的结论可能会和他已有的概念体系一道,成为下一个概念建构的重要基石。
事实上,在科学家所从事的严谨的科学研究领域,科学也总是在对已有结论的不断反思和批判中前进的,绝大多数科学哲学家和史学家的学说都反映出这样的共识:不存在永恒不变的科学真理,科学在本质上是相对的、可变的、处在不断地修正和发展过程中。科学具有历史性与活动性特征,科学本质上是“一种探索活动”,而知识只不过是科学的产物而已。[12]既然如此,我们又怎能轻视学生通过自主探究不断建构和修正自己的“科学概念体系”的过程呢?
其二,不指向概念建构的科学探究不是真正的科学探究。
我们不妨问问自己,我们为什么要在课堂上引导学生进行科学探究?当然,我们应该在探究的过程中学会探究,形成探究的习惯和能力。但是,这是我们引导学生科学探究的全部目的吗?显然不是。“当前,小学科学课程的实施强调科学探究,但对科学知识的建构重视不够,学生在进行观察、发现问题、提出问题、解决问题、得出结论的过程中,没有深入思考知识的产生和形成过程,换句话说不是在进行科学知识的真正建构,而是在完成科学探究的过程。”[13]小学生的探究不是自主的探究,而是教师手把手的“被探究”,这样的探究没有产生深层次的思维活动,没有产生意义建构。只有经历了自主的探究-思考-抽象得出结论的过程,才有可能形成意义建构,达成概念思维。那种告诉式的结论和话语,虽然语义相同,但相对于个体而言,却只能称为知识,甚至说法。
如果一节课中使用材料进行“探究”这个阶段的目标是有所发现——有丰富的潜力、丰富的感觉上的和心理上的经验,那么接下来开展集体“研讨”则是最关键的活动,这个阶段的目标是表达思维——经过分析和综合的思维。在学生自主探究活动之后,只有通过开展深入有效的研讨,让学生在自主探究活动中获得的感觉和知觉上升到混合思维、复合思维甚至更高的水平,才有可能生成概念或前概念。
集体研讨的力量在于语言和思维的相互作用。它使孩子们从学习的“此岸”(用材料进行作业之后)达到他们用自己的语言有条理地解释现象的“彼岸”。首先,研讨从许多方向探求意义。然后,那些杂乱的探索被抛弃,留下了有着丰富的期望的题目去进一步探求。在这一点上,集体研讨成了从经历中探求意义、寻求结构的探索,推动学习者沿着概念箭头前进。[14]因此,不经历研讨的过程,形成言语和思维的碰撞和交流,这样的探究是不完整的,也是低效甚至无效的,只有通过言语交流形成了思维提升,才有可能实现意义的建构,科学探究也才有可能实现它应有的最大价值。
理清了科学探究和科学概念的内涵,并且搞清了两者之间的关系之后,我们就会发现,无论争论的哪一方,其实都是认可科学学习是离不开探究的,当下的科学探究的确存在着诸多的问题,急需改进。但是科学探究改进的目的却是为了意义的建构和概念的形成,科学探究和科学概念二者是互为因果的。好的科学探究有助于学生形成科学概念,同时学生通过自主探究建构起来的概念体系在触类旁通、作为进一步开展科学探究的基础上又显得更加牢靠,更加可信。争论的双方早该求同存异,共同寻找到一条适合我国当下科学教育现状的教育改革之路。鉴于此,我认为在课程标准中,比较合理的表述应该是:“帮助学生以科学探究为主要学习方式,引导学生形成科学思维,不断建构科学概念,在此过程中提升学生的科学素养。”
 
 
 
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部制订.全日制义务教育科学(3-6年级)课程标准(实验稿)[M].北京:北京师范大学出版社,2001.
[2]教育部小学科学课表修订工作组.全日制义务教育科学(3-6年级)课程标准(修订草稿). http://nsse.handsbrain.com/sort.php/54.
[3]张红霞.科学究竟是什么[M].北京:教育科学出版社,2003:115.
[4]蔡其勇.小学科学课程的科学哲学研究[M].北京:教育科学出版社,2011: 130.
[5]郝志军.探究性教学的实质:一种复杂性思维视角[J].教育研究,2005(11):66.
[6]韦钰.概念和科学概念. http://blog.ci123.com/weiyu/entry/390389.
[7]章鼎儿.黄山会议发言(根据会议PPT和现场记录整理).
[8]韦钰.为什么我们要围绕科学概念来组织科学教育. http://blog.ci123.com/weiyu/entry/390391.
[9]Lorin W.Anderson.National Encyclopedia of Teaching and Teacher Education[M].2nd ed Elervier Service Ltd,1995:109.
[10]蔡其勇.小学科学课程的科学哲学研究[M].北京:教育科学出版社,2011: 131.
[11]陈华彬,梁玲.小学科学教育概论[M].北京:高等教育出版社,2005:26.
[12]蔡其勇.小学科学课程的科学哲学研究[M].北京:教育科学出版社,2011: 106.
[13] 蔡其勇.小学科学课程的科学哲学研究[M].北京:教育科学出版社,2011:  105.
[14][美]兰本达,P.E.布莱克伍德,P.E.布兰德温. 小学科学教育的“探究-研讨”教学法.陈德彰,张泰金译.北京:人民教育出版社,2008:142.
 

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