探究式教学在科技场馆教育

活动设计中的应用

姓 名：唐菁君

院 系：教育技术学院

专 业：科学与技术教育

学 号：201322010201

1、前言

1.1研究背景（必要性分析）

在20世纪50年代末西方兴起的科学教育现代化革新运动中，美国科学教育学家施瓦布将“探究教学”确立为科学教育的认识观和方法论。

我国从20世纪70年代开始引入探究教学理念并逐步推行，到20世纪90年代进行大面积实施。新一轮国家基础教育课程改革纲要的一个重要目标，就是要改变普遍存在的学生被动接受知识的学习方式，倡导学生主动参与的探究学习，主张学生通过实践，增强探究和创新意识，学习科学研究的方法，发展综合运用知识的能力¹。如今，探究式教学被积极地应用于学校正式课堂教学实践中，无论是教育理论学者还是一线教师，都在这方面做了大量的探索和实践。

在我国《科学课程标准》中，科学探究不仅被作为重要的理念和教学建议，而且被列入课程目标和内容标准之中，作为必须实施的内容要求。在一定程度上我们可以这样说：在科学教育改革的进程中，探究式教学实施成功与否，将直接影响科学教育改革的成败。

目前虽有众多研究探讨学校具体学科（如：物理、化学、生物等）与探究式教学法的结合，但少有人关注到科技场馆在实施科学探究式教育中的巨大优势，从而场馆教育活动的设计未能充分利用场馆资源，造成浪费，并且相较于学校的正式学习，不能体现出更多独特的优势。因此探讨如何将探究式教学与科技场馆的教育活动更好地结合显得十分迫切、重要。

1.2问题的提出（可行性分析）

心理学家皮亚杰对建构主义进行了系统而经典的描述，根据他的发生认识论，心理、智力、思维既不是起源于先天的成熟，也不是起源于后天的经验，而是源于主体（即学习者）对客体（即学习对象）的动作²。在建构主义看来，我们的学习不是被动记录现实，如同照相机复制景物一样，也不是对现实凭空投射自己的先验知识，而是用艺术家的创造性手法，生动地解释事实，并建立它的表象，形成一幅幅个性化的画作。这为实施探究式教学提供了心理基础³。

科技场馆作为一种非常重要的非正式学习场地，场馆科学学习是基于真实问题、强调探究过程，其学习结果往往是多元的⁴。科技场馆学习具备这样的特征，因此场馆可以很好地提供实施探究式教学需要的问题情境，这些情境要求具有以下特征：它是学生可能遇到的实际问题；它包含未知、模糊的成分；它的答案不只一个；它的问题解决需涉及观察、推理等一系列技能；它的问题问题的难度以最近发展区为限⁵。

科技场馆是校外实施科学教育的重要场所，而组织与设计科学教育活动则是发挥科技馆教育功能、提高学生科学素养的重要途径，它虽然与校内正式学习形式上存在差异，但在教学目标、教学内容、教学对像特征等方面都存在共通性，两方面的研究成果在一定程度上可以相互启发、合理借鉴。目前，国内外已有众多研究探讨在科学课程中运用探究式教学法，这对用探究式教学法进行科技场馆教育活动设计提供了良好的基础。

1.3研究意义

由于探究式教学在我国尚处于起步阶段，众多科技场馆的展教活动设计人员对“探究”、“探究式教学”还存在着不少认识上的误区和盲区，如：认为所有主题都适合探究，随意选择探究式教学题目；重形式轻主体，看似热门的背后实则内容空洞，学生并未成为探究的主体；对学习效果的评价依然重认知轻情意，根本不符合探究式教学的宗旨⁶；这种种不到位的认识不仅会阻碍探究式教学在场馆教育活动中的开展，而且还会影响到活动的教学效果⁷。因此，首先需要对探究式教学理论进行正确的理解，才能指导从多的展教活动设计人员进行活动设计。

科技场馆学习作为一种重要的非正式学习方式，有着自己独特的学习策略、学习环境等，目前已有学者对这里的学习本质特征和影响因素⁸、社会互动及其影响因素⁹、亲子互动类型及其影响¹⁰、对话特点及先前知识的影响作用¹¹等进行了研究。但目前，往往科技场馆的展教活动设计人员对此没有清晰的认识，盲目地设计活动，没有遵循科学学习规律，导致学生学习效果有限。因此，对科技场馆学习理论进行总结，才能在设计场馆教育活动时有据可依，有的放矢。

探究式教学在我国还处于初级阶段，它所需要的“软、硬”件教育环境在我国还不太成熟，所以要使探究式教学真正成为科学课程教学的现实，必然会面临诸多的困难，也会受到各种条件的制约¹²。因此，我们需要积极借鉴国外这方面先进的经验，加以总结消化，探索出适合我国国情的最佳结合方式。

2. 探究式教学

2.1概述

探究式教学即是使学生在学习过程中经历与科学工作者探究科学本质的相似历程¹³。它是在50年代后期60年代初,随着进步主义教育改革在美国的失败,加上人们对科学的认识发生质的变化,以及前苏联人造地球卫星上天的冲击,美国掀起了又一次教育改革的热潮时,由芝加哥大学施瓦布教授首先提出的¹⁴。

科学课堂探究的形式主要分为两种：一种是由老师严格设计，能够引导学生获取人类已有的知识成果；另外，它还可以是学生自由地探究一些未得到解释的现象¹⁵。本文主要讨论第一种形式，其基本思想是在教师指导下,充分调动学生的个体积极性,让学生自己去发现问题,解决问题:并且在此过程中掌握科学概念,发现科学的基本规律,掌握技能,发展能力,同时培养学生良好的个性。

2.2特征

探究式教学有五个基本特征，它们适用于所有年龄段的探究性教与学活动，具体如下：

1. 学习者围绕科学性问题展开探究活动;

2. 学习者获取可以帮助他们解释和评价科学性问题的证据;

3. 学习者要根据事实证据形成解释,对科学性问题做出回答;

4. 学习者通过比较其他可能的解释,特别是那些体现出科学性理解的解释,来评价他们自己的解释;

5. 学习者要交流和论证他们所提出的解释。即探究的五个特征包括提出问题、证据、解释、评价及交流。充分利用探究的教学方法和教学资源都包含所有的这五个基本特征，它们都可以根据实际情况做出调整，不同活动教师在其中起组织作用的程度和学生自主设计进行探究的程度各有不同。¹⁶

在明确这些基本特征的基础上，我们还需要进一步理解科学探究学习的特征：

第一，探究学习是以问题为核心的，具有问题性特征。如果科学问题激发科学家探究的欲望一样，一个有难度但是又可以获得解决、能够引发探究的问题，才能激发孩子探究的欲望和热情，使他们开展探究活动。

第二，探究学习中重视解释科学性问题的证据。科学教育活动中应该特别重视用事实说话，孩子们需要亲自去观察、记录、测量、使用数据，也可以从书籍、网络等方式搜集证据来对他们的探究进行补充。

第三，探究学习是主动建构的过程，应该具有建构性特征。探究学习是基于儿童已有知识经验不足以对所遇到的科学现象或者问题作出解释，因而产生认知冲突的基础上进行的，这就要求儿童要围绕所面对的问题进行思考，搜集证据进行解释，从而对自己的看法作出反思和评价。

第四，探究学习重视交流与合作。在探究学习中，儿童是以自己原有的知识经验为背景建构对于事物的不同理解，由于个人原有的知识经验不尽相同，不同人看到的是事物的不同侧面，对同一个问题也会有不同的理解，因此，必须要通过充分的合作和广泛的交流才能使理解更全面和丰富。另一方面，科学的一个突出特点就是可重复验证性，这就要求儿童能够清楚地说明研究的问题、证据、提出的解释，以便其它儿童对这些证据和解释提出疑问，或者就相同的观察提出不同的解释，孩子之间相互讨论各自对问题的解释，往往能够引发新的问题，使儿童解决彼此观点中的矛盾。

2.3理论基础

1. 多元智力理论

2. 建构主义

3. 学习场理论

2.4常见模式

2. 科技场馆教育活动的设计

3.1概述

3.2常见类型

3.2.1国外：

国外由科技馆和科学中心等组织的针对青少年的科学教育活动主要包括以下几类：

1. 团体预约工作间：这种形式教师在参观前、参观期间、参观后都会进行一定的组织。

2. 科学野营与科学节：这些活动融合了参观、示范、动手试验、电影、竞赛等活动形式，具有日程安排、安全措施等。

3. 科学剧：这是国外科技馆开发的一种比较成熟的活动形式，一般提供学生演科学剧所需要的所有材料。

4. 车轮上的科学（即中国的科普大篷车）：这种形式涉及的主题非常多样，并且需要提供尽可能多的相关资源的链接。

5. 科学在线游戏：通过互联网，向学生提供网上科学游戏和展览。在游戏前，讲明游戏规则、游戏要求和游戏步骤。学生可以从玩游戏中学习到许多科学知识。

6. 多媒体资源包：科技馆工作人员利用多种教育教学媒体，开发为学校科学教育服务的资源包，提供给科学教育组织者工具，指导他们如何给学生组织活动及如何传授知识¹⁷。

3.2.2国内：

根据中国儿童中心《儿童校外科学教育研究》项目调研报告，我国目前科技场馆设计、组织的科学教育活动主要集中于针对学生的科普竞赛、科技创新大赛、制作机器人；各种模型设计（车模、航模、机械）活动；冬令营、夏令营；科技大篷车；一些科学工作室尝试组织了与学校科学课程有关系的课堂活动、小实验、小游戏等。

尽管在设计和组织这类活动的过程中积累了一些经验，收到了一些效果。但从总体了解到的情况来看，有意识地考虑科学教育的目标和学生的需求、特点，设计、组织探究式的科学教育活动在我国的科技场馆还处于尝试阶段¹⁸。

3.3理论基础：

3.3.1用户体验设计：

3.3.2建构主义学习理论：

3.3.3概念转变理论：

2. 国内外探究式教学在科学教育中的应用

4.1瑞典

瑞典的科学教师在选择作为科学探究载体的教学内容时，选择与生活关系密切的内容，以生活经验和周围环境为基础进行探究活动。简单、方便、充足的实验材料为教师实现探究式教学打开了方便之门。

分析瑞典的科学教学过程，可以发现，瑞典科学教师在科学教学中普遍使用归纳推理方法。他们引导学生从观察身边的、熟悉的具体的事实开始，逐步逼近概念和理论¹⁹。

瑞典的科学教师特别注重从学生的原有经验出发( 建构主义教学观)，发展需要的活动种类和活动方式，以便于学生更好地感受和体验科学。小班化的教学也为教师以“建构主义方法工作和学习”创造了条件。瑞典中小学的教学班一般有30 名左右学生，他们采取分组循环、交替上课的方式，即 10 名学生以内为一组，一组上科学课时，另一组上数学等其他课，然后再轮回。在这样的环境下，教师能关注到每一位学生。而且教师与学生的关系很随意，他们鼓励学生成为与他们平等的人，允许学生怀疑、提问、标新立异、与众不同。

在瑞典与在美国一样，“动手操作活动的目的是发现课本上以及课本外的理论和结果。因此，学生受到鼓励进行不同的实验，用不同的方法和材料，并得出不同的解决问题的方案和结论。

瑞典的科学课没有固定的教材，教学是开放的，他们的教学重点不在于帮助学生形成科学知识体系，更注重科学过程和科学方法的引导，引导学生亲身经历科学探究的过程，激发对科学的兴趣，形成科学的态度和科学探究能力。科学课堂上大量的学习活动是学生的动手操作，他们各自得出自己的初步结论，然后与小组内的其他同学分享彼此的实验结果。最后，教师花一点时间总结实验并提出理论。这样，学生的独立思考和解决问题的能力就得到了培养²⁰。

4.2美国

美国国家科学院于1996年初推出了美国历史上第一部《国家科学教育标准》(以下简称《标准6》）。在《标准》中,探究处于核心地位，它倡导的科学探究既是学习内容,也是学习方式,更是教学指导思想。

《标准》不仅规定了教育中的科学探究具有的五个基本特征：问题、证据、解释、评价、表达，还概括了幼儿园到4年级、5到8年级、9到12年级学生应达到的科学探究能力标准和对科学探究的理解标准²¹。它指明了学生进行科学探究所需要的能力，随着年级的升高，从幼儿园到12年级，对学生基本的探究能力的理解的具体要求会越来越复杂，这反映了学生认知的发展规律。这样就为设计针对不同年龄段的教育活动提供了理论依据。

4.2国内

随着我国新课程的实施，科学教学内容的选取也在关注学生的兴趣和生活经验，贴近学生生活,重视科学技术与社会的关系和人与自然和谐发展。但重点还是学科知识，教师在选取教学内容时特别注意知识间的逻辑关系和推理的严密性。

由于担心出现科学性错误而不敢也不善于将日常生活中复杂的科学问题简单化、将结构严谨的知识趣味化。鉴于此，我们建议，做关于探究式教学的策略设计时，“要允许或应该在原理上做适当的简化和近似处理，以突出过程和方法的本质特征”²²。

我国科学教师普遍采用的是演绎推理的方法。教师首先一步步地提出概念或原理，然后使用一系列的例证来阐明这些概念或原理。在教基本概念和原理时，教师必须做到“正确”、“明确”、“到位”和“详细”。

近年来，我国的科学教师在“让学生在活动中学习科学”方面做了很大努力，在不断地开发便于学生体验、贴近于真实生活的实践活动。但是学生动手操作实践更多的是为了证明课本上的理论。学生只需用相同的方法和仪器，做相同的实验，并被期望得出相同的结果。

我国的科学教育，学生的科学实验重点不是科学过程和科学方法，而是强化对科学知识的认识，在实验过程中加深对理论的理解和记忆。因此，可以说中国学生的动手操作活动是试验性的，非探索性的，这是国内目前对探究式教学认识的一个突出误区²³。

2. 将探究式教学应用在科技场馆教育活动设计中的思考

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