科学探究：知识建构与科学思维

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科学探究：知识建构与科学思维

王慧君（中国教育报，2009.11.24第四版）

科学探究不仅具有外显的可操作的实践性特征，更伴随着内隐的深刻的思维活动过程，即具有思维活动的认识性特征。

科学探究对学生而言，既意味着学习内容，又是一种学习方式，是一种在领悟中获取知识、形成能力的认识和实践的过程。科学探究作为一种教学行为，教师要在其中进行有效的引领和指导，就必须明晰科学探究特别是具有教育教学意义的科学探究的本质特征之所在。

新课程所倡导的科学探究不仅包含从事探究的能力，还包含对探究本身的理解以及探究何以导致科学发现的理解。它既有实践的成分，又有理解和认识的内涵，远非实验探究所能独自承载。科学探究的最终目的是问题解决，而大多数的问题解决单靠实验探究是无法完成的，还必须有理论的探究和建构，科学思维、创新性思维在其中起着关键性作用。科学探究必须通过理论探究和实验探究过程，才能使学生经历真正的探究过程，获得完整的探究体验，从而使学生的思维能力、认识水平、实验与创新能力都得到应有的提高，可以使学生学会主动获取和建构知识，学会科学思维方法，形成科学态度，增进对科学探究的理解。

科学探究的能力以及对科学探究的理解不可能凭空产生和发展，科学探究与科学知识紧密相连。在探究中，学习者运用所掌握的知识去探究未知事物，并在探究中逐渐获得对知识的理解，最终获得知识的增长。即便是教师期望教学的主要成果是学生学会如何去探究，科学知识的内容也是达到这一目的的一种媒介。首先，无论是教师提出问题，还是学生自己提出问题，探究的问题必须基于学生现有的知识背景和理解水平，潜在地体现与学习者原有知识经验的联系，同时还要蕴含新的关系和规律，即探究问题是进行知识建构的起点和基石，也是通向新理解、新知识的桥梁。面对确定的问题，学生需要运用自己原有的知识经验，将当前的问题情境同化或顺应到已有的经验结构中，并使之与原有的知识发生联系。通过科学探究，学生不仅获得了解决某问题的经验，形成了相应的问题解决技能，而且还基于对问题的分析，建构起相关的原理性知识，形成了对问题的正确理解。这些新知识和经验是探究者在探究前所不具备的，是在探究的过程中逐步建构起来的。因此，科学探究的过程就是学生知识建构的过程，通过科学探究，学生的知识获得了增长。

同时，一个高质量的科学探究问题往往涉及若干知识点，需要综合该领域的多个概念、原理，联系原有的各种具体经验才能对问题加以解决。而对这些知识的运用又不能生搬硬套，需要针对当前的具体问题对原有的知识进行一定的调整和变式，使原有的知识经验能顺应于当前的问题情境。由此看来，对原有知识的运用过程也是一个知识重组和建构的过程。有人总结出了科学探究导致学生知识经验增长的三种不同方式：（1）巩固和熟练。科学探究中的问题解决作为对原有知识、技能的应用，同时可以巩固相应知识的记忆保持，提高相应技能的熟练化程度；（2）深化和整合。当问题与学习者原有的知识经验有一定距离时，学习者常常需要同时激活多方面的相关知识，并综合起来进行一定的推理和转化，这一过程可以帮助学习者深化对知识的理解，在知识经验中建立起更为丰富的联系，形成更为整合、更为融会贯通的知识结构。（3）新知识建构。新知识建构包括基于科学探究活动本身而实现的新知识建构，和以问题为中心线索、综合其他学习途径而实现新知识的建构两条途径。所以说，科学探究过程同时也是知识检视和建构的过程。科学探究的核心就是问题解决的过程，那种为了探究而探究，不关注学生知识背景和知识获得的探究，不围绕问题解决的探究只能是假探究，而一旦围绕问题解决展开探究就不可能与知识和知识的建构分离。

科学探究的核心过程是问题解决过程，问题解决的过程必然伴随着知识建构，而统领所有这些活动的灵魂便是科学思维，科学探究的教学活力也正是体现在激发和活跃学生的思维上。科学探究每一环节的实施都依赖于学习者的科学思维，在探究的过程中学习者既要进行归纳、演绎、推理，又要进行假设、猜想和反思。我们可以把科学探究过程中的思维概括为三个层次：逻辑推理、假设和猜想以及质疑和反思。第一，科学探究所得出的结论要符合逻辑推理原则，它迟早要经过观察或实践的检验，学生必须依据逻辑推理和严密的核查证据对论点加以证明。第二，科学探究是逻辑和想象的融合，只有逻辑，没有想象，不可能创造性地解决问题。美国《科学素养的基准》中说，科学探索（究）“比教科书中作为‘科学的方法’所介绍的教条性的步骤要灵活得多”，“在科学探索（究）中包含的想象与创造性比许多人能认识到的要多得多”。提出假设和猜想，然后再解决假设和猜想如何能够接受现实检验的问题，往往比只是借助数据进行推理更具有挑战性和创造性，学生在这些过程中能充分发挥直觉判断力和想象力，并逐步学会如何更好地运用直觉判断和想象思维。第三，质疑和反思在科学探究中起着最为关键的作用，作为一种高水平的科学思维方式统领着整个科学探究的过程。一方面，它使思维不墨守成规，不受传统窠臼的羁绊；另一方面，它又监督思维不可天马行空，任意臆想或幻想。质疑和反思思维保证了科学探究活动的主动、积极而持续地进行。
综上所述，科学探究的本质特征，首先在于它是探究者对未知领域进行认知的一种有效的认识和实践方式，这是它的基本定位。它揭示出了探究活动既是一个认识活动，又是一个实践活动，更是一个认识和实践杂糅在一起的难解难分的综合活动的本质。任何忽略认识或忽略实践的理解和做法都是错误的。科学探究绝不单是培养学生实验能力的实验探究过程，同时还是一个建构新知识、认识新领域的知识建构过程。科学探究本质特征中最重要的特征是科学思维方法，科学思维方法是统领整个科学探究活动的灵魂。没有科学思维，就没有科学探究，尽管它是内隐的，其作用却是巨大的。我们只有认识到这一点、重视了这一点，才能使科学探究的课堂真正充满智慧和灵性，真正担负起培养学生科学探究能力的责任和使命。