关于科学课堂中几个“探究”问题的思考

“探究”对于学生科学素养的形成，其重要性是不言而喻的。本文试图将科学课堂中的“探究”与实际生活中的“探究”进行比较，然后就科学课堂中探究学习方式是否需要修正提出一些思考。

一、科学课堂中的探究与科学家的探究有何不同

我们以“肺和呼吸”这一课为例。在科学课堂中一般是这样进行教学的：首先是提出问题，教师引导学生发现人体需要不停地呼吸，于是就会自然地产生一个问题：“人为什么要不停地呼吸？”接下来，教师就让学生猜想，学生会提出各种各样的假设。此时，教师一般不会评判学生的想法是否恰当，而是选择与教学目标相关的问题进行教学。经过对网络教案和一些教案集等的参考，教师引导学生进行两个实验：一是燃烧实验，二是澄清石灰水变浑浊实验。通过对实验现象的分析，学生就能理解呼吸的作用是人体吸收氧气、排出二氧化碳。

假如是科学家进行探究，其过程是怎样的呢？首先是发现问题：人为什么要不停地呼吸？通过观察呼吸时产生的一些现象会顺势提出一些问题：空气在人体中出入有什么作用？是不是人体需要空气中的一些成分？根据提出的问题，我们随之会进行两种方式的研究：一是直接查找资料看看已有的科学结论是什么；二是进行深入的思考：吸进的气体和呼出的气体有什么不同？吸进的量和呼出的量有什么不同？吸进的成分和呼出的成分有什么不同？然后再查找资料收集相关信息。我们发现这两种方式的研究都会得到同一个研究结果：呼吸的作用是吸进空气中的氧气，排出二氧化碳。接下来的研究就是验证人的呼吸是不是吸进氧气和排出二氧化碳。

下面我们来比较一下这两个过程的区别，其实最大的区别就是研究过程中实验性质的不同。在课堂教学中，实验是作为一个探究过程来运用的，而在科学研究过程中，实验则是为了验证结论。这种区别的产生原因有如下几点：时间因素、理念因素、学生因素。科学研究对学生思维能力要求很高，如果没有一定的思维水平的话，探究可能进行不下去。

二、无明确目的的活动是否能算探究

那么这种区别可能带来哪些影响呢？我们看课堂教学过程：呼吸作用的结论不是简单地告知，而是在观察、实验、分析的基础上思维活动的结果，有较强的个人情感体验，因此对知识的理解较深刻，对知识的记忆是牢固的，而且有可能是终生的。但这样做存在一个非常明显的缺陷。从思维逻辑顺序上看，前面的教学过程并不能导致做“澄清石灰水变浑浊”实验，也就是在教学过程中学生做“澄清石灰水变浑浊”实验时并不能意识到这么做可以解释呼吸的作用。那么这种目的不明确的活动能否称之为“探究”就值得商讨。再者，这样的探究过程与科学探究过程并没有完美地丝丝入扣，对学生科学地看问题、想问题的习惯养成会不会有阻碍作用，不得而知。

但我们可以肯定地说，探究呼吸的作用仅做一个“澄清石灰水变浑浊”的实验是不够的，应该像自然教材中那样，至少还应加上“燃烧熄灭”实验。因为如果单做“澄清石灰水变浑浊”实验的话，只能证明呼出的气体中二氧化碳的量增加了，也就是只能说明呼吸时排出二氧化碳；“燃烧熄灭”实验却证明了呼出的气体中氧气减少了。这两个实验是互为补充的，较完整地证明了人的呼吸是吸进氧气、排出二氧化碳。

三、实验是否有探究性实验和验证性实验之分

一些研究者认为，在新课程改革之前，自然教材上的实验大多数是验证性实验，意思是实验只是为了证明某一科学原理而做，思维性不高，不利于学生科学素养的养成。那么根据这一观点，伽利略在做两个铁球同时落地实验时，也是在验证自己的假设，是不是说伽利略是一个缺乏探究性的科学家呢？亚里士多德认为重的物体下落的速度快、轻的物体下落的速度慢。但伽利略认为，如果亚里士多德的理论成立的话，用一根链条把一个重的物体和一个轻的物体连接起来的话，就会出现两种情况：一是轻的物体下降速度慢，因此它将拖慢重的物体，那么两个物体下降的速度就会介于重的物体和轻的物体之间。二是如果将连起来的两个物体看成一个整体的话，那么下降的速度会大于重的物体。这是两个相矛盾的结论，于是有了伽利略永载史册的比萨斜塔实验。从本质上说，伽利略的实验是在验证他的推论，但我们还是可以说伽利略是充满了探究精神的科学家。

因此，从这个意义上说，在进行科学教学时，我们不能仅根据学生有没有动手来判断是否进行了探究。知识结论的得出在实验之前还是在实验之后，并不是判断探究学习的标准。那么究竟怎样算是探究呢？我的理解是学生对某一科学问题有没有细致、周密、严谨的思考过程。实验要建立在思维基础之上，思想必须在行动之前，而且思想一定要接受行动的检验。

基于以上思考，我重新设计了教学过程：原来的教学设计中的实验是用来揭示蕴含的知识的，现在的教学设计中的实验是用来验证已有结论是否正确的，但其中的探究性没有削弱，只是探究的重点发生了改变；原来侧重于发现知识，现在侧重于培养学生的质疑精神、严谨的思维方式和动手能力。那么这样的教学过程对于知识的掌握会不会有影响呢？我认为不会，因为在这样一个过程中，知识不是简单地被接受，而是经历了质疑、思考和验证的过程，且这样的过程和科学探究过程比较相近，有利于课堂向课外的迁移。