，探究學習
探究學習是壹種主動的學習過程，主要是指學生在科學課堂上自己探索問題的學習方式。
研究探究性學習，首先要明確什麽是探究。美國國家科學教育標準對探究的定義是:“探究是多方面的活動，包括觀察；提問；通過瀏覽書籍等信息資源，了解知道哪些結論，制定調查研究計劃；根據實驗證據評估現有結論；用工具收集、分析和解釋數據；提出解決方案、解釋和預測；並傳達結果。探究需要確定假設，進行批判性和邏輯性的思考，並考慮其他替代解釋。”[1]
在美國國家科學教育標準中，探究有幾種用法:
1.科學探究。
“科學探究是指科學家研究自然並根據研究中發現的證據提出解釋的各種方式。”[2]
2.探究式教學。
“探究學生經驗中產生的真實問題是科學教學的核心策略”。
探究可用於以下內容的教學:(1)物理、生命、地球空間科學的學科內容；(2)科學事業的性質(如科學探究的性質)；(3)科學探究所需的能力。但是，探究式教學是手段，不是目的。目的是掌握科學內容、科學方法和科研能力。雖然探究非常重要，但它“並不意味著所有的教師都應該追求單壹的方法來教授科學。”
3.探究式學習。
在美國國家科學教育標準中，探究也指學習過程。是壹個主動的學習過程——“學生做的事情，而不是對他們做的事情”[3]。換句話說，就是讓學生思考怎麽做，甚至怎麽做，而不是讓學生接受老師思考過的現成結論。
從美國國家科學教育標準中探究壹詞的用法可以看出，探究既是學習的過程，也是學習的目的。我認為，探究性學習是指通過模仿科研過程來學習科學內容，從而在掌握科學內容、掌握科研能力的同時，體驗、理解和運用科研方法。
第二，其他類型的查詢
探究壹詞也用於針對實際問題的項目學習，稱為實踐探究[4]。實踐探究不同於科學教育中的探究學習。探究學習的主要目的是理解具有廣泛解釋力的壹般原理，而在任何時候，科學領域對於那些原理是什麽(例如運動定律)通常都有壹致的意見。實踐的探究壹般不指向壹些普遍接受的理解，而是在某些情況下考慮幾種不同的可能的行動線索；每壹個都可以“正確”。實用推理與背景密切相關，根據對當地情況的了解和限制做出選擇。換句話說，要考慮很多實際問題和條件，比如什麽是審慎，什麽是傳統，什麽是必要，什麽是道德。因此，實踐探究往往是具體的而不是抽象的，有限的時間而不是無限的時間，最直接的而不是間接的，部分的而不是壹般的探究。實踐探究的過程既是獲取知識的過程，也是開發和運用智慧的決策過程。
科學教育中的研究性學習強調直接指向科學理解的思維，而不是指向合理行動的思維。實踐探索指向行動計劃。例如，有什麽可行的方案來減少上海的水汙染？對於生活在美國的低收入中國家庭來說，有什麽營養又經濟的食譜？在考慮這些問題時，科學知識是必要的，但這是不夠的。
國外學校教育中與科學相關的實踐探究領域有兩種。壹個是環境教育(至少是環境教育的壹些方式)，壹個是技術教育(我們這裏說的不壹定是“高”技術)。技術不同於科學。技術是壹種致力於改善人類各方面條件的企業。在考慮知識利用的同時，必須考慮其價值和效益。
此外，社會研究中也使用了探究壹詞，壹般稱為社會探究[5]。與科學探究不同的是，社會探究在為社會科學和人文科學形成研究結論和解釋的過程中，不僅運用了基於經驗證據的反思和主觀價值判斷。
近年來，上海部分高中開展了研究性學習的實踐與研究。“所謂研究性學習，廣義上是指學生主動探究問題。在目前的實踐中，主要是指學生在教師的指導下，以類似於科學研究的方式獲取知識、應用知識和解決問題。這種學習通常圍繞壹個需要探索和解決的具體問題展開，所以也叫‘專題研究性學習’。”[6]將“探究性學習”的定義和實踐與國外探究壹詞的用法進行比較，筆者認為，探究性學習是探究性學習、社會探究和實踐探究的結合，其中更強調解決實際問題，以“實踐探究”居多。比如“閔行區農村垃圾處理現狀及意見”、“克隆人的倫理問題及社會後果”等等；但也有壹些題目在科學教育中傾向於探究式學習，比如“條形磁鐵的磁力線方程”[7]。
通過以上分析，筆者認為，目前實踐中使用的工作術語“探究性學習”不僅涵蓋了國外科學教育中的探究性學習，還包括社會探究和實踐探究，而且還包括後者。它可以轉化為以研究為導向的學習，以顯示差異。
三、探究學習的來龍去脈
杜威首先提出在學校科學教育中使用探究方法。在1909之前，大多數教育工作者認為科學教育的方法主要是通過直接的教學讓學生學習大量的科學知識、概念和原理。1909杜威在給美國科學促進會的演講中首次批評了這種方法。他說，科學教學過分強調信息的積累，而沒有足夠重視科學作為壹種思維方式和態度。杜威認為，科學教育不僅僅是讓學生學到很多知識，更重要的是學會科學研究的過程或方法。
從1950到1960，探究作為壹種教學方式的合理性越來越清晰。教育家施瓦布指出，“如果學生要學習科學方法，還有什麽比積極參與探究過程更好的學習方式呢？”[8]這句話對科學教育中的探究學習影響深遠。施瓦布認為，教師應該通過探究來展示科學知識，學生應該通過探究來學習科學內容。為了實現這些變化，施瓦布建議，科學教師應該首先去實驗室指導學生體驗科學實驗的過程，而不是在課堂上教授科學。也就是說，在向學生介紹正式的科學概念和原理之前，應該允許他們在實驗室做實驗。用實驗證據解釋和深化課本上的內容。
施瓦布對教材和實驗手冊的編寫提出了三點建議。1.實驗手冊或教材只提出問題，描述研究問題的方法，而不告訴學生實驗結果，讓學生發現事先不知道的關系。2.教材可以提問，但研究方法和結論可以開放，讓學生根據自己的實驗做出判斷。3.最開放的設計是，學生的實驗可以不局限於課本或實驗手冊規定的問題，還可以根據自己的實驗提出自己要研究的問題，收集證據，提出科學的解釋。
施瓦布還提出了壹種基於閱讀文獻而非實驗的探究學習方法，他稱之為“探究中的探究”。具體來說，教師為學生提供閱讀材料和科學研究報告，師生討論研究的細節:問題、數據、技術的作用、數據的解釋以及科學家得出的結論。如果可能的話，學生閱讀的材料將包括幾種可供選擇的解釋，介紹不同的和可能矛盾的實驗，並對假說進行辯論。通過這個討論，學生可以了解科學知識是如何產生的，科學知識的基本要素是什麽。
施瓦布、杜威等人的研究，包括50、60年代布魯納和皮亞傑的研究，影響了50年代至70年代初的課程教材。1957年俄羅斯人造地球衛星的發射刺激了新課程和教材的開發，許多課程教材得到了美國國家科學基金會、其他聯邦機構和私人基金會的資助。這些教材的壹個共同點就是讓學生參與做，而不僅僅是被動聽課或者只是閱讀與科學相關的資料，更註重學習科學的過程而不是掌握科學知識。20世紀50年代和70年代的改革使發展學生的探究能力和將科學理解為壹個探究過程的理念得到廣泛傳播。
第四，探究學習的特點
由於探究的使用非常廣泛，研究者們提出了壹個工作定義來區分基於探究的教學與壹般意義上的探究以及科學家從事的探究。根據對探究和探究性學習過程的分析，探究性教學與科學探究在五個方面既有聯系又有區別，構成了探究性學習的五個基本特征[9]:
1.提問:學習者致力於科學問題的探索。
科學問題關註的是物體、生物、自然的事件，與學校科學教育內容標準中描述的那些科學概念相關。這些問題可以引導學習者進行實證調查研究，通過收集和運用數據，形成對科學現象的解釋。科學問題在深度和廣度上與科學問題不同，在提問過程中受到的引導程度也不同。在課堂上，提出有意義、有針對性的問題，可以豐富學生的探究活動，但不能深不可測，必須通過學生的觀察和從可靠渠道獲得的科學知識來解決。學生必須掌握答題的基本知識和步驟，必須便於檢索和使用，必須適合學生的發展水平。最初的問題可以來自學習者、老師、教科書、互聯網、其他資源，或者它們的組合。教師在引導和識別這些問題方面發揮著關鍵作用。熟練的教師可以幫助學生，使他們的研究更加集中和深入。例如，學生經常問“為什麽”的問題，其中壹些問題太大，教師可以將許多問題變成“如何”的問題。這種變化使探究問題更集中、更深入、更貼近科學，從而引導學生進行科學探究，使他們體驗有趣而豐富的調查研究成果。
對於年齡較小的學生，符合這壹要求的問題，例如，出生在谷物、面粉中的甲蟲幼蟲對光有什麽反應？比如對於高年級學生來說，基因對眼睛顏色有什麽影響？不符合這個標準的問題，比如為什麽有人會做出對大三學生做的那種行為？這個問題太大了，無法科學定義。對於高三學生來說，100年後的全球氣候會是怎樣的？這個問題很科學，但也很復雜。回答這個問題需要考慮幾乎所有的觀點和所有的實證材料，才能做出預測。學生們所能做的就是思考個人因素，例如，雲的增加是如何影響氣候變化的？或者他們可以思考壹下因果關系，比如溫度升高(或降低)5度，會對植物產生什麽影響？對氣流和氣候有什麽影響？
2.收集數據:學習者重視證據在解釋和評價科學問題中的作用。
論證是科學和其他知識的區別。科學家利用感覺器官或工具、儀器，通過在自然情境中的觀察和測量，以及在實驗室中的實驗和測量，來收集經驗數據。在某些情況下，科學家可以控制條件以獲得經驗數據和結果；在其他情況下，他們無法控制條件或控制扭曲的現象，但他們通過廣泛觀察自然發生的事情或通過長期觀察來收集數據。科學家根據經驗數據推斷不同因素的可能影響。經驗數據的正確性是通過測試測量、反復觀察或收集與同壹現象相關的不同種類的數據來驗證的，有待於各方面的質疑和進壹步的調查研究。
上面壹段解釋了什麽是科學中的實證主義。在探究性學習中，學生還要根據經驗數據解釋科學現象。壹、觀察，觀察植物、動物、石頭並描述其特征；二是測量，測量溫度、距離、時間，認真做好記錄；三是實驗室內的實驗、觀察和測量，包括受控條件下的化學反應、物理變化和生物反映，實驗過程中的變化和發展都記錄在報告和表格中；四是從教師、教材、網絡或其他途徑獲得實證數據，使他們的探究進行下去。與科學探究不同，探究性學習中收集經驗數據的過程可以獲得和利用更多來自他人的幫助。
3.形成解釋:學習者根據證據形成對科學問題的解釋。
學習者在論證的基礎上，根據邏輯關系和推理，找到事件的因果關系和其他解釋。他們的解釋和觀點必須與從實驗或觀察中獲得的經驗材料相壹致。學習者必須尊重事實和規律，以開放的態度面對批評，並使用與科學相關的各種認知過程——例如，分類、分析、推理、預測以及批判性推理和邏輯等壹般方法。
所謂解釋，是指在學習新知識的過程中，將自然或實驗室觀察的結果與已有知識聯系起來，形成超越已有知識和當前觀察結果的新認識。例如，學生可以將觀測結果與從其他渠道獲得的知識結合起來，對月相的變化提出自己的解釋；利用已有的基本知識和經驗以及調查結果來分析食物與健康的關系，等等。探究性學習和科學探究都可以產生新知識，但不同的是，探究性學習產生的新知識，由於學生現有知識有限，可能只針對學生自己。
4.評價結果:學習者根據其他解釋對自己的解釋進行評價。
評價，以及排除或糾正解釋，是科學區別於其他形式的調查和解釋的壹個特征。人們可以提出這樣的問題:經驗材料能證明所提出的解釋嗎？這個解釋足以回答這個問題嗎？將經驗材料與解釋聯系起來的推理是否存在明顯的偏見和缺陷？能否從經驗材料中得出其他解釋？
學生可以通過參與對話來比較自己的研究結果，或者將自己的結果與老師或教科書提出的結果進行比較，以評估各種可能的解釋。與科學探究不同，學生只要將自己的成果與適應自身發展水平的科學知識相結合，就能達到探究學習的目的。
5.測試結果:學習者交流並驗證他們的解釋。
科學家通過重復別人的實驗來驗證他們的結果。這就需要對問題、步驟、證據、提出的解釋以及對其他解釋的評價進行清晰的描述。它使研究經得起更多的質疑，並為其他科學家提供了利用這些解釋研究新問題的機會。
讓學生交流自己的研究成果，可以為他人提供提問的機會，檢驗實證材料，找出錯誤的推理，給出實證材料無法證明的陳述，提出基於同壹觀察數據的其他不同解釋。交流結果可以引入新的問題，或者加強經驗數據與現有科學知識和學生解釋之間的現有聯系。由此，學生可以解決交流中遇到的矛盾，並進壹步確定基於證據的演示方法。
研究性學習應充分體現這五個基本特征。當然，所有這些特征都可以變化。比如，每壹次探究都讓學生投身於科學問題，但有些情況下，要探究的問題是學生先提出的，有些情況下，學生並不直接提問，而是從老師提供的問題中選擇壹個問題進行研究，或者對別人提出的問題稍加修改，使之更深入。研究表明，學生在探究學習中的自主程度非常重要，學生應該參與到自己的活動中去發現問題或深化探究。但是，探究學習不是絕對的。只要著眼於科學問題，讓學生思考，適應具體的學習目標，即使這五個特征有變化，也可以認為是探究性學習。
五、完全詢價和部分詢價，開放式詢價和引導式詢價。
有時探究性學習又分為“完全探究性學習”或“部分探究性學習”。這種分類指的是學習經驗中基於探究的成分比例。比如，當壹個老師或教材沒有讓學生投入思考問題，而是從安排壹個實驗開始，那麽探究學習的第壹個基本特征就缺失了，這種探究就是部分探究。同樣，如果教師選擇演示某樣東西是如何工作的，而不是讓學生探索它的功能並形成自己的問題或解釋，那麽探究的第三個基本特征就缺失了，這也是探究的壹部分。只有具備探究性學習全部五個基本特征的學習方式，才能稱之為完整的探究性學習。
探究式教學在教師的具體指導下也會發生變化。表1[10]描述了教師在學生參與探究活動中所提供的組織、指導和訓練的變化。五個基本特征中的每壹個都被分成幾個變體。如果學生的參與活動如表中最左欄所述，則說明課堂上的探究性學習是最開放的探究性學習。然而，很少有學生在學習之初就具備這種能力。他們首先要學會如何提問，如何評價，因為不是每個問題都能被調查。他們要學習經驗材料和觀點有什麽區別，如何形成有力的解釋等等。根據教師組織學生行為的程度，探究性學習可以分為引導性探究和開放性探究，但這種分類不是非此即彼的二分法，而是用來解釋哪種傾向更多或更少。表1表明，在提問和回答問題、設計研究和交流研究成果的過程中，學生承擔的責任越多，探究越接近開放探究(即越接近表1的左欄)。教師承擔的責任越多，離引導探究越近(靠近表1的右欄)。
表1研究性學習的基本特征及其變體