科學(xué)研究中的探究性學(xué)習(xí)
本文轉(zhuǎn)載自《中國科技教育》雜志2012.12總第201期
Russ Fisher-Ives先生是美國探究促進(jìn)者公司（Inquiry Facilitators, Inc）主席。1999年受第2屆英特爾國際科學(xué)與工程大獎賽英特爾ISEF教育家論壇邀請，曾擔(dān)任演講嘉賓，這次演講改變了他的一生。2007年他從學(xué)校退休后成立了美國探究促進(jìn)者公司這一非營利機(jī)構(gòu)，一直致力于科學(xué)教師的培訓(xùn)以及探究性學(xué)習(xí)在課堂上的應(yīng)用。
能在這里跟各位教育同仁進(jìn)行分享，真的是一種榮耀，因為我們有著共同的信念。我們都有學(xué)生，而且要在未來讓學(xué)生們得到發(fā)展，我們有這樣的共同點。今天我主要講的是一所學(xué)校用了一種獨特的方式讓學(xué)生來做研究，我希望在座的教師能把其中一部分應(yīng)用到課堂當(dāng)中去，吸引學(xué)生參與到課程研究中來。我們希望實現(xiàn)的終極目標(biāo)是讓學(xué)生能夠?qū)茖W(xué)感興趣，進(jìn)行思考，并參與到科學(xué)研究中來。無論是數(shù)學(xué)、科學(xué)、藝術(shù)或者音樂，我們希望讓學(xué)生在每一個領(lǐng)域中都去發(fā)現(xiàn)問題，就像科學(xué)家和工程師發(fā)現(xiàn)問題一樣。之前我在中國聽到很多教育界的同仁說探究是一種活動，但是我認(rèn)為探究不是一種活動，而是一個過程，可以被應(yīng)用到每一節(jié)課當(dāng)中去。孩子們在小的時候會提出很多問題，但是等他們長大了，卻提不出問題了。我們想重新喚回所有學(xué)生的熱情。如果不能激發(fā)學(xué)生的興趣，他們就不能興致勃勃地參與課堂活動，去收集數(shù)據(jù)、作分析，然后信心滿滿地匯報他們的研究成果。這不是一次探究活動就能實現(xiàn)的，而是要貫穿教師的整個教學(xué)過程，讓學(xué)生掌握幾種探究的技能。
我從上個世紀(jì)就開始了教學(xué)生涯。我一開始從事教學(xué)的學(xué)校根本沒有學(xué)生做研究，當(dāng)時我向同事們提議去發(fā)動學(xué)生做研究，但是他們給了我好多借口，如學(xué)生沒辦法做研究、不想做研究，或者說根本沒有足夠的時間或是資源去做研究。但是后來我發(fā)現(xiàn)所有教師的潛臺詞是：其實我并不是真心想這么做。只是把責(zé)任推到學(xué)生身上可比責(zé)怪自己要簡單多了。之后我調(diào)動到了一所新的學(xué)校，成為那所學(xué)校的科學(xué)教育主管。當(dāng)時有人問我要怎樣改變這所學(xué)校的科學(xué)教育現(xiàn)狀，我的回答是要去做科學(xué)，而不是學(xué)科學(xué)。雖然我在接受采訪時說了這個話，但是回頭一想我該怎么做這件事呢？在參加英特爾國際科學(xué)與工程大獎賽（Intel ISEF）以及教育家論壇期間我得到了非常棒的經(jīng)驗。在那里我看到了英特爾國際科學(xué)與工程大獎賽的選手們非常興奮、非常好奇，他們真的是在做研究。所以作為教師我們也得帶有那樣的激情。最令人驚奇的是這些學(xué)生不是什么天才，他們就像我們學(xué)校的那些學(xué)生一樣，但是這些學(xué)生在做這樣的事情，而我們的學(xué)生只做到了這種程度，究竟是什么原因呢？回到學(xué)校之后我相當(dāng)興奮，我們組織了一個夏季研習(xí)班，吸引了24位對科學(xué)教育有興趣的教師，一起研究了英特爾國際科學(xué)與工程大獎賽的規(guī)則，認(rèn)為得運(yùn)用那套規(guī)則。為了學(xué)習(xí)怎么做探究，我們上網(wǎng)參考了一所大學(xué)的探究中心提供的資料。所以一開始我們就直接照搬了他們的觀點運(yùn)用到課堂中，但效果卻很不理想。我對同事們說不能就此放棄，要反思并找到改善的地方。我們運(yùn)用探究學(xué)習(xí)的過程，編制了研究主題，供全體學(xué)生選擇參與。2002年，我建立了美國探究促進(jìn)者公司，為新墨西哥州培養(yǎng)參加英特爾國際科學(xué)與工程大獎賽的項目。2007年我們申請主辦這項比賽，結(jié)果很成功，探究促進(jìn)者公司成為新墨西哥州主辦地組織委員會的一員。
但是另一方面還有我們需要注意的一個地方，就是我們怎樣知道學(xué)生確實進(jìn)步了，我們怎樣知道學(xué)生確實學(xué)會探究了？所以說我們得看到學(xué)生的研究項目的成果，得看到學(xué)生真的變成研究者。有的教師建議把最聰明的學(xué)生都調(diào)到一個班里去，讓他們做研究。當(dāng)時有很多教師興致滿滿地同意，但我認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)對所有的學(xué)生都開這門課，它不是針對最聰明的學(xué)生的，而是針對所有學(xué)生的。不只是在科學(xué)方面，我們想在所有的內(nèi)容方面都來做探究。這對我們來說也只能是摸著石頭過河，我們不知道最后學(xué)生會變成什么樣子，可是我們知道這是給學(xué)生一個新的機(jī)會。我們讓學(xué)生做探究并不是在一節(jié)課的中間或者說一節(jié)課的結(jié)尾，而是在一門課的全部課程當(dāng)中讓學(xué)生去做探究。雖然我是教物理的，但是我讓學(xué)生選擇任何方面的題目來研究，哪怕不是我教的項目，其他教師也這么做。我們把一學(xué)期整分成3段。一開始學(xué)生只是做頭腦風(fēng)暴，思考構(gòu)建整個研究過程，接下來學(xué)生實施研究過程，最后他們收集數(shù)據(jù)得出研究結(jié)果。我們在3個階段進(jìn)行的過程當(dāng)中給學(xué)生打分，最后期末考試成績里有10%正是基于學(xué)生做的這個研究項目，所以學(xué)生也懂得它的重要性。
探究要從誰開始呢？探究就要從在場的每一位開始。請把剛才得到的那把鑰匙拿出來，放在手心里。這把鑰匙是一個象征，它象征著教師是為學(xué)生打開門的人，讓學(xué)生去找到一個前所未有的新的機(jī)會。可能這么做會使教師離開平時的比較舒服的氛圍，但同時會看到新的問題和新的挑戰(zhàn)。無論教學(xué)的內(nèi)容是什么，學(xué)生都要經(jīng)歷探究學(xué)習(xí)的研究過程。我們用到的是這5種技能——提問（Questions）、調(diào)查（Investigations）、聯(lián)系（Connections）、討論（Discussions）與反思（Reflections）。教師在探究學(xué)習(xí)推進(jìn)的過程中所扮演的角色是幫助學(xué)生了解如何運(yùn)用這些技能和在什么時候運(yùn)用這些技能。我們把這5個詞張貼在教室里，既是提醒教師，也是提醒學(xué)生。在教學(xué)中，教師不但要完成教學(xué)內(nèi)容，同時要完成探究技能這一系列過程。在整個探究過程的行進(jìn)過程中，我們會發(fā)現(xiàn)這些技能好像也在起著變化，一開始看起來比較籠統(tǒng)，但是慢慢地它就變得比較細(xì)化了。比如說提問，一開始我們只是有一個比較模糊的概念，就是一般提問的規(guī)律。但是通過組織思考之后，就會把一開始比較籠統(tǒng)的問題，變成一個可測的問題，這樣就從一開始的整理過程，最后變成制造出了一個新的可研究的問題。
對于教師來講，需要調(diào)整自己原本的教學(xué)方法。無論是教師還是學(xué)生，對教學(xué)方法的改變都需要逐漸適應(yīng)。改變的幅度可以是每10天中有1天在課堂上使用探究學(xué)習(xí)的策略，也就是10%的調(diào)整。教師要在過程和內(nèi)容上進(jìn)行革新，讓學(xué)生成為研究者，通過推動探究過程和教授知識，使學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)：選定要研究的課題，提出可測試的問題，收集分析相關(guān)數(shù)據(jù)，以及展示研究成果。
下一個階段是推送，就是把我們的想法經(jīng)過組織整理，制造出一個問題向?qū)W生提問。這并不是說教師提出一個不錯的問題，學(xué)生就一定會接受。教師需要去說服學(xué)生。假設(shè)這里是一個課堂，我想讓大家體驗課堂上如何做到讓每個人都能夠參與探究。假設(shè)在座的教師們都是課堂中的學(xué)生。一開始要給大家展示的，就是“建立聯(lián)系（connections）”這種技能。首先我要提問，在場的所有人中不知道拼圖是什么，或者沒有玩過拼圖的請舉手？因為在場的每一位都有過玩拼圖的經(jīng)驗，我這個問題就跟各位已有的經(jīng)驗聯(lián)系起來了。我的問題是: 我現(xiàn)在有一幅1 000塊的拼圖，我們需要完成其中百分之幾的碎片，才能對整個拼圖的畫面有一個合理的預(yù)測呢？請各位教師跟身邊的聽眾討論一下，然后寫下你的答案。我們現(xiàn)在做的是研究環(huán)節(jié)中的“提問（Questions）”和“討論（Discussions）”，請把你們討論的結(jié)果都記錄下來，有人覺得是50%嗎？有人覺得比50%多，有人覺得比50%少，有人說只要1%就能猜出拼圖的模樣，到最后我們會有實際的操作來檢驗這個答案。各位對自己假設(shè)的自信程度有多少呢？在完成整幅拼圖獲得答案之前，對學(xué)生來講很困難的一件事情是，他們需要知道收集哪一類的數(shù)據(jù)來幫助解決問題。如顏色和形狀是需要收集的相關(guān)數(shù)據(jù)，但是重量和材質(zhì)卻不是構(gòu)建整個圖畫的相關(guān)數(shù)據(jù)。所以我們要讓學(xué)生學(xué)會辨別哪些是與解決問題相關(guān)的數(shù)據(jù)，而哪些不是。這就是“調(diào)查（Investigations）”和“思考（Reflections）”。大家需要檢視手里的拼圖碎塊，記錄數(shù)據(jù)，并依據(jù)數(shù)據(jù)來得出結(jié)論，回答“最后的圖畫是什么樣的”這個問題。
（與會代表正在進(jìn)行“拼圖”活動 攝影/姚堅）
回到這個拼圖游戲來。那幅圖片應(yīng)該是什么樣的？怎么做才能幫助學(xué)生增加對完成任務(wù)的信心呢？要獲取更多的數(shù)據(jù)。請3～5位教師組成一個小組，把各自手里的拼圖塊匯合在一起，討論并記錄下新的數(shù)據(jù)。大家不能只坐在原地，而要去跟組員交換數(shù)據(jù)。在各位教師記錄下來得到的新數(shù)據(jù)后，再重新想想這個問題，剛才的答案可能需要修正。這次討論是否讓你改變了想法、增強(qiáng)了信心？現(xiàn)在請組成更大的小組，8個人、9個人、10個人都可以，在更大的組內(nèi)交換數(shù)據(jù)。我們現(xiàn)在進(jìn)行的仍然是“調(diào)查（Investigations）”、“討論（Discussions）”和“思考（Reflections）”。
在獲取了新數(shù)據(jù)之后，再重新考慮最開始的問題，現(xiàn)在各位需要獨立得出結(jié)論，拼圖完成后的最終畫面是這3幅圖中的哪一個？各位還要記下在大組討論的時候，用了多少塊拼在一起時就形成了結(jié)論。我以拼圖游戲為例來說明，在實際教學(xué)中，探究學(xué)習(xí)要慢慢來，要逐步收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行討論，然后再走到下一步。教師們要能夠在這個過程中，關(guān)注學(xué)生技能的掌握，這樣學(xué)生就學(xué)會利用這樣一種過程，去研究任何他們想要研究的內(nèi)容。學(xué)生并不需要記住所有的知識點，最重要的是記住最核心的概念，學(xué)習(xí)根據(jù)有限的相關(guān)數(shù)據(jù)來找到一個問題的答案。剛才有10人組成的拼圖小組，他們不過是收集了20塊拼圖，這對1 000塊的拼圖來說，只占有2%的數(shù)據(jù)，但仍有可能作出正確的判斷。
第二項活動需要大家獨立完成。每位手里都有2片拼圖的碎片，請你在2分鐘內(nèi)獨立記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)。我希望大家說出看了這2塊碎片之后，覺得這幅圖片應(yīng)該是什么樣的。有些人可能完全看不出來是什么，但是這沒關(guān)系。這個活動和我們的教學(xué)一樣，教師不可能在一堂課中把所有的概念都教給學(xué)生。上課就和我們完成碎片拼圖是一個道理。
再次回到探究這個主題上。探究其實是一種過程，是我們應(yīng)用于學(xué)習(xí)的技能而不是活動，我們掌握了這個技能之后，可以在任何地點做任何內(nèi)容的探究。看看那些拼圖，這正是我們教學(xué)的一個模式，我們在上課的時候要教給學(xué)生的內(nèi)容知識，就像是那些拼圖碎片，基于這些同樣的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生會形成不同的理解，就像我們面對同樣的拼圖碎片，形成了不同的答案。也就像是做研究一樣，我們收集到的是一樣的數(shù)據(jù)，但是不同的研究者得出了不同的結(jié)論。很重要的一點是讓學(xué)生們意識到，不管學(xué)習(xí)多長時間，都不可能把一個領(lǐng)域的所有知識都學(xué)窮盡。但是他們無論學(xué)習(xí)什么學(xué)科，都可以用探究的這個過程來學(xué)習(xí)，這個過程是始終存在的。
今天我主要想向各位傳遞的一個理念就是：科學(xué)探究是一種過程，而不是我們原先認(rèn)為的活動。當(dāng)然你可以把這個過程用在活動中去，但是探究本身的內(nèi)涵要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于探究活動的概念。教師如果只是傳授知識內(nèi)容的話，只會給學(xué)生留下大量的碎片在腦中，而沒有辦法基于這些碎片讓他們形成一個整體的認(rèn)識。知識點本身只代表互相之間缺乏關(guān)聯(lián)的思考，而研究卻為學(xué)生提供了建立真實圖景的親身體驗。教師應(yīng)首先跨進(jìn)探究之門，再引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)來，讓他們參與這個過程，這樣就能幫助他們形成一幅完整的圖畫。教師就是握有這把鑰匙的人。■
