作者：布魯斯·阿爾伯茲（美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院長(zhǎng)）
二十世紀(jì)五十年代 在芝加哥郊外長(zhǎng)大成人的過(guò)程中，我所獲得的最有意義的教育經(jīng)歷全都與我致力于應(yīng)對(duì)那些激起我興趣和主動(dòng)投入的挑戰(zhàn)有關(guān)。記得在七年級(jí)時(shí)我寫了一篇題為“耕種問題”的報(bào)告，解釋為什么我們的政府當(dāng)時(shí)要付錢給農(nóng)民們以讓他們休耕。在八年級(jí)的時(shí)候，我必須向班上其他同學(xué)解釋電視機(jī)的工作原理。而到了九年級(jí)，我記得當(dāng)時(shí)已在芝加哥公共圖書館啃起了光譜學(xué)方面的著作，為的是準(zhǔn)備一篇關(guān)于光譜學(xué)在化學(xué)中應(yīng)用的報(bào)告。 這三項(xiàng)任務(wù)，以及其他類似的對(duì)我這樣一個(gè)學(xué)生來(lái)說(shuō)有興趣的活動(dòng)，涉及到如今我們稱之為“探究”的東西。通過(guò)探究來(lái)教科學(xué)是讓學(xué)生思考一個(gè)問題，然后針對(duì)問題尋求可能的解釋。例如，在我所從事的細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域，細(xì)胞膜的可透性必須是有選擇的，一方面它要能讓諸如糖之類的養(yǎng)分進(jìn)入細(xì)胞，而另一方面又要能讓二氧化碳之類的廢物排出，而形成細(xì)胞的那么多大分子卻仍保留其中。什么樣的材料具有這樣的特性而且能隨著細(xì)胞的成長(zhǎng)而脹大？
同樣不難記起而且更加熟悉的是另一種類型的科學(xué)教學(xué)。在這種至今仍然相當(dāng)普遍的教學(xué)中，教師給學(xué)生的是一系列的科學(xué)事實(shí)以及描述那些事實(shí)的術(shù)語(yǔ)。碰上最糟糕的，視教育為往學(xué)生頭腦中灌詞匯和結(jié)論，如：線粒體“是細(xì)胞的發(fā)電廠”、DNA是“遺傳物質(zhì)”以及運(yùn)動(dòng)“產(chǎn)生動(dòng)能”等等。這樣的科學(xué)課把教育變成了一種為應(yīng)付象媒體上常見的知識(shí)搶答之類的玩藝而進(jìn)行的操練，。
這樣的科學(xué)教育觀有很多的問題，大多數(shù)學(xué)生都并不心甘情愿做“考試秀”的參加者，看不出那樣的知識(shí)對(duì)他們的今后究竟有什么作用，因此對(duì)這種所謂的“學(xué)校學(xué)習(xí)”缺乏內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力。
最要緊的是，這種教學(xué)沒有給予所有學(xué)生足夠的機(jī)會(huì)發(fā)展他們成為適應(yīng)21世紀(jì)的勞動(dòng)者和公民所需要的解決問題、交流和思考的能力。
探究部分地是一種思維狀態(tài)，即一種好奇心驅(qū)使的心理傾向。大多數(shù)的兒童具有天然的好奇心，他們總喜歡問這是為什么，那又是如何啦？然而，如果成人對(duì)他們不厭其煩提出的問題置之不理，認(rèn)為那不過(guò)是一些幼稚可笑或無(wú)聊的問題，兒童就會(huì)喪失這種好奇心。隨便去看一個(gè)二年級(jí)的課堂，你都會(huì)感受到那里充滿活力和歡樂，孩子們?cè)诜e極地觀察和努力尋找問題的解答。而若到一個(gè)八年級(jí)的課堂，你會(huì)得到何等鮮明的對(duì)照？學(xué)生們表現(xiàn)的常常是對(duì)學(xué)習(xí)、對(duì)學(xué)校的厭倦和不投入！ 美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)1995年出臺(tái)的《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》，為教師如何才能保持學(xué)生們的好奇心、幫助他們發(fā)展與科學(xué)探究有關(guān)的一系列能力提供了寶貴的思路�！稑�(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào)科學(xué)教育要發(fā)展學(xué)生三種科學(xué)能力和理解。學(xué)生不僅要學(xué)習(xí)科學(xué)的原理和概念，獲得科學(xué)家的推理和程序技能，而且要理解科學(xué)作為一項(xiàng)特別的人類事業(yè)所內(nèi)涵的本質(zhì)。這樣，學(xué)生就要能夠規(guī)劃和實(shí)施調(diào)查研究，以檢驗(yàn)他們的想法，他們必須懂得為何這樣的研究具有獨(dú)特的作用。研究表明：用這種方式學(xué)過(guò)的概念，學(xué)生明顯地更有可能理解和保持它。 例如，會(huì)進(jìn)行控制變量的研究，即在改變一個(gè)因素時(shí)保持其他因素不變，是所有學(xué)生都應(yīng)該通過(guò)科學(xué)教育獲得的一種技能。對(duì)于解決工作和日常生活中遇到的許多問題，具有這種能力等于掌握了強(qiáng)有力的一般策略。伯克利加州大學(xué)勞倫斯科學(xué)館的研究人員開發(fā)了一套五年級(jí)用的科學(xué)課程，其中安排了非常豐富的活動(dòng)使學(xué)生研究系統(tǒng)中各個(gè)因素的變化關(guān)系。第一個(gè)活動(dòng)就是讓學(xué)生分成四人一組用細(xì)線、膠帶和墊圈做成大小不一的擺，在各小組記錄了15秒內(nèi)他們的擺來(lái)回?cái)[動(dòng)的次數(shù)后，抓住各組間數(shù)據(jù)差異作文章，開展進(jìn)一步的探究，終于找出原因在于擺長(zhǎng)的不同。在此基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步討論的需要還使用了圖線這種表示數(shù)據(jù)的方法。理想地說(shuō)，教師應(yīng)該使用這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)來(lái)教關(guān)于時(shí)鐘的歷史，并且強(qiáng)調(diào)自從人類能將白天和晚上都劃分出可靠的時(shí)間間隔以后，所帶來(lái)的諸多社會(huì)變化。
與這樣的科學(xué)課相比較，在更傳統(tǒng)的關(guān)于擺的課上，主要是教師講和演示。學(xué)生要做的常常只是把一張表上的空一一填上，展示他們有關(guān)擺長(zhǎng)、質(zhì)量和起始釋放高度之類變量的知識(shí)。
對(duì)于每一個(gè)想要改進(jìn)科學(xué)教育的人，我們面對(duì)的挑戰(zhàn)就是要?jiǎng)?chuàng)造一種開發(fā)利用兒童好奇天性的教育，使他們不僅在上學(xué)期間，而且在一生當(dāng)中都保持著學(xué)習(xí)的動(dòng)力。我們需要使教師和家長(zhǎng)們認(rèn)識(shí)到孩子們提出的“為什么”之類問題的重要性。我回想起了理查得·費(fèi)曼的父親對(duì)他成長(zhǎng)為一名科學(xué)家的重要影響。一個(gè)夏天，在紐約的凱茲克爾山上，當(dāng)時(shí)費(fèi)曼還是一個(gè)小男孩，另一個(gè)男孩對(duì)他說(shuō)：“看那鳥，你知道是什么鳥嗎？”費(fèi)曼回答說(shuō)：“我一點(diǎn)都不知道�！蹦悄泻⒕驼f(shuō)：“你爸爸什么都沒教你！”然而，他的父親卻用自己的方式教給了他有關(guān)鳥的事情，正如費(fèi)曼所回憶的： “看到那只鳥了嗎？它是一只斯賓塞的鳴鳥。”（我明白他并不知道其真名）“……你可以知道那鳥在世界上各種語(yǔ)言中的名稱，但你除此之外，對(duì)有關(guān)它的事情一無(wú)所知，只不過(guò)知道不同地方的人們?cè)鯓臃Q呼這種鳥罷了。因此，讓我們來(lái)觀察這只鳥，看它在干些什么，那才是要緊的呢�！�
你們現(xiàn)在要讀的這本書，描述的就是這樣的教科學(xué)的方法。在對(duì)《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中所述的探究進(jìn)行討論的基礎(chǔ)上，它展示了從事科學(xué)教育的人們?cè)鯓幽軌蚪o年輕人創(chuàng)造其所需的機(jī)會(huì)發(fā)展他們的科學(xué)理解和探究能力。這樣的過(guò)程必須從幼兒園開始持續(xù)下去，在各個(gè)年級(jí)，使用適合學(xué)生年齡特點(diǎn)的挑戰(zhàn)性問題。學(xué)生們必須面對(duì)困難但又不是高不可攀的問題，能享受經(jīng)過(guò)艱苦努力終于摘到果子的樂趣。這樣，學(xué)生們就意識(shí)到他們能夠處理越來(lái)越困難的問題。當(dāng)他們獲得了探究的工具、養(yǎng)成了探究的習(xí)慣，他們就真正成了學(xué)習(xí)的主人。在科學(xué)教育中，沒有什么事情比這更令人滿足、更重要的了。
