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    第二讲 科学探究的过程特征和学习目标
    作者:戴丽 刘炳昇    文章来源:见正文    点击数:    更新时间:2009-5-7

    (原载:《教学仪器与实验》2003年第2)

    探究式学习目标是探究式学习的出发点和归宿,是设计、实施指导和评价的重要依据。它的制定既应体现科学探究共有的过程特征,又应突出探究式学习自身特点。

    1. 一个科学家探究的案例和一个探究式学习活动的案例

    为了比较两种不同探究,我们先介绍两个不同的案例:

    (1) 海王星的发现

    1781 年近代著名天文学家赫歇尔发现了天王星。然而在1820年科学家们发现天王星的观测数据与应用牛顿万有引力计算得到的运行轨道出现偏离。于是问题提出了,天文学家围绕这一问题展开了探究;1830年后科学家们提出了种种假说,如“木星、土星引力影响”说、“观测误差”说、彗星撞击“灾变”说、“未知卫星”说等,它们都因证据不足或收集到否定证据而被排除。“未知行星”假说的提出,被不少天文学家所接受。其中,英国的亚当斯和法国的勒威耶独立运用数学方法对收集到的数据进行艰难的研究。1845,亚当斯计算出新行星的质量和轨道参数,并请求格林尼治天文台和剑桥大学天文台帮助寻找新行星,可惜没有引起权威的重视。18469,勒威耶将自己独立研究的结果在几经周折后寄德国柏林天文台恳请伽勒帮助寻找新星。同年923日晚伽勒发现了这颗新的行星,后被命名为海王星。

    海王星发现后,天文学家在对其观测中又发现它存在“摄动”现象,于是又提出了一个“未知行星”假说,直到1930,在天文照相技术的支持下发现了又一颗行星——冥王星。海王星和冥王海的发现轰动了科学界,它们的发现可以说是牛顿万有引力的伟大胜利,充分说明了科学理论的预见功能,也说明科学假说需要事实证据的支持。

    同在19世纪后期,天文学家还发现水星近日点进动有异常现象,即使考虑金星、地球、木星的引力影响,仍有不可忽视的偏差,勒威耶提出了“未知行星”假说,但始终也找不到这颗新星。直到爱因斯坦广义相对论提出,对水星近日点的进动才做出完满的解释。水星近日点的进动成了支持爱因斯坦的广义相对论的证据之一。这一进程,说明科学理论需要不断地经受事实和证据的检验,科学不是一成不变的真理,科学要在探究中不断发展。

    (2) 关于听力的探究学习活动

    在学习“声现象”这一单元中,教师创设了这样一种情境向学生布置了一个探究性的活动:在课堂上,教师轻轻的讲了一句话,请听到的人举手,结果前面有较多的同学举起了手,但也不是全部,后面举手的同学就很少。教师就此现象说明不同人的听力是不一样的,不同情况下的听力也是不一样的。听力对人来说是十分重要的,然后请各小组设计一种方法,测试同学和其他一些人的听力,并用这种测量方法研究一个自选的课题。课题小组成员共同合作完成。

    课题布置以后,学生讨论十分热烈,各小组提出了不同的方案和研究课题。有的选用收录音机来作为声源,让同学在离开声源10米的地方,听到收录机播放的声音,将音量由小到大调节,直到听见为止,记录音量调节旋扭偏转的角度,角度越小,则听力越好。有的用停表或闹钟作为声源,让学生逐步远离声源,直到听不见滴嗒声为止(或由远至近,直到听见滴嗒声为止) ,记录距离,则距离越远听力越好。

    学生们提出了许多不同的研究课题。如:不同年龄的人听力是否相同;人对不同频率的声音听力是否相同;背景噪声的大小对听力是否有影响;不同职业噪声环境下工作的人听力是否相同;经常配带“随身听”,对听力是否有影响;不同材料的隔声效果相同吗等。

    学生们就自己选择的课题,提出了猜想,讨论了实验的方案,并分工合作进行了实验,分析并得出一定的结论,收集了相关的信息解释和支持自己得到的结论,有的还提出了很好的保护听力减小噪声的建议。

    以上是两种不同类型的活动,前者是为科学家的科学发现活动,后者是学生的学习活动,虽然他们的目的不同、层次不同、环境等不同,但两者有相同之处,即都是探究性的活动,或者说是,探究性的学习活动吸收了科学家探究活动的本质特征,使学生的学习活动能更好体现科学的本质,从而更有利于促进学生的发展和提高学生的科学素养。

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