探究学习与理科教学
☞ “探究学习”（enquiry learning）——理科教学的现代化运动中产生的学习理论。源自美国在20世纪50年代末60年代初掀起的“教育现代化运动”。
一、探究学习产生的背景与特点
☞ “探究学习”（enquiry learning）背景——1964年，施瓦布（J·J·Sohwab）（芝加哥大学教育学教授，“探究学习”理论核心人物）与奥苏贝尔（D·P·Ausubel）（纽约市立大学教育心理学家）提出。
施瓦布要求把学习者作为“小科学家”看待，教学过程成为一种在教师指导下展开的具有严密的学术性的创造性活动。 同布鲁纳的“发现学习”（discovery learning）两者的共同点：强调学习者通过主动地参与科学探究的过程，掌握基本概念和探究方法、形成科学态度的学习方法，强调创造性教育的必要性与可能性。
“探究学习”是遵循科学家运用的方法和精神，教师和儿童一起研究科学现象的教育。重视的是探究过程，强调的是科学态度、科学方法和科学精神。
☞ “探究学习”（enquiry learning）特点——1、是儿童自主地抓住自然的事物、现象，通过探究自然的过程，获得科学知识。2、是旨在培养儿童从事研究的必要探究能力。3、是旨在有效形成认识自然之基础——科学概念。4、培养探究未知世界的积极态度。
【感悟1】探究学习的过程是在教师与学生共同研究客观世界的过程中，通过学生的主动参与，发展探究能力，获得科学概念，培养探究未知世界的积极态度，“探究学习”是一种理科课程的学习理念和方式，是现代理科课程教学的应有方式。科学方法是拥有高度抽象性的系统的智力操作，是在探讨复杂问题、拟定研究计划、揭示数据与理论的关联、思考结论的可靠度或客观性之际所运用的策略，科学方法的掌握是一个需要长时间的渐进的过程，由于学生的认知和兴趣差异，探究学习并不适用于所有学生。但科学方法和认识，必须通过学生自主的积极的参与探究学习获得。
二、探究学习理论的主要内涵
★ 施瓦布（J·J·Sohwab）《探究学习》（1962年）：
科学知识是不断得到修正的。通过探究得到的知识，不是单纯事实性的知识，而是被解释的知识。
科学研究中存在着两种不同的研究方法：“固定性探究”——不变动科学体系的探究；“流动性探究”——从根本上变革科学体系本身的探究。探究的固定侧面与流动侧面的相互交替时科学研究过程的特征，这种“探究的永恒的更新”，谓之“科学知识所拥有的修正性格”。
教学过程也应是一种探究过程。儿童自主地掌握他所探讨的事物的过程，就是教学过程。探究的课堂需要新的教学技术，其目的不仅是一组知识的明确和教示，而是激励和指引学生的发现。（理科课程的教学尤其应该如此！）
教育的两大错误：一是机械的方法代替了智力活动；二是陷入了单纯地传授知识的倾向。
科学的方法分为七个阶段：（1）形成问题；（2）搜集可能有助于问题解决的数据；（3）再形成问题；（4）决定问题解决所需要的数据；（5）计划旨在获得数据的实验；（6）通过实验获得数据；（7）解释数据。
★ 加涅（R·M·Gagne）（探究学习理论的代表人物）：
传统的理科教学的特点是，大量地灌输权威性的事实或有关科学原则的教条，教科书只是记载一系列科学结论，而学生学习理科就是了解这些科学的事实与结论。这些科学事实与结论是如何产生的？这类问题往往被忽视。几乎不考虑如何使儿童掌握探究的态度和探究的方法。
教学设计八种类型的学习：信号学习、刺激——反应学习、连锁形成、语言联结、辨别学习、概念学习、规则学习、问题解决。
“累积式学习理论”——上述八种学习构成了一个序列，这些学习中，低层次的学习是高层次学习的必要条件。
“高级能力”——“抽象化、概念化能力”、“概念的形式操作、逻辑操作的能力”、“发现、解决新问题的思考能力”。
在学校教育中，“高级能力”的学习主要跟三中类型的学习有关：1、概念学习；2、规则学习；3、问题解决。
【感悟2】 施瓦布和加涅有关的探究学习理论，应当成为我们现在理科课程教学反思的对标，也是我们在理科课程改革的指导。关于“高级能力”培养的研究，应当成为教育研究者和实践者的重要课题。现实的学校理科教学中，仍然是传统的，忽视对学生探究态度和探究方法的培养。在概念学习中，学生常常不知概念从何得来，概念的准确内涵和外延，所以学生死记的概念常常是模糊的残缺的僵化的。规则学习亦如是，规则是什么样的？为什么是这样的？怎么用规则？均缺乏深度而清晰的思考和认识。问题解决的能力培养亦如是，问题解决指的是什么问题？如何解决实际问题？在课程教学中也缺乏思考和探索。一些大学的师范教育的课程设置中，关于课程和学习理论的研习缺如，研究和教授课程和教学理论的教授们脱离基础教育实际，鲜有带着学生到学校听课、评课和开展课程和教学改革实践的。绝大多数基础教育学校，教师作为课程和教学改革的主体，既缺乏课程和教学的理论积累，又缺乏精准而系统的理论指导，因此国家推动课程和教学改革多年，学校内部仍然是盲目的、无序的、被动的、零散的。
三、探究过程的要素分析及其教育价值
☞ 理科教学的总体构想——降旗胜信（日本）提出：在小学阶段，重点放在获得概念和知识所必需的探究能力和态度上。随着年级的递升，重点转移到科学概念的形成上。在高中阶段，用小学和初中阶段培养起来的探究能力、态度和基本的科学概念，获得更高级的科学概念，从而广泛深刻地认识客观世界。这就是现代理科教学的模式。
☞ 理科探究学习的构成要素——降旗胜信（日本）提出：（1）观察过程——包括：观察、比较、分类、序列化、测定、发现变量、条件统一、实验等等。（2）信息处理与表达过程——处理所获得的信息，并将信息图表化、符号化、数据解释、预测、传递、操作性定义、问题的发现等等。（3）理论化过程——包括：条件控制、设立假设、推理、模型化、抽象化。求得普遍性的法则的过程。
☞ “有意义的学习”——奥苏贝尔提出，其核心观点：学习者的认知结构是重要的；教材的逻辑结构必须符合学习者的认知结构；教授囊括性的概念可以提高学习的效果；作为探究学习之前提条件的基础知识的习得是不可缺少的。
☞ “我们必须认识知识的逻辑结构与知识的心理结构之间的关系”、“影响学习的一个最重要的因素，就是学习者已经知道了什么。”——奥苏贝尔
☞ “探究学习”理论认为：（1）理科教学包含了科学概念（知识）、科学方法与科学态度三个方面，科学是涵盖了科学知识与科学过程的，在科学的探究过程中，科学家必须具备科学态度与科学方法。（2）课程结构注重科学概念及概念系统。（3）教学方法强调“探究过程”。不是让学生去读“科学”，而是让学生动手做“科学”。
★ 降旗胜信（日本）：应当培育的探究学习的态度包括：对自然现象具有兴趣、热爱的态度；根据事实，批判性地思考的态度；主动收集信息情报的态度；创新的态度；尊重生命、爱护自然的态度；探索未知世界的态度。
☞ "课程，是由从学术引申出来的知识组成的。所谓教育，就是在探究过程引领之下，这些知识的再生。儿童通过探究学习的过程，生成确凿的源于学术的有组织的知识体。” ——费尼克斯（P·H·Phenix）
【感悟3】 “发现学习”、“探究学习”、“积累式学习”、“有意义接受学习”等学习理论并不对立，运用这些学习理论设计理科教学计划时，必须充分考虑影响学习的种种要素之间的关系。如：如何根据儿童的智力发展阶段设计教学计划？如何明确教材内容逻辑结构？如何谋求逻辑结构与心理结构之间的关系？如何在选择和排列教材内容之际重视知识（概念）的建构过程？等等。理科课程的教材必须要尽量采用探究性的叙述代替结论性的解释，必须尽量提供实施小型的范例性的探究过程——实验的机会，积极打破课堂与实验室的区别，建立学科教室。让学生在教师指导下分工合作地从事观察、实验、讨论、整理、最后得出共同的结果或结论，培养合作的能力。