一个科学家眼中的探究

　　这三项任务，以及其他类似的对我这样一个学生来说有兴趣的活动，涉及到如今我们称之为“探究”的东西。通过探究来教科学是让学生思考一个问题，然后针对问题寻求可能的解释。例如，在我所从事的细胞生物学领域，细胞膜的可透性必须是有选择的，一方面它要能让诸如糖之类的养分进入细胞，而另一方面又要能让二氧化碳之类的废物排出，而形成细胞的那么多大分子却仍保留其中。什么样的材料具有这样的特性而且能随着细胞的成长而胀大？

　　同样不难记起而且更加熟悉的是另一种类型的科学教学。在这种至今仍然相当普遍的教学中，教师给学生的是一系列的科学事实以及描述那些事实的术语。碰上最糟糕的，视教育为往学生头脑中灌词汇和结论，如：线粒体“是细胞的发电厂”、DNA是“遗传物质”以及运动“产生动能”等等。这样的科学课把教育变成了一种为应付象媒体上常见的知识抢答之类的玩艺而进行的操练，。

　　这样的科学教育观有很多的问题，大多数学生都并不心甘情愿做“考试秀”的参加者，看不出那样的知识对他们的今后究竟有什么作用，因此对这种所谓的“学校学习”缺乏内在驱动力。

　　最要紧的是，这种教学没有给予所有学生足够的机会发展他们成为适应21世纪的劳动者和公民所需要的解决问题、交流和思考的能力。

　　探究部分地是一种思维状态，即一种好奇心驱使的心理倾向。大多数的儿童具有天然的好奇心，他们总喜欢问这是为什么，那又是如何啦？然而，如果成人对他们不厌其烦提出的问题置之不理，认为那不过是一些幼稚可笑或无聊的问题，儿童就会丧失这种好奇心。随便去看一个二年级的课堂，你都会感受到那里充满活力和欢乐，孩子们在积极地观察和努力寻找问题的解答。而若到一个八年级的课堂，你会得到何等鲜明的对照？学生们表现的常常是对学习、对学校的厌倦和不投入！ 美国国家研究理事会1995年出台的《国家科学教育标准》，为教师如何才能保持学生们的好奇心、帮助他们发展与科学探究有关的一系列能力提供了宝贵的思路。《标准》强调科学教育要发展学生三种科学能力和理解。学生不仅要学习科学的原理和概念，获得科学家的推理和程序技能，而且要理解科学作为一项特别的人类事业所内涵的本质。这样，学生就要能够规划和实施调查研究，以检验他们的想法，他们必须懂得为何这样的研究具有独特的作用。研究表明：用这种方式学过的概念，学生明显地更有可能理解和保持它。 例如，会进行控制变量的研究，即在改变一个因素时保持其他因素不变，是所有学生都应该通过科学教育获得的一种技能。对于解决工作和日常生活中遇到的许多问题，具有这种能力等于掌握了强有力的一般策略。伯克利加州大学劳伦斯科学馆的研究人员开发了一套五年级用的科学课程，其中安排了非常丰富的活动使学生研究系统中各个因素的变化关系。第一个活动就是让学生分成四人一组用细线、胶带和垫圈做成大小不一的摆，在各小组记录了15秒内他们的摆来回摆动的次数后，抓住各组间数据差异作文章，开展进一步的探究，终于找出原因在于摆长的不同。在此基础上，为进一步讨论的需要还使用了图线这种表示数据的方法。理想地说，教师应该使用这样的教学设计来教关于时钟的历史，并且强调自从人类能将白天和晚上都划分出可靠的时间间隔以后，所带来的诸多社会变化。

　　与这样的科学课相比较，在更传统的关于摆的课上，主要是教师讲和演示。学生要做的常常只是把一张表上的空一一填上，展示他们有关摆长、质量和起始释放高度之类变量的知识。

　　对于每一个想要改进科学教育的人，我们面对的挑战就是要创造一种开发利用儿童好奇天性的教育，使他们不仅在上学期间，而且在一生当中都保持着学习的动力。我们需要使教师和家长们认识到孩子们提出的“为什么”之类问题的重要性。我回想起了理查得·费曼的父亲对他成长为一名科学家的重要影响。一个夏天，在纽约的凯兹克尔山上，当时费曼还是一个小男孩，另一个男孩对他说：“看那鸟，你知道是什么鸟吗？”费曼回答说：“我一点都不知道。”那男孩就说：“你爸爸什么都没教你！”然而，他的父亲却用自己的方式教给了他有关鸟的事情，正如费曼所回忆的： “看到那只鸟了吗？它是一只斯宾塞的鸣鸟。”（我明白他并不知道其真名）“……你可以知道那鸟在世界上各种语言中的名称，但你除此之外，对有关它的事情一无所知，只不过知道不同地方的人们怎样称呼这种鸟罢了。因此，让我们来观察这只鸟，看它在干些什么，那才是要紧的呢。”

　　你们现在要读的这本书，描述的就是这样的教科学的方法。在对《国家科学教育标准》中所述的探究进行讨论的基础上，它展示了从事科学教育的人们怎样能够给年轻人创造其所需的机会发展他们的科学理解和探究能力。这样的过程必须从幼儿园开始持续下去，在各个年级，使用适合学生年龄特点的挑战性问题。学生们必须面对困难但又不是高不可攀的问题，能享受经过艰苦努力终于摘到果子的乐趣。这样，学生们就意识到他们能够处理越来越困难的问题。当他们获得了探究的工具、养成了探究的习惯，他们就真正成了学习的主人。在科学教育中，没有什么事情比这更令人满足、更重要的了。