［摘要］科學(xué)探究作為一種個體通過自主地調(diào)查和研究來認(rèn)識和解釋自然的活動，是以自然界為對象的，它要遵循一定的研究程序，運用各種科學(xué)方法，問題性、建構(gòu)性、思維性和合作性是科學(xué)探究的基本特征，觀察和提出問題、形成假設(shè)、檢驗求證、得出和解釋結(jié)論、交流和應(yīng)用等共同構(gòu)成了科學(xué)探究的全過程。

［關(guān)鍵詞］科學(xué)探究；本質(zhì)；特怔；過程

　　隨著基礎(chǔ)教育改革的不斷深入，人們的科學(xué)教育觀念也發(fā)生了很大轉(zhuǎn)變、人們越來越清楚地認(rèn)識到，科學(xué)教育的目的不是為了把少數(shù)人培養(yǎng)成科學(xué)家，而是要把所有的學(xué)生都培養(yǎng)成具有科學(xué)素養(yǎng)的人。正如《面向全體美國人的科學(xué)》中所指出的：“世界的發(fā)展要求每個人都必須具備科學(xué)素養(yǎng)，而不僅僅是少數(shù)享有特權(quán)的人，科學(xué)教育將不得不使其成為現(xiàn)實[1]”，“人人具有科學(xué)素養(yǎng)”正日益成為世界各國一項重要的教育目標(biāo)、但要真正實現(xiàn)這一目標(biāo)，就必須對現(xiàn)有的科學(xué)教育體制進行改革：改變過去單純注重知識傳授的傾向，加強對學(xué)生科學(xué)實踐能力，包括理解和運用科學(xué)知識、掌握科學(xué)研究方法等的培養(yǎng)；改變學(xué)生被動接受的學(xué)習(xí)方式，加強學(xué)生的主體意識，變被動學(xué)習(xí)、機械模仿為主動參與、自主探索；等等。“科學(xué)探究”觀念正是適應(yīng)這一改革需要而產(chǎn)生的。在當(dāng)代，世界各國都紛紛將“科學(xué)探究”作為科學(xué)教育的一個重要目標(biāo)和方法，美國國家研究理事會制定的《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（ 1996）明確提出：“科學(xué)探究”是學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)中“基本的、起支配作用的原則”，是科學(xué)教育的核心。為了促進學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)，教師必須“鼓勵學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)家的思維習(xí)慣、好奇心、興趣和創(chuàng)造性”，“使學(xué)生的學(xué)習(xí)集中于探究”。英國2002年頒布的《國家課程》中所提出的科學(xué)課程四個標(biāo)準(zhǔn)中，第一個目標(biāo)就是“科學(xué)探究”，我國教育部2002年新頒布的《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》也將科學(xué)探究列為科學(xué)教育的第一目標(biāo)。可以說，“以科學(xué)探究為核心”己經(jīng)成為國際科學(xué)教育改革的共識。為了更好地理解和把握科學(xué)教育中的科學(xué)探究問題，本文主要從本質(zhì)、特征與過程等三個方面對科學(xué)探究作一深入的探討和分析。

 一、科學(xué)探究的本質(zhì)

　    要準(zhǔn)確地理解和把握科學(xué)探究的本質(zhì)，首先必須搞清楚什么是探究。從語義上講，“探究（inqiry）”一詞源于拉丁文的 in或inward（在---中）和 quaerere（質(zhì)詢、尋找），在《牛津英語辭典》中，探究是指“求索知識或信息，特別是求真的活動；是搜尋、研究、調(diào)查、檢驗的活動；是提問和質(zhì)疑的活動”，我國1989年版的《辭海》將探究界定為“深入探討、反復(fù)研究”。1996年版的《現(xiàn)代漢語辭典》也將探究定義為“探索研究；探尋追究”，即努力尋找答案、解泱問題。由此可見，從基本含義上講，探究的目的是獲得知識、真理，探究的途徑或方法是搜尋、調(diào)查、研究、檢驗。為了準(zhǔn)確、深入地理解和把握探究的本質(zhì)，我們進一步對不同領(lǐng)域中的探究概念及其理解進行分析。

　　首先，我們來看社會學(xué)對于探究的理解和界定。在社會學(xué)領(lǐng)域中．直接的來講無“探究（inquiry）”一詞，社會學(xué)家主要是對與探究相關(guān)的“探索”（exploration）概念進行了探討。在《社會學(xué)詞典》中提出，所謂探索性研究是指研究者在對研究題目的范圍和概念不甚清楚，對研究對象的內(nèi)在聯(lián)系不熟悉，不能確定假設(shè)和研究方向，井且缺乏前人的研究信息和理論的情況下，無法提出適合這類問題的具體方法以進行深入、細致研究時所采用的一種研究方法。[2]在社會學(xué)家看來，探索的一個突出特點就是未知性。這種未知性不僅體現(xiàn)在對于研究問題本身的認(rèn)識上，如對研究主題的范圍、研究對象的內(nèi)部關(guān)系等不甚了解，而且體現(xiàn)在整個研究進程中，由于不能明確確定具體的研究方案，必須根據(jù)研究的進展不斷地對方案進行調(diào)整，正是由于這諸多的未知性使得整個探索也處于動態(tài)的、不穩(wěn)定的摸索狀態(tài)。因此，社會學(xué)中的探索是對未知事實的一種摸索性的初步研究。
 
　   在心理學(xué)領(lǐng)域，研究者們主要是對個體的探索活動及其行為（ Exploratory behavior）進訂了探討。如，在《簡明心理學(xué)百科全書》中，探索（行為）是指動物進入新異環(huán)境中常常出現(xiàn)的行為，包括向各處探頭、嗅、窺看、輕輕地邁步、慢慢地游走等，這種探索行為可以使動物獲得有關(guān)新環(huán)境的各種信息，緩解因新異環(huán)境而引起的緊張狀態(tài)[3]。我國臺灣心理學(xué)者張春興認(rèn)為，探索行為是個體在新的環(huán)境中面臨新的事物時企圖對其性質(zhì)獲得進一步了解或控制時所引發(fā)的行為。探索是兒童主動學(xué)習(xí)的方式之一，包括觀察、觸摸、搖動、敲打等[4]。著名心理學(xué)家朱智賢（ 1989）指出，探索是個體解決問題時為搜索解決問題空間的道路而使用的一種策略[5]。從上述定義中可以看到，盡管在心理學(xué)領(lǐng)域中研究者們對于探索的分析視角不同于社會學(xué)領(lǐng)域，但他們也指出，探索作為個體在面臨新環(huán)境時所表現(xiàn)出的試圖認(rèn)識、了解和控制環(huán)境的行為，其產(chǎn)生的一個基礎(chǔ)性前提就是問題，于是問題的存在使得個體必須通過不斷地探索來獲得有關(guān)新環(huán)境的各種信息，掌握解決問題的新方法，以實現(xiàn)對環(huán)境的控制。因此，在心理學(xué)家看來，問題是探索產(chǎn)生的主要動因。

　    在教育學(xué)領(lǐng)域，研究者們主要是將探究作為個體的一種學(xué)習(xí)方式來進行研究。例如，美國著名教育家施瓦布認(rèn)為，探究學(xué)習(xí)是兒童通過自主地參與獲得知識的過程，掌握研究自然所必須的探究能力；同時，形成認(rèn)識自然的基礎(chǔ)——科學(xué)概念；進而培養(yǎng)探索未知世界的積極態(tài)度[6]。我國一些學(xué)者提出，探究學(xué)習(xí)是“學(xué)生在教師指導(dǎo)下，為獲得科學(xué)素養(yǎng)以類似科學(xué)探究的方式所開展的學(xué)習(xí)活動[7]；“是學(xué)生從問題或任務(wù)出發(fā)，通過形式多樣的探究活動，以獲得知識和技能、發(fā)展能力、培養(yǎng)倩感體驗為目的的學(xué)習(xí)方式”[8]；“是從學(xué)科領(lǐng)域或現(xiàn)實社會生活中選擇和確立研究主題，創(chuàng)設(shè)一種類似于科學(xué)研究的情境，通過學(xué)生自主、獨立地發(fā)現(xiàn)問題、實驗、操作、調(diào)查、信息搜集與處理、表達與交流等探索活動，獲得知識、技能、情感和態(tài)度的發(fā)展，特別是探索精神和創(chuàng)新能力發(fā)展的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)過程”[9]；等等。從上述定義中我們可以看到，盡管研究者們對于探究的表述有所不同，但大家普遍認(rèn)為，探究是個體圍繞著問題或任務(wù)進行的一種探索活動，因此，問題是探究的起點。其次，探究作為一種類似于科學(xué)研究的活動，要經(jīng)歷科學(xué)研究的一般過程。同時，探究是以問題開始的，但問題的解決并不是探究的全部。通過探究，個體在知識、技能、情感和態(tài)度等各方面都獲得了發(fā)展和提高。

　　通過上述分析我們可以看到，盡管不同領(lǐng)域的研究者是從不同的視角來認(rèn)識和理解探究的，但彼此的理解間存在著共同之處，即，問題是探究得以產(chǎn)生的最基本前提，也是探究的核心。探究的實質(zhì)就是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。因此，根據(jù)己有的研究、理論探討和我們自己的思考和分析，我們認(rèn)為，探究是個體在新的環(huán)境中通過自主的探索、調(diào)查和研究來發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識新事物、解決新問題的活動。探究有廣義和狹義之分。廣義的探究是指一切發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識活動。人們通常所說的追根究底、好奇、好問、愛琢磨，實際上就是廣義探究的日常表現(xiàn)[10]。廣義探究強調(diào)的主要是一種主動探索和發(fā)現(xiàn)的活動趨向，而并不一定要圍繞一個明確的主題或經(jīng)歷一定的程序。因此，它既指科學(xué)家的專門研究，也指一般人解決問題的活動；既包括成人深思熟慮式的“實驗”，也包括兒童嘗試錯誤性的摸索或探索。狹義的探究則是指個體圍繞著一個明確的問題或任務(wù)，通過假設(shè)、推理、驗證等一系列的探索過程而最終解決問題或完成任務(wù)的各類活動。狹義探究作為一種比較系統(tǒng)的研究活動，要求具有較廣泛的知識和較強的思維能力，并遵循一定的研究程序等、科學(xué)探究或科學(xué)研究就屬于狹義探究的范疇。

　　根據(jù)上述對于探究本質(zhì)的分析，我們認(rèn)為，所謂科學(xué)探究，簡言之，就是個體通過自主地調(diào)查和研究來認(rèn)識和解釋自然的活動、要準(zhǔn)確地理解和把握科學(xué)探究，我們必須明確如下方面：

　    首先，科學(xué)探究的對象是自然界，是對自然現(xiàn)象或問題的一種調(diào)查和研究。通過科學(xué)探究，個體發(fā)現(xiàn)和揭示客觀事物的本質(zhì)及其相互關(guān)系，掌握自然發(fā)展的規(guī)律。正如美國學(xué)者韋爾奇所指出的：“科學(xué)探究是一般探究的子集，它的對象是自然界”[11]。其次，科學(xué)探究作為一種認(rèn)知活動，要經(jīng)歷一定的活動程序或階段。盡管其研究問題的方式、途徑和手段也各不相同，不存在絕對統(tǒng)一的模式，但無論是哪一類科學(xué)研究，從發(fā)現(xiàn)問題到解決問題，都要經(jīng)過一些類似的活動過程或階段，如形成問題、建立假設(shè)、制定研究方案、檢驗假設(shè)、得出結(jié)論等。正是上述這些活動過程構(gòu)成了被稱為探究的科學(xué)過程，進而也成為判斷某種活動是否是科學(xué)探究活動的依據(jù)[12]。第三，在科學(xué)探究中，為了發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識自然現(xiàn)象或事物的特征，揭示自然的發(fā)展規(guī)律，個體要運用一系列的科學(xué)方法，包括觀察、比較、分類、測量、交流、預(yù)測、假設(shè)、實驗等來尋求對于自然問題的答案，獲得對于自然世界的理解。因此，科學(xué)方法是科學(xué)探究的靈魂、當(dāng)然，在不同的研究領(lǐng)域，針對不同的問題，可以運用不同的研究方法，不存在固定或統(tǒng)一的模式。同時，在不同發(fā)展階段，具有不同發(fā)展水平的個體可以運用不同的方法來進行探究、第四，科學(xué)探究作為一種探索活動，具有雙重的含義。它既可以指科學(xué)領(lǐng)域里的探究，即科學(xué)家所進行的各種探索自然的活動，也可以是指個體以一種類似于科學(xué)研究的方式進行的各種科學(xué)學(xué)習(xí)活動。美國的《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》就明確提出：“科學(xué)探究是指科學(xué)家們用來研究自然界井根據(jù)研究所獲事實證據(jù)做出解釋的各種方式，同時，它也指學(xué)生構(gòu)建科學(xué)知識、形成科學(xué)觀念、領(lǐng)悟科學(xué)研究方法的各種活動”[13]。

二、科學(xué)探究的特征

　    由于知識經(jīng)驗、認(rèn)知水平等的差異，兒童與科學(xué)家的科學(xué)探究在具體的表現(xiàn)形式上必然存在著一定差異，但兩者在本質(zhì)上是相同的，都屬于科學(xué)探究的范疇，具有科學(xué)探究的基本特征。我們認(rèn)為，科學(xué)探究具有以下基本特征：
 
　   首先，科學(xué)探究是以問題為核心的，具有問題性特征?？茖W(xué)探究作為一種個體認(rèn)識自然的活動，是以科學(xué)問題為起點的。所謂科學(xué)問題，是針對客觀世界中的物體或事件而提出的。在日常生活中，當(dāng)個體己有的科學(xué)知識與經(jīng)驗不足以對當(dāng)前的客觀現(xiàn)象或問題做出解釋時，認(rèn)知沖突就產(chǎn)生了。這種認(rèn)知沖突促使個體產(chǎn)生探索的愿望和要求，引發(fā)其進行科學(xué)探究。動物學(xué)家康拉德•洛倫茨在其著作《灰雁的時代》中提供了一個典型的例證。他寫道：“當(dāng)我一連幾個小時坐在沙灘上---和我的鵝群呆在一起或坐在家里的熱帶魚缸前---幾乎每時每刻都有出乎我意料的現(xiàn)象發(fā)生。我不能馬上解釋這些新奇的現(xiàn)象，但他們確實引發(fā)我去進行更加深入的觀察，同時更頻繁地著手進行研究[14]”。因此，科學(xué)問題是個體進行科學(xué)探究的原動力，它驅(qū)使個體為尋求答案而進行科學(xué)探究。同時，在整個科學(xué)探究過程中，尋求什么樣的假設(shè)，收集哪些信息證據(jù)，如何做出解釋等活動都是緊緊圍繞著問題來展開的，是在問題引導(dǎo)下做出的各種決策。因此，科學(xué)探究是以問題為導(dǎo)向的，科學(xué)探究的過程也就是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程。盡管兒童的科學(xué)問題與科學(xué)家相比在性質(zhì)上有所不同。兒童探究的問題只是對于兒童個體來說是未知的，而對于成人或整個人類而言這些問題可能己經(jīng)不屬于未知領(lǐng)域，如：“地球是什么形狀的”、“為什么空中的物體會落回到地面”、“人為什么要呼吸”，等等，但正是這些問題的存在，引發(fā)兒童去進行探究，從而不斷地豐富和擴展其對于客觀世界的認(rèn)識和理解，建立科學(xué)的世界觀。

　    其次，科學(xué)探究是一種主動建構(gòu)的活動，具有建構(gòu)性特征?？茖W(xué)探究作為一種認(rèn)知活動，是個體主動地建構(gòu)對于客觀世界的理解的過程。在科學(xué)活動中，當(dāng)個體已有的知識經(jīng)驗不足以對當(dāng)前的科學(xué)現(xiàn)象或問題做出解釋時，就會產(chǎn)生認(rèn)知沖突，為了解決沖突，實現(xiàn)認(rèn)知的平衡，個體必須不斷圍繞所面對的問題進行思考，做出計劃，通過各種途徑獲取有關(guān)信息，以自己的方式對問題做出基于己有經(jīng)驗的分析和推論、綜合和概括，將自己的發(fā)現(xiàn)與他人的發(fā)現(xiàn)進行比較，據(jù)此對自己的看法和做法做出反思與評價，井調(diào)節(jié)自己的活動等。在這一過程中，一方面?zhèn)€體以原有的知識經(jīng)驗為基礎(chǔ)，通過將新知識與巳有的、適當(dāng)?shù)闹R經(jīng)驗相聯(lián)系，主動地建構(gòu)對于新知識的理解；另一方面，個體又需要依據(jù)新經(jīng)驗對原有經(jīng)驗結(jié)構(gòu)本身也做出某種調(diào)整和改造，形成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，因此，科學(xué)探究既是一個對新信息的意義的建構(gòu)過程，同時又是由于新、舊經(jīng)驗的沖突而引發(fā)的概念轉(zhuǎn)變和認(rèn)知結(jié)構(gòu)重組的過程，盡管與科學(xué)家相比，兒童的科學(xué)探究多傾向于以己有的理論為基礎(chǔ)來建構(gòu)對于新信息的理解，兒童只有在獲得了大量新的經(jīng)歷并且這些經(jīng)歷要求其做出改變的情況下，才會調(diào)整和改變原來的理論；并且，當(dāng)通過實驗所得到的證據(jù)與兒童自己原來的想法相矛盾時，他們經(jīng)?；蛘吆鲆暡灰恢碌淖C據(jù)，或者通過調(diào)整證據(jù)以適合于他們的理論，認(rèn)知重組會相對較少，但正是這種以己有知識經(jīng)驗為基礎(chǔ)的探究，使得兒童不斷地形成和獲得對于客觀世界的新的認(rèn)識，實現(xiàn)對于客觀世界的認(rèn)知建構(gòu)。

　    第三，科學(xué)探究是一種思維的過程，具有思維性特征。科學(xué)探究作為一種科學(xué)研究，是一種多方面、多層次的活動，它需要做觀察，需要提出問題，需要查閱書刊及其它信息源以便弄清楚什么情況己經(jīng)是為人所知的東西，需要提出假設(shè)和預(yù)測，需要設(shè)計調(diào)研方案，需要進行實驗，需要運用各種手段來分析和解釋數(shù)據(jù)，需要提出答案和解釋，需要把研究結(jié)果告之與人等。在這一過程中，個體不僅要使用觀察、分類、交流、測量、推論、預(yù)測、假設(shè)等一系列的科學(xué)方法，而且要使用概括、分析、類比、歸納、推理等思維方法來形成井修正科學(xué)解釋、識別和分析各種模型、交流和應(yīng)用得出的科學(xué)結(jié)論。因此，科學(xué)探究的過程也就是科學(xué)思維的過程。美國教育家杜威曾經(jīng)指出，探究是“對任何一種信念或假設(shè)的知識進行的積極、持續(xù)、審慎的思考”，探究的目的是通過使用解釋、證據(jù)、推論和概括來證實信念。盡管與科學(xué)家相比，兒童的思維能力可能不足以闡明我們稱之為科學(xué)的理論。如，他們主要以直接經(jīng)驗的感性認(rèn)識而不是理性認(rèn)識為基礎(chǔ)來形成關(guān)于自然現(xiàn)象的知識，因此傾向于以自我為中心來看待世界；對于事物因果關(guān)系的思考表現(xiàn)出更多簡單、表面化的特征，很難同時把握太多的因素等。但是兒童所建構(gòu)的思想、觀點，無論對錯，都不是隨意的，它們往往具有基本的邏輯性，是兒童邏輯分析和推理——盡管與成年人相比這種邏輯分析和推理尚是簡單的、粗淺的、不嚴(yán)密的——的結(jié)果，并建立在證據(jù)和經(jīng)歷的基礎(chǔ)之上[15]。

　　第四，科學(xué)探究重視交流與合作，具有合作性特征。一方面，科學(xué)探究作為一種建構(gòu)活動，每個人都以自己原有的知識和經(jīng)驗為背景建構(gòu)對于事物的理解，由于不同個體己有的知識、經(jīng)驗以及對經(jīng)驗的看法不同，不同人看到的是事物的不同側(cè)面，對同一個問題常會表現(xiàn)出不同的理解，要使個體超越自己的認(rèn)識，看到那些與自己不同的理解，看到事物另外的側(cè)面，使理解更加豐富和全面．就必須通過彼此間充分的合作和廣泛的討論。另一方面，科學(xué)研究的一個突出特點就是可重復(fù)驗證性，這就要求個體能夠較清楚地說明所研究的問題、程序、證據(jù)、提出的解釋以及對不同解釋的考查，以使有疑問者能夠進一步核實，或者他人將這一解釋用于新的研究?？茖W(xué)發(fā)展的歷史表明，科學(xué)研究離不開合作，與科學(xué)家相比，兒童由于知識經(jīng)驗、認(rèn)知能力等的局限，其對于自然世界的認(rèn)識和理解常?？赡苁瞧妗⒉煌耆?、不確切的。因此，兒童要形成對于自然現(xiàn)象或問題的正確認(rèn)識，建立正確的科學(xué)觀念，更需要合作。同時，由于兒童在日常生活中己可能形成許多錯誤概念且可能較頑固，合作探究則能夠促使兒童在表達自己的觀點、交流和討論不同意見的過程中轉(zhuǎn)變原來不正確的看法，重構(gòu)新觀念，形成新的更為科學(xué)的理解。此外，對于兒童而言，合作探究不僅有助于豐富和深化其對于科學(xué)概念的理解，加深其對科學(xué)活動性質(zhì)的認(rèn)識，同時也有助于兒童科學(xué)探究所必需的思想方法、行為方式和價值觀念等多方面的培養(yǎng)、因此、合作是科學(xué)探究的一個重要特征。

三、科學(xué)探究的過程

　    對于科學(xué)探究的過程，國內(nèi)外的不少研究者都提出了各自的觀點、如，特羅布里奇、拜比爾和鮑威爾等人（1996）認(rèn)為．科學(xué)探究的基本程序包括形成問題、建立假設(shè)、設(shè)計研究方案、檢驗假設(shè)、表達或交流結(jié)果等?！睹绹鴩铱茖W(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》提出，科學(xué)探究的過程主要包括：觀察；提出問題；查閱書籍和其他信息資源來尋找己有知識；利用各種工具搜集、分析并解釋數(shù)據(jù)；做出答案、解釋或預(yù)言；交流結(jié)果。美國國家研究理事會（2000）認(rèn)為，科學(xué)探究包括形成科學(xué)研究問題、收集數(shù)據(jù)、建立假設(shè)、檢驗假設(shè)和交流結(jié)果?！队鴩铱茖W(xué)課程》將科學(xué)探究過程劃分為制定計劃、獲取并表達證據(jù)、思考證據(jù)、評價四步。我國《全日制義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗稿）》（ 2001）提出，科學(xué)探究包括提出科學(xué)問題、進行猜想和假設(shè)、制定計劃和設(shè)計實驗、獲得事實與證據(jù)、檢驗與評價、表達與交流。此外，還有一些學(xué)者認(rèn)為，科學(xué)探究包括了猜想與解釋、實驗與操作、明顯地看到操作結(jié)果、記錄獲得的信息、結(jié)論與交流等[16]；或者認(rèn)為提出科學(xué)問題、進行假設(shè)或猜想、制定研究方案和收集數(shù)據(jù)、得出結(jié)論井做出解釋、對研究方案進行評估、交流和推廣是科學(xué)探究的六個基本步驟[17]等等。

　    盡管對于科學(xué)探究過程的認(rèn)識仁者見仁、智者見智，研究者們依據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)對科學(xué)探究過程進行了不同的劃分，但綜合而言，他們對于科學(xué)探究的一些基本過程，如提出或形成問題、建立假設(shè)、制定研究方案檢驗假設(shè)、得出結(jié)論、交流結(jié)果等的認(rèn)識卻較為一致。因此．根據(jù)己有研究成果，結(jié)合自己的研究，我們認(rèn)為，科學(xué)探究主要包括觀察和提出問題、形成假設(shè)、檢驗求證、得出和解釋結(jié)論、交流與應(yīng)用五個步驟（見圖1）。