中学理科实验探究教学新模型研究——基于部分理科师生调查的分析

摘要

自从本世纪初开始，我国启动了新一轮课程改革。迄今为止，初中课程改革已经走过了将近10年的改革历程，高中课改从2004年开始到目前也已经走过了5个年头。本次课程改革提出的核心理念是提高学生的科学素养，以开展探究教学为突破口，特别是物理、化学、生物等以实验为主的理科课程，倡导开展实验探究教学是本次课程改革的一大亮点。我们广大的一线科学教师，在教学实践中进行了以本学科知识为依托的实验探究教学的积极尝试与探索。根据不同的学科内容，摸索出了一些比较成熟的科学探究教学模式，有些实验探究教学取得了一定的成效，学生的科学素养得到了一定程度的提高。然而，目前在中学科学课程教学实践中，实验探究教学的开展状况不容乐观，实施过程中还存在着诸多问题，出现了实验探究教学的异化现象，如有些教师缺乏对探究实验教学的真正理解和把握，认为将原来教师的演示实验改为让学生亲自动手操作的学生实验，就实施了实验探究教学；有些教师对探究实验教学缺乏应有的指导，将实验探究课堂完全交给学生，放任学生“自由”探究，出现了所谓“放羊现象”；有些教师将探究实验教学等同于科学家搞研究，倡导单纯化的科学实验，刻意追求正确性和技术效率，使得科学教学局限于小规模的研究框框之中，要求所有的学生都像科学家搞研究那样学习科学，脱离了探究教学多样性的特点；甚至有些教师不开展实验探究教学而单独传授科学方法，让学生机械地背诵实验探究的几个主要步骤，出现了实验探究教学的异化和僵化倾向。究其原因，我们不难看出，学校的实验材料和仪器、设备等条件尚不完全具备，班额过大，课时有限，教师缺少培训，评价方式等方面存在着诸多制约因素，然而这些因素基本上都是制约实验探究教学开展的外部原因。究其内因，科学教师对科学本质的理解、对实验探究教学内涵及意义的理解、对其培养学生科学素养的作用、对为什么要开展探究教学缺乏深刻的认识和学理上的思考；对实验探究教学的理解缺乏科学认识论和科学哲学等上位理论的反思，是造成目前科学教育中开展实验探究教学不够普遍和积极，以及出现异化和机械化现象的不容忽视的深层次原因。
　　 本研究从科学认识论和科学哲学的角度对实验探究教学进行了学理上的分析，阐述了理科实验探究教学的内涵和发展轨迹；探讨了理科实验探究教学的意义和作用，针对实验探究教学的核心要素进行了分析；科学教帅所持有的科学本质观水平对开展实验探究教学将会产生重要影响，来自科学认识论、科学哲学和科学教育的学者对科学本质进行了不同程度的探讨，不同学者对科学本质的理解存在着差异，但对现代科学本质观的主要内涵基本达成共识：即科学知识是以经验为基础的本质；科学中的观察、推论和理论本质；科学理论和科学规律的功用及其之间的关系；科学知识的创造性和想象性本质；科学知识的负载理论本质；科学知识的暂定性本质以及科学植根于社会和文化背景之中等七个方面基本达成一致认识。本研究以这七个方面为基础，针对部分理科教师和学生的现代科学本质观水平进行了调查与分析，针对教师科学本质观水平与开展实验探究教学之间的相关性进行了调查与分析，在此基础上了解了我国中学理科实验探究教学的现状：与素质教育的要求相比存在着差距，与国际水平相比存在着差距，与对人才培养的要求相比存在着差距。基于此，以波普尔的科学哲学思想为基础，构建了实验探究教学的新模型，与原有模型进行了初步比较，针对新模型的适用性对部分专家进行了访谈，在实践中进行了应用并给出了教学案例。为促进实验探究教学的开展，笔者从政策上、为开展探究教学创设基本条件、对科学教师素质要求等方面给出了几点建议。
　　 本论文共分为五大部分。第一部分阐述了实验探究教学的内涵及发展轨迹。首先对相关的核心概念进行了界定；其次介绍了实验探究教学理论；第三对实验探究教学的发展轨迹进行了梳理：实验探究在科学发展中的萌芽时期，实验方法的提出及缓慢发展时期，实验方法的确立和快速发展时期，科学教育开始进入中小学校课程以及美国科学教育方法改革中探究教学的提出、发展和走向成熟。介绍了我国科学课程的改革历程及实验探究教学的发展：从我国科学课程的引进时期，解放后科学教育的发展时期，到当前课程改革时期探究教学思想的提出，同时阐述了实验探究教学目前存在的问题及原因剖析。
　　 第二部分论述了理科实验探究教学的意义、作用以及对其核心要素进行了探讨。首先论述了实验探究教学的意义；其次阐述了实验探究教学对提高学生科学素养的作用；最后针对探究教学的核心要素进行了探讨。
　　 第三部分介绍了我国中学理科实验探究教学的现状。首先针对部分理科师生进行了调查；第二针对教师和学生的调查进行了统计与分析；最后针对现状进行了阐述：与素质教育的要求相比存在着差距，与国际水平相比存在着差距，与科学发展的要求相比存在着差距，与对人才培养的要求相比存在着差距。
　　 第四部分构建实验探究教学的新模型。以波普尔的科学哲学思想为基础，构建了实验探究教学的新模型以及针对其适用性进行了专家访谈和实践研究。
　　 第五部分本研究的结论、不足与展望。包括：本研究的结论；本研究的不足之处；今后有待研究的问题。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

一、研究背景及问题的提出

二、研究的意义

三、研究的思路、方法与论文创新之处

第一部分 理科实验探究教学的内涵及发展轨迹

一、核心概念的界定

1.对“探究”的理解

2.实验

3.验证性实验

4.探索性实验

二、实验探究教学理论

1.作为科学教学的验证性实验

2.作为科学教学的实验探究的内涵和要求

3.实验探究或科学探究的主要过程

4.实验探究教学的指导思想

三、实验探究教学的发展轨迹

(一)实验在科学发展中的萌芽时期

(二)实验方法的提出及缓慢发展时期

(三)实验方法的确立和在科学上的快速发展时期

(四)科学教育开始进入中小学校课程

(五)美国科学教育方法改革——探究教学的提出、发展和走向成熟

(六)我国科学课程的改革历程及实验探究教学的发展

第二部分 理科实验探究教学的意义、作用与核心要素分析

一、实验探究教学的意义

1.开展实验探究教学是素质教育的要求

2.开展实验探究教学是国际科学教育发展趋势的要求

3.开展实验探究教学是对人才培养的要求

二、实验探究教学对提高学生科学素养的作用

1.通过实验探究利于学生掌握科学知识

2.通过实验探究利于学生理解科学研究过程和掌握科学方法

3.通过科学探究利于学生体会科学精神和科学态度

4.通过探究教学利于培养学生的创新意识和实践能力

三、理科实验探究教学的核心要素分析(与验证性实验对比)

1.问题

2.假说

3.求证

第三部分 我国中学理科实验探究教学的现状

一、针对部分理科师生所做的调查研究

(一)问题的提出

(二)研究假设和设计意图

(三)针对部分理科教师的调查

(四)针对部分中学生的调查

二、针对部分理科教师的调查统计与分析

1.针对教师科学本质观水平的调查统计与分析

2.针对不同科学教师的背景差异检验分析

3.针对在职科学教师与师范院校准教师之间的差异检验分析

4.探讨教师的科学本质观与开展实验探究教学之间的相关性分析

三、针对部分中学生的调查统计与分析

1.针对学生科学本质观水平的调查统计与分析

2.来自不同地区的学生差异显著性分析

四、发展差距

1.与素质教育的要求相比存在着差距

2.与国际水平相比存在着差距

3.与科学发展的要求相比存在着差距

4.与对人才培养的要求相比存在着差距

第四部分 构建实验探究教学的新模型

一、以波普尔科学哲学思想为理论基础

(一)波普尔的主要科学哲学思想

(二)波普尔的科学哲学思想对现代科学本质观的影响

(三)波普尔的科学哲学思想对我国科学教育改革的启示

二、实验探究教学新模型的构建

1.波普尔的四阶段理论与实验探究教学的核心要素对比分析

2.根据波普尔的四阶段理论构建实验探究教学的新模型

三、新模型的适用性研究(专家咨询法)及应用案例

1.新模型与原有模型的初步比较研究

2.新模型的适用性研究

3.实验探究新模型应用案例

第五部分 研究的结论、不足与展望

一、本研究的结论

(一)政策上要给予大力支持

(二)为开展实验探究教学创设基本条件

(三)开展实验探究教学对科学教师素质的要求

二、本研究的不足之处

1.本研究的调查取样方面存在的问题

2.新模型的适用性缺乏进一步的实践研究

三、今后有待研究的问题

1.科学教师培训者的有关课程设置

2.实验探究教学与学生科学本质观发展的实践研究

3.新模型的完善需要长期的实践研究

结束语

参考文献

附录

后记