一、课题由来

1、当今中国无法回避的巨大差异——呼唤科学探究

我国传统教育一直以强调基础、基础扎实为其最重要的成功经验，自认为这是我们的优势所在，也是我们的学生在世界上站得住的地方。近年来国际奥林匹克数学、物理等竞赛中，我国学生常常名列前茅，甚至总分第一，独占鳌头，超过世界第一教育与科技强国的美国，更加深了人们的这种印象。

但是，正当我们为此而感到自豪时，相反的现实却严峻、无情地凸现在面前：为什么最能反映我国科技创新水准的国家自然科技奖、自然科技发明奖连续多年一等奖空缺？为什么我们没有人获得诺贝尔奖？为什么近500年来世界重大知识科技创新中原创意义上我们所占的份额是那么少？从哥白尼的日心说、牛顿的力学、达尔文的进化论，到马克思的剩余价值论、爱恩斯坦的相对论，从瓦特的蒸汽机，到电话、电灯、电视、电脑、汽车、飞机、原子弹、人造卫星等等，从原创意义上究竟有多少出自我们中国人之手？以现今最有权威性、最能反映一个民族知识科技创新能力的诺贝尔科技奖、经济奖为例，在1901年到2001年这101年间，全世界有530多位获奖者中，获奖时持中国护照的仅为杨振宁1人，占总数的0.18%，后来杨振宁也加入了美国国籍。相比之下，美国获此奖项的人数达230人，占总数的43%，中美两国反差巨大。

令人深思的是美国学校并不强调基础扎实，甚至是被批评为基础差。有人曾对中美两国学生作了多项对比，结果发现我们惟一的强项就是基础好，美国惟一弱项是基础差。但在创造能力上则正好相反，我们的创造能力差，他们的创造能力强，两者综合比较起来，不得不反思为什么基础扎实而创新不足，为什么我们赢在起点却输在终点。答案是我们太注重基础扎实反而不利创新，创新需要我们特别注意培养学生兴趣爱好基础，创新需要我们注重培养学生科学探究的意识、科学探究的能力，因为独立思考、怀疑精神，独特的个人思路和思想方法，这些对于开拓创新的意义比博览群书、基础扎实更为重要。

2、再看我国新一轮课程改革特点——突出科学探究

⑴ 我国新一轮课程教材改革特点

我国在新一轮国家基础教育课程改革中，特别强调学生学习方式的改善。在理科各科的国家课程标准中，将科学探究作为核心，这也是科教兴国战略在理科课程改革

课题组组长：陆爱桢

执      笔：陆爱桢

课题组成员：厉兰芳、刘英姿、沈莉英、陈建兰、陈晓燕、俞大海、柴锡安、

陶永珍、徐益新、盛  丽、廖红英（按姓氏笔划排列）

中的具体体现。本次我国新一轮课程改革的核心目标是实现课程功能的转变，就是要改变课程过于注重知识传授的倾向，强调形成积极主动的学习态度，使获得知识与技能的过程成为学会学习和形成正确价值观的过程。实现这样三位一体的课程功能，探究性学习是一个比较理想的载体。适当的探究性学习活动，通过富有启发性的问题、或能激起问题的事物或现象，驱动学生积极主动地进行观察、实验、收集事实证据、提出和求证假说、做出解释等建构知识的活动，通过交流、辩论，使学生不仅能扩展自己对知识的理解，而且能提高质疑、推理和批判性地思考科学现象的能力。通过“做”科学，学生既能学到知识，又能掌握科学的思维方法，同时形成正确的科学态度。还有一个重要的理由来自人们对学生如何学习科学的认识。对于不少科学知识内容，亲历探究是真正体验科学之魅力的最好途径。理科课程突出科学探究的学习方式，旨在让学生通过手脑并用的探究活动，学习科学知识和方法，增进对科学的理解，体验探究的乐趣。

⑵ 上海市新一轮课程教材改革特点

上海市新一轮课程教材改革总体上顺应了我国整体课程教材改革的要求。上海市《生命科学》新课程特别注重生命科学素养的培养，新课程认为生命科学素养是一个人终其一生的修养，是科学素养的重要组成。学生通过生命科学课程的学习，在今后的个人生活和社会工作中具有对生命科学信息的认识与理解、表达与交流、实践与决策、预测与判断、探究与创新等必要的生命科学素养。强化科学探究是学生获得必要的生命科学素养一个非常重要的手段，让学生积极投入、亲身体验和主动探究，成为未来生命科学研究，或其它研究领域的优秀后备力量。

二、研究思路

《生物课堂教学培养学生科学探究能力的案例研究》是2004年12月立项的国家级规划课题。课题组在研究前期收集了大量的教育事实与教育理论资料，了解到培养学生科学探究能力，是一个在当今国内外都是一个研究热点，已经有了许多值得借鉴的研究成果，其中以研究性学习（探究性学习）的研究成果尤其突出。本课题组对相关研究综合分析之后，主要采用案例研究法，力图通过对大量的教师课堂教学案例，或课堂教学设计的分析中，归纳出生物课堂教学培养学生科学探究能力一些共性的、本质的、规律性的东西。

课题组一开始就按初高中二个条线分别找出与“科学探究”能挂钩起来的章节内容，经整理后各选择初高中某一章节，按“科学探究”的基本要求，对相同教学内容按教师自己的教学思路设计课堂教学方案，再从中选择比较符合要求的设计。在2004年下半年，初高中分别在上海市南汇中学和周浦镇育才学校各组织一次课堂教学研讨课，以此完善课堂教学设计，并设想形成一种可供教师们参考的课堂教学程式。然后由教师们参考这种基本课堂教学程式，以案例研究法开展课堂教学实践研究。课题组与区教师进修学院研究中心联合在全区范围内开展《生物课堂培养学生科学探究能力》的课堂教学设计和案例征集活动，一段时间内征集到的材料与我们预设的有较大出入，因为许多教师还不了解课题研究的一些基本概念，如什么是研究，什么是科学研究，什么是科学研究能力，接受性学习与研究性学习有什么本质的不同，生物课堂内如何指导学生开展探究性学习，什么是案例，什么是案例研究等等问题，更谈不上用案例表达自己的教学设想或反映课堂实践活动。

有幸的是课题组请到了徐汇区教育学院教科室主任、特级教师张才龙老师作本课题研究的指导顾问，张老师无论是在教育科研方法还是教育理论方面，给予了课题研究全程指导，使课题研究少走了不少弯路。2004年8月张老师利用暑期休息时间，为全区初高中生物教师作了一次专题辅导。接下去课题组结合张老师指导要求，迅速收集与整理了大量的文献研究资料，供教师们学习参考；另一方面，课题组集中精力深入教师课堂听课与个别交流，直接了解与掌握教师的课堂真情，之后，教师们陆续形成了像《多了八分钟》、《也可以这样区分蚯蚓的前端、后端》等案例（有些案例或课例在区首届中小教师案例评选、区首届中小教师课例评选中获得一、二等奖），再将这些材料印发给教师们学习交流，以此逐步打开了课题研究思路。

本课题实践研究基本于2005年下半年暂告段落，2006年上半年对大量的事实材料（课堂教学设计、课堂教学案例）进行分析与归纳，在对事实处理时，我们把焦点放在学生科学探究能力形成的中间环节：即学生科学探究的“心智技能”训练上去，寻找一些共性的，规律性的内容，即教师训练学生的心智技能的方法，学生科学探究的特点和影响因素分析。

三、研究成果

（一）科学探究能力的构成要素

课题组在张才龙老师的指导下，通过各种渠道收集到了大量的情报资料，在课题研究的基础上，再结合教师的课堂教学案例，最后我们对本课题研究的“科学探究能力”作如下表述：

1、科学探究能力的内涵表述

科学素养最基本的要素之一就是科学探究的方法与能力。何谓探究？何谓科学探究？何谓科学探究能力？

⑴据美国《国家科学教育标准》的定义：“探究”是一种多侧面的活动，这种活动首先需要提出问题（或主题），需要制订方案（或计划），需要观察与记录，需要运用各种手段收集与分析资料（或解读数据），需要提出预测与解释，需要对所作解释加以检验，需要把自己的看法和意思传达给他人（表达自己研究的结果）。在此基础上，美国《国家科学教育标准》对“科学探究”给出了如下的定义：“科学探究”是科学家们用以研究自然界，并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。“科学探究”也指学生用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。

⑵据《现代汉语词典》的解释：“科学”就是反映自然、社会、思维等客观规律分析的知识体系；“探究”就是探索研究，探寻研究。那么“科学探究”就是人们用合乎自然、社会、思维等客观规律的知识，去探索（或探寻）事物（或现象）的真相、性质、规律。

⑶本课题涉及的“科学探究能力”是指学生在生物课堂学习中的自主学习方式和学习过程，即能从日常生活（或学习生活）、自然现象（或实验现象）的观察中发现与生物有关的问题，合理地选择与应用自己已有的经验（或科学知识），通过提出问题、调查研究、动手实验、表达与交流等活动，获取知识、技能和方法。

科学探究能力是保证学生顺利完成探究性活动的心理特征，它具有以下六个主要特点。

A、科学探究能力表现在学生进行探究性学习的活动中，并在活动中得到发展。学生的科学探究能力的水平将直接影响和决定其进行探究性学习的效率和结果。

B、科学知识和探究技能是有机结合的。科学探究能力离不开科学知识和科学技能，缺乏科学知识，科学探究就无从谈起；缺乏科学技能，也无法进行科学探究。

C、科学探究活动具有外显性，探究过程中有可以看得见的环节。

D、科学探究活动具有集体合作性。学生的科学探究活动是一种集体性的合作活动，对于简单的问题可以由学生个人来进行，对于比较复杂的问题，可以通过小组活动，在学生间进行交流和合作。

E、科学探究活动具有循序渐进性。学生的科学探究能力的发展是在探究实践中不断积累起来的，学生经历的探究活动应该由简单到复杂，使探究活动的水平循序渐进地提高。

2、科学探究能力的外延表述

（二）科学探究能力的形成机制

1、模拟科学探究活动与心智技能的训练

心智技能是指表现在人的头脑里解决问题的技能，是借助内部语言来实现的，按合理的方式组织起来的、完善了的认识活动的方式，它以正确的思维活动方式为主要成份。

技能是从知识掌握到能力形成之间的中间环节，技能形成对能力发展有着重要的促进作用。我们认为在学生科学探究活动中动作技能和心智技能都是客观存在的，特别是学生的心智技能更是科学探究能力形成不可忽略的中间环节。

心智技能是可以通过训练而习得，对于学生科学探究能力就是要掌握正确的思维方式和方法，进行科学的训练，这是形成学生科学探究能力必然途径。

学生不参与科学探究活动，就难以得到科学探究的心智技能，即使他想要解决某一问题，或探寻某一现象的原因，如果没有正确的引导和训练是难以习得科学探究的心智技能。心智技能是学生科学探究能力形成的普遍的心理障碍。

科学家对事物（或现象）真相、性质与规律的探究，往往需要经历一个漫长的时期考验，这种科学探究不但需要勇气与毅力，而且还需要丰富的经验、科学知识与能力。学生在校的学习时间是很有限的，学生的经验、知识与能力与科学家相比有着本质的区别，而且学生还不完全具备成人的心理品质，所以学生不可能，也不必要完全像科学家一样经历一个漫长的探究过程。

学生在校学习的知识主要是直接掌握人类的认识和成果，学校对学生除了传授学科知识与技能以外，还要训练学生的心智技能，它是学生顺利学习，进一步掌握知识的基础。

据本课题组对目前已收集到的相关研究资料的分析后得知，学科教学开展心智技能的训练具有多样性的特点。教师应该给学生提供什么样的机会，或创设什么样的情境，才能让学生真正“经历”、“体验”科学探究的过程，才能有效地训练学生的心智技能这是本课题主要研究解决的问题。本课题侧重探讨生物课堂教学如何为学生创造模拟科学探究活动的问题。

2、模拟科学探究的基本方法

什么是模拟？据《现代汉语词典》解释：模拟就是“模仿”，按照某一种现成的样子学着做。“模拟科学探究”就是学生用自己已有的经验（或科学知识），模仿科学家科学探究活动，去探索（或探寻）问题（或现象）的答案（或原因）。

下面是本课题为学生提供的几种模拟科学探究训练的基本方法：

⑴ 方案设计法

方案设计法就是要求学生围绕“问题”设计一组实验方案，并观察与比较这组实验中产生的不同现象，从而找到解决“问题”的方法，或找到问题的答案。

问题由来：现有的七年级《生物》教材明确告诉学生鱼类适应水中运动的器官是鱼鳍，而鱼鳍有奇鳍（背鳍、尾鳍、臀鳍）和偶鳍（腹鳍和胸鳍）之分。另外，教材还明确告诉学生偶鳍的基本功能是维持身体平衡和改变运动方向。问题：如何通过实验验证鱼鳍的功能。

课前准备：课前准备有教师的课前准备和学生的课前准备，在本案例中主要是教师的课前准备。教师首先要围绕问题预计设想学生可能想到的实验方案，然后围绕可能有的方案准备实验材料，由学生根据自己的实验方案选择材料以有材料的量。本案例教师给学生提供的主要实验材料有：鱼缸，清水，鲫鱼和剪刀等实验工具和实验材料。让学生分组设计实验，通过实验探究鱼鳍的功能。

实验方案：教师对学生的实验归类后，得到以下三类方案。

第一类实验方案：这类实验用到一条鲫鱼。先剪去背鳍，然后把鲫鱼放回鱼缸。注意观察和记录鲫鱼游泳时身体还能不能保持平衡，结果鱼体基本保持平衡；再剪去同一条鱼的偶鳍（腹鳍和胸鳍），再放回到鱼缸，注意观察和记录鲫鱼游泳时身体还能不能保持平衡，结果鱼体不能保持平衡。

第二类实验方案：这类实验用到一条鲫鱼。先剪去腹鳍和胸鳍，并把鱼放回鱼缸。注意观察和记录鲫鱼游泳时身体还能不能保持平衡，结果鱼体不能保持平衡；再对同一条鱼剪去背鳍，再把鱼放回鱼缸，注意观察和记录鲫鱼游泳时身体还能不能保持平衡，结果鱼体不能保持平衡。

第三类实验方案：这类实验用到两条鲫鱼。先剪去一条鲫鱼的腹鳍和胸鳍，并把鱼放回鱼缸。注意观察和记录鲫鱼游泳时身体还能不能保持平衡，结果鱼体不能保持平衡；再剪去另一条鱼背鳍，再把鱼放回鱼缸，注意观察和记录鲫鱼游泳时身体还能不能保持平衡，结果鱼体基本保持平衡。

鱼鳍的功能是什么，教材已经明确告诉给学生，教师也习惯于将它作为一个简单的知识点传授给学生。案例中教师采用实验比较法，让学生根据自己已有的知识或经验提出猜想（假设），设计多种实验方案，并正确选择实验材料，最后还由学生评判确定哪一种实验方案最佳，结果学生小组一致选择了第一种方案，因为该实验方案既能得出实验的科学结论，又能节省实验材料。这种实验比较法既让学生自主获得了科学知识，又让学生经历和体验了什么是科学探究。

⑵ 实验探索法

实验探索法就是将某些问题作为学生探究的主题，进行开放性实验，通过学生亲身的“经历”和“体验”后，寻找解决问题的答案，或从中发现新现象，找到新规律的一种训练方法。如何实验、实验会得到什么结果，事先完全不知道，主要靠学生原有的知识（或经验）、技能与想象力，去探索，去发现，从中得到一些对学生事先不知道的现象或规律。这种实验探索法对学生独立思考、探索研究的能力会产生较大的作用。这种实验探索法与传统的学科实验教学有本质的区别，学科实验教学是让学生重复书本上的实验内容，从仪器装置到材料选择，实验步骤书本上都有详细的要求，学生的任务是按书本上要求操作。

让学生做解剖蚯蚓实验时，教师总是先用挂图或模具帮助学生辨别蚯蚓的外形，告诉学生蚯蚓的前端离环带近一些，便于学生能尽快区别蚯蚓的前端与后端，正确解剖与观察蚯蚓的结构。L老师也不例外，几年来，她一直是这样处理这个实验的。但去年L老师在上蚯蚓解剖实验时有了一个意外发现：男生M并不是用“环带”区分蚯蚓的前后端，他一连看了七条蚯蚓，发现经过酒精处理后蚯蚓，前端比后端要粗一些……

虽然这是一个意外发现，但也在情理之中。L老师在下一个班上课时作了一定修改，预先没有把蚯蚓放到酒精中处死，也没有利用挂图或模具来给学生讲解蚯蚓的外形特征，决定让学生自己去探究区分蚯蚓的前端和后端的方法。

结果有学生根据蚯蚓体表刚毛的方向辨别出前端和后端，顺着毛（顺着摸时不扎手）的那端是后端；绝大多数学生根据蚯蚓的爬行方向确定向前运动的那端是前端……

许多生物结构是肉眼是无法观察到的，借用实验材料和实验设备等，将肉眼观察不到的生物结构外显出来，从而解决问题或找到问题的答案。

在学习《种子和果实形成》时，教师明确告诉学生：蚕豆、黄豆、一串红和茄子都是双子叶植物。有学生提出：蚕豆和黄豆是双子叶植物种子是非常确信的，但不能确定一串红和茄子也是双子叶植物种子，原因是这两种种子不能像蚕豆和黄豆一样看到两瓣“豆瓣”，在学生看来，双子叶植物的种子都有较明显的两瓣“豆瓣”。对于学生提出的问题老师没有直接回答，而是让学生回家做小实验：分别把蚕豆（虽然三、四月份已不是蚕豆播种最适时期，但此时播种还是能发芽出土）、茄子、一串红和玉米等种子（种子经过一定处理）撒播在自家庭园内或花盆内，观察记录不同种子发芽出土特点，一段时间后，教师将学生观察的结果分析得出结论：蚕豆、茄子和一串红以二片子叶出土，而玉米以一片子叶出土。所以能否看到两瓣“豆瓣”不是区分单子叶和双子叶唯一的判断，而是主要根据种子结构特点来决定。

像茄子和一串红等种子结构较小，往往很难观察清楚，所以教师要引导学生通过实验将较难观察清楚的内在结构“外显”出来，这样既可以让学生掌握实验探究的学习方式，同时也很好地解答了学生的“问题”。

⑶ 专题讨论法

专题讨论法就是让学生围绕教师提出的有关问题，在群体（或小组）内相互交流个人的看法（或认识），从中获得对该问题的深入认识或进一步了解的一种方法。专题讨论时，通过群体成员间的多向信息交流，学生可以及时获得反馈信息，取长补短，完善自己的观点。专题讨论中学生不仅要发表自己的观点，同时也要对他人的观点提出自己的看法。因此专题讨论法有利于促进学生灵活地运用知识，提高分析问题与解决问题的能力。

学生作业中的“错例”是一种课程资源。“错例讨论法”就是教师选择学生解题方法或答案错误集中的习题，让学生进行专题讨论与分析，从而找到正确的解题方法（或答案）。

教师在学生学完减数分裂后，布置了这样一道同步练习题：甲、乙、丙分别表示某种生物（假设只含有两对染色体）的3个正在进行分裂的细胞，据图回答：

（1）甲图表示    ①     分裂的  ②     时期。

（2）乙图表示    ③     分裂的  ④     时期。

（3）丙图表示    ⑤     分裂的  ⑥     时期。

这是一道关于有丝分裂与减数分裂识图比较作答题。既考查了学生的观察、比较、理解能力，进而又考查了学生的知识迁移能力。

结果学生解题的错误答案集中在③、④、⑤。

教师在分析习题时没有直接给出正确的答案，而是先让几位学生说说自己的解题方法（或解题思路），然后教师再对原题进行一些变换，让学生在讨论新题中自己找到谁“错”与谁“对”的结论。

教师给学生的讨论题是：依据染色体数目能区别乙细胞和丙细胞，又根据什么区别乙细胞和丁细胞？该讨论题不但抓住了原题容易出错的点，还让学生真正理解为什么出错的原因。学生小组经过讨论，认为区分“细胞减数分裂”与“细胞有丝分裂”不仅要依据染色体数目，还要依据染色体的形态大小。

科学探究不拘泥于学生动手实验，学生“错例讨论”也是一种科学探究活动。教师善于挖掘教材资源以及教学内容中潜在的探究机会，让学生亲身“经历”和“体验”探究的过程，在自主探究中获得新的学习体验。案例中的老师没有直接说出练习题的正确答案，而是让学生对错例展开小组讨论，这种错例讨论法不但让学生自己得出了谁“错”与谁“对”的结论，而且还体验了小组讨论解决问题的方法。

3、模拟科学探究的基本教学程序

⑴ 心理准备。这一环节主要是让学生的兴奋中心向将要进行的学习活动转移或接近，唤起学生对即将进行的学习活动的兴趣与求知欲。教师主要是借助于某些实验，或把学生的问题设计成学生熟悉的生活情境，或教师形象生动的语言讲述，让学生回忆能解决问题的原有经验，或观看一些视听资料，让学生寻找或发现一些问题。这是训练学生心智技能的一个基础环节。

⑵ 感知教材。这一环节主要是学生通过自己的各种感觉器官接触教材，在大脑中形成教材的各种表象，获得对教材内容的感性认识。教师提供学生直接感知的各种机会，或者用图表、挂图、照片、影像资料，生动的口头表述，形象的文字描述等，帮助学生形成鲜活的、正确的表象。这是训练学生心智技能的一个主要环节。

⑶ 理解教材。这一环节主要是指学生通过抽象思维的加工，理解教材，形成概念，能独立做出判断与推理。学生对所给出的事物和现象，进行比较与分析，从而抽象、概括事物与现象的共性与个性。学生只有通过自主的思维加工、抽象概括才能真正理解教材，变成自身认知的一部分。这是训练学生心智技能的一个主要环节。

（三）模拟科学探究的课堂教学特征

1、与传授知识为主的课堂教学的比较

⑴模拟科学探究的课堂教学将培养学生科学素养作为目的

科学素养是学生了解和完成学习任务等所需要的科学知识、科学方法、科学态度和科学精神。

①让学生科学地获得知识。绝大多数生物教师的课堂教学以传授学科知识为主，重结果要甚于重过程，重标准答案要胜于智能开发。这种课堂教学能让学生获得许多现成的知识，但是这种知识只是停留在大脑中而不会应用，当学生面临新问题或未知现象时，就不能用已有的知识解决新问题或分析未知现象。模拟科学探究的课堂教学，则是引导学生对事物与现象主动地去研究，经过探究来理解知识的内在联系，从而达到灵地掌握和使用。

②让学生掌握科学的方法。探究事物（或现象）的本质，不但需要科学知识，更需要科学的方法与能力。绝大多数生物教师的课堂教学把知识传授作为主要目的，忽视科学方法的训练，致使学生虽然掌握了许多生物学科知识，但缺乏相应的科学方法与能力。模拟科学探究的课堂教学，则强调科学知识与科学方法的结合，在掌握知识的基础上发展学生的观察能力，实验假设能力、推理能力、交流表达能力等，也就发展学生装的科学探究能力。

③让学生养成科学的态度。科学态度是通过对科学知识的正确理解和科学发展的整体把握而形成的科学偏信念和习惯。科学精神是在探究新问题（未知现象）的过程中，逐步建立起来的科学价值观和心理取向。科学知识是暂的，具有不确定性，科学既是真实可信的，又是在不断发展的。模拟科学探究的课堂教学，让学生“经历”和“体验”知识的获得过程，从而形成实事求是、精益求精、谦虚谨慎，勤奋努力等科学态度，以及严肃认真、客观公正、独立思考、尊重事实、修正错误等科学精神。

⑵模拟科学探究的课堂教学重知识的获得过程

培养学生科学探究能力不能靠死记硬背知识，而是在科学探究活动中完成的。因此，模拟科学探究的课堂教学高度重视知识的获得过程，把科学学习方法放在极为重要的位置。模拟科学探究的课堂教学并不轻视知识，它强调掌握知识、完成学习相关任务的过程中得到思维、方法的训练，科学精神的养成。模拟科学探究注重学生掌握观察、实验以及现代信息技术等科学研究方法与技能。

⑶模拟科学探究的课堂教学强调以学生为中心

模拟科学探究的课堂教学，以学生而不是教师为中心，也就是说：学生对观察、提问、实验、推理、解释等探究活动环节既感兴趣（活动与学生的兴趣相匹配），又力所能及（活动与学生的能力相匹配），学生在教师的引导下独立完成，教师的职责在于促进这些活动的顺利进行，而不是代替学生找到答案（教师代替学生提出假设、教师代替学生寻找资料、教师代替学生做出结论等）。

⑷模拟科学探究的课堂教学是具有意义的学习

模拟科学探究的课堂教学是一种有意义的学习，具体表现在以下几个方面：

①探究问题具有潜在的意义。模拟科学探究常常以解决问题的形式进行，这就要求学生原有的知识和经验对于解决眼前的问题必须是充分的，先前的知识和经验在学生头脑里形成问题意识的基础。

②学生具有意义的学习心向。模拟科学探究需要学生具有强烈的问题意识的探索欲望，问题意识既是思维的起点，也是思维的动力。

③解决问题的过程是有意义的。模拟科学探究强调学生解决问题的过程成为有意义的，学生必须真正理解解决问题所具备的知识经验，这样才能让学生在有意义的思维方式上进行探索。

④内化知识的过程是有意义的。内化就是新旧学习材料的内容有机结合。模拟科学探究活动，它的意义在于将学生经过自己探索而自行发现新知识纳入到学生装原有的认知结构之中，真正内化为学生自己的知识，而原有知识经过吸收新知识后，本身也得到了改造与更新，这一点也是有意义的特征。

2、与科学家的科学探究活动的比较

⑴学生探究的问题与科学家探究的问题不同。学生模拟科学探究的问题有别于科学家们所研究的科学问题，它们在深度与广度上都有所不同。在课堂里，提出对学生有针对性和有意义的问题能够丰富学生的研究活动，但这些问题并不是深不可测，而必须是能够通过学生的观察或从相关渠道获得的知识予以解决。这些问题来源于学生、教师、教材、网络等资源，教师在引导学生识别这些问题上起到关键性作用，教师的作用在于让这些问题更为集中深入。

⑵学生收集资料方式与科学家收集资料的方式不同。科学家用感官或借助工具、仪器，通过自然情境下的观察和测量，以及在实验室中进行的实验来收集证明活动所需的资料。在某些情况下，科学家可以通过可控条件下获得资料和结果；在一些情况下，科学家可以通过不可控制条件下获得资料和结果，即对大自然系统和长期的观察来收集数据。

学生在模拟科学探究中，也要收集资料并对问题（或现象）做出解释。学生收集资料，一是通过观察收集（如动动植物等自然现象的观察与描述）；二是通过测量收集（如温度、距离和时间的记录）；三是通过实验收集资料（化学反应、物理反应等现象记录在报告和表格中）；四是通过教师、教材、网络等收集资料。

（四）模拟科学探究的特点分析

1、方案的预见性与问题的生成性。学生探究某一问题的答案或某一现象的原因，一般都是由教师事先预设好方案，包括目的、方法与步骤，材料与工具（器材）等，甚至结果都是在教师预设方案内。尽管一切是在教师的预设之中，但是这种预设常常要烙上教师的认知特点、知识结构等印迹，使得学生在实施方案时，常常有许多问题陆续生成，如工具的使用、仪器的操作、材料的选择等问题会随时出现。

2、结果的确定性与方法的不确定性。学生科学探究是对已知事物（或现象）的探究，是获得（或体验）已有知识的产生过程，它的结果是确定的，有时甚至是唯一的。但如何让学生去获得（或体验）已知事物或已有知识的产生过程，方法是多样的，学生自己从中选择，学生如何选择完全是受自己的知识结构、认知方式等影响，所以方法的选择是多样的，不确定的。

3、方法的科学性与过程的模拟性。尽管学生科学探究的方案是教师预设好的，但方法是科学的，这种科学方法是以学生正确获得学科知识为准的。学生经历、体验科学探究过程，从而获得解决问题的方法，或找到问题的答案，但它不能回到从前科学家对未知事物、未知现象的探究过程，从而获得对未知事物、未知现象的认识。

（五）影响科学探究的因素分析

1、受教师已有经验的制约。学生参与科学探究活动，既强调了学生的认识、情感、意志与行为的全身心的投入与高度统一，又坚持教师的主导作用，这种作用主要表现在以下几个方面：

①精心设计学生的探究活动；②选择和组织适当的教学材料；③做好教学组织安排；④指导教学过程。

学生的探究活动是通过教师的有效组织，从模仿到主动参与，逐步推进探究活动，完成探究任务。但教师的主导作用常常受自己的经验约束，从活动设计，到材料选择，直到活动推进，无不受教师经验的影响，它往往是从教师的知识结构、认知基础出发，使得学生的探究活动受到一定的影响。

L老师在第一个班上课时出现了“意外发现”，完全是基于她的“经验”。已经工作多年的她，多次这样上课，从没有学生提出异议，所以在她的心里已经默认了这是一种“经验”。既然是L老师的一种经验，所以一般不会随意去改变它。男生小M的“发现”，让L老师自然感觉到自己的“经验”已经不能满足于学生新的需求。她在下一个班上课时让学生自主探究蚯蚓的前端和后端。结果学生提出多种区分蚯蚓前端、后端的方法。假如没有男生小M的发现，那么这批学生只知道根据“环带”区分蚯蚓的前后端。

2、受学习时间条件的影响。许多国家的课程标准中，科学探究既是学习内容，又是学习方法。目的在于通过亲历科学探究活动，让学生既学到科学知识，又培养科学探究能力，同时增加对科学探究的理解。要实现这样的目标，时间确实是一个重要的问题，因为探究学习的确需要更多的时间。然而，在这个问题的理解上普遍存在误区，那就是我们往往是静态地、孤立地计算探究性学习所花费的时间，而没有考虑学生真正掌握知识为日后的学习所省下的麻烦。事实上，从学生真正理解的角度来计算，那种“堤内损失堤外补”的办法反而是效率更低的。

谈到时间的问题，还有一个相关的问题也是至关重要的，那就是探究性学习的选题。学科教学中选择探究性学习的内容自然要依据课程标准，但我们不可能也没有必要将所有的内容都设计成探究性的。最值得选择的内容，应该是对于学科来说具有核心和基础地位的那些概念和规律性知识，因为学生真正理解了这样的知识，就等于掌握了学科知识的主干，形成了扩充和扩展自己知识结构的能力。在这样的知识的学习上，多花一点时间是没有多大争议的。

主要参考文献

⑴钟启泉  吴国平  编《革新中国教育》教育科学出版社（2004年5月第1版）

⑵钱源伟  著《基础教育改革研究》上海科技教育出版社（2003年4月第2版）

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⑷张  社  张才龙  编《走向成熟——》上海科技教育出版社（2004年6月第1版）

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⑺张大均  编《教育心理学》人民教育出版（1999年7月第1版）

⑻顾志跃  著《科学教育概论》科学出版社（1999年2月第1版）

⑼郭  琪  等《科学教育/英国初中生物科学课程高考评析》（2000年第11期）

⑽钟启泉  编《现代教学论的发展》上海教育出版社（1998年）

⑾孙显元  编《现代国外自然科学家哲学思想》安徽科学技术出版社（1991年2月版）

⑿李醒民  编《科学的精神与价值》河北教育出版社（2001年版）

⒀彭蜀晋  等《现代理科教育的进展与课题》重庆出版杜（1990年）