三、美国科学探究教学对我国的启示

1探究活动的设计要有科学的理论作指导

    从上面两个典型的以科学探究为主的项目来看，一个成功的探究活动设计要有科学的理论为指导。例如STC项目探究活动的设计就是以对儿童的研究和美国国家科学课程标准为指导。FOSS项目探究活动的设计建立在现代脑科学研究新成果之上：

    ●脑是如何工作的?

    ●人是如何进行思维和学习的?

    ●知识与我们对周围世界的理解有什么关系?

    FOSS将这些理论研究结果运用到适当的课程中，并对学习活动进行了精心的安排，以便使学生很容易地就掌握了新的概念。每一发展阶段都有典型的例证说明学生能够学什么和喜欢学什么。只有依据科学理论才可以使学生在有限的时间里高效地学习知识，学会应用知识。脱离科学的理论指导，盲目的设计探究活动或进行其他教学活动，只能费力费时，而得不到预想的效果或适得其反，也不利于学生的成长。因此，教师在设计科学探究活动时应该在科学的理论指导下，结合其他相关研究成果科学的设计教学活动。

2.科学探究是硬道理

    科学探究教学已越来越成为科学课程的重要组成部分，科学探究的理念也己经深入人心。而物理学习的主要目的不仅仅是掌握物理知识，更重要的是让学生通过学习物理知识，学会学习，学会探究，培养科学素养。学生在进行科学探究时不仅能产生浓厚的学习兴趣，而且还能感受到自己的失败与错误。通过纠正错误，逐步走向正确，真正体会到成功的喜悦，感到自己的存在价值。意义不能给予，只能发现，富有探索性的物理学习实践是发现物理现象背后意义的关键，亦是科学素养形成的过程。当然，科学探究并不是唯一的学习方式，教师可以根据自身、学校、学生的实际情况选择适合的学习方式。但通过世界各国科学课程改革的实践，科学探究确实是学生学习科学知识的最有效途径之一。

3.注重培养学生的各种能力

    不论STC项目还是FOSS项目，都非常注重在科学探究活动中综合地培养学生的各种能力。例如STC项目在探究活动中就注意培养学生的语言、艺术、社会研究的能力等等。FOSS通常围绕一个主题整合了语言、数学、社会等各领域的学习。FOSS项目在科学探究活动中通过一系列的拓展活动来综合地发展学生的能力。每个探究活动主题之后都有一篇阅读材料，让学生了解相关的背景知识，发展学生的阅读能力；有的探究活动通过让学生为自己的“产品”设计海报或宣传画来发展学生的语言和艺术能力等等。

    例如，在“树”这个主题单元中，让学生观察春天、夏天、秋天、冬天的树，口头或书面表达树在不同的季节的变化(发展语言能力)，画出不同季节的树(发展艺术能力)，和测量不同季节树干的周长〔发展数学能力)等等。

    科学探究活动的设计实际上是一个综合的“工程”。要从学生成长的长远目标来宏观地考虑，突破学科的界限，立足本学科，综合地发展学生的各种能力。

4.充足的课程资源作支持

    设计的科学探究活动能不能得到有效的实施，其中关键的一条就是有没有充足的课程资源作支持。STC、FOSS项目都为教师提供了很好的后备支持。例如，每个STC单元都附有教师指导手册、学生活动手册、材料和工具，为教师和学生解决后顾之忧。教师指导用书是FOSS教材中最重要的部分，是上百个教育者的聪明才智和经验的集中体现。工具箱为班级提供了整理好的高质量的材料。教师备课所需的录像展示了经验丰富的教师怎样为每一个活动做准备的情况，为教师备课提供了参考。科学故事、阅读材料可以丰富学生的科学体验，提升学生对科学概念和观点的理解。网站则为教师、学生和家长建立了联系和交流的纽带。科学探究活动在设计时要考虑到现有的课程资源，使课程资源得到充分的利用。同时我国也应大力开发课程资源，使教师和学生在开展科学探究活动时减少后顾之忧。

初步实践研究表明科学探究活动在设计时主要有以下几个问题：

1.怎样设计科学探究活动的情景假设

    假设的类型包括预测性假设、相关性假设与因果性假设。预测性假设是对事物或者现象存在的某些情况，特别是与众不同的情况或者差异情况进行的推测判断。相关性假设主要是对事物或现象之间的相互关系进行推测，一般情况下，如果事物或现象之间的关系不够明确，可以用相关性假设。这里的关系主要是相互影响的方向(正面影响，还是负面影响)、程度(影响的程度大小)。因果性假设是对事物或现象之间的相关关系中，比较突出的因果关系进行的推理判断。如“轨道的设计对小球下落速度的分析”等等。当然，有些科学探究活动涉及到的研究具有综合性，可能包括上面的两种或三种假设。

2.科学探究活动研究方法的设计

    研究方法主要是指：你需要找到相应的证据，来证明假设的各种方法。证据就是能够在不同方面确定事实或现象的资料，很多研究方法就是帮助你收集资料(证据)的手段，如观察、考察、访谈、文献研究、问卷调查、模拟实验与实验等等。研究方法的设计主要是依据不同科学探究活动的特点，选定适当的研究方式与资料收集方法，如观察法、问卷法、访谈法等。

3.进行科学探究活动的条件

●物质条件

包括实验设备、考察或调查的工具（如放大镜、望远镜、标本盒）、研究记录本或录音机、照相机、外出交通工具等等。

●人力条件

包括研究者与合作伙伴的已有知识、技能和经验，还包括访谈或调查对象、研究者的时间与精力、能够找到这一领域的专家担任顾问等等。

●财力与信息

研究需要的费用（购买实验器材、印制卡片或问卷等）、计算机互联网、图书资料中心等等。

    最佳的设计方案应该用最少的时间、最少的费用，设计的探究活动最有成效。这需要教师发挥创造力，尽可能优化探究活动的设计，创造条件来完成科学探究。

4.科学探究活动的“作业”形式

“作业”的形式一般包括:观察报告、小论文、制作PowerPoint幻灯片报告自己的发现、制作网页或者用传统的方法，制作板报、手抄报等。

4.1科学探究活动设计的定议

1.注意灵活性

2.注意调动学生的多种感官

3.加强有挑战性的提问和相互之间的交流

4.让学生自己去“发现”

5.注意探究活动的新奇性

6.发展学生的综合能力

7.注意科学探究活动的循序渐进

4.2科学探究活动设计的原则

1.符合学生认知特点

2.手、脑并用，突出科学探究

3.强调学生自主性

4.简便易行