世纪伊始,我国基础教育课程改革逐步展开,在若干教改实验区内,新的科学课程(包括各理科分科课程)标准正在试行。科学课程标准有着全新的理念,它要求面向全体学生、立足学生的发展、提倡合作学习、体现科学的本质、突出科学探究,并反映当代的科学成果;从目标上看,新课程要求全面提高学生的科学素养;从课程内容上看,它要求从封闭走向开放,要求增强与生活和社会的联系、与现代科学技术的联系、与人文背景的联系;从评价上看,它要求改变过分强调甄别和选拔而忽视内在激励和发展功能的观念,从提高学生的科学素养出发,建立评价主体多元、评价内容全面、评价方式多样的评价体系;从学生的学习方式来看,它要求变被动接受为主动探究,充分调动学生学习的积极性和主动性[1](237)。而倡导科学探究式学习是新一轮课程改革的重中之重,传统的接受式学习注重知识与技能的传授,而科学探究式学习则重视科学方法的训练、科学研究过程的体验和各种能力的培养。通过对科学探究式学习的研究和实践,能加深人们对“科学本质”的认识、有利于人们从“现代社会需求的变化”和从“教育本质”的角度来认识科学探究式学习的意义,同时对提高师生素质,培养创新人才,实施素质教育以及科教兴国战略都具有重要的意义。
1.科学探究式学习有利于学生加深对“科学本质”的认识
科学是反映自然、社会和思维等各个领域的客观规律的知识体系,也是一种认识活动。它适应人们生产斗争和阶级斗争的需要而产生和发展,是人类改造自然的实践经验的总结,它为人类提供了认识自然的精确的、有效的工具,也为人类认识、改造世界提供了指南。科学主要研究自然界的物质形态、结构、性质和运动规律,它包括数学、物理学、化学、天文学、气象学、海洋学、地质学和生物学等基础学科,以及材料科学、空间科学、农业科学和医学科学等应用学科。虽然科学理论不是绝对的真理,但自从科学产生以来,人类对自然界事物的发展规律的认识就越来越正确、越来越深入。科学探究是科学知识形成过程的本质特征,课程中的科学探究是指学生用以获取知识、体验科学过程、领悟科学思想观念、学习科学方法的各种活动,它实质上是一种模拟性的科学研究活动。。那么,科学家的科学研究有什么特点呢?科学家的科学研究过程,就是科学家运用科学的方法、通过探索的途径去发现人们尚未认识的科学事物及其规律的过程。。科学发现的历史也就是科学探究的历史,没有探究就不会有发现,也不能确认理论的正确性和不断扩展人们对自然的认识[2](3)。让我们举科学史中的一个典型例子来说明这种观点:
案例:大陆漂移学说的确立
19世纪关于地壳构造理论,大陆固定论占统治地位。它认为地壳只有地槽在垂直方向上的运动,而没有水平方向上的运动(地台是稳定不动的)。
20世纪初,向大陆固定论发起挑战首先提出大陆漂移说的是德国的地质学家魏格纳。魏格纳早年参加去格陵兰岛的探险队,岛上巨大的冰山缓慢的运动给了他极深的印象。1910年的一天,魏格纳偶然翻阅世界地图,发现大西洋两岸轮廓线有惊人的相似性,次年他又在一本文献中看到有人根据古生物学的证据,提出巴西和非洲曾有过陆地连接的观点,这引起了他莫大的兴趣。于是他产生了大陆漂移的猜想,并开始搜集资料和查找证据。
他从古生物学、地质学、古气象学方面收集证据:大西洋两岸存在许多生物的亲缘关系,如有海牛、肺鱼、驼鸟等;在非洲和南美洲发现了二亿多年前小型的爬行动物中龙的化石;大西洋两岸的岩石、地层和皱褶构造有许多相似性和连续性;两极地区有过热带沙漠,赤道地区有冰川的痕迹。
1912年,魏格纳在法兰福克地质学会上做了“大陆与海洋的起源”的演讲,大胆提出了大陆漂移的假说。1915年出版了《海陆的起源》一书。大陆漂移说的提出激起了地质界的轩然大波,1926年在美国召开了关于大陆漂移理论研讨会,与会的14名著名的地质学家只有5人支持漂移理论,2人弃权,7人反对。在一片反对声中,魏格纳坚持信念,继续收集证据,为测定格陵兰岛相对欧洲大陆的漂移速度,他第四次考察格陵兰,由于疲劳过度,心力衰竭,倒在了茫茫的雪原上,为科学事业而献身。
大陆漂移说在20世纪50年代前未被人们公认,有其内在的原因:
① 证据还不足以驳斥反对者;
② 形成大陆漂移动力的解释不能令人信服;
③ 海洋探测技术还没有发展到相应的水平。
50年代以后,大陆漂移说复活,导致其复活的原因,一是古地磁学的研究;二是海洋地质学的研究;在此基础上海底扩张说和板块理论建立起来了。从大陆漂移说的提出到板块学说的确立,构成了一场名符其实的现代地学革命。1969年阿波罗11号登月飞行在月球上放置了第一只激光反向器,利用它测量地球上不同测点的距离。80年代中期,设在5个板块上的12个测点,根据卫星激光反射测量的大量数据,已确定夏威夷与日本之间正以
在科学史中,有着无数灿烂辉煌发现的诗篇,以上只是其中的一例,其探究过程都充满着艰巨性和创造性,洋溢着科学精神,渗透着科学探究的思想和方法。科学需要探究,从探究的事例中,我们可以领悟到科学的本质特征;自然界是可以被认识的,探究是认识自然最有效的途径;科学强调理论对自然现象有解释和预见的功能,科学还强调和尊重经验事实对理论的检验;科学是一个开放的系统,科学知识具有相对的稳定性并不断发展和进步,科学与技术和社会有密切的联系和互动的关系。从过程的意义来看,科学的本质就是探究,是不断地追求真理和不断地修正错误,是不断地创新。学习科学,如果只是学习科学的结论,而忽视了对科学探究过程的理解和体验,那就不能很好地理解科学的本质。通过理解科学本质,开启全民的智慧,激发全社会的精神力量,使蕴藏于每个人身上的潜能和优势得到激扬和发展,从而唤醒全体国民的创新精神和创造活力。要实施科教兴国的战略,真正发挥科学的巨大社会作用,就必须在全社会开展创新教育,用科学的理性之光普照人们的心田,驱散愚昧和污秽,激发全体人民不断思考、不断探索,使科学探究的精神凝聚为全社会的精神力[3](33)。因此,对科学本质的理解是我们强调科学探究式学习的一个重要的依据。