摘 要：近年來(lái)，科學(xué)探究成為學(xué)界關(guān)注的熱點(diǎn)。本文基于對(duì)中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）收錄的近20年來(lái)國(guó)內(nèi)有關(guān)中學(xué)物理學(xué)科科學(xué)探究文獻(xiàn)的梳理，從科學(xué)探究的內(nèi)涵、評(píng)價(jià)方式、建構(gòu)等幾個(gè)方面進(jìn)行研究分析。研究發(fā)現(xiàn)，目前中學(xué)物理學(xué)科的科學(xué)探究主要集中于高中學(xué)段、科學(xué)探究評(píng)價(jià)方式的研究有待完善、缺乏對(duì)教師科學(xué)探究能力的研究。

關(guān)鍵詞：科學(xué)探究；普通高中物理；評(píng)價(jià)方式；物理新課標(biāo)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《課程標(biāo)準(zhǔn)》）給出“科學(xué)探究”的定義后，國(guó)內(nèi)學(xué)界對(duì)普通高中物理科學(xué)探究的研究熱度呈逐年上升趨勢(shì)。本文整理分析了國(guó)內(nèi)學(xué)界近20年來(lái)對(duì)普通高中物理科學(xué)探究的研究情況，對(duì)他們?cè)诳茖W(xué)探究的內(nèi)涵、評(píng)價(jià)、觀念建構(gòu)、教學(xué)策略、教學(xué)模式等方面的研究進(jìn)行梳理，期望能給未來(lái)研究科學(xué)探究的物理教育及學(xué)術(shù)工作者提供材料與幫助。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究過(guò)程

在中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫(kù)中，使用高級(jí)檢索，以“科學(xué)探究”為關(guān)鍵詞檢索，共有1.42萬(wàn)條結(jié)果。但由于科學(xué)探究的研究涉及多個(gè)領(lǐng)域及學(xué)科，我們?cè)俅翁砑印拔锢斫虒W(xué)”為主題精確檢索后，檢索到1606篇文獻(xiàn)。根據(jù)“被引”次數(shù)進(jìn)行排序，閱讀文獻(xiàn)內(nèi)容，手動(dòng)去除與研究主題無(wú)關(guān)的文獻(xiàn)，最終選取了“被引”次數(shù)較高的65篇文獻(xiàn)。通過(guò)精讀這部分文獻(xiàn)，粗讀其他引用或下載頻次較高的文獻(xiàn)，開(kāi)展文獻(xiàn)研究。

2 研究?jī)?nèi)容

某主題內(nèi)容的文章發(fā)表趨勢(shì)與該主題內(nèi)容受關(guān)注程度及研究程度成正相關(guān)?；谥袊?guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，繪制的2001～2023年主題為“物理教學(xué)”、關(guān)鍵詞為“科學(xué)探究”相關(guān)文章發(fā)文量折線(xiàn)圖如圖1所示?？梢钥闯?，自2017年新的《課程標(biāo)準(zhǔn)》發(fā)布以來(lái)，學(xué)界對(duì)科學(xué)探究的研究熱度再次高漲，2019年熱度到達(dá)新一個(gè)高峰，雖然2020年與2021年熱度略有下降，但總體仍然在較高水平。文章內(nèi)容主要包括對(duì)科學(xué)探究?jī)?nèi)涵的研究、科學(xué)探究評(píng)價(jià)的研究、科學(xué)探究建構(gòu)的研究等。

2.1 科學(xué)探究的內(nèi)涵

辭海對(duì)“探究”的釋義是“深入探討、反復(fù)研究”。課程標(biāo)準(zhǔn)在“學(xué)科核心素養(yǎng)”中對(duì)科學(xué)探究的定義為“基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問(wèn)題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制定方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋?zhuān)约皩?duì)科學(xué)探究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力”，并指出科學(xué)探究主要包括問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流等要素。

科學(xué)探究是學(xué)生在教育過(guò)程中，基于經(jīng)驗(yàn)、思維和情境，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的重要方式，也是對(duì)科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)探究過(guò)程的一個(gè)模仿。在不同的研究方向上，“科學(xué)探究”的內(nèi)涵也不完全相同。［1］從實(shí)踐方面看，科學(xué)探究體現(xiàn)物理動(dòng)手能力，從實(shí)用角度提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的技能，啟發(fā)問(wèn)題意識(shí)、質(zhì)疑精神與創(chuàng)新意識(shí)。［2］從物理實(shí)驗(yàn)視角看，科學(xué)探究是用于研究發(fā)現(xiàn)科學(xué)問(wèn)題，基于問(wèn)題提出猜想、收集證據(jù)進(jìn)而實(shí)證猜想的過(guò)程。［3］從學(xué)生學(xué)習(xí)來(lái)看，科學(xué)探究是學(xué)生形成物理素養(yǎng)和深化物理規(guī)律的重要學(xué)習(xí)途徑。［4］

2.2 科學(xué)探究評(píng)價(jià)的研究

對(duì)科學(xué)探究評(píng)價(jià)的研究，既可以了解學(xué)生探究能力現(xiàn)狀，又可以了解教學(xué)效果，進(jìn)而促進(jìn)教學(xué)方法和策略的完善。目前對(duì)科學(xué)探究評(píng)價(jià)的研究分為科學(xué)探究現(xiàn)狀、評(píng)價(jià)方式與評(píng)價(jià)指標(biāo)、探究層次與水平劃分三個(gè)方面。

2.2.1 科學(xué)探究現(xiàn)狀

目前中學(xué)物理教學(xué)中對(duì)科學(xué)探究的實(shí)施存在諸多問(wèn)題。

第一，對(duì)科學(xué)探究和學(xué)生實(shí)驗(yàn)不重視。其主要原因是當(dāng)前學(xué)生評(píng)價(jià)機(jī)制存在路徑依賴(lài)，以成績(jī)作為重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，家長(zhǎng)唯分?jǐn)?shù)論，不支持科學(xué)探究教學(xué)。農(nóng)村學(xué)校教育資源匱乏，缺少實(shí)驗(yàn)器材，難以開(kāi)展科學(xué)探究。

第二，用教師演示代替學(xué)生自主探究。教師不考慮數(shù)據(jù)有效性，以自我為中心，否定學(xué)生思想。［5，6］

第三，教師缺乏組織開(kāi)展探究式教學(xué)的正確操作策略和方法。對(duì)科學(xué)探究教育的實(shí)施簡(jiǎn)單化、平面化、刻板化；學(xué)生探究性學(xué)習(xí)與教師教學(xué)取舍不當(dāng)；重結(jié)果輕過(guò)程，注重知識(shí)的掌握，輕視方法的多樣性；把交流與合作當(dāng)作集體討論，導(dǎo)致課堂秩序混亂，難以堅(jiān)持探究教學(xué)。［7］

2.2.2 評(píng)價(jià)方式與評(píng)價(jià)指標(biāo)

在評(píng)價(jià)方式上，目前研究認(rèn)為適合評(píng)價(jià)科學(xué)探究的方式有三種：紙筆測(cè)量、現(xiàn)場(chǎng)觀察、工作單。其中紙筆測(cè)量成本低，有效性也低，但它是目前我國(guó)科學(xué)探究能力評(píng)價(jià)的主要甚至惟一方式；現(xiàn)場(chǎng)觀察有效性高，但成本也高，只能用于小規(guī)模的評(píng)價(jià)研究或探究教學(xué)過(guò)程的形成性評(píng)價(jià)；工作單則是介于紙筆測(cè)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)觀察之間的評(píng)價(jià)方法。［8］

在評(píng)價(jià)指標(biāo)上，有學(xué)者提出對(duì)學(xué)生“問(wèn)題意識(shí)”進(jìn)行評(píng)價(jià)，將“提出符合物理情境的問(wèn)題數(shù)量”作為一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。它包含兩種評(píng)價(jià)內(nèi)容：第一是從實(shí)際情境中提出問(wèn)題，第二是根據(jù)物理情境提出問(wèn)題的個(gè)數(shù)。［9］另外有學(xué)者根據(jù)科學(xué)探究教學(xué)評(píng)價(jià)體系指標(biāo)設(shè)計(jì)的基本原則以及科學(xué)探究教學(xué)評(píng)價(jià)體系的基本理念和教學(xué)實(shí)踐中的科學(xué)探究教學(xué)流程圖，采用德?tīng)柗品ê蛯?shí)驗(yàn)法等教學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)的基本方法，設(shè)計(jì)了科學(xué)探究教學(xué)評(píng)價(jià)體系的評(píng)價(jià)指標(biāo)（如表1所示）。［10］

2.2.3 探究層次與水平劃分

《課程標(biāo)準(zhǔn)》將科學(xué)探究劃分為5個(gè)水平，但是其劃分比較抽象，實(shí)際評(píng)價(jià)過(guò)程中難以清晰應(yīng)用。為此，有學(xué)者以《課程標(biāo)準(zhǔn)》中的5個(gè)水平為基礎(chǔ)細(xì)化了科學(xué)探究層次與水平。

部分研究者對(duì)我國(guó)學(xué)生的科學(xué)探究能力進(jìn)行了評(píng)估。評(píng)估結(jié)果顯示，我國(guó)學(xué)生在科學(xué)探究能力上存在明顯差異?？傮w而言，能夠達(dá)到高水平的學(xué)生很少，大部分學(xué)生處于中低水平。且隨著年級(jí)的提高，能力呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)。具體表現(xiàn)為，一般探究過(guò)程的能力水平偏低，提問(wèn)題能力的表現(xiàn)水平相對(duì)其他能力較高，收集證據(jù)和反思與評(píng)價(jià)能力較低。［11］學(xué)生不能準(zhǔn)確地提出和表達(dá)要探究的問(wèn)題，學(xué)生推理能力強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力弱，多數(shù)學(xué)生具有推理和預(yù)見(jiàn)能力，學(xué)生的思維方式單一，缺乏反思和批判能力。［12］

2.3 科學(xué)探究建構(gòu)的教學(xué)研究

2.3.1 科學(xué)探究建構(gòu)的途徑

探究教學(xué)是進(jìn)行科學(xué)探究的一種重要教學(xué)方式。有學(xué)者提出建構(gòu)以學(xué)生為主體的探究活動(dòng)的教學(xué)策略（如圖2所示）。［13］也有學(xué)者認(rèn)為解釋和論證是科學(xué)探究中的核心實(shí)踐，兩者相互作用，體現(xiàn)了科學(xué)探究的本質(zhì)，并援引論證驅(qū)動(dòng)的探究以及論證性科學(xué)探究這兩種典型策略來(lái)說(shuō)明如何實(shí)踐凸顯“解釋—論證”的科學(xué)探究（如圖3所示）。［14］

物理知識(shí)是科學(xué)探究的載體和基礎(chǔ)，科學(xué)探究過(guò)程是學(xué)生知識(shí)建構(gòu)的一個(gè)過(guò)程，科學(xué)方法的習(xí)得是科學(xué)探究的精髓，科學(xué)思想的啟迪是科學(xué)探究的靈魂。［15］物理教學(xué)既有科學(xué)探究的顯性特征，又有隱性特征。在科學(xué)探究的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生需要得到相應(yīng)的顯性材料，并將所獲得的顯性材料進(jìn)行一定程度加工，將加工過(guò)程中所滲透的方式方法進(jìn)行恰當(dāng)?shù)啬毶A，以逐步提高科學(xué)探究能力。

2.3.2 基于物理教材提高科學(xué)探究能力的研究

有學(xué)者通過(guò)分析70多年來(lái)人教版高中物理教科書(shū)中學(xué)生實(shí)驗(yàn)的科學(xué)探究特征演變，發(fā)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)的科學(xué)探究特征依次呈現(xiàn)出天然的、覺(jué)醒的和全面發(fā)展的三種類(lèi)型。于是，有學(xué)者提出通過(guò)循序漸進(jìn)的訓(xùn)練，逐步培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的能力，以形成基本符合科學(xué)規(guī)范的探究意識(shí)和素養(yǎng)（如圖4所示）。［16］有學(xué)者通過(guò)比較2019年與2004年版高中物理教材中科學(xué)探究活動(dòng)設(shè)計(jì)，提出教師需有必要、有意識(shí)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，統(tǒng)籌安排科學(xué)探究活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究要素更加均衡發(fā)展以及突破學(xué)科屏障，采取跨學(xué)科的方式實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究能力的提升。［17］

2.3.3 基于實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生科學(xué)探究能力的策略研究

物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為讓學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程可以促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究能力的形成。研究較多的有以下幾個(gè)方面。

第一，巧妙設(shè)疑。在物理課開(kāi)始，教師通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)展示的現(xiàn)象與學(xué)生長(zhǎng)期存在的前概念相沖突，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。［18］在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的“魔力”下，學(xué)生在探究過(guò)程中更加投入，帶著問(wèn)題進(jìn)行探究，積極主動(dòng)，有所作為。

第二，創(chuàng)設(shè)情境。提出問(wèn)題是實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更重要。學(xué)生自行思考分析后提出問(wèn)題，可以提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的動(dòng)力與興趣，［19］以此培養(yǎng)和提高學(xué)生科學(xué)探究能力。

第三，確定詳細(xì)且明確的計(jì)劃。制定計(jì)劃需要研究者掌握實(shí)驗(yàn)的基本原理和方法，知道需要的實(shí)驗(yàn)儀器，掌握科學(xué)數(shù)據(jù)分析的思路和方法。［20］教師根據(jù)學(xué)生提出的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)地分析，從各個(gè)方面考慮他們自己的實(shí)驗(yàn)方案。

第四，親歷探究過(guò)程。學(xué)生是課堂的主人，是科學(xué)探索的主體。鼓勵(lì)學(xué)生親自操作實(shí)驗(yàn)儀器，親自體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的發(fā)生和變化過(guò)程，并探索實(shí)驗(yàn)方法，這是因?yàn)閷W(xué)生自己探索的過(guò)程是他們思考的過(guò)程，是思維綜合的過(guò)程，是獲取知識(shí)的過(guò)程。學(xué)生通過(guò)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究本質(zhì)，既掌握了知識(shí)，又培養(yǎng)了探索新知識(shí)的能力。

第五，從實(shí)驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)是對(duì)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的真實(shí)記錄。只有經(jīng)過(guò)分析論證，才能形成具有普遍意義的物理規(guī)律。在組織課堂時(shí)，教師須引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)使用實(shí)驗(yàn)基本設(shè)備，理解操作意義和客觀記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3 研究結(jié)論

從獲取的文獻(xiàn)分析來(lái)看，學(xué)界對(duì)科學(xué)探究的研究逐漸增多，但是依然有不足之處。

首先，對(duì)科學(xué)探究的研究主要集中在高中階段。現(xiàn)有研究表明，在高中階段科學(xué)探究的實(shí)施過(guò)程中存在重視程度不夠、實(shí)施方法不當(dāng)、活動(dòng)組織不合理等問(wèn)題。因此，科學(xué)探究在高中物理教學(xué)中的有效實(shí)施還存在很大的改進(jìn)空間。

其次，對(duì)科學(xué)探究的評(píng)價(jià)方式的研究有待完善?？茖W(xué)探究能力培養(yǎng)是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，高一與高三學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的理解與掌握層級(jí)不同?，F(xiàn)有研究對(duì)科學(xué)探究的評(píng)價(jià)未區(qū)分年級(jí)，對(duì)不同年級(jí)學(xué)生科學(xué)探究的評(píng)價(jià)無(wú)清晰的標(biāo)準(zhǔn)。

最后，缺乏對(duì)教師科學(xué)探究能力的研究。教師在科學(xué)探究實(shí)施的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)起主導(dǎo)地位，只有教師深入理解科學(xué)探究，才能將其貫徹落實(shí)到學(xué)生科學(xué)探究的培養(yǎng)當(dāng)中。然而，目前對(duì)科學(xué)探究的研究主要集中在學(xué)生身上，對(duì)于教師是否具備科學(xué)探究的素養(yǎng)并無(wú)相關(guān)研究。

參考文獻(xiàn)

［1］黃開(kāi)智，喬翠蘭.對(duì)科學(xué)探究?jī)?nèi)涵的辨析——基于杜威實(shí)用主義哲學(xué)觀［J］.物理教師，2021，42（12）：2-6.

［2］張健，王華，李春密.核心素養(yǎng)視角下的高考試題評(píng)析——以2018年北京高考理綜物理試題為例［J］.物理教師，2019，40（10）：89-93.

［3］劉菊，鐘紹春，解月光.物理實(shí)驗(yàn)中開(kāi)放性問(wèn)題教學(xué)的幾點(diǎn)思考［J］.課程·教材·教法，2012，32（8）：112-118.

［4］王全，母小勇.模型與建模：國(guó)際物理教育新視點(diǎn)［J］.外國(guó)中小學(xué)教育，2009（3）：55-58.

［5］田春鳳.教師對(duì)科學(xué)探究本質(zhì)的理解及其對(duì)教學(xué)的影響——基于對(duì)一線(xiàn)物理教師的調(diào)查［J］.物理教師，2017，38（9）：74-76，90.

［6］孫彬.對(duì)初中物理課堂科學(xué)探究“分析、論證與評(píng)估”現(xiàn)狀的分析［J］.物理教師，2019，40（1）：45-49.

［7］原東生.初中物理科學(xué)探究教學(xué)現(xiàn)狀與策略［J］.課程·教材·教法，2008（5）：60-64.

［8］羅國(guó)忠.科學(xué)探究能力的評(píng)價(jià)方法［J］.教育科學(xué)，2007（3）：7-10.

［9］高岱亮，田春鳳，陳云麗.評(píng)價(jià)學(xué)生提出問(wèn)題能力的PTA量表初探［J］.物理教師，2016，37（1）：2-4.

［10］蔣永貴，項(xiàng)紅專(zhuān)，金鵬.科學(xué)探究教學(xué)評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建與實(shí)踐［J］.課程·教材·教法，2005（12）：60-64.

［11］劉東方.中學(xué)生科學(xué)探究能力表現(xiàn)及現(xiàn)狀測(cè)查［J］.東北師大學(xué)報(bào)（哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版），2018（5）：178-184.

［12］張軍鵬.理科學(xué)生科學(xué)探究能力現(xiàn)狀的調(diào)查與思考［J］.課程·教材·教法，2003（11）：43-46.

［13］葉歆，李春密.主體性物理探究演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略的建構(gòu)［J］.課程·教材·教法，2007（8）：60-62，72.

［14］鄧陽(yáng)，王后雄.凸顯“解釋—論證”的科學(xué)探究：內(nèi)涵、現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)踐策略［J］.全球教育展望，2015，44（10）：112-119.

［15］李雪林.物理教學(xué)要體現(xiàn)科學(xué)探究的本質(zhì)［J］.物理教師，2016，37（12）：9-11.

［16］謝孟耘，羅瑩.高中物理教科書(shū)中學(xué)生實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究特征的演變及啟示［J］.課程·教材·教法，2021，41（12）：94-100.

［17］張磊，周莉，尹悅.2019年與2004年版高中物理教科書(shū)科學(xué)探究活動(dòng)設(shè)計(jì)比較研究［J］.教育理論與實(shí)踐，2022，42（14）：34-40.

［18］徐衛(wèi)兵.科學(xué)探究 巧妙設(shè)疑 打造美妙課堂——“機(jī)械能守恒定律”例析［J］.物理教師，2013，34（11）：23-24，28.

［19］徐成華.關(guān)于“科學(xué)探究”中幾個(gè)要素的處理［J］.物理教師，2013，34（5）：23-25.

［20］徐衛(wèi)華.高中物理教學(xué)中科學(xué)探究要素的發(fā)掘與滲透［J］.物理教師，2017，38（11）：12-14.