• 美国RIP和4-H科学探究模型评析及启示
  • 2009-6-4 浏览() 【
  • 美国RIP和4-H科学探究模型评析及启示

    摘要:新一轮基础教育课程改革对教师教学方式的多样化提出了要求,其中特别强调了科学探究教学,这给我国科学教育工作者及广大教师提出了一个崭新课题。本文介绍了RIP和4-H两种美国常用的科学探究模型,希望能给我国科学探究教学带来一些启示。

    关键词:RIP;4-H;科学探究;模型

    当前世界各国都纷纷将科学探究作为科学教育的一个重要目标和方法。我国颁布的课程标准也将科学探究列为科学教育的第一目标。但是,由于科学探究在我国实行的相对较晚,对科学探究涉及的理论与实践问题尚缺乏深入地探讨,也没有建立在我国国情基础上的科学探究模型,这就使得有些教师对科学探究存在一些误解,要么认为科学探究存在固定模式,要么认为探究就是放任学生动手动脑。因此,有学者建议,在借鉴国外有关研究的基础上,建立适当的可以用来指导研究过程和教学实践的模型。了解国外发达国家相对成熟的科学探究模型,将有助于教师更深入地理解科学探究,对我国科学探究教与学产生有益的启示。本文将介绍两种美国常用的科学探究模型:RIP和4-H,希望能给我国科学探究教学带来一些启示。

    1 RIP和4-H科学探究模型

    1.1 RIP科学探究模型RIP

    (Research Investigation Process)科学探究模型是由美国神经科学家、科学教育家Robert Lands-man提出的,目前已被美国科学教师联合会(NS-TA,National Science Teachers Association)推荐为可资选择的科学探究模型。RIP通过提供给学生发现自己不明白问题的答案的技巧来提高学生学习的兴趣。在RIP科学探究过程中,学生们像科学家一样去观察、提出问题并尝试给出他们认为对其提出问题最好的答案,然后学生通过科学探究活动来检验这种尝试性解答的正确性。RIP科学探究模型在小学、初中、高中阶段略有不同,不过差异不大,三个阶段的模型都是有五个主要步骤,即引入、选择研究方法、收集数据分析结果、讨论并总结、报告。其中高中阶段的RIP科学探究模型如图1所示。

    Robert Landsman认为该模型的每一步都包含若干步骤:

    (1)引入(Introduction):a.观察;b.阐明研究的问题;c.收集背景信息;d.构建一个可解释的假设。

    (2)选择研究方法(Method):a.生成一个研究方案;b.鉴别研究主题、数量及资源;c.获取设备及其他必需品;d.确定实验步骤。

    (3)收集数据分析结果(Result):a.收集定性及定数据;b.组织并总结数据;c.分析数据。

    (4)讨论并总结(Discussion and Conclusion):a.复述主要发现;b.复述假设;c.讨论结果是否支持假设;d.讨论这些结果与先前研究的发现相比如何;e.给出结论。

    (5)报告(Presentation):a.准备口头陈述;b.准备书面陈述。

    1.2 4-H科学探究模型

    4-H是美国一项青少年发展项目,4-H是该项目名称四个单词的首字母,即head, heart, hand, health。4-H科学探究模型是美国俄勒冈州立大学(Oregon state university)4-H学校增益计划(4-HEnrichment program)的一个组成部分,目前该计划已经在美国多个州展开实验,并取得了较好的实验效果。4-H科学探究模型可以帮助学生及教师走出书本,走向以学习者为中心的体验程序。

    通过对4-H模型进行分析,可知模型的核心包含三个环节:操作(do)、反思(reflect)、应用(apply),五个阶段:体验(experience)、分享(share)、加工(process)、归纳(generalize)、应用(apply)(见图3)。其中第一阶段“体验”对应的是核心环节模型中的“操作”(do),探究小组提出一个问题或形成一个可以通过科学探究来解决的假设,并根据该假设设计科学探究的方案并实施,最后小组收集数据并完成数据表。在该阶段,教师应起到辅助引导的作用,引导学生提出有价值的问题或假设、倾听学生的构想与观点、留出足够的时间来引导学生对探究活动进行反思。第二阶段“分享”,教师通过提问小组或者个体的方式,让学生们反思自己所做的科学探究活动,并与他人分享。提问的问题可以包含以下内容:做了什么;看到了或者听到了什么;探究过程中哪些是比较难的,哪些是比较容易的等。第三阶段“加工”,在进行分享的基础上,教师应引导学生将讨论重心转移到对活动的反思上,引导学生思考活动是如何开展的,在进行探究活动的时候有哪些步骤,在探究过程中出现了哪些问题,这些问题是如何处理的,得到了什么结论等。分享和加工两阶段对应的是核心环节模型中的反思(reflect)。第四阶段“归纳”,讨论的个性化更强,引导学生讨论从探究活动中学习到了什么知识和方法。第五阶段“应用”,引导学生讨论如何把在该探究活动中学习到的知识和方法迁移到其他事物的学习中去。用图式可表示为:

    2国外科学探究模型对我国的启示

    2.1科学探究没有固定的模式但包含共同要素

    长期困扰我国科学教师的一个问题是:科学探究究竟有没有一个固定的模式。通过上文对国外科学探究模型的介绍可以看出,科学探究没有固定的模式,科学探究是一个复杂的过程,涉及到理论和实践领域中多方面的问题,不能将其简单化和程式化。科学教师在指导学生进行科学探究时,可以根据特定的学习者、探究的内容、具体的教学目标和不同的学习环境灵活选择科学探究的方式。在一个具体的科学探究活动中,教师应考虑探究活动的目标,是希望学生掌握某一特定的科学概念,还是发展学生对探究的理解,或者是培养学生某一特定的能力都会影响科学探究所进行的方式。虽然科学探究没有固定的模式,但是从上文的介绍中也可以看出,这些科学探究模型包含了一些共同的构成要素,即:探究活动都围绕科学问题、事件或现象展开,探究要与学生已有的知识相联系,教师要设法造成他们的思维冲突;学生通过动手做实验探究问题,形成假设并验证假设,解决问题,并为观察结果提供解释;学生分析、解释数据,并将其观点进行综合,构建模型,利用教师和其它来源所提供的科学知识阐述概念及解释;学生拓展新的理解、发展新的能力,并运用所学知识于新的情境;学生和教师共同回顾并评价所学内容和学习方法。某个科学探究活动不一定包含探究的所有基本特征,但也应至少体现某些特征。

    2.2科学探究不是按照要素进行的线性过程

    在进行科学探究教学过程中,教师们可能还存在一个误区,认为科学探究是按照课程标准所提出的七要素进行的线性过程。实际上,科学探究是人类在长期认识自然的过程中逐步形成的通过实验来认识自然的方法,有的可归结为七个要素,有的归结为五个要素,有的可归结为八个要素,通过RIP和4-H模型我们可以看出,在不同的模型中,可能包含不同数量的要素,同时,科学探究不是按照要素进行的线性过程,所以,科学教师在指导学生进行科学探究的时候,应改变科学探究是线性过程的错误认识,避免把科学探究作为一种程序化的进程而将科学探究形式化。

    2.3科学探究能力是一种具有复杂结构的高层次能力

    通过对国外科学探究模型的分析介绍可以发现,科学探究能力是一种具有复杂结构的高层次能力,它包含了诸如观察、测量、记录、假设、编码、图式化、模型化等具体技能,更包含了控制变量、元认知、问题解决、批判思维、作出决策等方面的综合能力。我国的传统教学重视基础知识和基础技能,这些构成了科学探究能力发展的基础,但是仅仅具备了这些知识和技能并不一定能探索新知识、解决实际问题,要想具备探索新知识、解决实际问题的能力,还必须具备更高层次的复杂的综合能力,而这正是科学探究能力所蕴含的。所以,新课程强调科学探究能力的培养与培养基础知识和基本技能并不冲突,而是要在“双基”的基础上发展学生更高层次的能力。

    参考文献:

    [1] 郭玉英.学生的科学探究能力:国外的研究及启示[J].课程·教材·教法,2005(7):93-96.

    [2] 蔡彩虹.国外几种科学探究模型评价及启示[J].化学教学,2006(9):28-31.

    [3] Robert E.Landsman. Scientific Inquiry through Critical Think-ing Using the Research Investigation Process(RIP):Year 2004-2005Implementation

    [EB/OL].http://www.anovascience.com/pdf%20files/Manoa Pre-post-Assessment

    Summary.pdf.2007-6-20.

    [4] Virginia D.Bourdeau.4-H Experiential Education-A modelfor 4-H Science as Inquiry[J/OL].Journal of Extention,2004,42(5).

    http://www.joe.org/joe/2004october/tt3.shtml.2007-6-25.

    [5] Marilyn N. Norman&Joy C. Jordan. Using an Experiential Model in 4-H

    [EB/OL].http://www.monroe.ifas.ufl.edu/pdf/4h/Us-ing%20an%20experiential%20Model%20in%204-H.pdf.2007-6-25

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