科学发现学习的研究初探

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1、科学发现学习的研究初探科学教育将目标指向培养公民的科学素养，科学发现学习这一学习方式能有效促成科学教育目标的实现。当前，国外对科学发现学习的研究已涉及认知机制、过程步骤、环境设计开发，国内的研究也包括理论、实践等方面。科学发现学习环境的使用总是差强人意，究其原因是设计开发时忽略了对环境的概念设计，应当运用学习者中心设计方法对科学发现学习环境进行概念设计。　　关键词科学发现学习研究现状概念设计　　：G442：A　　　　SurveryofScientificDiscoveryLearning　　andmunication,YangzhouUniv

2、ersity,Yangzhou,Jiangsu225002)　　AbstractThegoalofscienceeducationisthetrainingofscientificliteracy,scientificdiscoverylearningistheefficientechanism,procedure,thedesignanddevelopofenvironment,theresearchofchinainvolestheoryandpractice.Buttheuseofscientificdiscoverylearninge

3、nvironmentisbarelysatisfactory,thereseaonistheignoreofconceptdesign,soit'sentethod.　　Keyquest、InteractivePhysics等，这些学习环境采用了以学习者为中心的设计方法，为了支持学习者进行科学发现学习，提供了大量的支架，表现为一系列工具。　　2科学发现学习的研究现状　　2.1国外研究现状　　目前，国外对于“科学发现学习”的研究集中在认知机制、过程步骤、环境开发等方面。　　从认知机制看，科学发现学习属于特定领域内定义良好的问题解决活动。在大多数

4、的问题解决活动中，问题解决活动只在一个问题空间中展开。而在科学发现学习活动中，学习者需要不断地设计实验、收集数据，并猜想数据背后的规律，直到实验数据能够支持所猜想的规律。因此，这里学习者的问题空间包括两个子空间：一是学习者设计的实验在记忆中的映射，称为实验空间(experimentspace)；二是由学习者猜想的所有可能存在的规律构成的假设空间(hypothesisspace)。Klahr和Joolingen等人提出了科学发现的双重搜索理论(ScientificDiscoveryasDualSearch，简称SDDS)。②③在SDDS的基础上

5、，ESDDS进一步将假设空间分为了变量空间和关系空间。　　从过程步骤看，发现是同化概念和原理的心理过程，包括观察、分类、测量、描述、推理等活动；探究是确定问题、建立假设、设计实验、收集数据、作结论的过程，除了发现的各种活动外，它还包括预测、实验、控制变量、实验、解释数据、及交流等活动。④对于科学发现学习的过程，不同的研究者在不同时期的观点各有侧重，如：VanJoolingen和deJong早年将它描述为一系列细节过程，如“归纳出一个变量”、“推翻假设”等；Quintana则提出应包含“产生假设”、“过程管理”以及“反馈、评价”。目前比较常用的

6、是deJong等提出的，将科学发现的过程定义为“分析问题”、“产生假设”、“实验”（设计实验、预测、数据阐释）、“得出结论”和“评价”等五个阶段，贯穿这些阶段的还有用于计划和引导学习过程的“学习管理或控制”工具。⑤　　由于现实世界中的种种限制与计算机仿真技术的发展，越来越多的研究者正着眼于设计与开发基于仿真技术的科学发现学习环境。已知的科学发现学习环境包括：Simquest、quest的“假设编辑器”(HypothesisScratchpad)等。　　2.2国内研究现状　　国内并没有明确提出“科学发现学习”的概念，而是用“发现学习”、“探究学

7、习”体现科学发现学习的思想。在相关文献中主要分为两类：理论类和实践类。　　理论类，一是从学习方式的角度将发现学习、探究学习、研究性学习进行比较。二是强调学习方式的变更对教与学各方面的要求，要求老师以学习者为中心，在教学方法和策略上采用探究式、发现式、研究式教学；同时将科学探究与科学知识、情感态度价值观等并列为主体的评价方面等。还有文章着重描述采用探究、发现思想在激发学生动机、培养学生创造性思维、提高科学素养方面具备作用，这种教育思想一定程度上也帮助了特殊教育的展开。　　实践类则是在日常教学中运用发现、探究的思想进行教学的案例，大多集中在数学、

8、化学、物理、生物、自然领域，参与探究的学生多为幼儿、小学、初中阶段。在具体的实施时，大致包括：发现问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、表达与交流、评价反