《化學學科探究式教學研究及探究活動的設計與開發研究》

《化學學科探究式教學研究及探究活動的設計與開發研究》

項目計劃與進展

（杭州會議）

王磊
北京師范大學化學教育研究所
2011年4月

感謝高雄師范大學洪振方博士的精彩報告！

探究的模仿不等于理解了探究的智慧

理解探究活動背后的科學思考策略和元認知思考策略；

從內隱到明示，從直接講授到活動后反思

對創造思考的切斷式理解

探究教學與創造性的重要評量標準

增加開展非結構性、開放性探究

原有探究教學的重新改造

創造性探究教學的策略

示范創造過程、鼓勵產生創意（重組已知、重設問題、發現隱藏因素等）、允許犯錯、探究錯誤

鼓勵創意合作

重視基于學生之間的差異促進生成性探究

本課題的研究意義
    
     
本課題旨在通過研究，豐富化學學科探究教學的相關理論，推動探究教學的實踐與發展，開發促進學生探究學習的教學資源。

1.建構促進創新人才培養的中學化學科學探究教學的理論和方法；

2.探索基于化學探究式教學發展科學思維培養創新能力的實踐模式和經驗；
   
3.開發基于化學探究學習發展科學思維培養創新能力的有效教學資源。

化學探究教學的研究與實踐現狀

主要進展：
探究教學的主要特征、基本要素比較共識；
探究教學實踐觀摩課已經普遍；
探究教學的類型已經比較豐富、方法和手段已經多樣；
探究教學的實施策略已有研究和實踐；
基于實驗的探究和基于真實應用背景的探究都有較多實踐；
與元素化合物知識有關的探究教學比較成熟。

主要局限：

較多表面活動，較少高級思維過程；
較多總結歸納，較少解釋論證，更少批判質疑；
較多假設檢驗，較少假設創造，更少主動提出問題；
較多一次性探究，較少生成性和多輪次探究；
較多統一限定的探究，較少開放發散的探究；
較多基于知識解析的探究，較少促進認識能力發展的探究；
較多強調一般探究環節，較少體現學科觀念和思路方法；
較多基于元素化合物知識的探究，較少有關概念原理知識的探究。
……

忽視對科學探究活動的思維過程的研究與實踐；

忽視學生科學探究實踐與核心科學概念之間的融合和促進發展關系；

忽視體現探究式教學對高級思維能力和創造力培養的功能價值。

科學探究-知識理解-高級思維-創新能力？

研究思路

    
抓住高級思維這一核心作為突破點，既體現對一般探究教學實踐及其研究只關注過程環節的深度突破，又體現對創新能力本質的聚焦,并將探究教學與創新能力培養通過高級思維能力建立起本質上的聯系，將科學探究教學與創新能力培養落到實處。

創造力的過程

敏銳的洞察到問題、知識的不足、缺漏、遺失、及不一致；確認困難、尋求解答、做猜測、或者形成假說可能地修正且檢驗它們；以及交流結果（Torrence,1967)。

Ebert & EbertII(1998)從創造產品角度定義創造思考為:個體在直覺和背景知識之間做認知搜索，以發現patterns, relationships, 以及形成perspectives.

發散思維是核心
創造思維和創新人格
知識技能、創造思維、創新人格

1.探究問題要素
     1.1物質性質探究
     1.2物質分離探究
     1.3物質檢驗探究
     1.4物質反應規律探究
     1.5物質組成與結構探究
     1.6描述探究（是什么）-關系探究（怎么樣）-因果探究（為什么）-開發探究（怎么做）

2. 探究過程要素
     2.1 提出問題；2.2.形成假設
     2.3 設計方案；2.4 進行實驗
     2.5 收集證據；2.6 解釋結論
     2.7 交流表達；2.8 反思評價

3. 探究思維要素
     3.1 假設創造-系統假設-化學預測與猜測
     3.2 假設檢驗-變量控制-方案設計與實施
     3.3 分析綜合-抽象概括-歸納推論
     3.4 演繹推理-模型建構-理論解釋
     3.5 反思論證-批判質疑-優化改進

4.探究水平要素
     4.1 執行-解釋-選擇-評價-創新水平
     4.2 定性探究-定量探究
     4.3 實驗探究-其他形式探究
     4.4 局部探究-完整探究

5.探究背景要素
    5.1生產、生活實際
    5.2科技動態信息
    5.3實驗現象事實
    5.4習題性問題

6.探究知識技能基礎要素
    5.1元素化合物知識
    5.2概念原理知識
    5.3過程方法

7.探究教學目的要素
    7.1 獲得知識和方法
    7.2 應用知識和方法

8.探究物質條件要素
    8.1 實驗條件（裝置、儀器設備、實驗條件、操作步驟）
    8.2 其他條件

9.探究教學環境要素
    9.1 課堂內探究-課堂外探究-課內外結合探究
    9.2 實驗探究-其他探究
    9.3 紙面探究-實做探究-數字模擬探究

設計每一個探究活動及其教學就是對上述變量要素（可以單選也可以多選）的確定。

本研究提出：
    
應以科學探究活動作為高級思維的培養和評價手段；
    
以發展高級思維作為培養創新能力的核心；
    
以核心科學概念的理解與認識作為高級思維的載體和工具；
    
實現科學探究-知識理解-高級思維-創新能力四者之間的整體協同培養。

在理論上著重研究：
 
1.科學探究-知識理解-高級思維-創新能力四者之間的關系；

2.學生化學相關的科學探究能力與高級思維發展層級模型的建構；

3.促進學生科學探究能力與高級思維發展的化學課程設計；

4.基于化學探究學習的學生高級思維發展水平及創新能力的評價方法；

5.創造性探究教學模式的理論與方法

在實踐方面著重研究：

1.實踐和推廣基于化學學科的創造性探究教學；

2.化學探究教學對促進學生高級科學思維能力發展的影響；

3.提高學生化學探究學習思維水平的教學策略；

4.探究教學促進化學核心知識的理解與應用；

5.高質量化學探究內容及活動的設計與開發；

6.化學教師探究教學觀念和有效教學行為的發展。

本項目理論研究以北師大化學教育研究所的研究團隊為主，實踐研究以項目學校為主。

實驗學校可以選擇1-n個研究子課題。其中4類研究是必做課題，1-3類任選至少1個課題，重要課題會有2所學校分別承擔。

項目學校子課題構成

1類：初高中化學創造性探究教學的實踐研究
     
初高中化學創造性探究教學的實踐研究-基于元素化合物教學

初高中化學創造性探究教學的實踐研究-基于概念原理教學

中學化學實驗創新案例研究----基于化學實驗DIY模式

2類：探究教學對學生學習和教師發展價值的相關研究

探究教學促進學生化學核心知識理解與應用的實驗研究（系列）

基于家庭探究實驗促進學生對化學知識的理解和應用的研究……

化學教師對探究教學的觀念及認識的調查及其轉變研究

化學教師探究教學行為有效性的診斷及其提高策略

基于化學實驗探究教學課例的優化實踐促進教師專業發展

3類：基于探究教學發展學生高級科學思維培養創新能力的教學策略（實踐）研究

基于化學探究教學發展中學生發現問題和假設預測能力培養創造力的教學實踐研究

基于化學探究教學發展中學生實驗方案設計能力培養創造力的教學實踐研究

基于探究教學發展中學生解釋論證和概括推論能力培養創造力的教學實踐研究

基于探究教學發展中學生質疑和批判思維能力培養創造力的教學實踐研究

基于探究教學發展中學生協作交流能力培養創造力的教學實踐研究

基于探究教學發展中學生對科學本質的認識培養創造情意的教學實踐研究

提高中學生化學探究活動思維水平的教學策略研究

設計定量探究活動，提高學生計算能力的教學實踐

4類：促進學生創造力發展的化學探究活動設計開發

1. 探究活動的教學內容分類

（1）必修課化學概念原理的探究學習；

（2）必修課元素化合物知識的探究學習；

（3）選修課化學概念原理的探究學習；

（4）選修課元素化合物知識的探究學習；

（5）學生與化學相關的研究性學習活動

2. 探究活動的化學分類

（1）探究物質性質的活動；

（2）探究物質分離或檢驗的活動；

（3）探究物質變化規律的活動；

（4）探究物質制備與合成的活動；

（5）探究物質組成與結構的活動；

3.  探究活動的思維發展功能分類

（1）側重發現問題和假設預測的探究活動；

（2）側重實驗方案設計的探究活動；

（3) 側重解釋推論和概括結論的探究活動；

 (4) 側重質疑和批判的探究活動；

（5）側重協作交流的探究活動；

（6）側重認識科學本質培養創造情意的探究活動。

4. 探究活動的教學實施分類

（1）局部探究活動；

（2）完整探究活動；

（3）同一內容探究教學的同課異構，

例如：源于生活真實素材發現問題、假設預測的探究活動；源于對實驗事實不同的解釋而  提出問題、創造假設的探究等

5. 探究活動的開發途徑
          
基于課程標準設計開發
          
基于教材內容設計開發
          
基于生產生活實際設計開發
          
基于科技發展動態設計開發
          
基于中高考試卷中化學實驗探究題為內容設計開發

指導示例：
     
關于課題“基于探究教學發展高中生質疑和批判思維能力培養創造力的教學策略研究”的研究內容和研究框架建議：

一、項目學校化學探究教學的實施現狀及其存在問題反思

二、高中生質疑和批判思維能力的理論研

   1．內涵特征
   2. 與創造力的關系
   3. 高中生這些能力發展的水平及特點
   4. 影響高中生質疑和批判思維能力發展的主要因素

三、基于探究活動發展學生質疑和批判思維能力的教學實踐研究

1．基于化學探究教學發展學生質疑和批判思維能力培養創造性的教學策略

2．案例實踐
（每個學期至少2個案例實踐，每個案例需要包括研究目的、具體教學設計、實施過程、教師如何具體培養學生質疑和批判思維能力的具體做法；以及學生的具體表現。）

3. 實踐效果
（學生在質疑和批判思維能力方面的變化和發展情況，前后測、行為表現評價、訪談，以及創造力的測驗等）

四、研究結論與討論

指導示例：關于課題“探究教學促進學生化學核心知識理解與應用的實驗研究”的具體研究內容和研究框架建議：

一、問題的提出
  
1.化學知識教學的現狀和問題
  
2.關于探究教學與知識教學之間關系的已有研究
  
3.本研究的目的和任務

二、基于探究教學促進學生對化學核心知識的理解與應用的實驗研究
  

1.實驗研究設計

相同知識內容的探究和非探究教學設計——自變量；

相同知識內容的理解與應用測驗以及學生訪談——因變量；

相同基礎的對比班和實驗班學生和老師、以及教學內容等其他相關因素——控制變量
  
2.實驗過程（教學案例的具體描述）
  
3.研究結果與分析（定性和定量的研究結果）

三、討論
  
1.探究教學對學生理解與應用化學核心知識的作用和影響
  
2.基于探究教學促進學生對化學知識的理解與應用的有效策略

指導示例：探究主題的設計模板

探究背景
   核心探究問題
   探究過程本體解析
   探究主題的基本信息
   探究主題的教學功能價值
   探究教學實施設計
   探究教學過程記錄
   學生發展評價

化學探究活動的基本要素（設計要素）

1.探究問題要素
     1.1物質性質探究
     1.2物質分離探究
     1.3物質檢驗探究
     1.4物質反應規律探究
     1.5物質組成與結構探究
     1.6描述探究（是什么）-關系探究（怎么樣）-因果探究（為什么）-開發探究（怎么做）

2. 探究過程要素
     2.1 提出問題；2.2.形成假設
     2.3 設計方案；2.4 進行實驗
     2.5 收集證據；2.6 解釋結論
     2.7 交流表達；2.8 反思評價

3. 探究思維要素
     3.1 假設創造-系統假設-化學預測與猜測
     3.2 假設檢驗-變量控制-方案設計與實施
     3.3 分析綜合-抽象概括-歸納推論
     3.4 演繹推理-模型建構-理論解釋
     3.5 反思論證-批判質疑-優化改進

4.探究水平要素
     4.1 執行-解釋-選擇-評價-創新水平
     4.2 定性探究-定量探究
     4.3 實驗探究-其他形式探究
     4.4 局部探究-完整探究

5.探究背景要素
    5.1生產、生活實際
    5.2科技動態信息
    5.3實驗現象事實
    5.4習題性問題

6.探究基礎要素
    6.1元素化合物知識
    6.2概念原理知識
    6.3過程方法

7.探究教學目的要素
    7.1 獲得知識和方法
    7.2 應用知識和方法

8.探究物質條件要素
    8.1 實驗條件（裝置、儀器設備、實驗條件、操作步驟）
    8.2 其他條件

9.探究教學環境要素
    9.1 課堂內探究-課堂外探究-課內外結合探究
    9.2 實驗探究-其他探究
    9.3 紙面探究-實做探究-數字模擬探究

每一個探究活動主題都需要確定上述變量要素（可以單選也可以多選）。

預期成果

1.促進創新人才培養的中學化學科學探究教學的理論和方法（論文）；

2.基于化學探究式教學發展科學思維培養創造力的實踐模式和經驗（研究報告、教學案例）；

3.基于化學探究學習發展科學思維培養創造力的有效教學資源（資源手冊）

謝謝