探究式學習是本輪基礎教育課程改革中倡導的學習方式。探究式科學教育通過學生自己動手和動腦的活動，促進學生對知識的理解，是確保學生能學得最好的學習方式。探究式科學教育的實施基于這樣的認識：即只有當學生在切身經(jīng)驗的基礎上進行思維時，他們才能真正地而非在表面上理解科學概念。在課堂教學上，這些經(jīng)驗包括對材料和現(xiàn)象的直接觀察；從書籍，專家，互聯(lián)網(wǎng)等處獲取知識；與別人討論來共享，解釋，辯論信息。這種學習有助于學生發(fā)展和應用他們觀察到的現(xiàn)象，提出研究問題，計劃和實施研究，審閱已有文獻資料，得出結論和交流，討論結果等各種能力。在小學科學教育中，探究是在教師引導下，以學生為中心的科學學習活動。探究的一個重要特點是，利用從觀察現(xiàn)象中獲得的證據(jù)得出最好的解釋，即該解釋與獲得的數(shù)據(jù)最為吻合。探究意味著學生主動參與發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，發(fā)展探究技能，而不是被動地接受科學概念。
　　
　　科學探究的不同層次
　　
　　根據(jù)科學探究活動的不同類型和深入程度，探究可分為不同的層次：
　　·驗證性探究：學生驗證之前學過的內(nèi)容。
　　·結構化探究：為學生提供問題和過程，學生通過自己收集數(shù)據(jù)得出結論。
　　·引導性探究：為學生提供問題，但要求學生自己制訂研究計劃，收集組織數(shù)據(jù)，得出基于實證的結論。
　　·開放式探究：學生自己提出問題，制訂研究計劃，收集和組織數(shù)據(jù)，并得出基于實證的結論。
　　要達到開放式探究的層次，學生首先需要掌握一些科學的方法和技能，包括提出問題，制訂研究計劃，使用工具和收集數(shù)據(jù)的方法，形成基于實證的結論等。每個更高一級的探究層次都要求學生更多地提高和更好地掌握技能。
　　同時，也不是所有活動都適用于引導性探究和開放性探究。需要根據(jù)探究的問題、實驗情況，以及學生狀況來判斷和決定。引導性探究活動不僅要求學生自己收集數(shù)據(jù)，得出基于實證的結論，而且還要求學生自己制訂研究計劃。并不是每個活動都適合從結構化探究轉化為引導性探究。教師在進行這一轉化時，需要考慮以下兩個問題：
　　·針對要研究的問題，學生具備制訂研究方案的背景知識嗎?
　　·是否可以用多種方法研究這個問題?
　　如果這兩個問題的回答是肯定的，那么該實驗就適合從結構性探究轉化為引導性探究。教師可以刪除指導中的實驗過程、數(shù)據(jù)表格、圖表等，給學生提供探究的問題和可能找到的實驗材料，引導學生思考變量，給學生提供充分的時間討論，用啟發(fā)性的問題引導學生思考，對學生的回答做出客觀的回應等。這樣就可以增加探究的深度和難度，也就能提高學生探究的深度，更利于概念的理解和能力的培養(yǎng)。
　　
　　科學探究的要素
　　
　　無論實施哪一層次的探究，科學教師都必須對科學本質(zhì)有一個正確的認知和理解，包括科學中認為每一種自然現(xiàn)象都存在著導致這種現(xiàn)象的原因和規(guī)律；科學家通過觀察、實驗、邏輯推理和創(chuàng)造性想象來獲取當時認為最正確的解釋——科學知識。然而，在尋求因果關系時并不存在單一的科學方法，科學研究永遠不會終止，科學總是在不斷修正中進步。大部分的科學研究需要使用一定的工具、設備和手段來進行觀察和測量，以獲取證據(jù)實證。即使是得到同樣精確的數(shù)據(jù)，科學家運用邏輯思維也會建立不同的模型，并得出不同的結論。因此科學家需要發(fā)表他們的研究結果，進行交流，接受同行評議和實踐檢驗，形成共識。
　　因而，科學探究并不是一個固定模式的順序過程，而是一個能動的、多樣的、多層面的、循環(huán)發(fā)展的過程?？茖W探究一般包括提出和聚焦問題，設計研究方案，收集和獲取證據(jù)，分析數(shù)據(jù)、得出結論，表達與交流五個重要的要素。
　　通常，我們可以將提出和聚焦問題作為一輪科學探究的開始。教師將學生引入情境，從學生已有概念出發(fā)，逐步聚焦話題，由教師或在教師引導下由學生提出適合探究的問題。一個好的探究問題，應當是從學生的生活出發(fā)，能夠引起學生興趣，并能最終指向某些科學概念的。例如，在關于簡單機械的課題中，“怎樣借助一塊木板將一個大人搬離地面”這個問題既能引起學生的探究熱情，又可以引導他們主動尋求杠桿的作用和原理，探索杠桿省力和費力的規(guī)律。
　　有時，為了挖掘?qū)W生的前概念，在得到探究問題之后，教師需要請學生對問題的答案進行預測，并記錄下來。這可能促使學生在探究過程中產(chǎn)生認知沖突，從而有助于他們對科學概念進行修正。預測還可以幫助學生明確實驗目標，從驗證預測的角度設計實驗方案，這樣的預測本身也是探究問題的具體化，是進一步聚焦問題。例如，當學生提出“是什么因素影響植物生長”這個問題后，教師可以讓學生根據(jù)自己的想法進行預測，還可以說一說各種因素對植物有什么影響效果，并據(jù)此設計驗證實驗。當然，并不是所有的探究問題都需要預測。例如，對于“找找身邊有哪些植物種類”這樣的探究活動，預測的意義就不是很明顯。
　　尋求實證(收集和獲取證據(jù))，是探究過程必不可少的環(huán)節(jié)。在這個環(huán)節(jié)中，學生自己進行調(diào)查研究從而發(fā)展對科學概念的理解。從具體的探究問題出發(fā)，學生為了能收集證據(jù)解決問題，就需要對證據(jù)問題的具體需求制訂計劃、實施計劃和收集信息，并對收集到的證據(jù)進行處理和得出結論。尋求實證的方法很多，學生可以自己設計和動手做實驗，也可以通過書籍、期刊、互聯(lián)網(wǎng)或其他人獲得解決問題的信息。在著手收集實證之前，學生必須做好尋求實證的計劃，例如實驗設計或查閱資料的途徑。許多探究活動是以小組為單位進行的，所以學生還應當做好小組分工。在實施計劃的過程中，學生會得到許多信息，需要處理這些信息，才能得出解答或解決探究問題的結論。
　　表達與交流也是科學探究的一個要素。在交流結論的環(huán)節(jié)，學生通過語言、文字、圖表等各種形式向他人展示實驗過程，說明結論，并進行交談和辯論。這可以促使學生思考探究過程的完整性和結論的正確性，加深對科學概念的理解，也能夠激發(fā)出新的探究問題，開始一個新的探究單元。在這一環(huán)節(jié)，教師要注意讓學生充分表達他們的不同意見，最后全班要形成明確結論，并盡可能用科學的語言進行表述。
　　探究是一個靈活的科學學習的過程，其步驟不是僵化的。探究過程是組織學生學習的主干，但不是所有知識都以探究為教學方式。教師的某些講授常常會伴隨在探究的過程中。有時教師需要告訴學生儀器的使用方法，有時需要擴充一些知識。但這些講授是在探究的過程中自然產(chǎn)生的，是探究的需要，而不是孤立的灌輸。
　　探究不是學生獨立完成的，需要教師有目的的引導，但這種引導并不是指將每個實驗步驟都完整呈現(xiàn)出來，而是使學生主動思考問題和尋求科學答案。例如，在學生尋求實證的過程中，當學生不能獨立完成這些工作時，教師應當以提問的方式引發(fā)學生思考。在制訂尋求實證的計劃時，教師可以詢問“我們首先需要做什么”“應該記錄什么”“需要哪些工具”“我們怎樣分工”；在執(zhí)行計劃時，教師可以詢問“這種現(xiàn)象是不是也應該記錄下來”“我們做好了每一個細節(jié)嗎”；在處理信息和得出結論時，教師可以詢問“這兩種現(xiàn)象有什么關聯(lián)”“是不是用圖表可以讓我們更清楚地發(fā)現(xiàn)規(guī)律”“這些數(shù)據(jù)支持我們的預測嗎”。
　　
　　探究式科學教育課堂案例
　　
　　課題：讓乒乓球落得慢一些
　　這是研究物體運動的一個探究活動，通過讓學生解決“怎樣讓乒乓球落得慢一些”，逐步建構“空氣的阻力可以減緩物體下落的速度”這一概念。其中包括了預測、實驗設計、實驗方法討論、收集證據(jù)、分析結論等環(huán)節(jié)，是一個引導性的探究活動。
　　
　　活動過程
　　1　設置情境，引出問題
　　教師松手使一個乒乓球落下，提問：你可以使它落得慢些嗎?
　　2　讓學生根據(jù)已有生活經(jīng)驗進行假設
　　教師要求學生聯(lián)系生活經(jīng)驗，將想到的方法畫在記錄本上(學生想到的方法有：做個降落傘綁住乒乓球、把乒乓球掛在氣球下面、給乒乓球粘上羽毛等)。
　　3　交流假設
　　學生展示假設草圖，向全班介紹自己的設想并征詢別人的意見。教師要求學生說明是怎么想到這個辦法的。
　　4　改進實驗設計
　　學生在全班討論的基礎上，完善自己的假設，并制訂實驗計劃，考慮實驗所需材料。
　　5　進行實驗，驗證假設
　　學生根據(jù)上節(jié)課的實驗設計進行實驗，教師巡視，發(fā)現(xiàn)學生實驗過程中出現(xiàn)的問題。如果某些問題只出現(xiàn)在個別學生中，教師可單獨指導，但如果某些問題普遍存在，教師則應該組織全班討論進行指導。
　　6　討論實驗中的問題
　　教師組織學生交流實驗過程中遇到的問題，學生改進實驗方案。
　　7　再次進行實驗，收集證據(jù)
　　用改進的實驗方案繼續(xù)進行實驗驗證，做好實驗記錄
　　8　交流實驗結果
　　全班交流實驗結果，分析乒乓球下落變慢的原因，初步了解物體下落速度與空氣阻力有關。
　　9　記錄實驗結論
　　全班集體記錄實驗結論，學生個人記錄實驗的發(fā)現(xiàn)及收獲。
　　引導性探究活動通常需要教師通過啟發(fā)性的問題引導學生進行思考，如上述案例中，教師在引導過程中的關鍵問題包括：
　　·你可以使它落得慢些嗎?
　　·你有哪些方法可以讓它落得慢些?為什么?
　　·你需要哪些材料和工具?你打算怎樣做實驗?
　　·你需要記錄什么數(shù)據(jù)?你的實驗說明了什么?
　　教學時可通過這些關鍵問題激發(fā)學生的探究興趣，引導學生的思考，促使學生一步步完成整個探究活動，達成對科學概念的建構和對探究能力的培