立足杜威探究理论，适合国际化学校的探究型教学案例分享

杜威是最伟大的教育思想家之一，他对20世纪国内外的教育理念和教育实践产生了深远的影响。虽然杜威教育思想的基本观点早已为我们所熟悉，但是仍然存在以下若干值得探讨的问题：

1）杜威教育思想与其整体哲学思想的关系是怎样的？

2）如何具体理解杜威教育思想的基本观点及其相互联系？

3）杜威教育思想如何在不同的社会语境中实践运用？

也许我们对于杜威教育理论的基本理解还停留在“思维五步法”，即“问题情境—提出问题—假设—推理—验证”，实际上杜威后期在此基础上发展出了成熟的探究理论和探究型教学。本文将对此进行一些简单的阐释和案例讲解，探索如何在当代运用杜威的探究型教学，从而对小学科学教育提供一些启示。

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探究过程的基本环节

探究过程的基本环节同思维五步法基本类似，但是更为具体。为此，我们先简单介绍探究过程，再参照教学案例来进行论述。

杜威在《逻辑：探究的理论》中详细阐述了探究活动的几个环节。

第一，探究的先行条件是不确定的情境。探究起于我们的疑惑，而我们的疑惑来自不确定的情境。不确定的情境是人和外界环境的一种不平衡状态，例如当一个人习惯性地拿出钥匙去开门，结果怎么也打不开，在这种处境中，疑问就产生了：“为什么不能开门呢？”不确定的情境可大可小，小到用钥匙开门，大到管理一个班级，甚至是处理一个国家的社会危机，等等。这些情境引发了我们进行提问，并且在提问的指引下开展探究实践，从而解决问题，重新回到和外界环境平衡的状态。我们可以用一个口号来表示：“解决问题是智能的本质！”

第二，问题的提出和明确。不确定的情境也被称作有问题的情境。看出需要对情境进行探究，这是探究活动的第一步。杜威认为，看出情境是有问题的，这似乎没有做出多大的进展，但是问题的正确设立指引了探究的前进方向。问题的提出和明确决定了对于材料的选择和对于概念和假说的使用，因此这也是探究活动中关键性的一步。我们可以用一个口号来表示：“好的问题等于把问题解决了一半！”

第三，问题—解决的确定。我们陈述了有问题的情境，而我们对于问题的陈述中已经蕴含了一种可能的解决，这时探究就取得了真正的进展。我们通过观察与问题情境相关的事实而获得可能的解决办法，而可能的解决办法首先是作为观念呈现出来的。也就是说，我们不一定立即做出实际的解决办法，而是首先进行一种观念的预演，即在头脑中构想出一种可能的解决办法，我们对于事实的观察越充分，那么我们这个构想的观念就会越清晰，并且我们的观察操作和实验操作也会越明确。

杜威认为，观念是对于某种可能发生的事情的预测，它标志着一种可能性，观念在探究所达到的不同阶段而处于不同的等级。观念以语言命题、符号、图表、模型等形式出现，使得我们有可能进一步通过这些方式来对观念进行操作。我们可以用一个口号来表示：“合理假设！”

第四，推理。观念是以语言命题、符号、图表、模型等形式出现的，而对这些抽象形式进行操作的过程就是推理。如果我们立即接受一种观念（可能的解决方法、假设、猜想），那么探究就中止了，但是这样的结论是没有根据的，即使它碰巧是正确的。

例如在科学推理中，如果一个假设被提出和采用，那么这个假设就要在与其他知识的相互联系中得到发展，直到它导向某些具体的实验操作或具体调查，而这些实验操作和具体调查的数据对于这个假设将具有一定的检验性。

或者说，当一个假设提出来时，这个假设可以根据已有的知识，推导出若干更为具体的假设，直到这些假设都有对应的实验设计。我们可以用一个口号来表示：“让你的假设变得具体一点，更具体一点！”

第五，事实—意义（观念）的操作。在探究活动中观察事实（实验或调查所获得数据、证据）与观念推理（对语言命题、符号、图表、模型的理论推导或者操作）是相互联系的，那么两者在探究实践中是如何相互作用呢？

杜威认为，事实和观念都是操作性的，观念的操作性在于观念引发并且指导进一步的观念，观念使新的事实显示出来，并且把挑选出来的事实组成一个连贯的整体。

没有观念推导，我们不能设计新的实验和获得新的实验数据；没有理论视角，我们无法理解特定事实的科学意义；没有观念的指引，我们无法从纷繁的现象中识别出我们想要的科学事实。

而事实的操作性在于事实自身不是自足的和孤立的，事实要形成一个统一的整体才能发挥证据的作用。事实要被相互组织在一起，才能够成为对于观念的检验。观念和事实的操作性来自它们和实验的联系，它们在实验中发挥特定的作用。

并且，事实的操作和观念的操作，两者是内在融合的，具体表现为对于实验或调查所获得数据进行理论性的分析、解释和计算的过程，所产生的新观念能指导我们开展新的实验，获得新的实验数据；而对于这些数据的整合和加工又进一步产生新的观念。

事实—意义（观念）的关系反映的是理论反思、推导与观察材料、实验数据、事实证据之间的动态融合关系。我们可以用一个口号来表示：“事实与思维相互渗透！”

第六，构建解释方案和解决方案，并且在不同的方案之间进行比较。经过事实—意义（观念）的操作，我们最终在实验数据或调查材料的支持下，构建了对于我们最初问题的一个合理解释，使得探究中提出的假说成为一个可靠的结论。通过这个解释，我们可以理解最开始出现的问题情境为何会出现（解释方案）以及我们该如何解决（解决方案）。

但是，由于理解的智力层次、思维视角和具体表述的不同，探究者或者探究同伴之间会构建有所差别甚至完全不同的解释方案，这时候，这些不同的解释方案和解决方案就出现了竞争、辩护和交流的关系。探究者在交流中需要说明自己的观点，在不同的方案中选择最优解，放弃、修正或者进一步发展和支持自己的解释。我们可以用一个口号来表示：“获得最优解！”

第七，探究是连续的，也是渐近的。我们从来不是白板式的探究者，在探究之前，我们必定已经预先具有一些经验知识。为了使我们的探究更具创造性和创新性，我们有必要理解前人已经做出什么可靠的解释方案或解决方案，这就需要我们获取信息，并且进行评估。个人的探究过程同样是连续的，在不同的阶段，我们的探究实践也是一个逐渐深化、修正和发展的过程。科学知识不是一蹴而就地获得终极真理，而是一个不断超越、深化和修正的发展过程。我们可以用一个口号来表示：“探究永无止境！”

最后需要强调的是，探究实践的这些环节并不是分离的，它们内在融合、密不可分，我们仅仅是在理论探讨层面才加以分离。不能理解为在不同的年龄阶段，学生应该集中于某个环节，例如，低年级的学生集中于提出问题，中年级的学生集中于推理，而高年级的学生集中于对于数据的分析和复杂计算。

完整的探究过程应该在学生的不同阶段充分实践，尽管会呈现为简单到复杂的智力层次。并且更为重要的是，这些环节的顺序也不是确定不变的，在探究实践中，这些环节的顺序可以被自由地择取、打乱、重复、组合、循环，一切以实际的探究实践为基准。

探究型教学的难度层次逐级分为：

1）科学知识或科学方法的传授；

2）制订确定的探究步骤，然后让学生按图索骥式地执行；

3）引导学生提出问题，在教师的引导下灵活开展探究实践，并陈述自己的观点；

4）学生根据探究实践的基本方法和已有实践，独立地提出问题并开展实践探究，教师以平等的态度与其进行交流和辩论，揭示未来探究的可能性。

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探究型教学的案例分析

杜威认为，科学探究是探究活动的典范。引导学生掌握科学探究的基本环节，并且灵活加以运用，这就是探究型教学。我们先以小学一年级的一个教学内容“它们去哪里了”（某些物体可以溶于水）为例，来阐明杜威的探究理论以及相应的探究型教学。教材已经阐明了一些基本的教学内容和探究实践，但是教师需要在与学生的互动中，引导学生灵活开展探究实践与思考。在一年级阶段，探究教学是通俗、生动而有趣的。

1.探究的先行条件是不确定的情境（问题情境）。2.问题的提出和明确。教师先要让学生处于一个问题情境之中，这个情境是一年级的学生能够理解的，并且要引起某种困惑。例如，教师先拿出一块方糖，说道：“谁想吃这块糖，这块糖是给动脑筋的孩子准备的哦！”通过这种方式，来让学生进入与这块糖有关的情境中。

教师把这块糖、一杯温水（透明塑料杯）和一根吸管放在桌子上，教师提问：“谁能用吸管把这块糖吃掉？——不能用牙齿咬糖，不能把整颗糖含在口里，也不能整颗吞下去。”类似的问题情境，教师可以灵活提出。然后让学生自己尝试，直到有学生找出解决办法：用杯中温水融化方糖，并且用吸管来吸食杯中水。教师让学生评论这个解决办法，并且引入“溶于水”的观念。

接着，教师拿出一块红糖，并且提出一个新的问题：“谁能不用任何道具，让桌子上的这块糖消失？——不能把糖拿出桌子的范围，也不能藏在手心里。”

通过重复运用第1和第2环节，学生已经完全进入了问题情境之中，并且开始有了探究主动性。

3.问题—解决的确定。很多学生已经很容易地找到了解决办法：把红糖放入温水中。教师可以让学生观察糖水和白水，并讲出一些区分。之后，教师可以提问：“红糖真的消失了吗？”学生会回答：“红糖看不见了”或者“它并没有消失，只是溶于水”，这加深了学生对于溶解的理解。

这时，教师让学生把各自操作的不同水杯进行比较，发现有的水杯内红糖完全溶解，有的水杯内部分红糖沉淀在水杯底部，教师再次提问：“为什么会有不同？”或者“我们有什么办法能让红糖充分溶于水？”继续让学生实践。最终会有学生找到一些答案：用吸管来搅拌、摇晃杯子，等等。

这时，教师再一次提问：“除了搅拌，还有什么办法让红糖更好地溶于水？”教师还提示，“可以利用讲台上的工具”（例如，讲台上放着一壶热水）。这时，学生会开始观察和思考，并且开始提出自己的构想。

这就是杜威所说的，“通过观察与问题情境相关的事实而获得可能的解决办法，而可能的解决办法首先是作为观念呈现出来的” ，以及“我们对于事实的观察越充分，那么我们这个构想的观念就会越清晰，并且我们的观察操作和实验操作也会越明确” 。直到有学生通过观察和思考提出：通过加入热水，提高水杯中的水的温度，可以帮助溶解。那么教师让学生描述如何开展实验来证明，即进行实验设计。

这是重复运用了第1、2环节，并进入第3环节，使学生开始学会提出一个假设，并且设计实验去证明这个假设。

4.推理。这时需要教师引导学生展开推理：如何证明加入热水能促进溶解？水温越高溶解越快吗？快慢怎么用时间来计量？通过这些推理，学生将不断地提出有益的想法：可以对比冷水、温水、热水中方糖的溶解速度；用教室中的挂钟来计量时间，等等。这些推理将最终形成一个简单的实验图表，如下所示。

正如杜威所言：“假设就要在与其他知识的相互联系中得到发展，直到它导向某些具体的实验操作或具体调查，而这些实验操作和具体调查的数据对于这个假设将具有一定的检验性。”推理环节反映的是人的探索从模糊到逐渐具体和清晰的发展过程。

5.事实—意义（观念）的操作性。让学生完成以上的实验设计，并且记录一块方糖和一块红糖从放入水中到完全溶解的时间。为了更好地观察，更为精细的实验方式是：在水杯中放一个网格，把糖放在网格上，观察糖从网格上消失的时间。学生会观察并且记录时间，填入表格。

这时教师让学生观察这个结果，然后展开联想。学生会展开新的思考（观念的操作、思维推论）：如果在相同的水温条件下，同时进行搅拌，会加快溶解吗？在这个观念的指引下，学生会进行新的实验：记录热水和搅拌条件下的溶解时间，对比只有热水没有搅拌条件下的溶解时间，并且获得新的实验数据（事实）。

这些实验又会引发新的观念：水温和搅拌对于所有的可溶物都是有效的吗？在此观念指引下，会引发新的实验操作（获得其他的可溶物，记录不同水温条件下的溶解时间）和实验数据（事实）。

另外，“除了水温，还可以通过把方糖切成小块来加快溶解吗？”在这个观念指引下，进一步设计新的实验（对比切割成小块和没有切割的方糖的溶解时间）。

还可以提出新的观念：“切割方糖和提高水温，哪个更有效？”在这个观念指引下，设计新的实验并且获得观察数据。

通过观念和事实的这种互动操作，可以描绘更复杂的表格，获得更多的数据。正如杜威所言，“在探究活动中观察事实与观念推理是相互联系的。事实要被相互组织在一起，才能够成为对于观念的检验。观念和事实的操作性来自它们和实验的联系，它们在实验中发挥特定的作用。”

在这个案例中，观念的操作表现为：只有在（哪怕是最初步的）思维推导的指引下，学生才有可能设计实验，才能获得和理解实验数据；而事实的操作则是指要对这些事实进行综合理解，单个的事实并不能形成证据，例如单独的“冷水中的方糖溶解时间”并没有任何的证据价值，只有在和“热水中的方糖溶解时间”相对比之后才有证据价值，并且相关事实越丰富，越好地被整合起来，才能形成越充分的解释。

两者是内在融合的：没有观念的推导或操作，我们不能产生新的观念，也不能设计新的实验并获得新的实验数据；反之，没有实验数据，我们的假设将永远是假设，不能成为有证据支持的科学结论和科学解释，也不能提出真正有意义的新观念。

6.构建解释方案和解决方案，并且在不同的方案之间进行比较。经过事实—观念的操作，学生最终完成实验表格，引导学生仔细观察表格的数据记录，试图用简洁的话语把自己的理解提出来。

由此，学生最终在实验数据的支持下，构建了合理解释，例如，有的学生提出：“水温越高，溶解越快。”有的学生提出：“进行搅拌，可以进一步加快溶解速度。”有的学生提出：“对于绝大多数可溶物来说，水温越高，溶解越快。”有的学生提出：“细微的盐粒在水中溶解很快，似乎不受水温的影响。”有的学生提出：“切割方糖和提高水温都可以促进溶解。”让学生比较和分析这些不同解释，相互评论或者反驳。

7.探究是连续的，也是渐近的。这时，教师可以和学生平等交流，引入一些生活中的问题，加深学生的理解并且启发进一步的探究。

例如教师可以问道：“通过我们今天的实验，如果我们要发明一种速溶的咖啡，应该怎么办？”在学生回答后，教师拿出一包速溶咖啡，观察里面的粉末和包装上的说明，引导学生给出答案：速溶咖啡的粉末非常细微，而且包装上写着要用热开水冲泡。

正如杜威所说：个人的探究过程同样是连续的，在不同的阶段，我们的探究实践也是一个逐渐深化、修正和发展的过程。

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探究型教学的案例分析二

下面我们以小学四年级的一个教学内容“分离食盐与水的方法”为例，再次解释杜威的探究理论以及相应的探究型教学，之所以选择这个教学内容，是因为它正好和上一个教学案例形成逆向操作。四年级的学生比一年级的学生具有更好的思维能力与动手能力。

1.探究的先行条件是不确定的情境（问题情境）。教师先提出一个问题情境，例如教师说道：“小明的弟弟3岁，一天，他不小心把一整袋盐倒入了一个装着水的水杯中。”并且教师把一袋盐倒入透明水杯中，来模拟这个场景。然后问道：“同学们还记得我们在一年级时做的这个实验吗？”在简单交流之后，教师设定了一个问题情境：“你能想办法帮帮小明的弟弟，让他免受妈妈的责备吗？”

2.问题的提出和明确。学生会提出各种解决办法，例如“出去买包盐” “家里还有另外的盐” “弟弟还小不懂事，妈妈不会责备他”，教师会在和学生的对话中，引导学生摆脱惯性思维，探索新的可能性。直到有学生提出：“有没有可能把盐从水中分离出来？”

3.问题—解决的确定。正如杜威所言，“我们要在头脑中构想出一种可能的解决办法”，于是学生关于“有没有可能把盐从水中分离出来？”这个问题展开构想，有的学生认为可能，有的学生认为不可能，让他们分别讲明理由。让支持的学生仔细思考：通过什么方法可能分离出水中的盐？如果学生想不出来，那么教师让学生观看一个有厚厚水垢的烧水壶，并解释这是水中的杂质。这时，就会有学生提出了一个假设：通过把盐水烧开，就可以分离出盐。

4.推理。在这个阶段，先不要立即展开实验，而是引导学生就这个假设开展推理或推论：通过把盐水烧开，就可以分离出盐。这个假设背后的理论预设是什么？通过回忆一下经验知识，烧开水时会有什么现象发生？烧开水时会有水蒸气，这些水蒸气是什么？水蒸气是气态的水，那么水蒸气的升腾是不是意味着水的减少或失去？通过把盐水烧开，就可以分离出盐，这个过程是不是等于把水从盐水中去掉？除了烧开水，还有其他办法来去掉盐水中的水吗？我们晒衣服时，湿衣服为什么变干？我们可以通过晒的方式来分离出盐吗？晒是因为可以让温度变高吗，那么我们有其他方式让温度变高吗？

通过这些推导，“通过把盐水烧开，就可以分离出盐”这个假设将和学生的已有 “水蒸气”知识相联系，并且和学生的日常生活经验相关。引导学生把这个假设同他们的已有知识或经验知识相联系，展开推理和推导，这将极大地促进学生的思维能力。

通过这些推论，学生将提出不同的具体假设：如果把盐水烧开，经过一段时间就会把里面的水去掉；把盐水放在夏日户外地面曝晒，能分离出盐；把盐水放在发热的暖气片上，也能分离出盐；等等。并且引导学生绘制一个实验图表，用来计量盐、水、以及在不同条件下分离出盐的时间。

5.事实—意义（观念）的操作。接下来，教师会指导学生使用酒精灯和蒸发皿，来进行实验。而采取太阳曝晒等其他方式的学生，教师会安排他们在课后进行实验，并且完成实验图表和实验报告。

事实的操作体现为，学生会在不同条件下（火焰、太阳晒、暖气片）观察到特定的实验数据，这些数据就是事实。但是单个的事实还不是证据，例如“通过太阳晒来分离出盐”这个事实只能证明“因为太阳晒，所以能分离出盐”，这是一个经验事实而非科学原理。

学生要学会把事实转化为图表中的数据、进行整理和排列。通过各种类型的事实，通过列表比较，学生会发现这些事实共同体现一个较为抽象的科学原理，而非简单的生活现象。

观念的操作体现为学生直接对数据进行分析和计算，例如可以计算出在不同条件下（火焰、太阳晒、暖气片等）相同盐水分离出盐的速度。通过计算，可以得出新观念“温度越高，分离速度越快”。但是学生可以进行观念推论：这种增长是直线增长，还是曲线增长？以及其他新观念：如果把杯子密封，那么水蒸气不能从杯子中出去，那么还能分离出盐吗？“分离出的盐的重量和水的重量之和，等于原来盐水的重量吗？”

事实的操作和观念的操作是内在融合的，在新观念的指引下，将开展新的实验获得新的实验数据，而新的实验又会引发新观念。并且，观念的推导可以从一个学科跨到另外一个学科，例如，“夏天脖子上的一层汗晶也是同样的科学原理吗？”“汗水主要是盐水吗？”“大量出汗会引发什么身体现象？”，从而通向了生理学领域。没有理论的事实是盲目的，没有事实支持的理论是空想的。

6.构建解释方案和解决方案，并且在不同的方案之间进行比较。对于开始那个问题，学生会提出不同的方案，例如有的同学会指出，采取太阳曝晒的方式太慢了；有的同学指出，小明家里并没有蒸发皿，所以小明不能完成课堂上的实验；有的同学指出，小明可以用家里的电热水壶来完成；有的同学指出，通过这些方式所分离出的盐，和原来的盐在外观上看起来不同；有的同学指出，通过研磨，可以使这些分离出的盐，看起来和原来差不多。教师鼓励学生们通过论证以及进一步的实验来支持自己的观点。

7.探究是连续的，也是渐近的。例如，教师可以继续提问：“海水为什么是咸的？”学生会回答：“海水中有很多盐。”教师进一步提问：“通过这节课的学习，大家想一想，我们如何从海水中分离出盐？”然后让学生回家设计出自己的方案，并且给出设计理由。在此基础上，教师再介绍“盐田”。这就是从科学解释过渡到工程设计。

另外，教师还可以进一步提问：“有没有不通过提高水温的方式分离出盐的办法？”并且暗示：在以后的化学课上，还会学到，在某些条件下通过化学反应可以在常温下分离出液体中的某一物质。由此引发学生的未来探究热情。

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杜威探究型教学的启示

1.探究的环节仅仅是一种引导而非规则，也没有确定的顺序，一切都是灵活的。在探究型教学中，学生总是能提出一些新的想法或者设计一些新的实验，教师应鼓励和回应。教师可以亲身操作或者引导一部分同学完成课本上的实验操作，并结合实验讲解科学知识，完成课程的基本教学内容。同时，如有可能，还应鼓励学生按照他们自己的想法和实验设计来进行探究。

因此，教学方案的制订，也是一种指引而非确定的步骤；不过越是精细的教学方案设计，越是能预想到学生的各种反应，也能够更好地交流。这就是我们所说的“以儿童为中心、教育即成长、因材施教”的教育理念。

2.在探究型教学中，适当引入失败的实验，即对于假设的否定。因为现实的科学探究活动中，大多数的实验都是失败的，但是这些少数成功的实验，将作为科学成果而发表。例如，曾经垄断科学界的“燃素”“以太”理论也被否证了，但是哪怕这些错误的理论也是有一定科学价值的，正如谚语所言：失败乃成功之母。否则，学生将在未来的独立探究中，因为一两次的失败而丧失探究动力和信心。

3.探究的整个过程，都伴随着学生的主动性。主动性乃是探究实践的内在驱动力，也是引导学生持续探究、终身探究的关键因素。探究主动性是自然进化所赋予我们的智能，引导学生通过科学探究实践来获得科学解释、科学结论，而感受到的求知满足感和理智愉悦感，这将是激励他们持续探究，甚至成为未来科学家的最大驱动力。

4.引导儿童把科学课程上的科学探究活动同日常生活相联系。科学最终的价值在于通过解决人类所遇到的问题，从而促进人的生存与发展。通过打通科学实践与日常实践，可以很好地打通科学研究与工程设计、技术发明之间的隔阂，科学来源于生活，又反过来让我们生活得更好。

科学通过把握现象之间的联系，能够帮助我们更好地预测未来，更好地适应和改造人类的生存环境。人类的生物学名称为智人，意为“现代的、有智慧的人类”，智慧的核心体现就是我们的探究实践及其成果——科学认知。

5.科学探究实践是“做和思”交融的活动。我们不能将之二元化和极端化，片面强调“思”会认为科学探究的核心是科学思维和科学方法，而片面强调“做”会误解“从做中学”的本意，误以为科学实践就是在科学课堂上简单地增加一些动手环节，增加一些小实验；或者以为，只要学生完成了教材指定的科学实践活动，就一定会有好的教学效果，而忽视了对于学生思维推导的激励和引导。

6.小学科学教育的探究型教学不仅对于科学课程，而且对于其他课程都有重要意义。科学探究实践的培养，可以潜移默化地促进全体公民的科学思维和科学素养。通过科学探究实践的开展，可以对其他课程中普遍存在的“主动探究—被动学习” “教师（教材）中心—儿童中心”“理论—实践”长期存在的二元分离，提供很好的参考和启发。在这方面，小学科学教育具有摸索、引领和示范作用。

7.探究型教学对于科学教师有着极高的标准。如果说，科学探究实践的教育理念和关键词，是强调学生要体会和在一定程度上掌握科学家的真实探究活动，那么缺乏教师这个中介环节而仅仅依靠教材，是很难实现这个目标的。

科学实践并非单纯的知识体系，而更像是一种技能，需要一定的言传身教，甚至是学徒式的技艺传授。教学改革不仅是教材的变革，更是教师的变革，教师本身就要具有科学实践和持续探究的亲身经验、热情和技能。

综上所述，杜威的探究理论对于当前的小学科学教育具有一定的启发性，也和当前的“科学实践”概念相适应。当然，我们根本上需要立足国情和社会现实，持续探索小学科学教育的发展方向和具体落实。

作者 |徐陶，北京大学哲学博士，美国南伊利诺伊大学访问学者，中南大学哲学系副教授，复旦大学“杜威研究中心”兼职研究员。主要研究领域为外国哲学、美学和中西哲学比较。

来源 |教育科学出版社，有酌情编辑