摘 要：近年來，科學探究成為學界關注的熱點。本文基于對中國知網(wǎng)（CNKI）收錄的近20年來國內(nèi)有關中學物理學科科學探究文獻的梳理，從科學探究的內(nèi)涵、評價方式、建構等幾個方面進行研究分析。研究發(fā)現(xiàn)，目前中學物理學科的科學探究主要集中于高中學段、科學探究評價方式的研究有待完善、缺乏對教師科學探究能力的研究。

關鍵詞：科學探究；普通高中物理；評價方式；物理新課標

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）給出“科學探究”的定義后，國內(nèi)學界對普通高中物理科學探究的研究熱度呈逐年上升趨勢。本文整理分析了國內(nèi)學界近20年來對普通高中物理科學探究的研究情況，對他們在科學探究的內(nèi)涵、評價、觀念建構、教學策略、教學模式等方面的研究進行梳理，期望能給未來研究科學探究的物理教育及學術工作者提供材料與幫助。

1 數(shù)據(jù)來源與研究過程

在中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫中，使用高級檢索，以“科學探究”為關鍵詞檢索，共有1.42萬條結果。但由于科學探究的研究涉及多個領域及學科，我們再次添加“物理教學”為主題精確檢索后，檢索到1606篇文獻。根據(jù)“被引”次數(shù)進行排序，閱讀文獻內(nèi)容，手動去除與研究主題無關的文獻，最終選取了“被引”次數(shù)較高的65篇文獻。通過精讀這部分文獻，粗讀其他引用或下載頻次較高的文獻，開展文獻研究。

2 研究內(nèi)容

某主題內(nèi)容的文章發(fā)表趨勢與該主題內(nèi)容受關注程度及研究程度成正相關?；谥袊W(wǎng)數(shù)據(jù)庫，繪制的2001～2023年主題為“物理教學”、關鍵詞為“科學探究”相關文章發(fā)文量折線圖如圖1所示。可以看出，自2017年新的《課程標準》發(fā)布以來，學界對科學探究的研究熱度再次高漲，2019年熱度到達新一個高峰，雖然2020年與2021年熱度略有下降，但總體仍然在較高水平。文章內(nèi)容主要包括對科學探究內(nèi)涵的研究、科學探究評價的研究、科學探究建構的研究等。

2.1 科學探究的內(nèi)涵

辭海對“探究”的釋義是“深入探討、反復研究”。課程標準在“學科核心素養(yǎng)”中對科學探究的定義為“基于觀察和實驗提出物理問題、形成猜想和假設、設計實驗與制定方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結論并作出解釋，以及對科學探究過程和結果進行交流、評估、反思的能力”，并指出科學探究主要包括問題、證據(jù)、解釋、交流等要素。

科學探究是學生在教育過程中，基于經(jīng)驗、思維和情境，培養(yǎng)科學素養(yǎng)的重要方式，也是對科學家進行科學探究過程的一個模仿。在不同的研究方向上，“科學探究”的內(nèi)涵也不完全相同。［1］從實踐方面看，科學探究體現(xiàn)物理動手能力，從實用角度提高學生解決實際問題的技能，啟發(fā)問題意識、質疑精神與創(chuàng)新意識。［2］從物理實驗視角看，科學探究是用于研究發(fā)現(xiàn)科學問題，基于問題提出猜想、收集證據(jù)進而實證猜想的過程。［3］從學生學習來看，科學探究是學生形成物理素養(yǎng)和深化物理規(guī)律的重要學習途徑。［4］

2.2 科學探究評價的研究

對科學探究評價的研究，既可以了解學生探究能力現(xiàn)狀，又可以了解教學效果，進而促進教學方法和策略的完善。目前對科學探究評價的研究分為科學探究現(xiàn)狀、評價方式與評價指標、探究層次與水平劃分三個方面。

2.2.1 科學探究現(xiàn)狀

目前中學物理教學中對科學探究的實施存在諸多問題。

第一，對科學探究和學生實驗不重視。其主要原因是當前學生評價機制存在路徑依賴，以成績作為重要評價指標，家長唯分數(shù)論，不支持科學探究教學。農(nóng)村學校教育資源匱乏，缺少實驗器材，難以開展科學探究。

第二，用教師演示代替學生自主探究。教師不考慮數(shù)據(jù)有效性，以自我為中心，否定學生思想。［5，6］

第三，教師缺乏組織開展探究式教學的正確操作策略和方法。對科學探究教育的實施簡單化、平面化、刻板化；學生探究性學習與教師教學取舍不當；重結果輕過程，注重知識的掌握，輕視方法的多樣性；把交流與合作當作集體討論，導致課堂秩序混亂，難以堅持探究教學。［7］

2.2.2 評價方式與評價指標

在評價方式上，目前研究認為適合評價科學探究的方式有三種：紙筆測量、現(xiàn)場觀察、工作單。其中紙筆測量成本低，有效性也低，但它是目前我國科學探究能力評價的主要甚至惟一方式；現(xiàn)場觀察有效性高，但成本也高，只能用于小規(guī)模的評價研究或探究教學過程的形成性評價；工作單則是介于紙筆測驗和現(xiàn)場觀察之間的評價方法。［8］

在評價指標上，有學者提出對學生“問題意識”進行評價，將“提出符合物理情境的問題數(shù)量”作為一級評價指標。它包含兩種評價內(nèi)容：第一是從實際情境中提出問題，第二是根據(jù)物理情境提出問題的個數(shù)。［9］另外有學者根據(jù)科學探究教學評價體系指標設計的基本原則以及科學探究教學評價體系的基本理念和教學實踐中的科學探究教學流程圖，采用德爾菲法和實驗法等教學評價指標設計的基本方法，設計了科學探究教學評價體系的評價指標（如表1所示）。［10］

2.2.3 探究層次與水平劃分

《課程標準》將科學探究劃分為5個水平，但是其劃分比較抽象，實際評價過程中難以清晰應用。為此，有學者以《課程標準》中的5個水平為基礎細化了科學探究層次與水平。

部分研究者對我國學生的科學探究能力進行了評估。評估結果顯示，我國學生在科學探究能力上存在明顯差異。總體而言，能夠達到高水平的學生很少，大部分學生處于中低水平。且隨著年級的提高，能力呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。具體表現(xiàn)為，一般探究過程的能力水平偏低，提問題能力的表現(xiàn)水平相對其他能力較高，收集證據(jù)和反思與評價能力較低。［11］學生不能準確地提出和表達要探究的問題，學生推理能力強，實驗設計的能力弱，多數(shù)學生具有推理和預見能力，學生的思維方式單一，缺乏反思和批判能力。［12］

2.3 科學探究建構的教學研究

2.3.1 科學探究建構的途徑

探究教學是進行科學探究的一種重要教學方式。有學者提出建構以學生為主體的探究活動的教學策略（如圖2所示）。［13］也有學者認為解釋和論證是科學探究中的核心實踐，兩者相互作用，體現(xiàn)了科學探究的本質，并援引論證驅動的探究以及論證性科學探究這兩種典型策略來說明如何實踐凸顯“解釋—論證”的科學探究（如圖3所示）。［14］

物理知識是科學探究的載體和基礎，科學探究過程是學生知識建構的一個過程，科學方法的習得是科學探究的精髓，科學思想的啟迪是科學探究的靈魂。［15］物理教學既有科學探究的顯性特征，又有隱性特征。在科學探究的教學過程中，學生需要得到相應的顯性材料，并將所獲得的顯性材料進行一定程度加工，將加工過程中所滲透的方式方法進行恰當?shù)啬毶A，以逐步提高科學探究能力。

2.3.2 基于物理教材提高科學探究能力的研究

有學者通過分析70多年來人教版高中物理教科書中學生實驗的科學探究特征演變，發(fā)現(xiàn)物理實驗的科學探究特征依次呈現(xiàn)出天然的、覺醒的和全面發(fā)展的三種類型。于是，有學者提出通過循序漸進的訓練，逐步培養(yǎng)學生動手實驗的能力，以形成基本符合科學規(guī)范的探究意識和素養(yǎng)（如圖4所示）。［16］有學者通過比較2019年與2004年版高中物理教材中科學探究活動設計，提出教師需有必要、有意識進行二次開發(fā)，統(tǒng)籌安排科學探究活動，促進學生科學探究要素更加均衡發(fā)展以及突破學科屏障，采取跨學科的方式實現(xiàn)科學探究能力的提升。［17］

2.3.3 基于實驗提高學生科學探究能力的策略研究

物理是一門以實驗為基礎的學科。多數(shù)學者認為讓學生經(jīng)歷實驗探究過程可以促進學生科學探究能力的形成。研究較多的有以下幾個方面。

第一，巧妙設疑。在物理課開始，教師通過演示實驗展示的現(xiàn)象與學生長期存在的前概念相沖突，吸引學生的注意力，激發(fā)他們的學習興趣。［18］在實驗現(xiàn)象的“魔力”下，學生在探究過程中更加投入，帶著問題進行探究，積極主動，有所作為。

第二，創(chuàng)設情境。提出問題是實驗探究過程中的重要環(huán)節(jié)。愛因斯坦說過，發(fā)現(xiàn)一個問題往往比解決一個問題更重要。學生自行思考分析后提出問題，可以提高學生解決實際問題的動力與興趣，［19］以此培養(yǎng)和提高學生科學探究能力。

第三，確定詳細且明確的計劃。制定計劃需要研究者掌握實驗的基本原理和方法，知道需要的實驗儀器，掌握科學數(shù)據(jù)分析的思路和方法。［20］教師根據(jù)學生提出的問題，引導學生科學地分析，從各個方面考慮他們自己的實驗方案。

第四，親歷探究過程。學生是課堂的主人，是科學探索的主體。鼓勵學生親自操作實驗儀器，親自體驗實驗現(xiàn)象的發(fā)生和變化過程，并探索實驗方法，這是因為學生自己探索的過程是他們思考的過程，是思維綜合的過程，是獲取知識的過程。學生通過自行設計實驗探究本質，既掌握了知識，又培養(yǎng)了探索新知識的能力。

第五，從實驗中獲得的數(shù)據(jù)是對實驗事實的真實記錄。只有經(jīng)過分析論證，才能形成具有普遍意義的物理規(guī)律。在組織課堂時，教師須引導學生學會使用實驗基本設備，理解操作意義和客觀記錄實驗結果。

3 研究結論

從獲取的文獻分析來看，學界對科學探究的研究逐漸增多，但是依然有不足之處。

首先，對科學探究的研究主要集中在高中階段?，F(xiàn)有研究表明，在高中階段科學探究的實施過程中存在重視程度不夠、實施方法不當、活動組織不合理等問題。因此，科學探究在高中物理教學中的有效實施還存在很大的改進空間。

其次，對科學探究的評價方式的研究有待完善?？茖W探究能力培養(yǎng)是一個長期過程，高一與高三學生對科學探究的理解與掌握層級不同?，F(xiàn)有研究對科學探究的評價未區(qū)分年級，對不同年級學生科學探究的評價無清晰的標準。

最后，缺乏對教師科學探究能力的研究。教師在科學探究實施的過程中應當起主導地位，只有教師深入理解科學探究，才能將其貫徹落實到學生科學探究的培養(yǎng)當中。然而，目前對科學探究的研究主要集中在學生身上，對于教師是否具備科學探究的素養(yǎng)并無相關研究。

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