量子思维对理科教师实施探究式教学活动的启示

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摘要：摘要：以或然、动态为特征的量子理论从微观角度揭示了完全不同于宏观世界的运动本质与规律，并逐步衍生出一种带有世界观性质的崭新思维方式。将量子理论中所蕴含的思维逻辑融入探究式教学活动中，有助于理科教师避免因聚焦于活动的外在形式，而过于强调既定的探究模式

　　摘要：以或然、动态为特征的量子理论从微观角度揭示了完全不同于宏观世界的运动本质与规律，并逐步衍生出一种带有世界观性质的崭新思维方式。将量子理论中所蕴含的思维逻辑融入探究式教学活动中，有助于理科教师避免因聚焦于活动的外在形式，而过于强调既定的探究模式、规范性的指令步骤以及标准化的数据结果，造成背离科学探究实质、歪曲科学精神，使探究式教学活动流于表象的问题。

　　关键词：量子思维;探究式教学;科学探究;科学精神

　　自2017年普通高中新版课程标准颁布以来，科学探究能力的重要性及其融入各学科核心素养中的必要性，得到了教育专家、研究学者及一线教师的一致认同。为促进探究式教学在实践中的改革与推进，关于科学探究的实质、探究教学的适应性及师资培训、评价方法和多种辅助信息化工具的研究与报道层出不穷[1-7]。但据相关调查报告分析，探究式教学观念的认同与探究式教学行为的有效性之间，始终存在着较大的差距[8-12]。在探究式教学行为中存在的普遍问题是：探究内容质量不高，表演式、伪科学探究或低水平科学探究较多，主要体现在以下三个方面：

　　(1)探究内容只有表象而无实质，缺乏多维度的探究角度和多学科的交叉;

　　(2)探究模式相对固定，缺乏针对性的指导，弱化甚至掩盖了学生的差异性;

　　(3)探究评价过于强调步骤的规范性和结果的标准性，缺乏过程性评价的多元性。

　　探究式教学观念为何没有向教学行为有效转化?在前期大量关于教学行为研究的基础上，我们转而从探究式教学观念入手，剖析原有可能存在的认知偏差并尝试性地融入量子思维逻辑，以期为探究式教学行为有效性的提升提供一定的理论参考与启示。

　　一、探究式教学观念中可能存在的认知偏差

　　1.实验与科学理论

　　基于培养学生科学探究能力和科学精神的目的，探究式教学活动的设计遵循着与科学家实施科学研究相类似的过程而进行。根据美国国家研究理事会在1999年《国家科学教育标准》中提出的“科学探究指的是科学家们用来研究自然界并根据研究所获事实证据做出解释的各种不同途径”，科学探究所包含的主要过程为：提出问题、猜想与假设、制订计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流[1]。

　　由此，大多数一线教师认为，学生通过探究活动获得有效的实验数据，继而验证对问题的猜想或相关知识理论，是检验探究式教学是否顺利进行的一个重要指标。为保障教学流程按照教学设计的预期轨道进行，尽可能避免探究中出现的误差、异常现象造成实验结果的背离，一线教师通常会预先对活动内容及实施步骤予以标准化的主观设计，以确保最终得出正确数据，完成既定的教学目标。

　　然而，在科学家实施实验的过程中，科学理论的得出是一个不断进行修正，乃至于常常推翻前期假设或猜想的往复过程，其真实性体现于单次或少量的实验往往并不能与预期的结果相一致。实验，作为一种特殊的人类探索活动，能提供的事实例证是基于特定条件和过程的产物。正如同“理论来源于实践，但不等同于从实践中能够直接得出理论”[13]，科学理论固然从大量的实验中来，但需要经过不断地反思与质疑，才能最终实现理论的提炼和优化。因此，基于实验进行必要的反思与质疑，是从实验中提炼科学理论的前提，同时也是科学探究的核心，而并非实验本身。

　　在探究式教学活动中，用规范性的步骤、标准化的数据和正确的结果来对知识加以验证，看似是理科教师为避免出现探究错误而采用的保障性手段，实则是曲解了实验和科学理论的关系。缺乏多维度的反思与实质性的质疑，探究终将流于表象。

　　2.探究过程与探究结果

　　一线教师通常会对探究式教学活动中的指令和程序进行预先设定，当活动开始后，学生是否沿着既定的模式和规范性的步骤实施探究，成为教师关注的重中之重。

　　然而，与课堂讲授式教学以知识的获取为目的不同，探究式教学的设计是以培养学生的科学探究能力和科学精神为目的，而并非仅仅是知识的获取。在探究过程中，学生采用符合其自身认知的个性化探究方式，经历反思与质疑，在困难与挫折过程中深刻感受“拨开迷雾寻求真相”带来的精神愉悦和兴奋，由此获得切身体验的价值要远胜于单纯的知识获取。因此，在探究式教学活动中，学生“探究过程”的正确与“结果”的正确具有同等重要的地位。

　　采用一致、既定的实验步骤以确保得出正确结论的方式，不可避免地掩盖了学生认知水平和探究能力的差异，同时也削减了学生多维度、个性化探索的可能性。学生通过自我发现问题、分析问题，获得教师针对性指导的宝贵契机也随之而消失。更为重要的是，通过相对固定的探究模式，获得“一次性”得出正确结论的实践体验，无形中传达出了对科学探究实质的误读和科学探究精神的背离，不可避免地落入“精心设计”的伪探究形式。

　　3.探究过程的标准性与探究主体的可变性

　　将一线教师通常采用的探究式教學与课堂教学进行对照，不难发现两者在设计思想上具有相似性，即：用探究活动(教学)内容的确定性、过程的模式化及结果的标准化，来确保数据结果(知识)的正确获取(认识)与分析(理解)，进而保障既定探究活动(教学)过程的完成。这种标准的过程量化模型，大致可追朔于经典的牛顿物理学理论以及由此形成的思维方式——用客观性的实验论证和规范性的数学表达，揭示宏观世界中所具有的普适性规律与因果，实现对世界的发现和检验。但正如亚伯拉罕·马斯洛(Abraham Maslow)所说“如果你唯一的工具是榔头，你易于把所有问题都看成是钉子。”

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