探究式教學是否能夠提升學生對科學本質的理解，一直是科學教育研究中的一個爭議話題。此前大多數文獻表明，在高等教育前階段，僅僅基于探究的教學不足以使學生形成對科學本質的全面理解，但關于大學階段的研究還相對較少。
近日，遼寧科技大學副教授史韡朝、左春英聯合北京師范大學教授王晶瑩，通過實證研究揭示了學生對科學本質的理解受到教學模式的影響，表明在大學階段實施的探究式科學教學似乎能夠有效提升學生對科學本質的認識。相關研究論文發表于美國《物理評論-物理教學研究》。
根據《國家科學教育標準》的定義，探究式教學旨在培養與探究相關的思維與行為能力，包括提出問題、規劃并開展調查、使用適當的工具和技術收集數據、批判性和邏輯性地思考證據及其解釋之間的關系、構建替代解釋，并交流科學論點。
史韡朝認為，科學推理能力的不足會導致學生在科學探究過程中面臨認知負荷。當采用探究式教學方法時，科學推理能力較強的學生與較弱的學生對科學本質的認知差異可能會進一步顯現。然而，教育工作者需要認識到，這并不意味著探究式教學失去了其教育價值。
這項研究在2023年秋季學期、面向近3500名工程與技術各專業學生的中國某公立大學的大學物理實驗課程中開展，采用三種教學方法（講授式教學、隱性探究和顯性探究）以及兩種合作小組組成形式（同質與異質），形成了一個3×2的因子設計，共六種教學處理方式，旨在探討不同教學模式和分組策略在提升大學生對科學本質理解方面的有效性，以及學生對科學本質的理解與其科學推理能力之間的潛在關系。
不同教學方式干預前后，具有高水平科學推理能力學生的表現情況。受訪者供圖
實證結果表明，當教師針對性地設計引導性問題作為教學支架時，這種教學模式就能發揮積極作用。特別是對于科學推理能力處于中下水平的學習者，教師可通過設置顯性化的反思路徑（如結構化的問題鏈等），引導其逐步建立對科學本質的系統認知，這種認知腳手架能有效彌合不同能力學生間的科學本質理解鴻溝。
此外，這項研究還進一步探討了在不同教學方式下，小組構成對學生科學推理能力水平差異的科學本質觀發展的影響。小組成員并非孤立學習，而是彼此協作、依賴，甚至存在競爭關系。從社會建構主義學習理論的角度來看，實驗室內的社會復雜性必須被充分考慮。
該研究為探究式教學是否能夠有效提升大學生對科學本質的理解提供了新的證據，也為高校科學教育改革、教學策略優化以及教師專業發展提供了重要的理論依據和實踐參考。盡管探究式教學可能加劇不同能力層次學生之間的學習差異，但通過教學設計的合理引導，尤其是提供有針對性的認知支持，可以使其成為一種高效的教學方式。
相關論文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevPhysEducRes.21.010134
本文鏈接：http://www.020gz.com.cn/news-8-4675-0.html研究揭示探究式教學對大學生理解科學本質的影響
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