What Happens in Scientific Inquiry in Middle School Classroom: An Empirical Study Based on Multiple Cases
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摘要: 伴随国际上科学教育新形式的出现，科学探究的理念和实践受到挑战，但科学探究——强调在参与科学实践中发展科学理解，依然是面向21世纪科学教育的基本取向。本研究从学习的社会文化观出发，借助跨文化情境的思考，运用两个相互关联的子研究追踪了我国W市9位初中科学教师的教学过程，勾勒了初中课堂科学探究教学的整体特征，描述了教学现象之下的过程结构和细部特征。研究揭示，当下初中课堂具备了科学探究过程的整体结构，教师主导的群体对话式探究环节显示出一定的有效性，但也落入"有形少实"的困境。从教师角度看，对科学探究教学目标的片面认识、科学探究教学策略和支持工具的匮乏，以及来自评课和培训的外部影响，都可能致其挣扎于困境。Abstract: The emerging forms of science education in the world have challenged the ideas and practice of scientific inquiry. However, scientific inquiry, aiming at developing students' scientific understanding by their engaging in science practice, is still the essential approach to science education for the 21st century. From the socio-cultural perspective of learning, and using a cross-culturally contextual thinking, the authors conduct two interrelated sub-studies to track the instructional process of nine middle school science teachers in city W. The study describes the overall features of their inquiry-based science teaching, and demonstrates the underlying process structure and detailed characteristics. Moreover, the study reveals that science classroom in middle schools has the general structure of scientific inquiry process, and the teacher-led collective dialogic inquiry-session has shown positive effect, but at the expense of students' active experience and autonomy gen-erally. For teachers, partial understanding of scientific inquiry, lack of pedagogical strategies and tools to support students' inquiries, as well as external influences from organized evaluating-class and trainings, could possibly impede them to conduct an authentic inquiry-based science teaching.1) 上海参加经济合作与发展组织(OECD)开展的教师教学国际调查(TALIS)项目，有15.2%的上海教师经常让学生使用ICT(信息与通信技术)完成项目或作业，明显低于国际平均水平(38.0%)(来源：上海教育报刊社“第一教育”2016-02-18)。
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表 1 参与教师的基本情况
序号 教师注 性别 年龄 学历/学位 教龄 科学课教龄 课堂观察期间任教年级 授课主题 1 亓老师 女 42 研究生/硕士 16 9 7年级 地球圈层/土壤、岩石、矿物 2 胡老师 男 57 本科 28 16 7年级 溶液的酸碱性 3 刘老师 女 33 研究生/硕士 7 7 6年级 生物的特征与分类 4 尚老师 女 30 本科 7 7 7年级 触觉、味觉与嗅觉 5 金老师 女 43 本科 19 12 6年级 燃烧、光合作用与呼吸作用 6 钟老师 女 33 研究生/教育
硕士在读7 5 8年级 神经系统 7 冯老师 男 40 本科 18 10 7年级 视觉与眼 8 章老师 男 38 研究生/硕士 13 7 6年级7年级 蒸发与蒸腾/电流 9 程老师 女 41 本科 20 15 6年级8年级 溶解/神经调节 注：文中对教师的称呼皆为化名。 
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表 2 科学探究教学特征分析模型
维度1.问题的发起 1.1 1.2 1.3 1.4 教师根据自己的情境提出问题 教师提出问题并与学生经验有关 学生基于教师所给情境建构问题 学生基于主题但又超越当下课时建构问题 维度2.问题的本质 2.1 2.2 2.3 2.4 封闭性问题：教师提出方案，学生按步骤执行 比较封闭的问题：教师提出一个众所周知的情境，在其中让学生构思自己的方案 比较开放的问题：学生使用限定的材料(已经备好的)处理一个开放性任务 开放性问题：学生自由使用材料处理开放性任务 维度3.学生的责任 3.1 3.2 3.3 3.4 教师设定一个研究过程 教师监控学生设计不同的步骤以完成任务 学生对研究过程负责 学生使用由教师或与教师一起开发的自我评价工具 维度4.对待学生的多样性 4.1 4.2 4.3 4.4 教师管理学生的一些行为，使其积极主动 教师变换任务，维持一些学生的参与 每一个小组或显著数量的学生从教师的指导中获益 一些有特殊需要的学生适应情境并获益 维度5.论证的地位 5.1 5.2 5.3 5.4 教师鼓励学生在组内或全班交流 教师将学生的建议传达给全班 鼓励学生考虑他人的论据 鼓励学生用知识或结果证明他们的回答 维度6.教学目标的澄明 6.1 6.2 6.3 6.4 教师表述自己对本节课的预期 教师在课堂中清晰地说明在教什么 学生解释他们从本课中学到什么 学生清晰地获得必要知识，将其所学加以运用 来源：Grangeat(2013，p.183)
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表 3 9位教师科学探究教学特征编码表
教师 亓老师 胡老师 刘老师 尚老师 金老师 钟老师 冯老师 章老师 程老师 均值 维度 问题的发起 1 1 1.5 1.5 2.5 1 1 2 2 1.5 问题的本质 1 1.5 2 1 2.5 1.5 1 1 2.5 1.6 学生的责任 1 2 2 1 3 1 1 1 2 1.6 对待学生的多样性 2 1.5 1 3 3. 1 2 2 2 1.9 论证的地位 2.5 3 3 1 3.5 2 1 4 2.5 2.5 教学目标的澄明 2 3 2 2 4 2.5 2 2 4 2.6
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表 4 分析单元的基本类型编码
编码 说明 举例 科学知识类 以某一科学事实、科学概念、科学原理为主题，在常规教室环境下开展的教学活动。 地球内部圈层结构；
蒸腾作用；
燃烧的条件科学实验类 在实验室环境下开展的，包含学生动手操作的教学活动，具体分为两类：
·验证性实验：以验证某一结论为重点的实验
·综合性实验：实验设计方法、实验操作技能与实验结论并重的实验验证性实验：呼吸的产物；酸对金属的腐蚀作用
综合性实验：光合作用；影响蒸发快慢的因素
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表 5 教学过程结构特征编码
编码 说明 问题引导 在教学活动开始时，发挥引导作用的问题 对话讨论 在教学活动开展过程中教师与学生的语言互动 形成结论(知识类) 在教学活动后期，对主题内容及知识结构的概括 直接讲授 在教学活动开始时，教师直接表明要学习的主题 提出观点 在实验开始前，提出待验证的概念或现象 实验验证 动手做实验的过程 理论解释 在做完实验后，运用科学概念或原理解释实验现象 直接验证 在实验开始前，未明确提出待验证的概念或现象 提出假设 在实验开始前，提出有待实验检验的假设 设计实验 在动手做实验之前，依据相应的方法，对实验过程进行设计 开展实验 动手做实验 形成结论(实验类) 做完实验之后，总结实验现象，形成科学结论 提出问题 在实验之前，明确一个有待解决的问题 形成解决方案 在动手做实验之前，制定针对待解决问题的实验方案 检验解决方案 在做完实验之后，分析方案对于解决问题的有效性
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表 6 教学活动细部特征编码方案
编码 说明 一问一答 教师提出一个问题，请1位学生回答，并立即给予评价或反馈 一问多答 教师提出一个问题，依次请2位及以上学生回答，然后统一进行评价或反馈 追问 在学生回答的基础上，教师继续提出实质性的问题 全班回答 教师不指定某个学生，全班大多数同学同时回答问题 学生表达观点 学生发表自己的观点或对某观点做出评价 学生讨论 以小组为单位围绕特定问题的讨论 学生论争 多个学生就一个问题发表不同观点并进行论争 学生提问 学生向教师提出问题 小组讨论 以学生小组形式，就实验方案(设计)或结论所开展的语言互动 教师讲授 教师对实验方案(设计)结论所做的讲授，其中没有实质性的师生语言互动。 一致的假设 全班一致采用的假设 封闭的方案/设计 在实验器材、方法等方面不具备可选性 半开放的方案/设计 在实验器材、方法等方面具有有限的可选性 统一的方案/设计 全班统一采用的实验方案(设计) 关注结果的讨论 围绕实验结果开展的讨论 关注过程的讨论 围绕实验设计、实验方法及操作过程的讨论
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表 7 科学知识类教学活动中师生对话的类型与分布
师生对话类型 具体形式 数量(占比) 教师发起的对话(125，占91.9%) 一问一答 78(57.4%) 一问多答 39(28.7%) 集体回答 8(5.8%) 学生主动的对话(11，占8.1%) 学生表达观点 3(2.1%) 学生讨论 2(1.4%) 学生论争 1(0.7%) 学生提问 5(3.9%) 总计 136 (100%)
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表 8 科学知识类教学活动中教师提问类型及分布
问题 师生对话形式 一问一答 一问多答 集体回答 开放性问题 6(7.7%) 20(51.3%) 1 (12.5%) 封闭性问题 72(92.3%) 19(48.7%) 7 (87.5%) 合计 78 (100%) 39 (100%) 8 (100%)
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表 9 科学实验类教学活动中师生对话的类型与分布
师生对话类型 具体形式 数量(占比) 教师发起的对话
(98，占92.4%)一问一答 59(55.8%) 一问多答 22(21.0%) 集体回答 16(16.2%) 学生主动的对话
(7，占7.6%)学生表达观点 3(2.9%) 学生讨论 2(1.9%) 学生论争 1(1.0%) 学生提问 2(1.9%) 总计 105(100%)
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图(2) / 表(9)
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