科学探究及其基本过程
    一、什么是科学探究？
    是指人们通过一定的过程和方法对客观事物和现象进行探索、质疑和研究。
    现在使用的科学探究具有双重含义：一方面是指科学工作者家的探究，另一方面是指学生的探究。科学家的探究是指科学工作者家们（包括一切科学工作者）用来研究自然界并根据研究所获得的事实证据做出解释的各种方式；学生的探究是指学生建构知识，形成科学观念，领悟科学研究方法的各种活动。
    科学家的探究和学生的探究在对象、方法和结果上是有差异的。
    科学家的探究对象是人类未知的，方法既规范严谨又富于创新，结果往往可以深化对客观现实的认知并改善人类的生活质量，杂交水稻之父袁隆平教授的工作就是科学家探究活动的典型。
    学生科学探究的对象通常只是学生自己未知的，方法比较简单，而且需要教师的帮助，结果一般只能提高学生对某个事物、某种现象的认识。在教师的引导下，这样的结果也可以用来改善学生的生活质量。例如，学生通过制作土电话，进行发声实验等活动，了解声音在不同物质中的传播情况，进而讨论减小噪音和保护听力的方法，如：轻声关门，不大声喧哗，在吵闹场所捂住耳朵等等，不仅有助于减少公共环境的噪音污染而且有助于保护自己的听力。
    二、科学探究的基本过程
    进行科学探究的方式是多种多样的。一般来说，其基本过程具有六个要素：提出科学问题；进行猜想和假设；制定计划，设计实验；观察与实验，获取事实与证据；检验与评价；表达与交流。某些探究过程只包含其中的几个要素，而且也不一定按上面呈现的顺序进行。
    1、 提出科学问题
    在观察、调查、阅读等情境中发现问题，尝试提出可以通过科学探究来解决的问题。
    格雷姆女士在五年级任教，秋天的一个上午，她班上的几个学生兴奋地将她拉到窗前，指着外面说：“看啊，操场上那三棵树怎么啦？”格雷姆女士看到那三棵并排生长的树，第一棵的叶子掉光了；中间那棵的叶子颜色参差不齐，黄多绿少；第三棵却是绿叶茂密。学生们问道：“这三棵树过去看上去是一样的，为什么现在变得这么不同呢？”格雷姆女士也无法回答他们。（表现好奇，从自己已有知识中提出问题）
    2、进行猜想和假设
    针对所提出的问题依据已有的科学知识、经验，通过思考做出猜想和假设；
    格雷姆女士知道，按照课程计划，她的学生要到明年春天才学习植物，不过她认为这正是让学生去调查植物生长情况的好机会，因为问题是学生自己提出来的，所以会特别激励他们去寻求答案。虽然格雷姆女士并不十分有把握，但她还是决定尝试一下，让学生在她的引导下进行探究。毕竟他们去年观察过种子在不同条件下的生长情况，多少积累了一些探究的经验。于是，格雷姆女士说：“同学们，你们认为那三棵树为什么会变得如此不同呢？”立刻，学生们纷纷举手发言，提出了各自的看法：（提出初步的猜想在假设）
　　-- 与光照有关；
　　-- 一定是水太多的缘故；
　　-- 这三棵树现在不同，可过去它们看上去是一样的；
　　-- 秋季到了，有些树的叶子会比其他树掉得早一些；
　　-- 地下有毒物质；
　　-- 三棵树年龄不同；
　　-- 有害虫吃树叶；
-- 一棵树比另两棵要老一些……
    3、制定计划，设计实验
    针对探究目的和条件，选择取得证据的途径和方法，（实验、调查、访问、资料查询等）；决定收集证据的范围和要求，以及所需的相关材料、仪器、设备和技术等，并制定相应的计划。在常规课堂教学中这一因素要求学生能提出进行探究活动的大致思路即可。
　  当学生列举出足够多的观点时，格雷姆女士便鼓励他们进一步思考，在这些看法中，哪些可以进行调查，哪些只是描述？然后，她让学生根据各自的看法分成不同的小组，例如“水”组，“季节”组，“害虫”组等等。她要求每个小组制定计划，开展一次简单的调查活动，寻找证据来回答他们的问题。在学生制定调查计划时，格雷姆女士倾听他们的设想，并让各小组向全班同学说明他们的设想。通过这种迅捷、公开的现场评价，使学生反思自己应对问题的过程，完善自己的设想，提出更好的研究方法。（计划和实施简单的调查研究）
    4、观察与实验，获取事实与证据
    使用有关设备和材料进行调查、检索、观察、测量和实验；安全地操作；记录观察和测量的结果。
    接下来三周，学生利用课余时间开展调查研究。各小组充分利用各种资源，搜集有关树木特性、生长过程及其周围环境的信息。“树龄”组最快找到了问题的答案，他们跟学校有关人员取得联系，找到了购材的原始单据，并且到苗圃去核实，结果发现，这三棵树品种相同，树龄相差无几。对这样较早完成调查的组，格雷姆女士就请他们加入到尚未结束的小组中去。“水”组的学生几乎每隔一小时就察看一下三棵树周围的地面，他们轮流值日，并记录下各人的观察。（通过观察搜集证据）
    5、检验与评价
    分析、处理观察、测量和实验结果，与猜想和假设进行比较，做出解释； 收集更多的证据支持解释，检查解释及过程、方法上是否存在问题，必要时提出改进措施。

    “水”组的记录的数据足以向全班报告：“掉光叶子的那棵树几乎一直淹在水里；中间那棵有时淹在水里；而绿叶茂密的树周围地面潮湿，但从来没有淹在水里。” （根据证据进行解释） “水”组继续工作，调查水的来源。他们发现，学校管理员一周有三次打开草坪洒水系统，开放时间太长了，过量的水流过草坪，汇聚到三棵树这边来。
    6、表达与交流
    用语言、文字、图表、模型等方式表述探究的过程和结果； 能倾听和尊重他人提出的不同观点和评议，并交换意见； 认识表达和交流对科学探究的意义；
　  最后，各个小组集中起来汇报调查结果。学生们发现：（1）有些观察结果和所得信息，不能解释三棵树为什么会有差异，例如“树龄”组所做的工作；（2）有些调查结果只能部分地说明观察到的现象，例如“虫害”组的工作；（3）对学生们来说，感到最合理、既符合观察记录又符合别的途径所得信息的，只有水太多这种解释。全班学生很满意，经过三周的工作，他们找到了一种合理的解释。在格雷姆女士的建议下，学生们给管理员写了一封信，告知他们的发现。管理员来到他们班上表示感谢，此后他注意控制好草坪洒水系统。最后，格雷姆女士问学生，怎样才能证明他们的解释是正确的呢？学生讨论后说，那就只有等到明年了。（表达与交流）
　　来年同月，格雷姆女士班上的学生们看到这三棵树都挂满了绿叶，就更加坚信他们得出的结论有效地解释了他们的观察。（检验解释）

参考资料：

《科学（7--9）年级课程标准》

《新课程与学习方式的变革》   北京师范大学出版社