打造察“颜”观“色”之眼

    “翱翔计划”是一个突破现有人才培养模式的培养体系，“翱翔学员”将通过过渡性课程学习实现学科拓展，并在高校、科研院所实验室导师的指导下借助科研现场资源进行体验式学习，经历导师指导下确定选题，制订研究计划，开展研究活动，通过个人探究、同伴互助等多种方式完成研究任务，撰写研究论文，参加论文答辩，进行学习成果的展示与交流等一系列环节。“翱翔学员”可谓“在科学家身边成长”。
    张铁道告诉记者，这种链条式的“翱翔学员”培养方式，把高中学校的教学空间拓展到高校、科研院所实验室等科研现场，真正实现让学生“在科学家身边成长”。学生“在科学家身边成长”所获得的探究性学习和现行学校教育基于教科书的学习有很大的不同。后者基本都是已被科学发现和社会实践所验证的知识；而探究性学习则以学习者针对某一主题在老师指导下开展亲身观察和实验为主要线索。通过观察和实验，发现和已有理论的异同关系，并给出解释。
    因此，科学探究首先离不开观察和实验，尤其是观察，更是科学探究必备的首要因素。
    张铁道举了自己亲身经历的一个例子，阐述观察的重要性。今年1月，他随项目组去中科院地理所参观动物标本室。在那里，他看到许多自己见所未见的珍稀动物。当走进食草动物标本室和食肉动物标本室时，他突然发现食草动物的皮毛都是灰蒙蒙、土苍苍一片，与周围大自然的颜色很接近；而食肉动物则恰恰相反，大都色彩斑斓、凶气逼人。而前者正是后者的捕食对象。他突发奇想：“除了物种遗传因素之外，还有什么因素造成了食草动物和食肉动物之间这种弱肉强食的自然现象呢？”
    张铁道说：“探究性学习的主要对象往往是那些不太确切的、还没有定论的问题。在这个过程中，离不开学习者去探索、去发现：既需要发散思维——大胆想象；又需要聚合思维——透过现象看本质。当然，最终结果要落到解决实际问题上。”

磨砺“胡”思但不“乱”想之脑

    除细心观察，在探究和发现中拓展自己的知识来源外，张铁道感慨地说：“中学生如果想获得有意义的能力发展就不应仅仅满足于接受现成知识，而应主动出击，去发现、去进一步思考。”因此需要积极引导和激励中学生主动以问题解决的方式进行学习的架构，实际上是促使学习者在完成有意义的课题探究过程中发展他们的创新学习能力。
    他以上述发现为例分析说，食草动物和食肉动物之所以在食物及进食方式上有显著差异，因为食草动物可以悠然自得地、长时间慢慢寻觅食物；而食肉动物的食物都是处于动态和高度警觉的活物，食肉动物每有捕获都要经历一番出其不意的奔袭捕猎甚至生死搏斗。张铁道进一步指出，假如能够将动物的食物和进食方式与人类学习的课程内容和学习方式相类比的话，就会发现“吃”什么、怎么“吃”也能在很大程度上决定学习者的生存状态和发展水平。
    但中学生如何结合学校教育的实际进行探究性思考和学习呢？张铁道提出，教师可以帮助学生进行主题聚焦。他以北京市第50中学考察北京猿人遗址为例说明课程规划对于学生探究体验的意义。赴实地参观之前，学校建议学生以环境、生活、科技、文化等视角进行观察并采集资料，而后结合遗址周边自然环境、砍砸器制作、火种的留存、山顶洞人的佩饰等主题说明北京猿人的生存状况，在此基础上学校形成了有特色的校本学习课程。“作为教育工作者，我们并不期待中小学生都能取得独创性的科学发现和研究成果，但更为注重引导学生围绕一定主题开展探究性学习的深刻学习体验，培养他们的科学意识、科学态度和初步的科学方法。在此过程中，他们不能被动地接受知识，也不能人云亦云；而是要独立思考，动手实践，善于倾听，乐于合作交流。最终他们的学习能力、交往能力、知识建构能力都能够借助上述学习体验得到发展，进而为他们创新意识与能力的发展奠定基础。”

培养“△△”但“乐群”之心态

    张铁道反复强调，不要指望实验观察一次性完成；不要奢求中学阶段学生就有多少独创性的科学发现；不要期待科学论文一次性就能完成。关键在于借助真实意义的研究型学习培养学生的科学精神、研究方法和合作交流意识。
    “现在中国整体的学术环境很浮躁，研究人员和学者们都着急要发表论文，但是还缺乏足够的实验验证。”张铁道援引陈佳洱院士的感慨介绍说，国际知名的学术期刊《科学》《自然》主编反映，虽然近年来中国科学家的投稿大幅增加，但论文所描述实验的重复率仅为30%~40%，和国际平均水平相比还有很大差距。
    科学研究需要反复地观察实验、多方印证，然后才能写出论文进行发表。即便形成研究初稿以后，还要通过交流切磋进行完善。
    张铁道回忆起自己在国外留学期间写论文的情况，“当时在导师指导下历经大的修改达六次之多！每当自己辛苦煎熬写就的论文被导师退回一次，我内心就经历一次挣扎。但挣扎的过程也是树立主题、建构逻辑、提升质量的过程。恰恰是有了这番挣扎，才有了深刻而富有价值的学习。” 他鼓励“翱翔学员”把开展交流也视之为一种重要的学习方式。“当你感到自己的论文讲不清晰或遇到别人提问你难以作答的时候，恰恰表明你还没有学明白，没有想清楚。所以，研究是学习，交流也是学习。通过专题交流，研究者就能找到自己的科研同伴。”因此，他勉励同学们，研究性学习重在体验问题解决和知识建构的过程，目的在于培养能力。因此，不要指望一次就成功。中学生写论文重要的是要将研究的过程及其结果如实记录下来，在此基础上形成相应结论，并从中感悟对自身学习与成长的意义。所有这些就为中学生创新意识和实践能力的培养进行了有意义的准备。

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