探究學習產生的背景與特點
“探究”的概念，是教育學自古就有的研究課題。 “探究學習”的概念是在美國的新課程運動中產生的。
1964年，芝加哥大學的教育學教授施瓦布（J. J. Sohwab）與紐約市立大學教育心理學家奧蘇貝爾（D. P. Ausubel）在討論中率先采用了“探究學習”(enquiry learning）的術語。相當于“發現學習”(discovery learning）的含義。在這個時期，美國著手改革高中物理課程 (PSSC)，接著，一系列新學科——CBA、 CHEMS高中化學、BSCS 高中生物、ESCP高中（初中）地學等課程，相繼產生。布魯納（J. S. Bruner）的《教育過程》高度評價這些研究成果，強調新的學校課程注重“結構”與“直覺”，并且要有不斷更新的“機制”。幾乎在同一時期，施瓦布則試圖以“科學的結構”和“科學的結構是不斷變化的”為前提，揭示探究過程的本質及其特征；并力圖在教學中引進現代科學的成果，使學生把握學科的結構，進行“探究”(enquiry）學習。他同布魯納一樣，要求把學習者作為“小科學家”看待，這樣， 教學過程便成了一種在教師指導下展開的具有嚴密的學術性的創造性活動。如果說，布魯納是從教育內容的側面展開他的“發現學習”理論的，那么，施瓦布則是從教學方法的側面展開他的“探究學習”理論的。兩者的共同點是，強調學習者通過主動地參與科學探究的過程，掌握基本概念和探究方法、形成科學態度的學習方法， 強調創造性教育的必要性與可能性。
“探究學習”強調的是科學方法與科學精神。
探究學習的第一個特點，是兒童自主地抓住自然的事物、現象，通過探究自然的過程，獲得科學知識。
探究學習的第二個特點，是旨在培養兒童從事研究的必要的探究能力。
探究學習的第三個特點，是旨在有效形成認識自然之基礎—— 科學概念。
探究學習的第四個特點，是培養探究未知世界的積極態度。
探究學習是這樣一種過程：在研究客觀世界的過程中，通過兒童的主動參與，發展探究能力，獲得理解客觀世界的基礎——科學概念；進而以此為武器，培養探究未知世界的積極態度。 這是現代理科教學應有的模式。
強調探究知識的過程并不意味著兒童能夠自然而然地掌握科學方法或是方法論。科學方法是擁有高度抽象性的系統的智力操作，是在探討復雜問題、擬定研究計劃、揭示數據與理論的關聯、琢磨結論的可靠度或客觀性之際所運用的策略。因此，作為“探究學習”的目標，包括了基本的探究能力的形成，廣泛的科學知識的建構， 直覺性、創造性思維及邏輯思維的發展。
探究學習理論的主要內涵
20世紀60年代，伊利諾大學探究訓練研究所所長薩奇曼（J. R. Suchman）從事旨在培養探究能力的小學理科課程的研究。他經過三年研究，在1960年提出了“探究訓練模式”的主張：“對于探究自然現象的因果性的兒童來說，所謂科學，意味著發現新的關系。這里面，也許有兒童作出的偶然的發現，也會有在教師的悉心指導下作出的發現。無論哪一種發現，由于是突如其來的新的洞察，兒童會體會到理智的驚險和喜悅，學習會富有成效。但是，如果要想通過兒童自主的、一貫的做法，去教給他發現有某種意義的范型或規則的話，那么就必須教給他們積極地、有計劃地、有目的地驗證的方法，和從獲得的數據中推論出結論的方法。總之，必須培養‘探究能力’(skills of enquiry)。為此，不是要靠教師的講解， 而是要教給他們自己去發現的方法。”這就是要讓學生學習樹立假設的方法，通過實驗驗證假設的方法，解釋結果的方法。薩奇曼注重實踐，主張“通過兒童的自主活動去發現自然界變化的種種因素，給兒童提供一種得以主動地、系統地、經驗性地、歸納性地展開科學探究的教育計劃”探究訓練的目標由三方面組成：(1）使兒童發展探索材料、處理材料的認知技能，和每個兒童能夠自發地、 有效地探索的邏輯與因果性概念。(2）通過具體情節的分析，形成概念，發現變量之間的關系，使兒童開展迄今從未有過的新型的學習。(3）利用發現的喜悅和自覺探究與處理材料時所伴有的智力興奮這兩種內發性動機作用。
“探究學習”理論的核心人物施瓦布則從“現代科學的本質”的高度，主要從理論方面闡述了探究學習的必要性。施瓦布在《探究學習》(1962）中說，科學知識是不斷得到修正的。在科學研究中存在著兩種不同的探究方法：一種是不變動科學體系的探究，謂之 “固定性探究”(stable enquiry)。另一種是，從根本上變革科學體系本身的探究，謂之“流動性探究”(fluid enquiry)。施瓦布倡導科學的方法分如下七個階段：(1）形成問題。(2）搜集可能有助于問題解決的數據。(3）再形成問題。 (4）決定問題解決所必要的數據。(5）計劃旨在獲得數據的實驗。 (6）通過實驗獲得數據。(7）解釋數據。施瓦布主張，課堂是從事 “探究之探究”(enquiry into enquiry）的場所。探究的課堂需要新的教學技術，其目的不僅是一組知識的明確與教示，而且是激勵和指引學生的發現。 “講義和教科書不是權威的信息源泉，而是被解體的教材。因為，這種課堂用的教材，不管采用何種形態，都不是真理的敘述，而是探究的報告。”在探究的課堂里，學生應當做的，是分析教科書，挑戰教科書。施瓦布認為，此前的教育犯過兩大錯誤：一是機械的方法代替了智力活動；二是陷人了單純地傳授知識的傾向。這兩種傾向今天有重演的征兆。
“探究學習”理論的另一個代表人物加涅(R. M. Gagne）為探究學習的實踐研究奠定了理論基礎。加涅認為傳統的理科教學的特點是，大量地灌輸權威性的事實或有關科學原則的教條，教科書只是記載一系列的科學結論，而學生學習理科就是了解這些科學的事實與結論。加涅在“探究理論”的基礎上，研究了構成學習的前提條件。加涅認為，學習的一個前提條件是學習所必需的“能力”(capability)。沒有這種能力，就不可能有任何學習。學習所必需的另一個前提條件，就是知識。不賦予某種知識的學習是不能成立的。加涅還進一步闡述了“學習的條件”。他認為，“所謂‘發展’是學習的結果，學習是‘發展’必須依存的前提條件；而學習不能歸結為單純的成長過程那樣的人的內部傾向與能力的變化。教學，是學習的必要條件。”教學設計的課題區分了八種類型的學習，它們構成了一個序列：信號學習、刺激一反應學習連鎖形成、語言聯結、辨別學習、概念學習、規則學習、問題解決。在這些學習之中，低級層次的學習是高級層次學習的必要條件。從這個意義上說，構成了學習的層級結構。這就是他的“累積式學習理論”(cumulative learning theory)。根據加涅的見解，“高級能力”指的是“抽象化、概念化能力”、“概念的形式操作、邏輯操作的能力”、“發現、解決新問題的思考能力”。在學校教育中，“高級能力”的學習主要跟三種類型的學習有關系：1.“概念學習”(concept learning)。指在小學低年級階段的關于事物屬性的學習，使用觀察、比較、分類測量等比較低層次的探究能力，形成“類概念”(class concept）的活動。2.“規則學習”(rule learning)。指在中年級階段從事物與事物的關系中獲得的“關系概念”(relational concept）和在發現現象中的 “規則”(rule)、“規則性”(regularity),“法則”(law）等的學習中，運用檢驗假設、統一條件、預測、數據解釋等等，這一類比較高層次的探究能力所構成的活動。3.“問題解決”(problem solving)。是在概念學習和規則學習的基礎上展開的學習活動，處于三類學習中最高的一個層次。適于小學高年級至初中階段推行的學習活動。
加涅的“探究學習”為課程設計的“層級化”提供了思路，
第一，學習是分階段進行的。
第二，確定教學中的行為目標。
第三，作為問題解決的條件，必須系統地學習基礎知識，培養基本的智力。
第四，不排除教師的適當的指導的前提下保障兒童自由活動的教學設計，是“探究學習”的最大課題。
探究過程的要素分析及其教育價值
“理科課程”，不僅要反映科學知識的本質，而且也要反映學者探究科學知識的特性和知識建構過程的特性。優質的課程不會把教材與教學方法絕對對立起來。 “探究學習”的特征就在于重視探究過程，強調科學態度、科學方法和科學精神。日本教育學者降旗勝信提出了如下的理科數學的總體構想：在小學階段，重點放在獲得概念和知識所必須的探究能力和態度上。隨著年級的遞升，重點轉移到科學概念的形成上。這樣，能力與態度的培養必須先行。在高中階段，用小學、初中階段培養起來的探究能力、態度和基本的科學概念，獲得更高級的科學概念，從而更廣泛深刻地認識客觀世界。 這就是現代理科教學的模式。
降旗勝信分析了理科探究學習過程的構成要素，主張這些構成要素可分為三個范疇：(1）觀察過程——通過人的感官獲得有關現象的信息的過程。 (2）信息處理與表達過程——處理所獲得的信息，并用適當的符號表達該信息的過程。(3）理論化過程——超越假設的推論、模型化、理論等所掌握的信息，求得具有普遍性的法則的過程。森川久雄教授析取的探究過程的構成要素則是：
1．觀察——感覺的擴大、觀察與傳遞、觀察與解釋等。
2．分類——分類的標準、分類的體系。
3．測定與數據的運用——定量觀察、感覺與測定工具、測定單位、誤差與測值的處理。
4．傳遞與記錄——傳遞的方法、記錄（圖表化）。
5．時空關系的把握——空間概念的要素、坐標系、時間。
6．推論與預測——推論、預測。
7．假設的設定——探究中假設的意義、假設的妥當性、基于假設的預測。
8．操作性定義——定義的意義、操作性定義及其妥當性。
9．條件的控制——探究與條件的控制、對照組。
10．實驗——驗證假設的實驗、實驗的構成。
11．數據的解釋——數據的種類、圖表的解釋、討論與結論。
[if !supportLists]12． [endif]模型的建構——模型的種類、模型的功能。
奧蘇貝爾強調，對于“有意義的學習”來說，學習者的認知結構是重要的；教材的邏輯結構必須符合學習者的認知結構而加以調節；教授囊括性的概念可以提高學習的效果；作為探究學習之前提條件的基礎知識的習得是不可缺少的，等等。應當說，“發現學習”、“探究學習”、 “積累式學習”、“有意義接受學習”等學習理論的主張，并不是完全對立的。問題的關鍵在于，當我們設計理科教學計劃的時候，如何擺正影響學習的種種要素之間的關系。諸如，如何根據兒童的智力發展階段設計教學計劃；如何明確教材內容的邏輯結構；如何謀求邏輯結構與心理結構之間的關系；如何在選擇和排列教材內容之際重視知識（概念）的建構過程等等。重視探究過程的學習未必意味著輕視教材，輕視知識。
“探究學習”論認為：(1）理科教學包含了科學概念（知識）、 科學方法與科學態度三個方面。 (2）課程結構注重科學概念及概念系統。 (3）教學方法強調“探究過程”。現代的理科教育，不是讓學生去“讀”科學，而是動手“做”科學。 這樣，傳統教學的“教材中心”將讓位于“方法中心”（過程），“教師主體”將讓位于“學生主體”。
“探究學習”論推動了理科課程、教材、教法的根本改造。探究學習的課程要求教材盡量采用探究性的敘述代替結論性的解釋；要求提供實施小型的卻是范例性的探究過程——實驗——的機會；要求打破課堂與實驗室的區別、動腦與動手的人為區別。
“探究學習”論推動了對“教育目標論”的分析研究。“探究學習” 強調：知識的獲得固然重要，掌握知識如何獲得的過程更為重要。正如科學家從事科學的探究必須具備科學方法和科學態度一樣，學生必須在學習中掌握探究方法，形成基本的科學概念和科學態度。降旗勝信教授探討了應當培育的探究學習的態度包括：對自然現象具有興趣、熱愛的態度；根據事實，批判性地思考的態度；主動收集情報的態度；創新的態度；尊重生命、愛護自然的態度；探索未知世界的態度。把理科教學的目標僅僅歸結為知識的授受是片面的。
