探究学习事实上是一种双重的学习过程，它既是探究者对所探究的问题的学习，同时也是对探究过程的学习。从探究活动的程序可以看出，探究学习包括科学探索的基本活动，即提出问题、确定研究方向及计划、搜集资料并整理资料、得出结论，以及根据现实条件灵活运用科学结论等等。在参与这一系列活动的过程中，学生不仅可以获得探究活动所指向的知识，而且能学习和掌握科学探究的一般过程和具体方法。探究学习解决问题的方法既是系统的，又是灵活的，其系统性在于开展了一整套活动，而其灵活性则在于活动可以增减、替换，活动的顺序可以变换。
二、解读科学探究
科学探究作为新课程倡导的一种学习方式，中小学教师只有明确它的要义、理解它的意义才能在教学中得到有效的落实。下面通过初中物理或科学课程教学中具体的案例帮助中小学教师解读科学探究的要义。
1.“科学探究”七要素解读
提出问题：要求学生能从日常生活、自然现象或实验现象的观察中发现与物理学有关的问题，并能书面或口头表述这些问题。
案例：提出问题
学生1 发现晾晒衣服或湿地面很快会干，由此他想：衣服上或地板上的水哪里去了？
学生2 将冷水浇在盛有热水的烧瓶底部，发现热水又重新沸腾起来，从而提出问题：为什么会出现这一现象？
简评：学生1从平时熟视无睹的生活现象中发现了问题，而学生2通过实验过程中出现的现象提出了问题。
猜想与假设：首先是尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想，这里的猜想不是胡猜乱想，而是运用现有的经验和知识对问题中的事实寻求可能解释的过程，尽管所提出的猜想不一定是最终的科学结论，但对问题成因的猜想仍需要有一定的依据。
案例：猜想与假设
在研究电阻大小的决定因素时，可采用如下方法促使学生进行猜想与假设：过走廊过道时，什么因素可能影响学生顺利地通过？学生通过讨论，得出结论：过道的长度、宽度、路面是否平坦等主要因素影响顺利地通行。然后，将上面的结论与导体的电阻相类比，把导体比作过道，学生比作自由电子，从而提出猜想与假设：决定电阻的大小的因素可能有导体的长度、导体的横截面、导体的材料等。
简评：这个例子就是根据学生的生活经验进行的猜测与假设。
案例：猜想与假设
在探究“电磁铁磁性的强弱与什么因素有关”问题时，老师问学生：
如果改变通过电磁铁的电流或者改变电磁铁的匝数，它的磁性强弱会改变吗？
学生相互议论：假设通过电磁铁的电流由1A增加到2A，电磁铁的磁性会怎样？是否可以这样推测：导线中的2A电流是两股1A电流汇合而成的，每股电流都产生一个磁场，两个相同磁场合在一起，电磁铁的磁性增强了。
如果电磁铁的电流不变，线圈由100匝增加到200匝，它的磁性又会怎样？是否可以这样推测：200匝线圈是由两组100匝线圈组合而成的，每组线圈都产生一个磁场，两个相同磁场合在一起，电磁铁的磁性增强了。
通过以上推测可以想到：电磁铁的线圈匝数越多，通过的电流越大，电磁铁的磁性将越强。
简评：上面的例子就是根据学生自己的经验、知识以及所探究问题的科学事实进行的推测和假设。
制订计划与设计实验：在制订探究计划或设计探究实验之前，必须明确探究的目的和已知条件，然后制订计划，设计实验，从操作的角度把探究的猜想和假设具体化、程序化。
案例：制订计划与设计实验
设计“影响电磁铁的磁性强弱的因素”实验方案时，通过推理得出电磁铁的线圈匝数越多，通过的电流越大，电磁铁的磁性将越强的假设之后，分析出实验需解决的问题有三个：怎样测量磁性强弱，怎样改变和测量电流，怎样改变线圈匝数。然后引导学生来讨论解决这些问题的方法，如：
（1）怎样测量电磁铁磁性的强弱？
生1：看它能吸起多少根大头针或小铁钉。
生2：看它能吸起多少铁屑（用天平称）。
生3：看它对某一铁块的吸引力（用弹簧测力计把被电磁铁吸住的铁块拉开时弹簧计的读数）有多大。
（2）怎样改变和测量通过电磁铁线圈的电流？
生4：用滑动变阻器改变线圈中的电流，用电流表测量电流的大小。
生5：用增减电池来改变线圈中的电流，用串联小灯泡的亮度来比较电流的大小。
（3）怎样改变电磁铁线圈的匝数？
生6：使用中间有抽头、能改变线圈匝数的现成电磁铁产品。
生7：临时制作电磁铁线圈，边实验、边绕制。
简评：实验方案是否可行，要考虑实验是否精确、器材是否普及、操作是否简便等因素，发动学生对这些因素进行具体分析，根据不同的学习条件，可采用生3、生4、生6，或者用生1、生4、生7以及其他方法组成探究方案。
进行实验与收集数据：收集实验数据时要先明确收集信息的内容，知道应该记录的数据和现象；收集数据不局限于实验，还可通过互联网、图书馆等公共信息资源，但需要尝试辨别信息的科学性。
案例：进行实验与收集数据
在研究铁块所受的重力是否与其温度有关时，将铁块吊在弹簧秤下，并记录这时弹簧秤的读数；用酒精灯给铁块加热一段时间，记录这时弹簧秤的示数；继续加热一段时间，记录弹簧秤的示数；分析实验数据，找出其中的关系。
简评：在这个实验中，铁块的温度是无法直接用温度计直接测量的，因此将这块铁块的温度转转成加热时间的长短，对实验研究并不妨碍。
案例：实验数据能改动吗？
在做测定小灯泡电功率的实验时，王老师发现有个学生的实验数据记录。
粗看起来这个实验记录符合电功率随电压变化的规律：电压减少，电功率也减少，可是只要根据欧姆定律R＝U／I计算，不难得出三次的电阻依次是3.0欧、4.0欧、5.0欧。这个结果与功率减少时，灯丝温度降低、电阻减少这一事实是相违背的。因此，这个记录的结果是不合理的，存在着较大的误差。
王老师认为：这看起来是件小事，但是传达了该学生这样的价值观“实验数据是可以改动的，为了达到某个目的可以修改客观的数据。”王教师抓住这个机会，教育学生要尊重客观事实，认识到测量就是有误差的，要尽量减少误差，并且教会该生学会减少误差的两种方法：一是尽可能认真、仔细地观察；二是多次测量，取平均值。
简评：能否实事求是地收集数据，反映了科学态度问题。
分析与论证：要求学生认识到，不能带着对实验结果的预期来影响对实验数据的描述，而要对收集的信息进行简单的比较，在对信息分析比较的基础上，进行简单的因果推理。
案例：分析与论证
在研究蒸发快慢的因素时，通过大量的实验，学生发现了如下一些证据：湿衣服放在阳光下干得快；炒菜前将锅放在火上可使锅中的水很快变干，用电吹风很快将头发吹干……
引导学生分析上述证据的共性：温度升高。学生进一步得出结论：
液体温度越高，蒸发得就越快。
评估：要求学生有评估探究过程的意识，即对探究的行为和所收集信息的科学性、可靠性有进行评估的愿望，能注意假设与探究结果间的差异，并注意探究过程中未解决的矛盾，发现新的问题。
案例：评估
探究了影响蒸发快慢的有关因素后，让学生讨论、回顾刚才的探究：
（1）是否真正控制了变量？有哪些干扰因素？如扇扇子的同时也使液面变大等。
（2）通过分析这些干扰因素，你认为刚才的结论还是合理的吗？
（3）面对上述的干扰因素，你如何去改进实验方法？
交流与合作：首先要求学生具有准确表述的意识，学生在探究过程中所获取的信息并不完全相同，对信息的处理、分析和解释也会有所不同，这就要求学生明确表述自己的观点。在合作中既坚持原则又尊重他人，既能独立思考又能注意倾听别人的意见，取长补短完善自己的理解。
案例：交流与合作
观察水的沸腾时，学生的观察结果可能不同，有101℃、100℃、99℃、98℃等，学生既不能轻易放弃自己的结果，也要讨论结果不同的原因：究竟是温度计读数不准，还是操作有问题等，通过交流讨论，得出结论。
以上所介绍的科学探究七要素是一般要求，在实际科学探究活动时，并不一定要求严格按上面的排列顺序进行，也不一定经历全部的环节，探究的环节可以是其中的某几个甚至一个，根据需要也可增加环节。
2.科学探究的三重意义
在新课程改革中，无论是在小学、初中还是在高中，各门课程，特别是科学领域中的几门课程十分强调学习中的科学探究，许多中小学教师在实践中做了各种形式的探索和尝试，取得了令人瞩目的成果，同时也出现了一些问题。今天，我们反思几年来的研究和实践，对课程中的科学探究的意义有了更为深刻的认识：
第一，它是一种学习方法，强调学生自己不断发现问题、解决问题，在这个过程中获取知识、体会科学方法、受到情感态度价值观的熏陶。目前对这点已经取得共识。
第二，科学探究本身也是学习的内容。平常所说的知识包括了陈述性知识和程序性知识，怎样进行科学探究是一种程序性知识，以前我们对这类知识的学习不够重视。在科学课程的学习中，学生要通过对探究过程的反复体验，学会怎样进行科学探究。这在过去强调得不够，应该引起重视。
第三，科学探究还是一种精神。要用这种精神探索和研究自然规律，也要用这种精神学习整个课程中的所有内容，这点尤为重要。
三、探究学习的组织策略
为了帮助中小学教师对探究学习有更深入的了解和思考，以便在教学中有效地组织和实施，先对探究学习的类型进行梳理。
1.探究学习的类型
（1）根据学习者在活动中自主探究的程度，可分为不同水平的探究美国国家研究理事会在科学探究的专着中，对科学探究学习活动进行了分类研究，对每一类活动中学生自主探究的程度分别进行了划分和描述。
（2）根据探究活动包含的要素，可分为部分探究和完全探究
如果探究活动包含探究学习的全部7个基本要素，我们就说它是“完全的”、“系统的”探究。如果探究学习的一个和几个基本要素未被满足，这样的探究就是“部分”探究。探究活动可以是完全的，也可以是部分的，这样的分类为我们灵活组织探究教学提供了一个参考。
让学生经历完整系统的探究过程，是学生理解科学探究过程，把握科学探究方法所必需的。
（3）根据自主获取信息的现成程度，可将探究式学习区分为接受式探究与发现式探究
接受式探究学习。信息由学生主动从现有资料或现有资源中直接搜集，或向有关人士直接询问，所搜集到的信息是现成的，至多只需略加整理即可。例如，收集有关纳米材料的信息、收集当地一段时间空气质量的数据、分析空气质量变化的原因。
发现式探究学习。不可能直接搜集到现成的信息，而必须由学生经过观察、实验、调查、解读、研讨等活动过程，通过整理分析来获得或发现。例如，设计一个一秒钟摆动一次的摆（问题解决）、探究摆的频率与什么因素有关（实验变量定性分析）等。上述问题都没有现成的信息收集，需要自己去探究发现，因此属于“发现式探究”，通常也有多样化的模式，如观察、实验、问题解决、变量分析等。
正如奥苏贝尔指出的那样，“接受学习”也完全可以是“有意义学习”，关键在于是否“能够在新的知识与学习者已有的认知结构之间建立起实质的、非人为的联系”。而无论是“接受式探究”还是“发现式探究”，其本质都属于“有意义的学习”，因为学生在探究中，积极主动地从原有知识结构里提取适当的图式来“同化”新的信息，或者通过扩展、更新已有的图式“顺应”新的信息，从而有效地促进学习认知结构的优化。
2.探究学习的组织策略
探究学习既强调学生的主体作用，也重视教师的指导作用，因而中小学教师在组织学生进行探究性学习中应有相应的组织策略。
（1）选择问题中的组织策略
首先，教师要对学生当前的发展状况要做到心中有数，特别是对学生已有的知识储备、发展趋势和兴趣爱好要深入了解，努力创设一个民主、自由、创新的学习氛围，让学生有提问的空间。
