三百年前，天體（行星、恒星）的行為，還有運動中的地球物體的行為——旋轉的物體，在地球表麵或靠近地球麵拋或推進的物體——似乎表現得根本不同。地球物體必然要靜止並落在地球上；天體也必然不斷地進行有規律運動。因此，兩種科學被發展了。一是天體科學，一是地體科學。這時牛頓出現了，並且伴隨著他的出現和他的宇宙重力概念的提出，這些區別，雖然仍然是可見的，但是變得不重要了。一門動力科學解釋了這兩者，並減少了他們對最初速率的貌似根本的區別。
他認為，科學史中這樣的事件所提出的問題是：科學在一定時期很難真正證明一個假設的絕對正確或絕對不正確的，這些假設與結論是不斷變化與發展的。“曾經出現的區別是根本的，後來好像成了錯覺或不重要的，然後在另一階段可能以一種新偽裝作為一種重要的東西重新出現。”可見，在某一階段所獲得的結論可能在另一階段被重新證明是否正確。
他通過機械學中的簡單例子解釋了這種現象的形成原因。他指出“天體與地體之間的根本區別在我們的時代繼續如幻覺般被討論。同意區別是一個幻想，什麼使幻想消失？答案已經指出了，是牛頓設想了一個宇宙重力的理念，根據這個理念，使在一種新方式上考察天體（牛頓的例子是月亮）的運動變成了合意的和可行的。特別的是，在這樣的形式上測試月亮的運動，它變得更是合意的和可行的。這種形式能夠被描述為不斷地向地球靠近，同時又以直線的形式向外移動。因此地球的軌道能夠被理解為這兩種運動的結果。……一個新概念決定了新研究和解釋這些數據的新方式，展示了天體運動就像一個類似地體以很慢的速率運動一樣的特殊情況。”在科學探究中，經常使用設定的概念去進行假設、推理與演繹。那麼在使用這些假設的概念時可能會有遺漏。“一般而言，兩類現象顯現得非常不同，並且組成不同的學科內容，隻是因為我們已經研究並發現了關於它們的知識，分別使用它們並區分體係（body）概念。每一個體係概念決定了我們認為應該搜尋的數據，進行什麼樣的試驗，並把我們的數據理解成什麼意思。很明顯，如果使用非常不同的概念在兩種不同的現象中進行指導探究，我們必然會結束展示較少相似性和許多區別性的大量知識。我們是通過這些大量知識的有限性和歪曲性的視角來觀察事物的；因此，如果這些視角在不同方式上歪曲或限製，我們看到的事物也是不同的；而且我們看到的區別性也消失了，但是，除非一個新概念產生，這個新概念允許用一組術語研究所有這些現象，才能製造曾經存在的多樣化的統一體。”他認為，用新的和統一的概念對先前分離的大量信息與結論進行整合不應該遮蔽我們這樣的可能性：我們在現象中認識的一些不同性與差異性可能是真實的。由於時代性與情境性的不同，科學的不同標準的區分可能是反複發生的，但實際上他們真的有可能是緊密關聯的。例如，他指出：“科學、倫理學和美學可能真正代表了三個不同領域的探究。統一科學的信條——一個堅持所有知識一致化的信條——是一個教條或希望，但不是事實。沒有數據能夠明確總結認為所有學科將會最終變為一個或應該變為一個。”由此，一般而言，探究開始於概念結構中。當我們調查一個給定學科的事實時，同時也說明我們曾經在很大程度上忽視了它。我們可以有一些經驗性知識，我們也可以從實踐層麵來討論理論學科知識，但我們提出去科學地探究學科的事實意味著我們不相信我們的知識或認為它是不完善的並需要發展的。“探究開始於實質上的忽視，但是忽視不能引起探究。學科複雜到一定程度後要求探究是一門通過大量不同種類的特點、質量、行為和它們呈現到我們視野中的相互作用來使我們混亂的學科。這種豐富性使我們感到氣餒，因為我們不能立即解決它。在我們的忽視中，我們沒有方法從更大的事實中覺察更少。我們不能辨識平常但又可能具有價值的材料。簡而言之，如果數據被收集，我們必須對它們的相關性和非相關性、它們的重要性和非重要性有一些指導原則。”可見，在我們探究的過程中，所提出的一些理論可能是重要的，但有可能被忽視的材料中有一些更重要的信息。因此，所得出的一些觀點可能隨著後來的發展而進行修正。
探究在傳統科學中被簡單機械地運用。一項探究的原始開端：60年前盛行於動物研究中的情境。那個時期中我們關於小的水生動物行為的知識僅僅可能被留心的小孩子所擁有。這些孩子能觀察魚的穿梭、蝌蚪的遊動和昆蟲幼蟲的移動。我們應該調查這些穿梭、移動和流動什麼？我們應該問它們服務於什麼需要嗎？可能是吧。但是，我們甚至不知道哪種需要是包含其中的。我們應該問動物在心目中有什麼目的嗎？我們不知道動物是否有目的。然後我們應該嚐試發現這些運動的形式以及它們出現的順序嗎？這帶來的麻煩是，伴隨著涉及大量運動進來，我們必須通過我們自己的類推假定認為，它們不是全部屬於一類。因此，它們的全部順序將會是無意義的。然而，我們不能辨別運動的連續的亞群。所以我們有挫敗。這種挫敗通過同時對流行的觀點呼籲而解決。呼籲：生物僅僅是簡單的機器，它們的形式是被19世紀物理學家所認知的簡單機械性。現在這種簡單機械性的理念通過假定動物在空間裏的每個動作是對環境中一些單個具體刺激因素的反應從而被運用於動物行為的研究中。在這種觀點下，它被進一步假設：每一個這樣刺激的反應可能是其中之一的兩種可能情況——一個麵向刺激的運動或一個離開的運動。這種運動叫做向性或趨向性——麵向刺激的運動被稱為正向的，離開刺激的運動稱為負向的。這種天真的想法現在看來是陳腐的，通過告訴我們一些要提問的問題，概念消除了探究的挫敗。我們為每一個有機體決定它對什麼刺激有反應，對什麼刺激無反應，而且是否在每種情況中它以正向或負向反應。這些問題交替決定實驗的形式，等等。現在類似的天真概念使我們在其他領域中進行探究（例如，化學能夠通過一個非常簡單的元素和化合物的概念做出一個很大的進步）。
因此，他認為，科學很難發現終極真理，而隻是去獲得關於事實的大量信息。科學家無法真正地證明事物。因為，每個人的探究方式不同，在不同探究方式中得到的結論被作為科學知識，也就存在一定的片麵性與不足性。他指出：“我們沒有得到真理。一些人開始在一個確定的方式中調查，另外的人在第二、第三、第四、第五的方式中調查，在這個過程中的某些環節，一些特別聰明的學生開始做一項關於這些不同種類形式探究的反思性研究，詢問這樣的問題：它們中的哪些產生的大量知識最滿足人類思想，在解決實踐性問題中最有用？另一方麵，它們中的哪些幾乎沒有滿足並很少解決實踐性問題？通過這種實用主義的、反思性探究的探究，我們逐漸識別更好的和更壞的知識。當然同時，新人出現，設想新的探究形式，組織他們，從他們當中得到一些好壞、正誤的事物，然後再一次，反思性研究用了長時間的、困難的觀察，試圖辨識哪一個是最有效的。因此，我們如何去探究的知識受限於同樣的人類局限性，因為知識出現於那個探究中。”他認為，大量知識在永恒的意義上不可能是真理，也不可能一直是有用的、充分的、有效的。因此，我們要停止談論證明。“我想如今沒有人會懷疑：牛頓的力的概念或質量的概念在任何意義上是事實的如實報告。”“對於物理科學、生物科學和社會科學，我能說，不要談論證明或不能證明；一個單一的事實沒有包含在一個理論中的情況隻意味著我們能夠希望後來我們會找到一個更好的理論；同時這也是一個包含每樣事物的比較好的一個。我們應該停止談論證明和無法證明。”他又例舉了生物史中的一件令人驚訝的事情：“在中世紀和18世紀被認為是生命的最大秘密，我們基本就要解決了——通過幾乎存在（almost-living）的分子。但是我們今天和20年前和30年前比仍然基本沒有解決這個問題——這些分子如何把它們本身組織到難以置信的每個細胞和有機體都具有的組織或狀態中。”可見，有些科學中的現象或要解決的問題不是一個或幾個簡單的公式就能解決的，可能需要很漫長的時間才能解決甚至無法解決。
二、“科學即探究”的基本內涵
施瓦布認為，科學新進展對傳統的科學結論及其科學研究方法論進行了反思與修正。新的科學進展證明了原有某些科學結論的錯誤。這些新結論是用探究的方法進行觀察、分析與得出的。科學是發展的，是不斷探究的，“科學即探究”。
（一）科學具有多樣性
科學至少有“三種多樣性：（1）科學本質學說的多樣性；（2）使用不同方法論的科學家的廣泛多樣性；（3）幾門科學中，與不同主題和問題相關聯的探究模式的特定多樣性”。
第一，科學本質學說的多樣性。對於科學的本質，各種學派從各自的角度，基於各學科的研究背景對科學的本質進行定義，他們的觀點不是統一與確定的，而是多樣的，有差異的。科學家對科學的本質認識如此不同，因此，他們研究得出的科學結論（總結的知識）也相應會有所差異。施瓦布指出：“科學家在看待科學的本質上存在廣泛差異——當一個人看待科學的不同領域時，會有不同的觀點。”兩位著名的物理學家林賽（R.B.Lindsay）和馬傑諾（H.Margenau）在《物理學基礎》（Foundations of Physics）一書中這樣評價道：
假定我們對力一無所知……（牛頓第一）定律在引起人們對可能性運動狀態的注意方麵，是值得稱許的……所有這些都與神學有所關聯，因此科學嚐試盡可能地擺脫神學的束縛，但在這個意義上，對於機械學的價值是令人質疑的……
我們有義務提供一些能取代牛頓定律的相關理論基礎，這些理論基礎也許會推導出牛頓和他的後續者們從這些定律中得出的結論。
他認為，科學家對科學本質的理解是不同的，每個科學家可能會有他們各自的見解，科學的本質具有多樣性。“很明顯，這些作者對‘什麼構成好科學’這一概念的理解是不同的。因此，他們在牛頓的研究記錄中發現了對應於自己最看重方麵的非常不同的特性。……這反映了牛頓對物理學貢獻的良好判斷的合理標準具有多樣性。”他引用的這些文獻——科學家看待科學的本質上存在廣泛差異——證實了他的觀點：“當一個人看待科學的不同領域時，會有不同的觀點。”
他認為，越靠近科學探究的具體事例，越遠離學科總體的、普通的規律，科學家在選擇研究方向，理解和進行不同研究時，其立場的差異與不同性就變得越真實和明顯。差別性和不同性之所以變得更加明顯，是因為科學家的立場牽涉如何明確處理如下問題：何種數據更合理，哪種方式與方法較適合，何種解釋或數據更需要，何種問題在解決主題任務時相對更有成效。他用湯普森（D''''Arcy Thompson）的《成長和形態》（Growth and Form）一書中的信息證明，他讚成物理學解釋，而反對化學解釋：
總之，很明顯，除與動力學相關的研究之外，純粹的細胞結構研究基本沒有價值。對於一個給定的細胞，如卵細胞，包括這種或那種可見的物質或結構、未成熟的泡或斑……染色體或中心體，明顯沒有解釋細胞活動，在這些假設之下……這個假設歸因於微團、染色體、視網膜物質、遺傳基因或者其他細胞的或原生質的組成微粒的特質？我們傾向……將錯誤歸因於具有能量且已證實過的物質，或者更嚴謹地說，歸因於具有排列能量分布的物質微粒。
如果我們說……一種物質……這種物質可以將上一代的特征傳遞給下一代，我們僅僅能夠通過假定物質的特定部分是一個涉及運動、做“功”（work）能力的特定電荷、能量分布的基本微粒來證明我們的言論方式合理與否……我們在細胞中看到的東西就不如我們在細胞中認識的活動重要。
當我們從這些僅僅是偶然注意到科學本質多樣性的科學家，轉向對科學方法感興趣的人，那麼更大差異性可能就會顯露出來，因為不同的科學家根據自己的興趣需要使用自己喜歡的方法。施瓦布指出：“在推斷的本質上，米勒（J.S.Miller）和威廉·休厄爾（Willian Whewell）出現了直接的衝突。愛因斯坦和龐加萊（Henri Poincare）在物理學一個比較受爭議的方法即教學知識和物理世界的關聯上表現出對立性。弗朗西斯·培根、奧古斯都·德摩根（Augustus DeMorgan）和莫裏斯·科恩（Morris Cohen）與歐內斯特·內格爾（Ernest Nagel）代表了科學探究中假設的適切性以及位置的三種不同立場。笛卡兒（Descartes）懷疑感覺數據的真實用途。牛頓用他的格言——‘不做虛假的假設’（hypotheses non fingo）——猛烈抨擊把使用機械學模型解釋和斷定概念性量的優越性作為科學知識適當形式的觀點。”從這些具體科學家的實例中也可以看出，一些科學家本身對科學本質的見解也是不一樣的。
第二，科學中來自不同方法論的科學家的廣泛多樣性。科學中有分類學、測量科學、原因科學、相關（類比）科學等。每個科學領域中的方法論是不同的，每個科學領域中的科學家根據他們各自領域研究的需要選用、創造、改進各自的研究方法，並最終形成各科學領域的獨特研究方法，因此形成了不同科學領域中方法論多樣性的特點。施瓦布指出：“沒有也不可能提出一個唯一的、權威的答案，來說明究竟有哪些學科，有多少以及它們相互之間有什麼關係。”因為每個學科的學科結構“規定了學科的研究對象並控製其探究方法的外加概念”。這就從一定程度上使得每一個特定的科學領域都能形成富有特色的方法論，而該領域的科學家在之後的研究中，勢必會繼承自己所研究學科領域的傳統研究方法，盡管在這個過程中會對研究的方法有一定的革新，但是由於學科結構的規定性，這種方法上的創新也有限，逐漸地適用於某一個學科領域的研究方法便會確定，並發展成為方法論。雖然各個學科的研究方法會有一定的相似性，但由於學科性質和研究需要等的不同，每一個學科與其他學科方法論的差異性也會在學科研究過程中顯現，由此便形成了科學中不同方法論科學家的廣泛多樣性。
第三，幾種科學中，不同主題和問題相關聯的探究模式的特定多樣性。對於同一主題或問題，在不同的科學中，他們的探究方式與模式可能不一樣，各科學從各自的角度對這些問題進行假設、觀察、分析與總結等，他們的探究模式具有多樣性。對於不同主題或問題的探究，由於每個主題或問題本身的不同，從而使所選用的探究模式更具有多樣性。施瓦布指出：“在一種情況中，一個人把所有的科學探究聚集為一個沒有區別的混合。在其他的事例中，一個人通過堅持每一個探究與其他探究的獨特不同點，堅持每一個研究的特性，同樣把教育學問題過度簡單化。對於任何的課堂和成員，兩個事例都是真實的。科學探究具有共性，但是每個探究也都有自己的特質。”不同的科學探究可能需要不同科學探究方法，如果把同一種科學探究方法直接應用到其他的科學探究中，可能會出現一些不適現象。“科學調查的理解和評價包括認知調查中所運用的各種類型的數據。它意味著要認知抽象數據與產生抽象數據的整個現象體的關係，意味著要認知所用的歸納種類。也就是說，研究者將數據特性轉為科學結論的一般特征的過程中會使用帶有理念的各種數據集合體。既然這裏有幾種歸納，而且有適合於不同種類的事實以及與每一種方式相關聯的不同種類的理念，那麼僅僅辨別歸納的存在或者事實和理念的相互作用，就不是對理解和評價的充分引導。”“不同的探究模式出現的順序不是恒定的，它在一種科學中是起點，在其他科學中卻是終點或是頂點。”從這裏我們可以看出，不同科學中對不同內容和問題的探究模式存在特定的多樣性。
（二）科學知識具有可修正性
探究是長期更新的，探究的原則、方法與模式等會不斷地發展；科學知識具有修正性，不是固定不變的真理。科學知識的特點之一是它的“可修正性”。施瓦布指出：“探究的這些長期更新的效果，我稱其為科學知識的修正特點。”
1．探究的概念化原則的修正促進科學知識進行修正
（1）科學探究是在概念框架中引領探究實踐發展
科學是人的科學，科學結論是科學家利用設定的科學概念通過研究人為給定的，是科學家的思想，是科學家對世界的觀察、分析與描述。科學研究不是始於自然事實本身，而是始於這一學科的概念的建構。在已經建構的概念的前提下引領這一學科進行發展。施瓦布指出：“伴隨著固定大小的自我證明（self-evident）給予性和時間、空間和運動的傳統特性的消逝，自我證明本身也正逐漸消逝。科學的目標，事實不能再被看作本然（self-existing）給予的。”“一個新科學研究有它的開端，不是在客觀的事實中，而是在一個概念中，在一個想法的建構中。並且在這個概念中，一切都依賴它。它告訴我們在研究中應該尋找什麼事實。它告訴我們應給予這些事實什麼含義。”施瓦布認為，在探究過程中要探究什麼並給予探究對象的含義是在探究前做出的假設。通過探究得出的結論——科學知識，是科學家依賴於搜集到的事實資料，以及相關概念、術語規定等事先做出的假設、推斷與結論。他指出：“在一次探究的漫長過程中要探尋什麼事實以及給定它們什麼含義是在事實之前做出的決定。因此，任何給定時間的科學知識不是依賴於事實而依賴於搜集到的事實。——並且搜集依賴於探究的概念化原則。”施瓦布認為，通過探究獲得的知識不隻是獲得事實知識，還有解釋這些事實的知識。這些事實的解釋依賴於已獲得的事實和探究前所做出的假設，是從這兩個方麵做出的推斷。他指出：“通過探究獲得的知識不隻是事實的知識，還有解釋事實的知識。而且這個解釋也依賴於探究的概念化原則。我們不是隻報告一個被移除器官的實驗動物呈現的大量變化。我們把這些變化解釋為器官移走後表現的缺少功能的標示（indicative）。這個事實的解釋是從實驗中得出的結論——就像依賴於事實一樣，也依賴於器官和功能的概念。”“一旦一個學科已經被限定且使其具有特性作為一門學科內容，我們開始識別提問什麼問題，尋找什麼數據去回答問題以及怎樣解釋這些數據。”總之，他認為正是基本概念決定著“什麼數據是相關的，還進一步需要什麼數據，以及應開展什麼實驗”，科學探究是在概念框架中引領探究實踐發展。
有些科學知識的獲得，我們沒有依據一定的概念體係，不是遵循一個學科的邏輯框架，而隻是憑自己的經驗進行一項調查或學術研究，那麼這樣的研究水平科學性不高，容易忽略一些知識，因此獲得的結論就可能存在一些不足之處。如施瓦布指出：“我們可以有一些知識，這些知識基於平常的經驗或由在初步研究中被隨意收集的事實構成。但是這些初步的知識也是受爭議的。我們隻知道我們主題的表麵、外部，而往往忽視它的內部特點。因此，我們不知道要尋求的深度事實，不知道什麼事實將會告訴我們相關主題的重要事情。我們隻能猜測。”當通過假設的概念和進一步的探究後，我們會獲得比原來更多、更重要的信息與結論。例如，在生理學中，“我們從開始就不知道人類器官的功能是通過不同部分實現的，每個部分在整個機體中有一個角色和一個固定的功能。因此，我們不知道我們在生理學研究中應該找的事實是關於每個器官結構的事實，是它的可觀察到的行動的事實，是當每個器官移走時有機體發生了什麼的事實。相反，器官和功能的概念被發展為優先於這些問題的真正知識，而且通過研究真正精確地使這些知識成為可能。概念引導著探究的原則，不是它的即刻結果。”在物理學中，也有類似的情況：“我們開始也不知道物質粒子的性質是基本的並且決定他們的行為及相互之間的關係。因此，它不是被驗證的（verify）知識，而是需要結構探究，這會引導我們去調查質量和電荷，後麵再研究旋轉。”同樣，生理學也有類似例外存在。“如果通過探究考查，有機體的其他概念可能會產生比器官和功能的概念給予的更深層次的知識。”由此我們可以看出，科學探究遵循一定的概念框架來進行，如果不遵循一定的概念框架，那麼探究效率也會不高。
（2）探究的概念化原則具有可修正性
探究的原則是不斷更新的，科學知識是不斷發展的。正是探究概念與原則的不斷更新導致探究實踐的不斷更新，從而創造出更多的新科學知識。“隨著概念係統的每次變化，通過使用舊原則獲得的舊知識被流放於林波之地（limbo），已有的事實將被重新篩選、組織和利用，但是先前包含於這些事實中的知識會被取代。就像探究原則被應用、進而檢測和取代一樣，科學知識也是一個不斷修正的過程。”探究原則的變化會使最終的探究成果不同，新的知識就會在新的探究過程之中獲得，而舊的知識不會立刻被忽略或者舍棄，它會在更新的探究原則下被重新篩選以及組合，與新知識形成一定的比較，最後新舊知識的探究原則更新之後，產生一種能被人們普遍認同的新知識。而另一種情況是，舊的探究原則並未被更新，而是完全被新的探究原則所取代。這種情況下，舊原則下探究所得到的知識在新的探究原則之下，逐漸會顯示出其本身所存在的瑕疵，同時，新的探究原則會獲得新的更加全麵正確的知識，舊的知識漸漸地被新知識所推翻或覆蓋，最終會在舊知識的基礎上形成新知識或者產生與舊知識完全脫離聯係的新知識。不僅如此，這種個人的觀點本身，個人對科學觀點的研究及表述本身會存在一些問題，而且這些概念、原則及其結論都會隨著人們認識的提高而不斷發生變化。科學知識是一個不斷修正的過程，科學必須作為不斷探究的過程。
科學研究依賴於人們假定與創造的概念，但正由於這些人為規定的概念、原則等使科學結論帶有了“人為”性。這些探究的“人為”性概念化原則是事先假設的，會隨著探究知識與技能的發展而變化，並不是一成不變的，是可以修正與發展的。施瓦布指出：“正是這個探究的概念化原則中的基礎使科學知識變得脆弱、值得懷疑、趨於改變。研究不是在指導第一次探究的原則的基礎上無限地進行。相反，通過一定探究原則輔助累積知識的探究活動同樣也考察這些原則。由於搜集的原則被應用，兩個結果隨之發生。學科知識被展開。實驗的技能得到提煉和創新。新知識讓我們想象新的、更恰當有效的學科問題的概念。技能的增長允許我們把新概念運用於實踐中作為更新探究的指導性原則。”因此，他認為，科學知識是“人為”的知識，這些人為給定的概念或結論是可以不斷修正與發展的。探究的概念化原則的修正促進科學知識進行修正。
2．科學知識的效度要求促使知識進行不斷修正
科學知識認定有兩個重要標準：信度與效度。信度要求指導科學探究的原則是真實的，科學結論（知識）的得出也是真實的。“引導探究的那些選擇首先應是真實的。這一點我稱為信度。信度標準要求指導性原則——概念，不能模糊，因此涉及認知外的那些東西將會輕易地被確定意義和局限，而且這些涉及的東西大小和操作是能夠被精心製作並給出統一結果的。”然而，他認為有另一個標準是同等重要的。這個標準他稱為效度。效度要求科學結論是有效的，盡可能反映科學本身的豐富性與多樣性。他指出：“我所舉的早期的和原始的指導性原則的那些例子，如向性原則，或心理性原則，或不能分割的基本元素的化學概念，沒有滿足效度標準。注意每個例子中的失敗，這些失敗說明缺少充足的效度。動物行為對行為刺激減少了一些獨立的反應。但是任何動物的行為都很可能隻是一個分離、獨立事件的集合（repertory）。”一些科學結論出現的問題可能是由於缺少效度所導致的，因為在有的科學探究中往往過多重視信度而忽略了效度。“類似，簡單和獨立特點的思想是描繪人類行為特性的方式之一。它使我們對人類能力的量的研究有一個新開始。但是非常可能的是：特點不是獨立的而是相互影響的。此外，自始至終，特點不可能被量的研究所固化，而是經驗的產物，隨著我們經驗的增長和變化而發生改變。它更可能的是，我們懷疑前麵的反應修正後麵的，而且對兩個刺激同時呈現的反應不會是分別對每一個刺激呈現時的反應的數量之和，無論我們談論簡單動物還是人類個體。確實，可能的是：更豐富和更完整理解人類個性或動物行為，這能夠通過遠離對刺激有分離的和有區別的反應的概念，以及分離的和獨特的特點所完成。”總之，他認為，效度的標準要求我們選擇作為重要的數據將不僅是可信的，還是典型的。這要求指出這些數據作為我們探究的合適數據的原則要盡最大可能地反映它們所應用的學科內容的豐富性和複雜性。
從信度與效度這兩個標準的作用中，呈現了科學知識的可修正性特點。科學結論本身抽離於具體情境時具有受限性。施瓦布指出：“效度受數據的不完備性和問題界定的不完整性的限製，當科學結論從產生有用結論並不斷進行補充和修正的無止境的探究過程中抽離出來時，它們總是具有受限性。”因此，從科學知識自身不斷發展的角度看，抽離於情境的知識還是會不斷修正並發展的。
3．科學知識的修正性周期被縮短
科學中流動性探究的比率越來越大。隨著科學設備的高等因素的改善，科學研究速度的加快，科學知識的修正性周期較之過去已經被縮短。施瓦布指出：“修正性循環的周期已經被大大地縮減，同時流動性計劃的大小被大大增加。改變的範圍已經極其重要。在很多科學中，修正率是20—100次，這比一個世紀前已經少了很多。科學組織（polity）中流動性探究的地點已經成比例地增加了。”他認為，知識的修正周期在不斷地縮短。一定的知識經過一定的時間就需要重新檢驗。並不是說知識是一成不變的。他舉例指出：“最近的一次物理學家投票中，把小微粒物理學中知識體係的生命預期設置成不超過4年。雖然一些分支科學，如胚胎學，在發展對他們問題的新解決方法上最近沒有什麼成績，但修正模式率可能規劃到現在為止的15年。因此，1960年的高中畢業生獲得的一些知識在1975年很可能是過時的。”我們從這裏可以看出，科學知識的修正周期正不斷縮短，先前發現的科學知識有可能會成為落後的、過時的。
這種科學知識周期性縮減急劇變化的原因是顯而易見的，即科學事業的社會角色的改變。“150年前，科學是休閑社會的點綴。它仍然主要被業餘愛好者和紳士們所追求。它是探究性智者的無償活動，是為了自己而不斷探索。”但現在科學的角色改變了，科學成了社會進步、人類發展的主動需求。他指出：“科學差不多已經完全取代了帝王的角色。因此，它現在是自我推進，它曾經是被不情願地從後麵推進。現在技術性發展是在具體、感覺需要的改進中出現的，而且科技創造需求不再懇求接收。恰恰相反，需求是期望的，技術創新被渴望探求和開發。技術性需求的期望、創造和滿足已經變成了一個巨大、自我促進的工業，就像之前殖民地開發所進行的一樣。”施瓦布認為，正是科學角色從一種業餘愛好者做的事情轉變成國家實力和生產力提高的基礎，才形成了科學在社會中的重要的地位。隻有充分發展科學，社會才能取得更大進步，國家也才能強盛。但在起初階段，由於受傳統經驗的影響，流動性探究很少被人接受，因此，從固定性探究向流動性探究的轉變相對較慢。“工業民主使科學成為國家實力和生產力的基礎。現代科學扮演了昔日帝國統治和殖民剝削所扮演的角色。社會性角色的這種變化已經改變了科學探究的模式。當從帝國統治向科學第一次開始轉變時，有大量累積的穩定性科學知識有待進行技術性開發。流動性探究，隻被強迫挑起去推測和認知，在穩定性探究中很少出現。隨之發生的新穩定性探究的罕見結果輪流導致在技術中進行的緩慢、抵製性的改變。”施瓦布認為，當然新的流動性探究離不開已有固定性探究的結果。新的流動性探究正是在這些固定性探究結果（成績與問題）的基礎上不斷發展。已有固定性探究取得的成績可以作為新流動性探究的資料與參考；已有固定性探究中存在的問題也正好成為新流動性探究進一步進行解決的課題。他指出：“但是，技術性發展依靠穩定性探究的結果。技術性問題的解決創造新的包含持續增長的創新元素。最後，雖然創新水平提高了，但它們不能服務於現存的科學知識。因此就需要新知識了。”施瓦布認為，新知識的獲得依賴於流動性探究對固定性探究提出新的探究原則和概念等。這些新的概念和原則會突破原有的固定性探究的模式與假設，進行新的探究。“新知識的獲得需要新流動性探究去設計能夠引導穩定性探究新線路（line）的新概念。這是科學修正率迅猛加速和流動性計劃增加的開端。”由此可見，科學的社會角色的轉變是導致科學知識修正期縮短的主要原因之一。
（三）科學知識具有多線性
探究可能會使產生的知識呈現出多線性特點。施瓦布指出：“當探究大範圍進行時，他們的學科內容是複雜的，產生的知識可能會呈現出我們還沒有討論的特點。我稱之為多線性（multilinealism）特點。”
不同視閾下對同一領域某一主題的研究結果是不同的。學科內容的豐富性和學科本質的多樣性，可以允許幾種有效原則的同時應用。學科內容可以被通過不同探究以不同方式進行設計。每一個概念可以指向一個關注學科的不同數據和一個解釋數據的多樣性模式。雖然同時發生，但得出的研究結果可能會是明顯不同的，大量多樣性知識便會在領域中出現。例如，“在個性研究中，弗洛伊德式（Freudian）調查可能在個性被視為一定少量‘心理機體’中的焦慮和平衡的結果的指導下進行，例如弗洛伊德的自我、本我和超我。這些研究將會關注這些‘機體’的性質，它們發展的條件，與它們通常所經曆的標準的偏差，所有這些在明顯的行為和意識上的結果”。但同時，“被其他調查探尋的其他研究把個性設想為從學習體驗和人際關係的挫敗和成功中獲得的焦慮和滿足的全部。這種研究會用數據關注焦慮和滿足的本質，產生條件、交流方式、持久性以及改變手段。這種研究也會關注個人文化的形式，試圖探明沉浸於焦慮中的每種文化的學習條件和問題領域。”由此可見，他認為，不同研究視閾中的同一研究對象的研究方法、研究內容與研究結果很可能是不同的，呈現出多線性特點。
（四）科學具有發展性
科學是不斷發展的。隨著新科學的進展，傳統的科學開始受到人們的質疑。科學中的新進展證明了科學不是固定不變的，而是不斷發展的。原來可能正確的結論現在可能變得不正確，原來被認為不正確的觀點而現在可能變成正確的，原來確定不變的結論現在被動搖。施瓦布指出：“一門科學可能會改變，不隻是通過所探尋知識的理念的變革，還因為學科內容的變革。”我們在現象中認識的一些不同性可能是真實的。科學的一些區分可能是反複發生的。探究促成了科學的發展。
知識的修正促進科學的發展。科學知識有效性的需求導致科學知識要不斷修正。科學知識的修正充滿了創造性。探究促成了科學的發展。這些新結論是用探究的方法進行觀察、分析得出的。施瓦布指出：“我想我們應該更認識到，每一次一門科學進行這樣一次大的修正，它都既保存了所有舊的事實，增加了新的事實，並以新方式呈現它們。我們得到的不隻是更多的真理，還有有關真理的更多有效描述。”知識的修正是對舊知識的完善，增加了通過探究所獲得的新知識，而針對某一個特定科學領域知識的修正，能夠不斷解決該科學領域的知識盲點，使得科學家具體的研究課題能夠不斷推進下去，完成科研任務。但知識並不局限於特定的科學領域，不同的科學領域的知識往往能夠交融。所以一門科學的知識的修正，所獲得的不僅僅是該門科學的新知識，還有在知識探究過程中完備的知識體係以及修正知識後所帶來的新研究成果，這就是知識的修正對科學發展的體現。不僅如此，由於知識的流動性，特定科學的知識修正也會促進或影響其他科學知識修正的進度，最終增進科學整體的發展。可見，知識的修正能夠促進科學的發展。
科學不是固定的，而是不斷發展的。科學知識具有不確定性。科學的發展依賴於觀念的創新。科學的獲得過程也伴有失敗和不確定性等。他指出：“在不久的將來，大多數公眾會逐漸認識到科學是流動性探究（fluid enquiry）的產物，理解到流動性探究是一個調查的模式。這個調查的模式依賴於觀念創新，通過不確定性和失敗進行，用偶然的、懷疑的知識進行歸納，而且難以獲得。我們公眾已經意識到這種探究的需求和條件，而且習慣於因關注它而產生的焦慮和失望。”人們會逐漸發現流動性探究的價值及它在實際中運用時所可能會遇到的困難。
科學為什麼會發展？施瓦布提出的另一原因是人們需求的不斷提高。“我們的需要改變了。它們精確地變化，因為一些需要被滿足或實現，這改變了我們或我們的環境，導致了新需要或需求。”正是人們需求的變更導致了對科學不斷發展的需求。
三、科學探究的基本類型
在科學探究中有兩種不同形式的探究綜合構成：穩定性探究和流動性探究。施瓦布指出：“科學調查是兩種不同模式探究相互作用的統一體。這兩者在目標和方法上不同。它們需要不同的能力並且由不同個性的科學家不斷追尋。我試圖把它們叫作穩定性探究（stable enquiry）和流動性探究（fluid enquiry）。”探究的穩定性和流動性階段的轉換是科學過程的特點。正是穩定性探究和流動性探究之間的不斷轉換促成了科學知識的不斷修正與科學的不斷發展。流動性探究是科學知識修正與科學發展的根本動力基礎。
（一）穩定性探究
穩定性探究是探究已有科學知識，是沿著事先的假設進行探究，不會超出這個假設。穩定性探究的功能是累積應試教育教我們設想的整個科學知識。他指出：“如果生理學的當前原則是器官和功能，那麼生理學的穩定性研究者就關注發現這個器官的功能，然後那一個，再之後另一個。如果基因的概念是當前的，那麼穩定性調查者就開始行動去發現在第一個遺傳特點中有什麼基因，然後再看另一個。”穩定性探究是按照探究原則不斷地沿著事先的計劃進行探究。探究原則決定著探究的方式，也限定探究的問題。他指出：“穩定性探究的任務是去建構一個大廈，而不是去質疑它的計劃。每個穩定性探究考慮的是用不斷增長的大量知識去填滿一個特定的空白空間。空白空間的形態和填滿這個空間的方式是由探究原則決定的，但是穩定性探究不是與上麵的這些原則相衝突。他從其他方麵得到它們，並且把它們看作事實問題。他把它們當作探究手段，而不是要探究的目標。原則限定問題，並且指導可以解決問題的實驗模式。”施瓦布認為，盡管固定性探究在開始和過程中可能會遇到各種問題，但最後都可能會找到結果，實現探究事物假設的目標。“因為原則不是穩定性探究中的問題，它是成功的穩定性探究階段的特點。良好的耐心和極強的創造力可能是需要的。在一個給定的情況下，可能是錯誤的開始。新技術可以被設計出來。最後，每個穩定性探究常常會找到自己正在探尋的東西。”可見，穩定性探究主要是依據事先假設好的框架固定進行某些探究，它主要是實現事先設計好的藍圖，因此它在一定程度上很難產生創新性的想法與做法。
（二）流動性探究
但在有些情況下，在固定性探究中，探究出了超出假設之外的新結論，原有的原則不再限製這種探究。那麼這樣的探究就由固定性探究轉變成了流動性探究。施瓦布指出：“然而有一段時間，給予的一係列原則不再限製有效問題。穩定性探究改變了，矛盾的數據被獲得。例如，在生理學中，一個器官被發現在不同環境下顯現有不同的功能。在物理學中，發現粒子的行為與它們的電荷和質量有不穩定的聯係。這樣的事件標誌著一係列原則的更替。穩定性探究已經用盡了他們的效用。他們已經產生了如他們能夠產生的足夠多的學科知識。”施瓦布認為，這時流動性探究出現了。流動性探究的任務是去探究在固定性探究中失敗的原因，發現在指導原則中缺少什麼。然後流動性探究繼續進行新概念的創造並檢測他們的適切性和可行性。本質上，流動性探究不是主要獲得學科知識，而是創造與確定探究的問題，並創造進行探究的原則，引導有效、穩定探究過程中新原則的發展。流動性探究主要有三個目標。他指出：“第一，是使其意識到顯現了無能原則的探究的時刻；第二，去獲得如他能從當前的穩定性探究中得到的這樣的線索，這些線索會指出帶有問題的原則的具體不足或無能；最後，設計一個現存結構的修正，或取代它的新結構，這會包括更多的學科內容的豐富性，並留心在舊原則中發現的具體缺點。”很多科學的發展，正是由於進行了流動性探究，他們突破了原有的研究方法，對原有的科學結論進行了創新，得出了新的研究結論。他舉例指出：“洛倫茲（Lorentz）在邁克爾遜·莫雷（Michelson Morley）實驗中的見解是這個觀點的一個例子。法拉第（Faraday）和麥斯威爾（Maxwell）的領域觀點也一樣。在生理學中，一個類似的轉折點是被伯納德（Bernard）的動態平衡的概念所挑起的。在遺傳學中，隨著伊斯特（Johannsen E.M.East）的工作，一個穩定性探究的全新領域產生了。當霍爾丹（J.B.S.Haldane）和懷特（Sewall Wright）提出把基因探究的單位從科（family）轉換到內部繁殖群的（population）概念化結構時，意味著另一個體係被建立了。”他認為，流動性探究伴隨失敗而發展。由於流動性探究要不斷地進行嚐試，這必然會不斷麵臨各種不確定性與困難性，會遭遇失敗。然後從這些失敗中進行分析原因、吸取教訓，找到問題所在，進行解決，從而將探究推向一個新階段。“與穩定性探究相比，流動性探究通過失敗而運行，並且易於麵臨挫折。因為它是製定性的（legislative）而不是執行性的，指導性原則失敗時由它發揮作用。它本身沒有能夠遵從的指導或一係列方法。簡而言之，流動性探究參與創造，因此在先前的檢測裏無法進行檢測。因此，失敗是預料之中的。”流動性探究會超出原有的實驗假設方案，探究者會對原有的實驗方案進行質疑。當然探究者在進行流動性探究時，也會遇到各種挫折，可能並不會非常順利，但這些挫折、錯誤恰恰是進一步創新性探究的前提。
第三章 施瓦布科學探究教學的內涵、理念與策略
一、科學探究教學的基本內涵
科學的多樣性、科學知識的再修正性以及探究使科學發展等認識不斷進展，“以前把傳授已有知識當作科學教學本質的觀念，現在遭到質疑”，要求科學教育必須進行改革。這意味著：快速、簡單、清楚和明白的講課；趨向於消除懷疑、不確定性、偶然性和困難的教科書；目標主要是去發現學生知道什麼以及怎樣運用其所知的關於學科知識的評價——對大多數科學教學來說，這些將會是不充分的甚至還可能是不恰當的。科學知識不能作為固定的知識教給學生，而要變成學生討論的問題。擁有一定知識和技能不能作為考量一個科學教師的主要標準。傳統科學教學沒有把科學當作真正的科學來教，傳統的傳遞唯一正確答案的科學教學形式將要被改革，因此他提出要將“科學當作科學來教學”。
施瓦布科學探究教學的主要內涵是：探究性教學中包含兩種探究。一是對科學知識本身的探究，科學被看作探究過程的指導，“科學即探究”；二是教與學這個過程的教學方法、方式上的探究，教與學的過程它本身是一種探究，“探究性教與學”。這兩層含義是完整形式科學探究教學思想的組成部分。完整的科學探究教學要有這兩個方麵。他指出：“一方麵，它的材料要展現科學的探究。另一方麵，學生要被引導去在這些材料中進行探究。他要學會辨認其組成部分，檢查這些部分間的關係，注意到每個部分所扮演的角色，通過研究發現探究的一些優點與缺點。簡而言之，課堂應該參與到探究的探究（enquiry into enquiry）中。”探究課程最完整的一種形式是聯結到問題兩個方麵的最高程度：科學即探究和探究性教與學。
這個科學探究教學的完整形式不是僅隻一種，也不是說這是對所有學校所有學生唯一的最理想形式。“這兩個組成部分——科學即探究和探究活動，前者應該被首先考慮為中學科學教學的目標。如果我們要培養國家所迫切需要的有智識的公眾，科學即探究的觀點是有必要的。這個目標隻需要已存的教學方法和習慣有一個相對較小的改變，並且它在學生能力上也隻要較少的新要求。正常教學方法的相對小的改變的事實將足夠意味著：給予合適的文本材料，它能夠很快擴展到國家的高中。它需要類似於現在高中生所需要的能力的事實意味著，它能夠被大多數學生接受。而且，一個充足的、明智的公眾應該是一個大的部分。”我們從這裏也可以看出，施瓦布認為，探究性課堂教學不是對所有學生都是適合的，也不是對所有年級段學生都是適合的，須根據具體情況需要而合理選擇。
二、科學探究教學的基本理念
施瓦布科學探究教學具有多樣性、質疑性、反思性、探究性與不確定性等特點。施瓦布科學探究教學認為，學生是主動、積極的探究者；教師是具有反思能力的指導者；要結合知識產生的情境來理解科學知識；探究科學本質的多樣性，不把單一結論傳授給學生等。科學探究教學的基本理念詳述如下。
（一）學生觀：主動、積極的探究者
學生本身具有探究的欲望與能力。學生本身具有不斷開展探究的欲望。這是學生開展科學探究教學的前提條件之一。隻有在兒童具有進行探究性科學學習能力的前提下，這樣的科學探究教學才可以開展。學生天生具有獨立自主的性格特征，他們有從事探究與創造的欲望。很多學生沒有獨立性與探究欲望可能是由於後天一些規約抹殺了兒童的銳氣。許多家長不允許孩子做這個，做那個，時間一長，學生就逐漸形成了“不敢”做事情的意識與習慣；同樣，在傳統課堂中，教師也常常不允許學生自主做一些事情，要聽老師的話，並用一些製度進行規訓，這樣，學生會逐漸變得“聽話”，“坐得端正”，是個“聽話、不亂說話”的孩子。於是學生的精彩觀念就不敢表達，也就逐漸喪失了這種獨立自主、探究、創造的意識與能力。施瓦布指出：“任何一個兒童，他所做的第一件事是不厭其煩地問為什麼。他想知道事物的名字，想享受最初的不可思議的感覺——知道一件事物的名字給他的力量超過了那個事物本身。他也玩弄那個事物——用他的眼睛，用他的手。”“認知的渴望是存在的。當被滿足後，又會產生新的欲望。”“在認知、好奇和成長的刺激下，我們觀察事物並重複我們看到的。但是我們也思考新想法，更重要的是，我們也嚐試新的思考方式。我們嚐試新句子，敘說事物的新方式。同時我們觀察人們對這些是怎樣反應的。在我們弄明白了他們的反應後，我們可以改正我們所說的，也可以改正我們思考過的已有思想。這是受過教育的成年人和兒童的同樣事實。”在施瓦布所倡導的科學探究教學中，他認為學習科學“不在於占有的信息，而在於擁有的探究能力”。由此可見，學生本身具有探究的欲望與能力。學生在有些情況下，之所以顯得好似沒有創新能力，是因為後天因素抹殺了他們的創造潛能。
學生存在多元智力能力。例如，有些學生擅長抽象性思維，有些學生可能擅長具體性思維。施瓦布指出：“學生也有不同種類的智力能力。一個教師能夠犯的最大失誤之一是隻考慮到一個一般智力因素。一些學生非常擅長詞語和抽象，但在做具體事情時非常差。另外一些學生可能非常擅長做具體事情並舉出例子，但他們又很難總結出一般性的整齊公式。教師應該把這些學生共同放在聯合的任務中。這樣學生就能學習評價不同種類的智力能力，並且學會怎樣運用它們去理解問題和解決問題。”可見，學生的智力發展是不一樣的，每個人擅長的方麵也不一樣。因此，教師不應該整齊劃一地對待學生，應該因材施教，把每個學生的特長發揮出來。
學生有不同的經驗基礎。這些不同的經驗主要是由他們先前的生活及家庭教育背景影響、產生並累積的。這些不同的經驗基礎對他們的學習是有重要作用的。他指出：“學生經驗中的不同性非常重要。在習語中也有不同之處，例如，有擁擠的市中心的街道習語，與中等大小城市的街道習語不同，而且這兩種習語與郊區或小城鎮習語也不同。在早些年中，大學入學錄取官員認識到，郊區的青少年比城市的青少年趨向在所謂的智力測驗上得分要低，隻是因為郊區的青少年對這樣的語言有太少的經驗。”由於每個學生的生活、生成、教育背景不同，正是這些不同性對他們的認知產生一定的影響，因此會使他們具有不同的經驗基礎。教師在教育過程中同樣也應該注意到學生在過往經驗上所表現出來的差異，及時發現這些經驗帶來的長處，同時也對其造成的短板進行補救。
穩定性探究者和流動性探究者的基本特征。穩定性探究者主要是按照原則做事的那些人；而流動性探究者不是來自訓練，而是具有反思性思維，具有反抗情緒。他指出：“穩定性探究者是在他的領域中使用通常的原則去探求這些原則需要的事實的那些人。流動性探究者不來自訓練。此外，這不是悲觀主義的而是樂觀主義的，在任何時候我們都需要相對較少的這樣的人。我認為人的天生的反抗和自我教育能力足夠保證：我們將會有少許這樣的人一直從各個角度考慮問題。”他認為，在學校中具有流動性探究能力的學生可能是一些所謂“調皮”的學生。“他們是那些現在被心理學家稱為有創造性的人——有創造性的人在課堂中常常是令人討厭的人。每個老師都不喜歡他們——他們的同義詞是麻煩製造者。他們在學校裏的記錄經常是偏執的——如你所知的，分數是6個A+和6個D。”可見，穩定性探究者比較按原則做事；而流動性探究者可能會做出一些超出原則的事情來。
在傳統的科學課堂教學中，教師主要是講授者，學生主要是安靜、認真的聆聽者，學生沒有更多的主動性與積極性，比較被動。而在科學探究教學中，學生不再是被動地聽講與背誦，而是變為主動、積極地發現問題與解決問題的探究者。“對於學生而言，這意味著，被動性、聽話式學習（docile learning）以及依賴教師和教科書的習慣的摒棄，而讚同一種講授和教科書被挑戰的主動、積極的學習。講授和教書不再成為學習的信息來源，而是變成被分開、分析的材料。由此，在這樣那樣的形式中，教室中的材料不是真理的陳述，而是探究的彙報。因此，學生的注意力不是在已經說過的東西上，而是在做的事情上。呈現給學生的口頭和紙製的材料必然仍是俗語（sayings）。但是，學生的注意力不在已經陳述的陳述上——被學習的詞語和斷言——而是在詞語和斷言關於什麼上：一個科學家已經進入一項科學研究計劃中的思想和行動。”由此看來，在科學探究教學中，學生不再作為一個傳統的聆聽者，被動地接受教師對教科書按部就班的講解，而是更積極、主動地參與學習，因此在探究性課堂中學生是活躍的，他們的任務是去對文本等給定知識進行分析和挑戰，是進行探究性學習。他指出：“通過分析他們彙報的行動和思想的陳述，學生們的讀、聽和學習的目標仍然是深度活躍的。他不但去發現科學家做的和想的，而且去發現每個思想和行動促成探究了什麼和它促成的效果怎樣。在這個意義上說，學習成了一個對文本的分析和挑戰。”因此，我們可以看出，在探究性教學課堂中，學生成為積極、主動發現問題與解決問題的探究者。
（二）教師觀：具有反思能力的指導者
教師要具有更加強大的探究性和反思性能力。在科學探究教學中，教師所擁有的絕不隻是比學生更多的知識與嫻熟技能，更要具備優秀的探究性和反思性能力。“好教師不是必須比他的學生有更多知識，而是擁有優秀的探究性和反思性能力。”因此，如果想培養學生的探究性和反思性能力，使學生開展探究性科學學習，那麼前提條件之一是教師要具備相應的素質。教師隻有具有探究性和反思性能力，才能更好地引導學生開展探究性科學學習，更好地培養學生的探究能力與反思性，等等。
對於教師而言，傳統課堂向全新探究性課堂的轉變同樣需要新的技能和習慣。這樣一個完整的探究性課堂需要的不是我們學校通常習慣的教與學技能。它的目標不隻是大量知識的解釋和灌輸，更是對部分學生發現過程的鼓勵和指導。因此，教師們的任務更多是要對學生的探究活動進行鼓勵和指導。他指出：“學生不是‘為自己而學習’，隻是被告知這樣做。他很少能夠為自己去發現：科學探究中存在什麼部分，它們的角色和關係是什麼，等等。簡而言之，沒人期望他明白自主認知在科學探究報告中要探尋的是什麼，對他正在閱讀的材料要提出什麼問題。相反，這是教師的首要和主要責任。”他認為，在應試主義課堂中，教師的角色是去解釋書中的不清楚內容，還要去檢測學生被告知內容的領會情況。但現在他的角色是教學生如何探究。教師不再直接將學生帶到目的地，而是為學生指出終點的方向，並且在過程中為學生提供鼓勵和幫助。他指出：“教師的責任是給予學生一項藝術、一個技能，從而令學生能夠借助其自學。這種藝術包括：對一個探究內容要提什麼問題，何時何處提問，哪裏可以找到答案。這種技能是通過做和練習的方式進行學習，通過指導做的方式進行教。”可見，教師要成為一個反思性指導者，要教學生如何學習，教學生如何探究。
（三）知識觀：探究科學本質的多樣性，不把單一結論傳授給學生
科學本質的多樣性要求教師不能把單一的科學結論直接教授給學生，要引導學生探究科學的多樣性。因為如果隻把這些單一的結論教授給學生，那麼會給學生帶來種種不幸：一方麵使學生隻形成了被動學習、習慣“接受”的惡習；另一方麵也給學生增加了“科學知識是絕對正確”的誤解。施瓦布指出：“關注科學本質的多樣性已成為不可回避的事實。這個事實暗示，無一例外，任何有關科學本質的學說都不能作為一種組織和解釋原理，也不能在開發出來的課程中教授。僅僅把一種學說作為原理將導致對科學的本質理解的偏向觀點，教給學生一種單一的學說也會誤導和迷惑學生，因為任何學說都隻是部分論述——部分意味著不完整，意味著是基於給定的一套認識上的或者純哲學上的形而上學。”“科學教學不隻是傳授一門特殊的主題知識。現在它包括努力去傳授能力和態度：通過一種或另一種方式探究的能力；關注事實和論點，以及確定性和不確定性的態度和價值。”可見，科學不隻是知識一個方麵的東西，還有能力、態度、方法等因素，這些都需要學生進行理解。科學本質具有多樣性，教師不能把單一的結論生硬地傳授給學生，要讓學生探究科學本質的多樣性。
1．教學中忽視多樣性的危害
自然界及科學是複雜的，不是一個單一的主張或結論就能簡單描述完的，某種對自然界及科學的觀點也不能被認定就是最有效、最權威的。施瓦布指出：“一個殘酷的事實是，自然界是十分複雜的，而且即使在今天最先進科學中，也沒有科學家敢宣稱已經成功掌握自然界的複雜性。第二個殘酷的事實是科學是複雜的，從事研究的科學家僅僅無耐心地觀閱任何單一邏輯係統的主張、任一曆史理論以及寬泛的哲學性觀點，這些都描述和解釋了科學家在努力從世界中獲得知識時所麵臨的問題。科學家可以發現解釋自己活動的努力是有趣而富有成效的，與接受把科學中兩種競爭性理論之一作為權威相比，他們更不能接受把幾種競爭性觀點之一作為權威。”因此，在教育教學過程中忽視科學知識的多樣性，會給我們的學生帶來不幸和不足，其中的一些不幸和不足在我們學生當前的學習及今後的生活行為中表現得極其嚴重和明顯。
首先，導致過於簡單化。麵對科學的複雜性，如果我們把科學結論作為客觀的、簡單的、確定的解決問題的方法來教授，然後再以同樣的方法教授個人總結的科學結論，那麼，我們就可能造成一係列後果。他指出：“第一，我們阻礙了一個朝著最廣博領域的進步，如果不可能的話，那麼通識的科學訓練目標理應是：提供給學生關於世界的充分圖景。給予學生一個複雜世界的簡單圖景並不是給予學生們科學家的世界圖景。通過這樣的做法，我們使得這個圖景不僅不充分（常常如此），而且是錯誤的。第二，通過給予一幅科學的簡單圖景，我們給了學生本質的概念和由合理概念的巨大差異而帶來的理性問題的廣度。從遍及整個訓練的令人厭煩的重複曲解中，當人們在遇到所有複雜問題時，除了找到挫敗感，盲目地使複雜問題簡單化和庸俗化直到它們順應我們教學的策略之外，我們還能期望什麼呢？”可見，教學中如果忽視多樣性，學生隻能記住一些單一的結論，使學生無法展開充分想象，使他們無法進行發散性思維，導致他們的視野比較狹窄，最終直接的後果是導致學生所獲得科學知識與思維方式過於簡單化。這樣一方麵扼殺了學生可能產生的創造性想法，另一方麵則使學生在麵對複雜問題時，盲目使其簡單化，喪失了問題本身的價值。
其次，導致產生學術偏見和理智的偏狹。忽視學科多樣化的思想與行為不僅將導致過於簡單化這樣一種通常性的錯誤，而且更為糟糕的是，還將產生學術偏見和理智的偏狹。這些不良現象將以兩種形態顯現，不僅在學生中還在我們教師自身之中。他指出：“第一種形態是將科學拔高到其他學術性學科之上，主要是通過把科學拔高到不能合理主張的權威真理的水平，以及通過把社會研究和人類學降低到一個世故的反駁和自圓其說或是無關緊要的水平來實現。對這些觀點有效、積極的反對並未得到重視，反而是被一致忽視。解決問題和創造世界的幾種學科應該基於可靠信息來進行理解。因為人們獲得真理的幾種方法的相似和差異性顯現得最清晰，所以，能理解對科學多樣化觀點的檢驗是一種最直接的貢獻。它能讓人們看清關係的複雜模式，這些關係束縛了人們探尋具有回答能力的問題以及尋求答案隱藏的原材料。”“理智偏狹的第二種形態是討論淪為爭論：以接近真理為目標的過程轉變為辯論性防禦和抨擊。討論假設開始時，所有參與者都承認其結論隻基於他們對手中問題的不完全看法。討論假設認為其他參與者看到了更多問題，或者至少看到了問題的其他方麵；而且討論假設認為不同的觀點（字麵上非常不同的觀點）是能夠被理解且與其他觀點以某種方式相關聯，這種方式是來自更大和更多範圍整體的推論能夠得以創造、理解，並能代替討論開始時的狹窄和不太完整的觀點。這樣的討論是一種習慣也是一套技能。它必須從這些經驗開始：注意強調問題的複雜性和答案的不完整性；接著必須一遍又一遍不斷地重複這些經驗；而且它必須通過認識不同問題的不同技能，使之相互匹配，選擇最好的但仍舊是暫時的結論作為基礎以繼續掌握技能。”由此他認為，首先，科學探究教學的主題中存在多樣化的地方，因為科學事實本身是多樣化的；其次，在科學探究教學中，多樣化這個事實最好通過一些真實的實例進行補充說明。最後，多樣化本身是確實存在的，它要求教師必須在教學中切實處理。由此看來，科學無法淩駕於其他學術性學科之上，更不可能與其他學術性學科相脫離，必須正視學科的多樣化。
2．使學生理解科學多樣化的策略
如何“探討科學的多樣化和關於科學的多樣化，特別是考慮到存在著多樣化的層級關係——也就是說，科學研究不僅顯示出基於學說基礎的不少差異，而且在這些廣泛差異中，還有更多與問題和學科內容的種類相關的具體差異；並且在這些種類中，仍然涉及很多非常特殊但很重要的差異，這些差異包括在特定問題上使用的特定術語和概念”。施瓦布認為，要通過提出一些具有探究性的問題，從而引導學生對既定科學知識進行探究，探尋他們的多樣化。要對這些論文中的結論等進行質疑與反思。提供的論文、教科書中的科學結論成為進一步探究理解所使用的輔助資料，並不是客觀真理。他指出，我們“所需要的是教會學生對指導他們注意論文各個方麵的論文範例提出質疑。以下是直接理解論文結論的一些問題”：
作者要解決的問題是什麼？
他探尋的結論的術語是什麼？
對他而言，適於這個問題的數據是什麼？
他在搜集這些數據時遇到了什麼困難？
他是如何克服這些困難的？
為了從這些數據中得出結論，他用了何種的方法對這些數據進行處理？
明確問題後，他排除了哪幾大方麵的現象？
在什麼領域或意識中結論是有效的？
但他同時認為，這些問題隻是為學生進一步理解正在探究學習的主題起到一個引導作用，並不是提供直接的答案或問題。他指出：“在一篇科學論文中，這些問題及其對這些問題尋求的答案將主要指向對論文結論的掌握，指向理解科學學科內容。一方麵，論文不能被天真地作為發現直接知識世界的完美的透明紙和有效的窗口；另一方麵，這些問題將把它作為曆史或哲學的資料。”這些問題是引導學生進行深度探究的腳手架。學生在追尋這些問題答案的過程中，以問題為載體，逐漸掌握論文結論，或者對論文結果進行反思和質疑。
在隨後的論文中，整合上述每個問題成為一些需要比較和對照的問題：
A問題的概念與B有何不同？
術語或意義中的何種變化能夠被注意到？
數據處理的何種差異能被認為是來自於問題或術語的不同表述的差異？
最後，通過這些問題的引導，學生不僅可以順利地探究當前的科學主題，還可能發現一些意想不到的新知識，從而發現科學知識的多樣化。施瓦布指出：“通過找尋這些問題的答案，學生將不斷發展理解科學中的重要問題、理解解決問題的科學方法的優缺點及解決方法的多樣化，並把它們引入對結論見多識廣和合乎條件的理解之中。而且學生也教會自己詢問那樣一些論文問題，即後來將要閱讀，甚至可能喜歡閱讀值得這樣質疑的材料。”正是通過這些問題的引導，把學生一步一步逐漸引向主題、問題的深入。
（四）過程觀：結合知識產生的情境來理解科學知識
學科知識不是客觀的，而是主觀人為給定的，所以，這些獲得的科學知識以及學科知識也隻是暫時性的理論。這些科學知識不是真理，不是固定不變的，它們是一定時代與情境下的人為性產物。施瓦布指出：“我們想要大量互相聯係且清晰地包括了所有我們視作一門學科內容的知識。但在一個學科知識和另一個學科知識之間的界線，在一門科學和另一門科學之間的界線，並不是客觀給定的。它們不是給定的問題或發現的事實，而是某些東西。”他認為很明顯，如果我們的學生已經被應試地教授了化學、物理或生物，已經發生的修正的發現隻能導致困惑和不滿。其他情況下，明顯的是，是在明確產生它的探究的情況下教授科學知識。如果學生發現一個主題的知識如何比另一個主題的知識成功，如果他們意識到構成我們當前知識的指導性原則，如果他們被給予一點自由去預測未來可能承載的原則的可能變化，他們就不會隻是準備修正，還會更好地理解他們當前正在學習的知識。他舉例指出：
很可能的是，這樣的生理學是你在高中或大學被教授的。你被告知心髒泵吸血液，肝髒帶走一定的廢物並儲存一定量的糖；可能你最近在學校學到，肝髒的另一部分為血的形成提供必不可少的原料。你也知道了腎帶走廢物，等等。現在所有這些觀點在一定意義上是完全正確的；但它們不是關於器官的必要的真理。例如，我們認為這個結構器官功能種類的生理學已經差不多成熟，但大量的生物學家知道器官沒有發揮（put in）功能。如果你從一個動物身上移除一個器官，可能看到這個動物身上的剩餘的器官會進行改變、調整、調節，從而代替之前被移除器官所發揮的功能。簡而言之，我們關於器官有固定功能的概念——不是有機體調查的一個全部有效的概念。因此，我們嚐試去從器官功能研究中轉變，去探尋有機體能夠保持生存的所有靈活的模式。因此，我們看到了一個學科內容的“真正”主題知識的一個例子，這確實給我們關於它的最有效的真理。
由此可知，在不同的情境中可能會得出不同的結論，在不同領域下對同一事物的研究結果可能也會不同。因此，科學研究的多樣化要求理解科學知識不能隻在單一的結論中，要結合知識產生的情境來理解。施瓦布指出：“科學研究多樣化的存在也突顯了對合理科學知識本身的需要，甚至科學結論也僅在與認定和描述的物理世界有關聯的地方才能被理解，而不是作為探究成果的實例被理解。科學結論的意義存在於它們所包含的數據之中和包含的方式之中。”他還認為，科學的發展性說明科學是不斷發展變化的、科學知識也是不斷修正與發展的，因此，科學教學中我們要從僅僅認識這些科學知識本身轉變到同時認識這些知識得出的過程。他指出：“我們從學科內容不變的虛假中改變，並進而嚐試理解它的變化的基本規律。因此說事物正經曆改變，進化，並不是說它們不能被認知。我們隻是從嚐試認知事物中轉變注意，去嚐試認知成為這些改變的基礎的過程和規律。”科學結論“除非被放在組織和劃分它們所代表的自然領域的探究環境中來認識，否則將不可理解或使人誤入歧途”。由此，把知識結果與產生過程結合起來，才能更好地理解科學知識。
教師要讓學生了解科學研究的真實過程，知道科學知識產生的條件及其環境等。施瓦布指出：“我們需要給學生我們研究變遷的有效瀏覽。他需要看到科學家在有限研究方法情況下嚐試征服大自然的複雜性的事例，需要知道探究者開始挑戰穩固工作並重新開始的準備情況。特別是，學生需要去理解科學知識是有條件性的真理，他需要知道限製大量知識的真實性和應用性的明確、具體條件。”讓學生了解科學家做科學研究的真實情境，也就意味著不讓學生隻知道、記住這些科學研究的結果，還要回到科學研究結論得出的過程，讓學生通過了解科學家進行科學研究的過程體驗科學知識得出的機製。這樣，一方麵可以使學生知道科學知識的創造過程並可能創造新知；另一方麵也可以使學生感覺到科學知識是通過人創造的，是可以改變的，不是永恒不變的。“如果教師是在明確探究的情況下教授科學知識，如果學生發現一個主題的知識比另一個主題的知識成功，意識到構成我們當前知識的指導性原則，並被給予一點自由去預測未來可能承載的原則的可能變化，他們就會更好理解他們當前所正在教的知識。”
三、科學探究教學的基本策略
（一）教師使用探究性講授
探究性講授要求教師不隻是要講出問題的結論，而且要能循循善誘地講出結論得出的過程。不再是教師機械地照本宣科，不再是教師自己的自言自語，而是要“言中有學生”。探究性講授具有啟示引導性，教師在講授知識的同時，引發學生對問題的更多深入思考。要求教師轉變傳統“教師中心”“課堂中心”“課本中心”的思想，對學生進行引導、啟發，讓學生參與到學習過程中，使學生能夠產生自己的想法。
探究性講授真正把人帶入其中。探究性是一個發現過程的再創造。施瓦布舉例指出：“教授者說，通過前麵的工作，一個給定的人得到這個問題的答案，而別的人困惑了，因為‘X’留下沒有被回答。他們擔心，他們說了發現‘X’的方式。然後，這樣得到一個鮮明的觀點，又進行了一個實驗。從實驗得到了這些數據，然後他又解釋這些數據。但是也有另外的人一起，仔細檢查了同樣的數據，提出了另一個可能的解釋。”因此，他認為，教授者不應隻是宣稱結論，而且要通過描述探究及發現過程告訴他者是怎樣做的。這樣，他要給了他的學生們一種替代經曆的學習形式。
探究性講授把兩種人帶入到學習過程中。一是它引入演說者。“因為他變成了他正在描述的探究的參與者。他可能是一個較小的部分——有時是一個大部分——但是他進入行動。在任何情況下，學生所看到的是，人們例證探究思想、進行批判性、關注爭論、關注證據。”二是它引入研究的進行者和結論的建構者。他指出：“好的探究敘述包含那些做最初研究或建構最初結論的那些人。如果教授者能夠把一些這樣的人帶動得好像有一點生機，那麼學生將會發現模式的存在——可能長期死亡——他們就像今天活著的人一樣是鮮活和有用的模式。在柏拉圖的對話中，蘇格拉底（Socrate）是一個模型，並且很久以前已經為很多人所用。”因此，在探究性講授中，演說者、研究的進行者和結論的建構者都能被引入其中。
（二）發展學生閱讀和自學的能力
如果學生從學校畢業後還想真正進行或關注科學研究，他必須得到盡可能的自由。隻有在一種自由的環境中，人們才可能盡情發揮他們的所有各方麵的潛能。施瓦布指出：“我們需要更進一步。當學生不再是學生，假如他與變化的科學保持一致，他必須從學校和學校教育需要中得到最大可能的自由。”那麼這種自由的培養，要求在我們的學校科學課程中，“需要發展學生閱讀和自學的能力與習慣。這種需要要求我們考查教師的最豐富的想象——學生隻通過我們的幫助真正學習。在課程中，我們需要為學生準備一定的學科內容讓他自己掌握。部分考試必須考慮檢測自學能力，還包括，作為課程的內容，自學內容中的同類問題被用在教師的幫助下掌握的材料中。”可見，學生在教師的指導下，通過教師事先準備好的材料，使學生學會學習。因為正是在這種閱讀和自學的能力和習慣中，學生的自主與自由能力與習慣才得以逐漸發展。這種科學素養作為學校的目標意味著“教師將要關注比閱讀方法和閱讀工具更多的一些東西。在理性方麵，鼓勵探尋具有探究的意義。這種探尋需要對問題的變化的形式和初期的有效性具有敏感性。它包括新概念的辨認和在新探究中它們角色的判斷。它包括引證數據的注意和關於充分性的判斷。在情感方麵，科學素養包括逐漸增長的，放棄依賴性和被動性，而相信自己才智的意願”。因此，這要求教師發展學生閱讀和自學的能力，同時也對教師的素養提出了更高的要求。
（三）提供材料並進行討論
教育者要提供能符合探究中探究範圍的材料。材料應不僅是單獨的研究結論，還有形成結論的問題、數據和解釋過程。施瓦布指出：“無論在什麼可行的地方，包括對照物的材料目的都是為了拓寬第二次探究的範圍：問題的其他形式，其他實驗模式以及關於假設、原則和解釋的爭論。”從這裏可以看出，施瓦布所認為的材料不隻是科學知識結論，還包括結論形成的問題、數據及解釋過程等。他不隻是把知識的結果當作探究的材料，而且還把知識形成的過程所需要的東西作為材料。“這樣的材料由學生讀到或聽到——在或不在教師、詞典、筆記或常規教科書的幫助下——提供探究性課堂的第二個組成部分的基礎。”這些材料有可能是學生自己借助於一定的工具準備形成，也有可能是教師等提供的。擁有這些材料是進行討論的基礎。
探究的第二個組成部分是討論，並在一定程度上要適合於科學材料和所進行的探究活動情境的需要。這種討論關注解釋、理解及對手中材料做批判性評價的嚐試。這種討論不是學生不負責任地表達無知觀點的論壇，也不是隻測試學生關於閱讀的表層內容的理解與體悟。而是“把材料閱讀看作報告。問題關注書中或講課中所描述的科學家的行動、判斷和決定”。他認為討論要遵循一定的程序：首先討論提出的問題，然後轉向討論數據，最後討論數據的解釋。“提問通常開始於由探究者提出的問題的考慮：這是什麼；它怎樣產生的，並怎樣通過領域中前麵的知識使其變得重要；問題涉及什麼術語和概念；這些概念是怎樣讚同或偏離學生先前所讀的那些研究以及由一致或偏離服務的那些目標。然後問題轉向涉及的數據：解決這些問題需要什麼數據，實際獲得的數據對完成問題的需求有多大差距；儀器的局限或數據尋找束縛需要的知識是什麼。然後問題繼續進行探究的剩餘階段：數據是怎樣被解釋的；什麼質疑，伴隨著解釋的是哪些未被檢測的新概念；新知識怎樣影響先前被作為領域中的知識。”可見，隻有當對所要學習的材料進行一定循序漸進的討論後，學生才可能迸發出一些新的觀念。然而，他又補充指出，“隻有在討論（被提問的種種問題和被讚同表揚的各種反映）適合於被學習的材料時，這些優勢才能實現”。因此，采用的討論方式以及話題必須與材料相一致。
（四）運用引導性討論
1．引導性討論的基本內涵
探究教學中的“引導性討論”是指教師引導學生進行能夠促進學生發展，使學生當前問題得以解決的探討、辯論等言語行為活動。引導性討論的目的不是“贏得爭辯”，而是找到問題最恰當的解決方案。施瓦布指出：“它不是旨在給觀眾增加印象、去獲得影響或打敗對手的辯論，也不是個人觀點的任意的、無修養的表達。它是在探究教學中引導挑戰性和智力性問題向更深層發展的合作學習和聯合工作的手段。”
2．引導性討論的價值
促進學生探究性科學學習活動的順利開展，培養學生的創造個性，增強學生的信心，使師生成為合作性、交流性的探究者。引導性討論讓學生成為與教師“平等對話”的主人，解放他們的個性，使學生的主動性、能動性和獨立性不斷得到發展，形成勇於解決問題、積極進取的態度，發展學生的創造意識、能力和自由個性，更使學生與教師成為合作性探究者。施瓦布指出：“通過討論，探究技術易被傳達，通過討論，曾經學到的引導討論的藝術又能夠被運用在小組中。討論是人類交流的形式。在這個討論中，交流的本質也被擴展。信息的表達伴隨著行為。這個行為是它自己的信息——是關於什麼含義被傳達和什麼行為被傳達所喚起的信息。這時，這個信息的第二次中轉修正了第一發言者——教師的交流行為。為了修正或改變第一次交流的效果，他們能夠調整第二次交流。同樣，學生們的交流喚起了教師的反饋，這既告知學生第一次交流的結果，也告知教師自己應怎樣修正進一步的行為和後麵的交流。由此，教師和學生變成了一個共同問題的合作性、交流性的探尋者。”也正是在這種合作性交流的氛圍中，師生才真正可以進行深入探究，在討論中交換、修正和完善自己的想法。學生能夠在討論中大膽地表露出自己的想法，積極、主動地參與到探究性學習中，同時教師也在學生的交流討論中得到了反饋，了解學生的想法並修正自己的行為。
3．引導性討論的機製
（1）喚起更多的主動認知參與
引導性討論喚起了學生在學習過程中更多積極主動的認知參與，使他們有大量不同種類的新穎想法湧現出來。
（2）形成更深的師生情感
在學生最急需幫助時，教師運用引導性討論給予了學生最大幫助，這在學生的情感方麵會有極大的促進作用，從而使師生的情感得到加深。
（3）建立更親密的交往關係
引導性討論創造了一個自由、民主的情境。在這個情境中，教師與學生會有更多的交往，常會建立更加有效、親密的交往關係。
4．引導性討論的問題
（1）教師提出問題的目的
探究性課堂中教師提出的引導性問題主要不是考察學生是否知道答案，而是為了通過這些問題引導學生找到答案，教師的問題起一定的引導作用。施瓦布指出：“提出的問題不是為了發現學生是否知道答案，而是舉例給學生他如何對所研究的材料進行提問和怎樣找到答案。問題不是應試主義模式——設計去發現學生是否已經讀過和是否準確記住他們已經讀過的內容。這是為了傳達給學生：這是一個可能引進探究報告的問題（或首要問題）。”施瓦布進一步指出，提問的目的不是期望學生記住報告的變化性課程，而是傳達其他三件事。“第一，它想表達這樣的觀點：這些次級問題是一個人能夠發現‘這項研究是關於什麼’答案的路徑。第二，報告的問題和探尋被作為第二個變化性課堂進行教學，由此學生自己能夠發現自己的答案。第三，當次級問題的答案已經找到，教師再問一次最初的主要問題。這一次，學生會發現：他現在知道這項研究是關於什麼的了。因此，他的第三個變化性學習成了一個能夠回答、解決困難的問題，不是尋找答案或解決方案的陳述，而是尋找能夠作為數據的材料——原始材料——從這些材料中答案能夠被找到。”可見，教師提出問題的目的主要是為了引導學生的探究走向深入。
（2）引導性討論的問題類型
引導性討論的問題主要分兩種類型：主要（概括性）問題和次級（詳細追蹤）問題。主要問題也叫概括性問題。
（3）教師視學生問題的不同引導不同答案
由於學生本身的個性差異和他們所從事的探究內容與運用探究方式的差異，教師也要針對不同學生的問題引導出不同的答案。施瓦布指出：“教師要一個個並列地安排其他的問題，還要提問類似的問題，這類問題把回答問題的學生們引導到報告中去尋找他們各自合理答案的證據。然後他這樣通過舉例關於學生能夠發現哪一個其他答案是最好的以及為什麼的暗示和結果的問題引導學生。”每個學生的條件各不相同，“一刀切”的模式極不利於解放學生個性，教師應當“因材施教”。教師要針對學生的具體問題類型、問題情境、學生背景等因素有針對性地提出不同的問題進行引導。同一問題對不同學生可以有不同的答案和標準。
（五）讓學生進行參與式理解
參與式理解（participative interpretation）就在是讀者理解已有知識時，不隻是識記知識的表麵意思，還要運用自己的經驗，考慮這些科學知識產生的情境，充分地理解科學知識。在科學探究教學中，教師要讓學生通過運用自己的經驗對已提供的論述進行深入理解，從而引發對給定論著來源更加全麵的探究。參與式理解的終極目的不再是更好地解釋正在閱讀的材料的意義，而是從被動解釋論述到參與式理解論述。探究的參與式理解要把所提供的部分材料當成對更大部分探究的引導材料或刺激物。施瓦布指出：“探究的參與式理解所強調的另一步驟已經非常明確——從被動到參與式理解的轉換不再是意義語義學理論的附加物。這是它從符號隻傳達了作者的意思的觀念到論述作為引導性探究的刺激物的概念的轉變。”“正如布拉德利（F.H.Bradley）所說的，參與式理解從隻閱讀一個既定的論述到期待給予的論述是其中一部分的更大整體。當前的例子是修辭性的，並不缺乏語法元素。像布拉德利的例子中一樣，參與式理解從課文意義的建構轉變到參與探究本身的方法。”施瓦布又進一步認為，激發學生進行參與式理解的過程也是讓學生進行探究的過程。“激發學生進入參與式修辭解釋和辯證理解的過程，也就是引發他參與探究的過程，是向他展示如何基於所選的術語和規範的主題來組織知識的過程，也是向他展示怎樣確定這些術語、定義，探索體現他們的知識的作用的過程。”可見，參與式理解對學生探究性閱讀相關材料、有效實施探究教學具有重要的作用。
參與式理解的使用策略。一方麵，參與式理解建構於日常用法。在參與式理解中，我們會用我們常用的用法來建構可能的其他方案，通過作者探究的情境和論述的上下文連貫性來建構其他方案。施瓦布指出：“當作者通過合理的選擇來傳達一個確切的意義時，我們也獲得了一個確切的意義，但這個意義不一定是作者的。參與式理解開始於依賴一般用法建構其他方案。一般用法在我們的時代是非常普遍的。”另一方麵，進入作者的研究情境及作者的論述的連貫性中。施瓦布認為，在參與式理解中，我們會通過將自己的理解置於作者的情境中來盡可能地理解作者所要表達的含義。使人們理解的粗略含義與作者使用的方案離得太遠的修正方法是：進入作者研究的情境，從而進入作者論述的連貫性中。他指出：“如果他是一個專家，並且他用特殊的方式使用他的詞，那麼，隻要我們變得越來越熟悉作者從事的探究，我們的選擇也就可能越接近作者的本意。我們越把我們的意義置於作者的探究情境中，我們越能趨向於自我修正他已經放棄的在前沿意義領域中的那些用法。然而，這樣仍舊有可能會做出‘錯誤’的選擇——擴大或縮小作者想讓我們發現的意義。最後，我們不能確定是否獲得了作者想要傳達的意義。我們隻能從它自身的連貫性和一致的情境來建構意義。”因此，參與式理解建基於學生的日常經驗或原有經驗基礎，然後要進入作者的研究情境及結論的連貫性中進行理解。
讓學生進行參與式理解文本的基本要求：其一，學生的理解要與自己的原有知識經驗基礎相關聯。例如學生在學習時，對文本語句的理解就不能隻局限於課文中的文字，而是要使文本中的文字意思與自己已經學過的一些詩句、課文段落聯係起來，這樣才能實現知識的融會貫通，也才能實現知識學習的有效增長。其二，學生的理解要有自己的真實體驗。對於文本文字的理解不能隻局限於字的文字含義，而是要能與自己的日常生活、日常真實經驗聯係起來，因為隻有這樣做時，文字對於學生而言才不會是機械的，而是變成了靈動、有意義的符號。
第四章 施瓦布探究性課程思想
施瓦布探究性課程思想是他科學探究教學思想的一個重要構成部分。施瓦布指出：“材料必須反映探究，而且處理這些材料的方式也必須構成第二次探究，由學生和教師參與，目的是鍛煉探究的藝術並理解一個知識體係的所有含義，這隻有產生他們的探究才能提供。”施瓦布探究性課程思想的內容主要有四個方麵：轉變實驗室功能取向，“懷疑”作為課程要素，原始科學論著作為課程內容，課程內容的組織——探究的敘述與誘導。
一、轉變實驗室功能取向
傳統應試主義教學中實驗室的功能取向要發生轉變。實驗室是科學探究的一個重要組成部分。實驗室中有大量的實驗材料。但關鍵看怎麼利用實驗室和怎麼安排實驗室材料。在傳統實驗室中，教師提供給學生材料，讓學生按照事先準備好的實驗流程進行操作，學生不允許對教師事先要求的流程進行改變。這種傳統實驗室沒有讓學生進行探究，而隻是讓學生對教師實驗意圖進行執行與操作，這是一種機械操訓練，很難使學生產生新想法。實驗室功能要由傳統的教條模式轉變到探究模式，也就是實驗室不隻是進行實驗操作，而是讓實驗室發揮引導學生的功能，為學生進行探究創造條件。施瓦布指出：“讓實驗室引導科學課堂教學，而不是科學教學來指導實驗。”學習環境的更改影響著學生學習方式的改變。置身於探究模式下的實驗室，學生一躍成為學習的主人，並在實驗室的引導、激發下，開始慢慢探索。“本特利·格拉斯（Bentley Glass）為生物科學課程學習所開發的多數實驗室材料正是為了這個目的而設計的；這也是優秀學生學習時需要的材料。”他還指出，“一般情況下，實驗室從教條模式到探究模式的轉變通過兩種改變實現。第一，實驗室工作的一個重要部分是引導而不是滯後科學教學課堂階段。第二，實驗室的驗證功能（demonstrative function）（作為應試主義課程的目的）對於其他兩個功能來說相對次要。”可見，傳統觀念中的實驗功能要進行轉變。
（一）探究性課程中實驗室的功能
1．提供一項遇到處理問題和獲得數據困難的真實經曆
隨著課堂材料從虛誇的結論轉變到探究課程的展示，唯一、固定、單獨的結論不再是探究課堂教學中實驗室的主要組成部分。相反，它應該由學生進行探究活動所需的其他一些板塊組成。施瓦布指出：“單獨結論不再是主要構成部分。相反，我們要涉及下列板塊：科學問題的陳述、它的解決方法所需要的數據的觀點、這些數據的解釋的說明、由這些解釋形成的結論的陳述。這樣的板塊將會呈現想要的關於探究本質的超綱課程（meta-lesson）。但是它們出現得極其容易，幾乎沒有表達科學探究的特點，除非數據獲得過程中的困難和問題情境的口頭陳述是通過真實、自然的參照物（referents）的展示被給予了意義。”他認為這是探究課程中實驗室的第一個功能：提供一個處理問題和獲得數據困難的真實經驗。他舉例說：“在大體解剖學（gross anatomy）和身體器官可被觀察到的行為中有一個問題。哺乳動物心髒的結構和跳動行為是一個非常恰當的例子。檢查典型的應試主義教科書的圖表和描述，將立即清晰地發現，關於心髒是什麼的內容傳達了一個關於發現它的結構和行為問題的非常具誤導性的超綱課程。然而，讓學生去學習說了什麼和說明了什麼是非常困難的，事實本身好像變得非常清晰了。生物學家在教科書中合理確定什麼是最簡單的之前，通過仔細觀察、猜想和推理，以及猜想、推理和觀察的交叉核對，讓學生領會他們需要什麼，這是根本不可能的。”簡而言之，他認為，探究性實驗室是隻由問題情境說明的結論解釋的取代物。探究性實驗室顯示了導致問題的現象，為解決所需要探究問題的環境，一起工作和在這些環境中所遇到的困難經曆。教室中的探究性科學教學也有類似特征——從呈現的問題情境到問題形成和解決的手段的闡述。這是這個功能所具有的價值。這個功能是：“實驗室應該引導而不是跟隨（follow）課堂教學過程。”因此，我們可以看出，施瓦布認為，如果想使這些部分進行得深入，深度體現科學探究的特點，探究性課程中實驗室要提供處理問題和獲得數據的過程，而不隻是問題的結果或機械訓練。
2．為小型探究提供機會和誘導，而不提供模仿的探究項目
探究性實驗室不是準備進行驗證性實驗，而是提供一些探究性實驗可能需要用到的材料，讓學生自己能夠進行選擇與運用。施瓦布指出：“實驗室的手冊不再是告訴學生做什麼和期待什麼。這樣的指導被開放的材料所取代，這些材料指向問題能夠被找到的領域，指向問題本身，指向可能的其他程序等。這裏也能看到它有多麼重要：實驗室再一次引導教室或它與課堂有意留下而沒有處理的學科領域有關。如果這兩個過程中的一個沒有被使用，探究的引誘和材料的明顯開放性便極其帶有欺騙性。事實上，實驗室工作具有結構性，並且被期望的結果也會被提供——但在教科書和課堂中而不是在實驗室勞動中。因此所出現的不是現實，而是探究被提供了。”學生在實驗室中不是按照老師的安排機械地實驗，也不是單純模仿已有的研究項目，而是根據開放的材料自主探究，自主創新。實驗室此時成了一個可以為學生提供探究機會的場所，而實驗室提供的材料也便成為推進學生進行探究的誘導因素。他指出，不同程度的探究教學提供的材料開放程度不同，有三種水平的開放性和允許性適用於實驗室探究這樣的誘導。“在最簡單的水平上，手冊能夠表明問題並描述學生從書上能發現的他所不知道的方式和手段。在第二種水平上，問題通過手冊展示，但方法和答案沒有被告知。在第三種水平上，問題、答案和方法都不被告知：學生麵對的是原始現象，要一個一個地改變它的所有方麵，查明要解決的問題，然後轉向它的解決方案。”正是這些恰當探究需要的材料引導學生進行主動探究。可以根據學生的能力水平及當時的問題解決需要選擇什麼樣級別的材料。因此，探究型科學教學中實驗室的功能應該是為小型探究提供機會和誘導，而不提供模仿的探究項目。
（二）探究性實驗室的特點
探究性實驗室消除了在教室和實驗室、腦和手之間的人為性區別，使它們成為一種有機合作共同體。在探究性實驗中，遇到原始材料的小組學生不隻是拉推、計時和測量等操作性行為，還有描述、評論與總結。一旦其他的可能性條件與現象等呈現出來，討論便產生了。爭論不同問題及其解決方案的可行性和有效性討論。方式和手段，設計與評論。技術與策略，揭示並辨認，假設。這時，一定會有一致的觀點和負責性的分歧觀點。最後，當研究報告被不同的小組分別撰寫、分傳和閱讀，差異會被發現與提出；或為了深入一致的興趣，有些觀點被深入解釋。所有這些都是探究的一部分，包括沒有解決的辯論與問題，這些問題和方法呈現出連續的多樣性，尤其是，在概念和解釋中存在連續、永恒的不同性。“實驗室不再是重現課堂的場所”，“不確定性的案例、差異性的解釋等構成學科原理的焦點問題”。下麵的兩個實驗過程將會給出一些探究性實驗的特點，也會給出實踐和思想結合的特性。
漂浮和沉沒的調查
這個問題是基於阿基米德的漂浮物體的一項研究。仔細檢查下麵從這個科學論文中選出的兩個觀點：
觀點5．任何比液體輕的固體，假如被放入液體中，將會下沉，並且固體的重量與被取代的液體重量一樣。
觀點7．比液體重的固體，如果被放入水中，沉入液體的底部，這時當固體在液體中被稱量時（通過稱量被取代的液體），它的重量比它真實重量輕。
為測試這兩個觀點中的任意一個的正確性設計一個實驗程序。詳細說明你怎樣做這個測試。寫下要注意的事項：你將需要什麼文章或材料，用這些材料你將要做什麼，你將要尋找什麼數據，以及用這些數據你將要做什麼。你可以選擇在實驗中呈現的任何類型的器械。
你有一個整段時間去檢查可用的器械，並做出怎麼進行的決定。當你已經做好你的計劃，就去找教師。他這時將會安排你去與另一位同學一塊兒工作。另一位同學也是選擇了同樣的觀點。為了達成一致，有必要與你的同伴一起修改計劃。
整個第二個階段將能夠實現你的計劃。當你正在工作和收集數據時，對任何在你準確獲得你所希望獲得的數據的過程中導致麻煩和妨礙的環境都要非常仔細地注意。盡量發展一些去取消這些麻煩的方式或發展能在數據效果上有所提高的方式。如果你有時間，使用這些改進的技術。討論那些你沒有使用的技術。
仔細做好所有使用的程序和搜集的數據的筆記；它們對撰寫科學論文是非常有必要的，因為它們能描述和報告你的實驗。
探究性實驗的第二個例子關注的是擺鍾。打算對伽利略使用鍾擺去獲得關於自由落體知識的方式先進行一個課堂討論。它比前麵的例子更開放，因為提供給問題的阿基米德的引證，學生要去進行調查。在下麵的例子中，學生發現了自己的問題，也設計了解決的方法。
首先，學生被分散到一些擺鍾裝置被準備好的實驗室中，並被告知去檢驗它們，擺動它們，並且研究它們的行動。沒有更深入建構情境。
經過半小時對擺鍾的試探性研究後，小組被集合到了一起。要求學生自由提問問題，也邀請其他學生進行嚐試性回答。討論出現了，並且持續了幾分鍾。此階段以讓學生準備第二天要討論的問題而結束：
為了獲得擺鍾的知識，我們要形成什麼問題，我們又為這個問題做了什麼工作？
在下一階段，討論這個質問所提出的答案。在討論中，可變量（variables）的概念和可變量之間的關係出現了。討論這類問題的詞彙被給予了；學生製作一張他們所注意到的所有可變量的清單。然後，他們選出他們希望去研究的材料。
當他們討論可能需要的實驗時，新問題出現並不斷得到解決，如什麼將被測量作為擺鍾的長度，一個階段應該怎樣被計時，一個振幅可信的指示物該如何設計。
在這些問題的基礎上，其他問題被教師提出來，問題和計劃被達成一致，並分配給不同的小組2、3或4名學生（不止1個小組會被分配一項實驗）。
由不同小組收集來的數據被傳送到學生委員會。學生委員會分配給學生收集和安排數據的任務。在後麵的課堂階段中，整理的數據被寫到黑板上，學生和教師共同討論處理和解釋它們的方法。這些不同測量是由被陳述的同樣長擺期的不同小組製作的。差異的原因將會被提出和討論，然後征求處理這些差異的建議。當某個小組提出想法時，教師將會問哪一個中心趨勢的測量是最合適的——中點、中間或模式。解釋變成了展示給學生有總結數據的其他方式的一個機會。然後，他們可能會提出與數據相關的其他代數和繪畫工具。
一致性意見漸漸達成，並且數據的不同處理方式被分配給不同學生。然後這些處理方式可以被用於撰寫報告或口頭報告和進一步討論的基礎。
在我們已經描述的那個表格中，這是一個雄心勃勃的計劃。然而，它有很多用途。它的小部分在一或兩個課堂會議中是能夠有優勢的。大的單元能夠被計劃，這可能需要兩周或一個月的實驗時間。
由此我們可看出他認為，經驗基於簡單、類似現象和舊有專著，但是說明的方法能夠同樣運用於現代的和複雜的材料中。
二、“懷疑”作為課程要素
（一）“懷疑”作為課程要素具有重要的價值
懷疑是知識產生的前提條件，有懷疑才能真正進行探究。隻有首先產生對知識的懷疑，才能在此基礎上提出新問題、新假設，建立新解決方案並進行驗證。在課程開發與編製的過程中，要滲透“懷疑”因素，在課程中設置一些疑問，而並非完全確定性的答案。這些“懷疑”因素可以引發學生進行深入思考，可以激發他們探究的興趣與潛能。施瓦布說：“一個充分的探究性課程的首要條件是在文本內容和教學程序中注入真實的懷疑成分。我腦子裏沒有別的，隻有對忽視、不確定性和懷疑的真切表述。實質上，這些條件是我們知識的條件。”他認為，科學本身是一個不斷發展的過程，也存在一些不足、錯誤之處。“猶豫、失敗和錯誤在科學中也是有的。”他舉例指出：“直到幾年前，生物學家幾乎都普遍認為存在X和Y。但是在化學中原子核的發展向我們展示並不是這回事。在這個觀點上存在相互衝突的證據：而且，在這個問題上有不同興趣的不同科學家用不同方式解釋著同樣的事實。始終有一個清楚的判斷是非常不可能的。我們必須一次又一次地修正我們關於這些階段持久性的估計。當前（dating）的方法是一個好方法，但是它的申請需要大量關於X、Y和Z的假設。這些X、Y和Z的假設的數字仍然高度不確定。”因此，必須進一步探究它們究竟是什麼。敢於探究、解決和係統性再研究、再修正複雜性的問題。“隨著結論被看作探究的結果，錯誤和不完善的發現和它們有進展的修正也能被展視為不斷探究的結果：主題的拓展研究結果，導致對第一次規劃的過度簡單性的認識，依次去尋找一個新概念去包含新數據，而且使整個解釋隨主題的複雜性同時延展。”這就是說，很顯然，“科學知識的構成部分——原則、數據、解釋——和構成的結論一樣，必須變成科學課中正常教學的材料”。可見，正是因為有懷疑精神的存在，不但探究對象的結論和結論產生的過程及手段是探究的材料，而且在探究過程中由於懷疑而產生的其他問題及其結果也被作為進一步探究的材料。教師全麵、細心、謹慎、虔誠地用大量的文本內容進行說教，這對發展學生的創造力、批判力沒有什麼效果。久而久之，教師的說教使學生習慣於這樣的教學方式——喜歡上教師所給予的教學時間、給予學生的讚許和對學生所進行的測試。和構成的結論一樣，知識的構成部分——概念、原則、數據、解釋，也必須變成探究課中正常教學的材料。
（二）“懷疑”要在課程中具體、詳細地完成
隻有懷疑在探究性課程中被詳細、具體地完成，而不是出於一種理論構想簡單提及的情況下，這樣的懷疑成分才有作用。施瓦布強調：“隻有在它被具體、反複和詳細完成的情況下，這個過程才能夠對我們問題的解決有一個實質性促進。在導言章節中歸納的謹慎和懷疑的虔誠教學沒有什麼效果。數百頁正常文本的巨大影響，伴隨著內容和狀態的增加，學生享受測試以及教師對他們的讚許，假如這都做完了，學習就完成了。”懷疑、錯誤和不完善不是課程的目標，而是課程與學生進一步發展的手段。課程開發中存在懷疑、錯誤和不完善的要素，這使學生可以進行深入探究，發展探究與創新能力，進而也可以進一步拓展課程空間。懷疑不是對前人結果的否定，確切地說，懷疑是學生運用自己的方法對前人已有知識的再思考。已有知識不是真理，是確定性與不確定性的統一。懷疑的目的不隻是發現前人的錯誤和不足，更是要想出辦法對這些問題進行分析與解決。“如果我們把展示錯誤和不完善作為再研究和再修正的目標，那麼我們什麼也沒做，隻是宣布了我們放棄對虛誇結論的信賴。隻有當首先作為探究的結果而不是作為由教科書作者所揭示的真理的特異景象，從而使結論變得明晰可見時，錯誤和不完善的係統性修正才能夠被展現。”因此，從他的觀點中可以看出，隻有懷疑還不夠，還必須對懷疑的對象進行進一步的揭示，把這種懷疑化解。在對已有結論產生懷疑後，就要使其懷疑得以明確呈現並具體化，這樣才能對其進行分析與解決。也唯有如此，才能實現知識的進一步深化延展與提高。他認為，懷疑要通過一定方式滲透於每個章節中，他指出：“每章必須伴有懷疑和忽視，而且它必須是對具體、重要問題的明確懷疑和忽視。我認為可以有這樣的模式：我們知道這種效果發生了，但我們還是不能夠發現是什麼原因導致的。我們有理由認為，某某是這個例子，但證據是值得懷疑的，於是在能夠確定之前，我們必須等待一個更好的研究。”可見，懷疑要在具體章節內容中通過一定方式體現出來。施瓦布認為，每節課中要設計一些具體、重要、明確的懷疑成分。懷疑的模式可以像這樣：（1）雖然我們知道這種效果發生了，但我們還是沒有發現是什麼原因導致的。（2）我們有理由去思考：某項結論雖然運用了這樣的例子，但是證據是值得懷疑的，我們也許應該尋找更合理的證據進行重新證明。（3）這段話雖然表麵的意思我們能夠看懂，但在當時的時代背景下，作者是否想用這句話來表達其他含義呢？
（三）“懷疑”在課程中完成所麵臨的困難及解決策略
1．麵臨著三重困難
其一，出版社不敢讓課本有“懷疑”成分，如果有，教師就不會選擇這類書。施瓦布舉了一個例子。“這個月，一位出版社的編輯告訴我：我不可以說人類染色體的對數特征是23或24。如果我這樣做，教師會拒絕這本書。”他又進一步補充，部分地說，這個說法是教科書出版業的一種習慣，這是來自營銷人員的一種感覺。同時，這在某種程度上是對科學教學的通常看法的真實反映。其二，教師也認為如果某個知識不是事實，存在“懷疑”成分，就不應該寫進書裏。“一個教師說：‘如果不是事實，就不應該寫進書中。’這是當前普遍看法的一個代表。”其三，傳統的課程評價不允許課程有“懷疑”成分出現。他指出：“標準的和廣泛被使用的考試，即使是這些教育測試服務、紐約評議員（Regents）或測試的商業出版者，他們都扮演了一個重要的角色。學生大學入學的競爭，他們父母地位的競爭，高中學校與董事會的競爭。所有這些都與標準化考試中的表現所展示的能力聯係在一起。”考試作為最常見的評價方式，在社會生活中意義重大。學生在校學習時有會考、升學考；高校畢業後求職，又有各種人事招聘考試；入職後，想要進行職務的變動與升遷，還是需要經曆考試……考試儼然成了人才選拔、個人社會流動的門檻。鑒於考試的重要意義，大多測試采取的都是標準化試題，以此來“公平”地衡量考生的能力。可見，出版社、教師和評價機構都不希望在課本中出現一些具有“懷疑”性的知識。
2．可能的解決策略
通過基礎支持產生的新科學課程最有效，它們對這三重問題的所有三個方麵的解決同時起到了促進作用。科學家、教師和教育者合作參與課程開發，這樣在課程編製與開發的過程中能相對全麵地統籌考慮科學學科知識和科學教學知識等因素。例如，施瓦布指出：“在生物科學課程研究案例中，計劃是這樣的：新高中教科書將由工作中的科學家、教師和教師教育者合作開發。這個合作開發需要專職、實驗性運用，甚至首先要預印版，這將要在全國的幾百所高中內進行。因此在一定程度上，教科書把科學看作探究，它們為科學教師的繼續教育同時提供材料和機會。在一定程度上，它們被廣泛使用並受到教師們的讚同。教師向出版商提供證據——這與他們要在類似方向上修訂產品的興趣可能不是相悖的。在一定程度上，測試製作服務同情地和理解地進行合作，書卷為新型測試的發明和試驗提供刺激和機會。”此外，他認為評價製度與標準也要進行相應的改革。他指出：“伴隨著教科書和科學教師再教育的變革，我們也需要現存的測試和考試有一個重要的修訂。像新材料一樣的新目標也必須被檢測。非常重要的一點是，新類型的目標性測試必須被修正，從而能夠強調正確答案的相反方麵，而且，這些類型的測試也必須是科學考試的一個明顯的部分。”就像曆史上科舉考試作為指揮棒使學校淪為科舉的附庸，就像今天的高考製度深刻影響著學校的教學方式，評價製度對學校的發展方向、對教學的方方麵麵起著重要的引導作用。為了科學探究教學的有效進行，在教科書和教師再教育變革下，改革評價製度，更新考試形式勢在必行。當考試不再一味地強調標準統一，不再隻是根據一份客觀答案定分數，而是伸開雙臂擁抱“懷疑”，鼓勵大膽創新，那麼，學校的教學目標、教學內容、教學方式、教學方法也會相應地改變，老師也會更加注重培養學生的探究性思維。這是一個良性循環。可見，通過教師參與課程開發、教材編製、評價製度等方麵的改革，可以促使“懷疑”因素在課本中體現出來。
三、原始科學論著作為課程內容
（一）使用科學論著作為課程內容的價值
由科學家報告的科學研究論著使用作為科學探究教學的材料主要有三個優點：
1．論著提供最真實、不加潤色的我們能夠獲得的探究樣品
科學探究論文中的科學探究及探究的解釋由抽象概念、評注等組成。論文包含了科學探究活動所用的真實的材料、數據以及解決方案等，這些都是真實的科學探究所具有的特點。這樣的科學論著，無疑會成為學生的探究樣品。施瓦布指出：“探究的所有其他解釋可能是由抽象概念（經常是選擇的）、解釋（由科學‘科學哲學’庇護而經常片麵）和這些材料的評注組成。”“科學論文報告了一個或多個科學的組成活動。它可能規劃了一個問題並討論與解決方案相關的數據。它可能會更進一步報告數據的獲得和對結論的解釋。其他的論文將要用於說明共同得出許多研究結論的問題。剩下其他的將要辯論探究的其他原則的優點或指向新原則需要的衝突和失敗。”他指出：“我們把科學論文當作好探究創造值得擁有的科學知識的實例。學生把論文看作現存科學（living science）的部分。他首先且主要考慮把他們的結論視為探究的結果。”“學生也考慮將論文作為許多探究例子中的一個。如他所讀，更深的問題被展現到討論中去幫助他發現探究的一般模式。他學習去辨認問題的類型、數據的種類和知識的形式，這些代表了正在被研究的科學領域的特點。”因此，將科學家們的科學研究論著作為科學探究教學的材料，能提供最真實且不加潤色的探究樣品。
2．論著中呈現了學生從事探究所需要的豐富的和相關的問題
論著中有學生從事探究可能需要的大量問題。每篇論文展示了科學結論得出的基礎部分（問題、數據、解釋等）的問題。每篇論文呈現了考察結論與過程等部分之間關係的更深層問題：為什麼尋找到的數據是問題的恰當數據而有些數據不是；為什麼實際獲得的數據與要尋找的數據不一樣；什麼原則證明了數據的解釋以及原因是什麼。施瓦布指出：“對於學生而言，最無結構的實驗室、解釋和批判的最有挑戰的問題以及原始問題的整合組成了需要的課程。”“通過收集到相關的論文創造出了討論所用的更深層的材料。使用不同方法解決問題的論文能夠被並列去展示探究的多樣性，也提供學生能夠嚐試在兩篇論文間做辯護性選擇或嚐試融合其基本概念。其他論文將要展示關於同樣學科領域的個人問題的大量解決方案，因此提出一個共同的結論去產生一個關於學科連貫知識體的問題。剩下其他的論文將要報告明顯矛盾的或不一致的結果和結論。這些結果和結論展示理解和整合的更深的問題。”可見，由科學家報告的科學研究論著呈現了學生從事探究所需要的豐富的相關問題。