科学探究式学习,或称探究式科学教育,指的是在学生的学习过程中遵循从发现问题开始,通过一系列的系统方法提出问题、进行探究,进而解决问题或提出符合逻辑的结论这一完整学习科学的过程。其在帮助学生学习科学概念、了解科学探究的历程、提升探究能力、增进学习兴趣和发展高阶能力等方面的效果已经得到了众多研究的支持。随着技术和课程理念的进步,以及科学探究式学习在教学实践中的应用,为课堂中教与学的变革与创新提供了新的思路与条件。因此,研究科学探究在课堂中的有效形式、学生在科学探究过程中的影响因素,有助于提升当前科学教育相关课程的教学效果,在使科学探究更好地服务课堂教学上更具有理论和实践意义。阿尔伯特·班杜拉将人类的学习分为了两种方式,即替代式学习与参与式学习。随着科学探究活动在科学课堂中的不断开展,以新技术的完善和评价为先导,相关的研究者也着力从参与式学习和替代式学习两种转化取向上对于科学探究活动展开研究和建设。目前针对科学探究参与形式的大多数研究都是以技术实现、案例分析和使用调研为主,鲜有研究针对两种转化取向的实施角度研究学生在这个过程中的表现及其影响因素。基于此,本研究采用了准实验的研究设计,重点关注以下四个方面:(1)比较参与科学探究方式的不同对于学生探究效果的影响。通过控制科学探究参与方式这一变量,比较两组学生在科学探究能力上的差异。并通过分析科学探究的五个方面,包括:提出问题、提出假设、制定计划、进行实验、得出结论的变化,进一步比较不同组学生在这五个能力上的差异。(2)比较先备知识水平的不同对于学生探究效果和探究体验的影响。通过四个学习单元、三种探究课题的探究和学习,分析不同的先备知识水平的学生在科学探究过程中的科学探究能力上的表现,进而比较先备知识水平对于学生科学探究能力、探究动机与探究沉浸体验的影响。(3)探索参与科学探究方式与先备知识水平两因素的交互影响是否对于学生科学探究效果和探究体验结果带来差异。(4)探索科学探究过程中学生科学探究能力、探究动机与探究沉浸体验的潜在影响因素。主要分析两个部分,一是学生科学探究能力、探究动机与探究沉浸体验之间的相互影响;二是通过质性数据包括问卷内容,访谈资料和心得体会探索和整理潜在的影响因素。研究发现:(1)在一些主题下,替代式学习与参与式学习对于影响学生在科学探究式学习效果上没有显著性差异;(2)在不同的主题下,学生的探究体验和部分探究能力会存在不同。参与式学习组在以化学为内核的单元中,在科学探究能力与科学探究动机方面均显著好于替代式学习组。其中,科学探究能力问卷结果表明,参与式学习组的学生在假设和结论两方面显著好于替代式学习组;在以物理为内核的探究主题中,参与式学习组在提问和实验上显著弱于替代式学习组;在以数理逻辑和技术实现为内核的探究主题中,替代式学习组的探究沉浸体验好于参与式学习组,而参与式学习组在探究动机上好于替代式学习组;(3)先备知识水平会影响学生的探究能力,但不会影响学生的探究动机和探究沉浸式体验。具体表现为先备知识水平越高的学生探究能力表现越好。此外,低先备知识的学生具有更大的潜力和更快速的上升空间;(4)先备知识水平与参与探究途径两因素的交互影响不会对学生探究体验与探究效果带来显著性差异;(5)科学探究能力与沉浸度并不互为影响因素,探究动机会影响学生在探究过程中的沉浸体验;此外,智慧教室的资源、课程的趣味性、课程的挑战性、教师的引导、探究目标的确定是影响学生科学探究体验和探究效果的五个主要的潜在影响因素。