另一面,成功开展探究教学需要形式思维能力,并非仅对学生而言的,教师也同样要具备这种能力。森纳尔(D.W.Sunal)等人在1985年的研究中提供大量例子,说明教授行为涉及去自我中心化、假设—演绎推理、确定和运用变量、控制变量和逻辑推理等。他们还列出大量证据,表明许多教师完全是在具体操作思维水平上开展探究教学。
有研究者用根据皮亚杰理论设计的各种作业，以及考查辨认教学中形式思维能力的设计,来判断师范生的思维能力水平。他们以现场教学为依据,对他们的行为进行评分。结果表明形式思维能力与评分之间高度相关。但能否认识到具体思维与形式思维这两种教学风格之间的差异,与师范生的成就表现无关,原因可能在于认识到了,不一定能做到。
然而也有少量研究发现,学生抽象思维技能与具体思维技能两者之间并无任何相关,接受正式探究技能训练的高中生在解释不熟悉的现象时,并不比没有接受正式训练的学生做得更好。这意味着知识与技能并非像加涅所认为的那样能大量迁移。
三、 探究与学习成绩
探究教学会提高还是降低学生学习成绩,这也是广大教师和研究者所普遍关注的问题。有许多研究者考查了探究与学习成绩的关系,总体来看结果大致呈三种情况。
第一种情况是探究教学有利于提高学习成绩,而且获得这种结果的研究占大多数。如雷尼(R.G.Rainey)曾在1965年把相同班级分成实验组和控制组,在实验组开展指导型探究,结果发现在与学习内容有关的成绩测验中,实验组明显优于控制组,在标准测验中结果也是如此;又如拉赫勃(K.B.Raghubir)于1979年报告了他用实验室探究对高三学生进行科学教学的情况。他的做法是给学生一个要探究的问题,让学生自己去发现解决问题的程序,结果表明在BSCS学术进步测验方面实验组优于控制组;再如施奈德(L.S.Schneider)等人于1980年用学习环做实验,以比较该模式与传统教学结果的差异。他们长达12周的研究发现,用学习环模式学习的9年级学生,比用传统方法学习的学生,在内容掌握情况的测验中得分更高。其中,用于测验学生的所有项目都要求具体操作思维。后来有研究者花了一年时间重复这项研究,发现用学习环探究模式教育学生,其学习成绩有相当大的提高。
第二种情况是探究教学对学习成绩影响不大,即既不提高也不降低学生的学习成绩,而且得出这种结果的研究为数也不算少。如库尔特(J.C.Coulter)1966年的研究发现,经历不同教学方法包括探究教学的学生,与没有经历过的学生相比,在内容知识的掌握上差别不大。有研究者还专门用萨其曼的探究模式做实验,结果发现实验组与控制组学生学习成绩相同。又如布朗格(F.D.Boulanger)于1981年考查了52个科学教育研究,这些研究都集中在6~12年级的教学方面。结果发现： 尽管总体趋势是避免直接教学,倾向采用间接教学,但与直接式的讲授教学相比,从效果来看，间接式的教学包括探究教学并无明显优越性。这些研究表明直接式教学与间接式教学都有存在的价值。
第三种情况是少量研究表明,在某种情况下探究教学效果反而不如直接式教学。如巴宾金(Y.Babikian)在1971年的研究发现,在概念学习中直接语言讲授比动手的、自由的“发现法”更加有效。当然这个研究仅持续一周时间,而且所涉及的内容要求形式思维。另外马罗波(M.M.Mulopo)等人1987年的研究发现,在赞比亚传统讲授教学对18岁学化学的学生来说,在提高学习成绩方面有很大的优越性。《科学教学研究》上有关探究与学习成绩关系方面的研究结果看起来自相矛盾,但稍加分析仍可得出这样的结论： 在提高学生学习成绩方面,探究教学等于或优于其他教学模式。虽有若干研究报告各组学习成绩无明显差异,其原因在于没有把测验集中在学习内容方面。可以认为,探究教学有助于实现内容以外的目的如科学方法与科学态度,但又不影响学生的学习成绩。而且,当教学内容较为具体,理论性不强时,探究教学尤其是学习环模式对提高学习成绩更为有效。
四、 探究与批判思维和过程技能
探究教学能否提高学生批判性思维能力和培养学生科学过程技能,是一些学者致力研究但又最感到棘手的问题。所以《科学教学研究》虽发表了数篇考查探究环境对各种认知能力影响的文章,但研究最多的还是分类能力。斯科特(J.Scott)1966年研究了低龄儿童对熟悉图片的分类能力,研究是在儿童花了一段时间从事萨其曼模式的探究活动后进行的。斯科特此后又做了两次研究,考查教学方法所产生的长期影响,因而他的研究值得注意。在他的研究中学生接受探究教学长达3年,5年后再对这些学生进行测验,结果表明接受萨其曼探究模式的学生比他们的同伴有更好的分类能力。博伊德(E.Boyd)等人于1973年用听力失聪的儿童做实验,实验内容是训练学生的等级分类技能,结果表明接受探究教学的儿童比没有接受的儿童更好地学会了分类。罗德兰茨(L.Rodriguez)于1983年对美籍墨西哥学生在双语环境中学习英语作了研究,实验组学生参加长达12周的共30次每次45分钟的探究活动课,结果表明实验组比控制组分类能力强,也有更好的口头表达技能。研究者还据此得出这样的结论,探究应当是双语教育的组成部分。
研究者考查的第二个方面的过程技能是一般过程技能,其中主要指观察、测量、数字的动用、猜测等。谢曼斯基(J.A.Shymansky)比较了五年级学生在独立和教师指导两种情况下其一般过程技能成绩差异。实验者对教师和学生的行为都作了考查,学生自己设计课堂教学结构被认为是探究教学,参加这种教学的学生,与参加教师设计课堂教学结构的学生相比总体上讲得分更高,尤其是那些水平偏低的学生在自己设计结构的课堂教学中表现更加出色。
第三方面的研究是批判性思维能力,津格罗(J.S.Zingro)等人于1967年对6组学生进行对比实验,其中三组学生参加证明性实验的传统课堂教学,另三组参加有结构的探究。结果表明探究教学比传统教学更能提高学生物理方面的批判性思维能力,但一般性批判思维能力差别不大。再如雷恩格(A.M.Rnge)1972年的研究要求学生完成一个有关天气方面的以收集数据为中心实验单元,单元设计时把“教师变量”控制在最小限度,要求学生自己完成,同其他研究不同的是,该研究发现实验组学生比控制组学生在批判性思维能力方面有非常大的提高。只是这些提高大多限于实验单元所强调的部分。

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