《Sage Open》：From Cookbook Laboratories to Scaffolded Inquiry: A Systematic Review of Inquiry-Based Learning in Chemistry Education
探究式学习（Inquiry-Based Learning, IBL）是一种基于社会建构主义（social constructivism）和学生中心原则的教学策略，能够积极强化学生的学习。通过探究过程，学生参与到模拟科学方法的学习环境中。然而，IBL在提升化学教学效果方面的报道存在差异。本研究将烹饪式实验室（cookbook laboratory）定义为一种教学策略，即向学生提供包含预设步骤的分步方案以达到预期结果，强调操作准确性而非探究驱动的探索。本综述遵循PRISMA指南，综合了2018年至2026年3月间发表的同行评审原始研究。研究人员系统地在四个数据库中进行文献检索：Web of Science、Scopus、Springer Nature和Taylor and Francis Online。共有39项聚焦于探究实践的原始研究符合纳入标准。研究人员采用叙事性综合而非定量综合的方法，针对来自不同地理区域的研究，分析了IBL实施的探究类型、最佳实践和挑战。研究结果表明，IBL实践中探究水平存在差异。此外，引导式探究（guided inquiry）和混合式探究（mixed inquiry）占据主导地位，因为它们在学习者自主性和教师支持之间取得了平衡，而开放探究（open inquiry）由于时间有限、安全性顾虑、教师准备不足、学生准备不充分以及资源限制等因素，实施起来仍然困难重重。这些挑战可能会阻碍IBL在化学教育中的实施，应予以解决以促进IBL实践。本研究倡导在化学领域更广泛地实施IBL，开展专业发展培训以弥补方法论上的差距，并对长期效果和数字化适应下的化学探究式教学实践进行进一步研究。
引言
化学教育对于解决紧迫的社会问题至关重要，并在快速发展的工业制造、气候变化和生物医学应用中加速进步。持续增长的社会需求表明，需要以使学生掌握理想实践技能的方式来教授化学。因此，理解学生的探究驱动型学习行为可以在整个学习过程中提供更好的支持。获取实验室实践技能需要营造促进积极参与和探索性方法的学习环境，让学生从中构建知识和意义。为此，学生应积极参与教育内容，而非依赖对呈现事实的死记硬背。要实现这一点，教师是高质量教学过程的关键角色，他们可以采纳或设计创新的教学方法。
探究式学习（Inquiry-Based Learning, IBL）作为一种方法应运而生，它承认学生通过对问题的科学探索来参与学习材料。让学生接触IBL能使他们遵循科学方法，包括提出假设、进行实验、观察、收集和解释数据、反思发现，并得出有意义的、基于证据的结论。接触这些相互关联的科学过程使学生沉浸在科学探究实践中，从而在化学中获得增强的、以实践为导向的调查能力。一致的研究结果强调，IBL通过基于探究的动手实践活动，有意义地提升了学生对化学实践技能的掌握。这表明，在适当程度的支架式教学下，学生有望从探究过程中受益，尤其是在化学领域，因为他们参与了基于实验室的学习体验。
传统的烹饪式实验室实验为学生提供了问题、所需设备和试剂以及逐步的实验程序，以收集和分析数据并找到解决方案。虽然这种传统方法似乎有助于教师培养学生理想的技能，但它也有缺点，例如限制了学生参与探究活动的机会，而探索可以带来深入理解和知识构建。为了追求能提供有意义学习体验的化学教学，有研究报告了从传统烹饪式实验向更高探究水平的转变，许多教师正在修订现有课程以反映有效的探究式教学实践；然而，由于设计探究任务和学习环境条件的复杂性，在不同教育背景下的实施并非总是成功的。
设计和实施探究活动的问题会影响教育者和学生。例如，学生可能无法提出可检验的假设，从而中断探究过程。同样，教育者在探究驱动探索过程中提供的支架式教学程度也可能给学生带来挑战，导致不可行的调查。教育者是否具备实施IBL所需的教学技能，对于赋能学生在动手操作的、基于实验室的化学实践活动中至关重要。另一个妨碍IBL成功的因素是，它要求学生拥有多样化的技能，包括但不限于提问、认知和科学推理，以及在无即时解决方案的探究过程中评估论证的能力。在这方面，允许学生参与学习可以帮助他们成为科学素养的人，并在化学实践探究中茁壮成长，从而在他们的早期学习中培养科学精神。
这项系统性调查旨在记录不同教育背景下，基于探究的化学教学实践及其在实施过程中遇到的挑战。本综述考虑了分析IBL的情境化实施、教师支架式教学和创新策略的实证研究。这些研究揭示了探究实践的模式，如探究类型的差异，包括验证型、结构型、引导型、开放型，并且有趣的是，探究水平的组合产生了更好的学习成果。IBL环境下教学传递的创新改善了学生的论证能力和对世界的认知观。另一个关键方面是在引导式探究和独立探究之间取得平衡，以优化学习者的能动性而不损害严谨性。因此，理解教师的探究技能（包括探究任务设计）和学生的实践技能习得至关重要。鉴于此，本综述采用系统方法来搜索、综合和分析近期关于IBL在化学中应用的证据，特别关注基于实验室的调查。
背景
所采用的教学策略在促进学生参与和对化学概念的概念理解方面起着重要作用。在这方面，关于教学方法的研究已引起全球研究者的关注。创新教学方法的发展趋势倡导从教师主导的教学实践转向学生主导的学习。过去几十年见证了教学方法领域的活跃创新。最广泛采用的方法之一是探究式学习（Inquiry-Based Learning, IBL）。作为化学教育中一种有前景的方法，IBL促进了学生的探究技能，并帮助他们清晰驾驭化学教学的复杂性。驾驭探究性实验室活动可能会让人不知所措，学生在学习过程中可能会感到沮丧。教师需要确定适合学生的探究类型。IBL被认为是通过强调概念理解而非死记硬背的实践实验来增强学生学习的关键。这种方法不仅赋予学生实践技能，还帮助他们应对快速演变的科学发现。
在其研究中，Orosz等人（2023）详细阐述了化学教育中的探究水平。通过考虑学生自信驾驭每个水平所需的支架式教学程度，解释了四个水平。它们包括最不受欢迎的探究水平——验证型。这一水平涉及告知学生实验的结果，他们的任务是重复实验以确认已分享的结果。结构型探究要求教师提出问题并制定实验程序，随后与学生共享以进行实验、解释结果并提出可能的解决方案，但推理有限。另一个水平是引导式探究，即提供问题，后续步骤由学生在教师指导下完成。当接触到这一探究水平时，学生表现出创造力，从而提高了实践技能。开放探究被认为是最高水平的探究式学习，学生负责探究过程中的各个步骤，教师的角色是定义主题并设定教学目标。
实施探究过程不应仅仅是教学方式的改变，而是化学课堂认知本质的重构。植根于社会建构主义，这一理解支持社会和文化的有效学习，知识通过师生之间的对话、协作和互动共同创造。IBL的有效实施需要从行为主义的知识传递模式转向认知主义和建构主义的主动意义建构模式，在这种模式下，学生扮演新兴研究者的角色，而不是被动的信息接收者。因此，适当的支架式教学可能在化学实验室环境中带来更深层次的概念理解，认识到IBL的成功实施取决于解决诸如有限的教学时间、教师教学内容知识（Pedagogical Content Knowledge, PCK）的差距以及学生缺乏自主学习经验等挑战。
探究作为化学教育教学策略的概述
作为一种教学策略，IBL基于学生积极参与学习环境以构建知识的原则，其过程模仿科学方法，包括一系列整合的、刺激性的学习活动，如提出问题、假设、规划调查、收集和解释数据以及构建基于证据的解释。在以往研究的格局中，特别是在本综述的时间范围内，IBL通过三个不同的视角被构想：作为教学方法的探究，涉及课堂实施；作为教学结果的探究，涉及学生技能的测量；以及作为一套科学研究方法的探究，导致对科学本质的理解，特别是化学。探究过程既是教学结果、学生技能的测量，也是一套科学研究方法。
如前所述，IBL的理论基础主要是社会建构主义，它强调知识产生于学生与其直接学习环境之间的互动。尽管有这种考虑且IBL与社会建构主义相一致，但也出现了批评者，指出认知负荷理论（Cognitive Load Theory, CLT）是一种制衡，强调在缺乏常规学术支持的情况下，探究式教学中最小限度的指导可能对缺乏处理复杂概念认知能力的学生无效。现有的IBL框架以调查为中心，围绕动手活动，这意味着寻求整合认知主义和社会文化理论的框架正在盛行，以确保学生参与学习过程。已经强调的是，科学真理不仅仅是“被发现”的，而是“被建构”的，从而支持课堂实践中的学生中心性。
IBL的循环性质也在文献中被注意到，特别是在遵循5E教学模式（参与、探索、解释、阐述/延伸、评价）时。一些研究将模型扩展到7E，例如REORCILEA（研究导向的合作探究学习），进一步强调整合现有文献和合作研究以促进创造力和独立思考。探究策略也通过大规模评估进行评估，如国际数学与科学趋势研究（Trends in International Mathematics and Science Study, TIMSS）和国际学生评估项目（Program for International Student Assessment, PISA），这些评估将探究归类于学生中心和建构主义教学模式。数据表明，虽然IBL能提高高阶思维和动机，但其在课堂中的低频率不如所提供的指导质量重要。例如，结合了引导式和开放式探究的耦合探究显示出前景，而低年级学生通常更喜欢引导式探究，因为从头开始设计自己的实验可能会让他们不知所措。
对文献的贡献
本综述超越了探究式学习能提高实践技能的一般性主张，而是综合了不同探究水平（尤其是结构型、引导型、开放型和混合型探究）如何在化学实验室情境中实施，以及支架式教学的程度如何影响学生有意义地参与实验工作的能力。本综述进一步表明，IBL的有效性不仅取决于教学模式本身，还取决于实施条件，包括教师准备度、学生先前的探究经验、教学时间、班级规模、安全要求和实验室资源的获取。从这个意义上说，本综述将支架式教学定位为核心机制，通过该机制，基于探究的化学教学可以支持实践技能的发展，同时避免认知超载、挫败感和肤浅的实验室参与。
研究问题
- 1.
在化学教育中实施了哪些水平的探究干预措施以提升学生的实践技能？
- 2.
探究水平和支架式教学程度如何影响学生的化学实践技能？
- 3.
在化学教育中实施探究式学习有哪些现有的最佳实践和挑战？
方法论
本系统综述考察了IBL如何通过关键指标（如探究类型、支架式教学程度、记录的最佳实践以及教师在实施过程中可能面临的挑战）促进学生化学实践技能的习得。大多数综述的研究侧重于化学教育中基于实验室的实验干预。本综述遵循与PRISMA指南一致的结构化流程。步骤包括定义研究目的、进行系统的文献检索和筛选、编码和提取数据以及综合发现。以下各节详细说明了本研究如何执行这些步骤。
文献检索策略
本综述使用系统方法，遵循PRISMA指南来回答研究问题。系统综述分三步进行，以使所选研究与研究问题保持一致。重要的是，这有助于建立理论基础，从而将综述的质量提升到国际标准。第一步涉及按学科类别（化学或教育）从全球地区选择研究，以确保代表性。此检索策略应用于本综述考虑的四个数据库：Web of Science、Scopus、Springer Nature和Taylor & Francis Online。如果此检索策略失败，则从数据库中特定期刊进行手动检索和排序，重点关注期刊范围、研究标题和摘要，以将文章分类为教育学科类别。目的是纳入来自非洲、欧洲、亚洲和美洲不同地区的研究。由于本研究集中于化学教育中的探究式学习，第二步涉及搜索在化学实验室教学中进行的研究；因此，检索到的文章来自四个地区：“非洲”、“欧洲”、“亚洲”和“美洲”，以确保全球代表性。这四个地区是按照Shyiramunda & van den Bersselaar（2024）使用的简单随机抽样策略选择的。
为了保持选择的最新性和相关性，更高级的检索将结果缩小到2018年至2026年3月的文章。选择这个时间段是为了反映探究式学习实践的成熟度，这需要探索和综合来自广泛信息来源的证据，以反映IBL在化学教育中的现状。此外，这个时间段捕捉了所研究课题的最新趋势和证据，确保研究对于当前化学教育中基于探究的实践具有可管理性和意义。布尔运算符用于组合三个主要搜索词：“探究式学习”、“科学探究”和“探究活动”，以及描述词如“化学教育”、“化学学习”、“化学教学”、“化学实验室实践”和“化学实践技能”。这些组合用于搜索文章标题、关键词和摘要。目标是识别关于在化学教育中使用探究式学习的实证研究，包括实验室活动和相关的实践技能。
表1显示了在选定的知名电子数据库中的初步搜索结果，共获得1689项研究。如图1所示，PRISMA流程图提供了记录识别的详细信息。首先，删除了766篇重复文献，剩余的923项研究进行了多阶段筛选。其次，基于标题的筛选产生了556项研究，随后通过摘要筛选进行评估，得到267项研究。此外，在审查结论后移除了109项研究，剩下158项。其中，有49条记录尽管尝试通过机构访问权限、数据库链接和可用出版商平台获取，但仍无法检索到全文。由于无法进行全文评估，这些记录在合格性阶段被排除，并被视为潜在局限性，剩下109项研究接受方法学严格性评估。其中，47项因方法学薄弱而被移除，考虑因素包括设计不明确、抽样细节不足、数据收集程序缺乏细节以及研究工具缺乏效度和信度结果，而23项因缺乏坚实的理论基础而被移除。因此，39项研究符合纳入标准，并被综合以提供本系统综述的最终结果。图1显示了可视化整个文章选择过程的PRISMA流程图。
资格标准
纳入和排除标准是撰写系统综述的基本实践。本综述中使用的研究是根据预定标准选择的，如表2所示。这些标准被认为是合适的，因为它们与本综述的关键特征相一致。因此，在选择过程中仔细考虑了范围、教育水平、测量结果、研究设计、文章质量以及语言和篇幅。评估过程从文章标题、摘要、方法和结论入手。审查每篇筛选文章的这些部分，使得能够提取与纳入和排除标准相符或不符的信息。此外，对所综述研究的质量评估进一步保持了本综述的方法学严谨性。
数据提取与编码策略
数据提取通过一个经过预测试的编码表完成。这使得数据采集具有高度的一致性和准确性。两名独立的数据编码员提取并编码了与研究参考文献、期刊名称、研究国家、研究设计、参与者、探究水平、最佳实践、挑战和研究结果相关的信息。第三名独立审阅者评估了提取和编码数据的草稿。这种双重数据编码过程最大限度地减少了个人偏见，确保了高达87%一致性的高评分者间信度，为综合证据提供了透明且可复现的审计轨迹。
数据综合与分析
综合采用了结构化叙事方法，而非正式的定量荟萃分析。结果围绕预先制定的研究问题进行组织。研究发现通过图表呈现。揭示并讨论了综述研究中的重要模式，强调了基于探究的化学教育中的新兴趋势。本综述讨论了化学教学中经常采用的探究类型、最佳实践以及来自不同全球背景的研究中发现的挑战。
发现
本综述精心综合了39项包含实证数据的原始研究，这些研究调查了基于探究的化学教学实践。所综述的研究采用了多种设计，包括定量、定性、准实验和/或混合方法。如图2所示，本综述考虑了2018年至2026年3月间发表的同行评审学术期刊文章。确定的实证研究随时间分布如下：2018年1篇；2019年1篇；2020年5篇；2021年3篇；2022年7篇；2023年7篇；2024年4篇；2025年9篇；2026年3篇，强调了研究者探索在化学教育中实施IBL的意愿。表3显示了逐年和逐国的发表详情。
研究问题1：在化学教育中实施了哪些类型的探究干预措施以提升学生的实践技能？
本研究的主要关注点是探讨化学教育中最常用的探究类型，特别关注其对实验室实践技能的影响。所综述的实证证据表明，“探究水平”一词在文献中可互换使用；其中一个术语在本综述中被认为是合适的。从综述研究的视角来看，化学实验室环境中使用了不同类型的探究。IBL被认为是通过强调概念理解而非死记硬背的实践实验来增强学生学习的关键。这种方法不仅赋予学生实践技能，还帮助他们应对快速演变的科学发现。
探究式学习（IBL）通常根据学生在探究任务中获得的支持水平和信息量进行分类。一些研究者增加了一个称为验证性探究的第一阶段，在此阶段学生事先知道实验的结果，只需重复即可。在结构型探究中，教师同时给出问题和实验步骤，学生专注于解释结果并根据观察和测量提出解决方案。引导式探究意味着教师提出问题，但学生必须自己提出假设并设计实验。开放探究是最独立的形式，学生选择自己的研究问题和主题，教师只设定主题和学习目标。在所综述的研究中，结构型、引导型和混合型探究水平（如结构型和引导型，或开放型和引导型）占主导地位，而少数研究让学生参与开放探究任务。探究式学习在化学实验室中的使用方式差异很大，表明需要更清晰、更一致的指导方针，尽管不同的背景可能使这变得具有挑战性。
研究问题2：探究类型和支架式教学程度如何影响学生的化学实践技能？
有研究者认为，通过探究式学习教授化学使学生能够体验科学家在实验室中所做的事情。进一步的考虑是教师的准备情况和支持能力，以使学习环境有利并提供必要的学习材料。支架式教学在教师实施探究活动中发挥了不可或缺的作用；其提供的程度在文献中存在争议。所综述的研究与以下观点一致：在结构型和引导式探究中经历的支架式教学倾向于限制自主推理的机会，引导学生沿着预定义的路径走向预期结果。因此，它通常被认为适用于发展基础探究技能，如客观观察、测量物质数量、分析数据、讨论发现和记录，这对于向新手教师介绍IBL原则至关重要。因此，学生首次接触时应暴露于较低的探究水平，并逐步调整至较高水平，以避免挫折和困惑。图3显示，所综述的研究也使用了引导式和开放式、结构型和引导式或结构型和开放式的组合，以寻找适当的支架式教学程度来帮助学生理解实验任务。开放探究的一个特点是它能通过探究活动促进协作，这也给了学生更多的自由来表达他们的创造力并推进他们的知识和技能。
虽然最小限度的支架式教学可能对较少接触探究式学习环境的学生产生轻微的负面影响，但对所综述研究的总体观察显示出了积极的学习成果。例如，有研究者坚持认为，基于探究的实验室任务比传统的实验室实践更能改善学生的学习成果。通过使用成本中性的教学材料作为标准滴定/缓冲液实验室套件的替代品，学生能够通过引导式/开放式探究过程进行实验，从而提高了他们的实验报告分数和整体实践任务分数。同样，有研究报告称，基于探究的修订产生了适度的改进，这在推理和某些学习目标测量中最为明显。尽管在基于探究的课堂环境中观察到学生更具互动性的行为，但有研究报告了较低的探究水平，这可能归因于学生缺乏基于探究的学习的先前经验。
在一项准实验研究中，有研究报告称女学生达到的探究水平显著高于男学生。实验组的批判性思维得分高于对照组，差异显著。报告的益处包括持续的协作、改进的概念理解、学习技能以及按照自己的节奏学习的机会，从而参与更多任务。进一步的研究报告了表现提升以及规划和执行实验的能力。这些发现表明了IBL在帮助化学教师促进学生学习方面的有效性。学生也可以从探究过程中受益，因为它提供了与学习材料互动的机会。表4显示了探究水平、支架式教学提供和教学成果。
研究问题3：在化学教育中实施探究式学习有哪些现有的最佳实践和挑战？
本研究的分析揭示了丰富化学教育中探究式教学使用的有前景的实践；特别是实验室环境，得到了创新实践。尽管研究人员努力提升化学教学质量，但探究式学习（IBL）的实施伴随着仍需解决的挑战。虽然这些挑战可能阻碍IBL在化学实验室环境中的实施以及基于探究的教学的学习收益测量，但所综述的研究也揭示了在化学教学中有效和可持续应用IBL的最佳实践。表5展示了综合文献中发现的挑战和最佳实践。
讨论
本系统综述的主要目的是调查IBL在提升化学实验室实践技能方面的潜力，并确定其在化学教育中实施的最佳实践和挑战。本研究考察了三个研究问题，以便对具体参数进行更深入的分析。第一个问题关注在化学教育中实施了哪些类型的探究干预措施以提升学生的实践技能；第二个问题考察了探究类型和程度如何影响学生的化学实践技能；第三个问题探讨了在化学教育中实施探究式学习相关的现有最佳实践和挑战。来自所综述实证研究的证据指出IBL是一种有效的教学方法，强调其在通过强调概念理解而非死记硬背的实践实验来增强学生学习方面的关键作用。因此，IBL作为一种有前景的教学策略，使学生能够应对快速变化的世界，这个世界需要实践方法来解决实际问题。
文献表明，当有效使用时，基于探究的实验室作为一种以学生为中心的方法，会导致对实验室实验兴趣的增加。它还提高了学生的问题解决和批判性思维能力，以及在导航实验室实验时的信心。此外，化学教师利用基于探究的活动通过协作计划和共识决策来塑造学生的体验，让学生模仿真正科学家的所作所为，并有助于确保形成未来具有科学素养的劳动力，以应对快速变化的世界。探究过程为学生提供了参与学习的机会，其结果受到教师支架式教学程度和情境挑战等因素的影响。为了成功实施IBL，机构、教师和利益相关者之间的合作至关重要；在任何教育背景下，缺乏合作都可能导致不良和不理想的学习成果。
IBL实施的趋势还表明，交互式工具，如带有即时反馈的匹配任务、激活先前知识的练习以及个性化辅助的小部件，证实了IBL在减少学生认知负荷方面的有效性。在化学教育领域，教学时间内的结构化支持至关重要，因为它可以重新引导注意力不集中和对化学概念理解水平高的学生。综述研究中发现的模式让人回想起对教师作为学习促进者角色的重新思考。没有教师支持，学生可能会在学习旅程中挣扎。引导式探究在混合和物理实验室中使用时是有效的，并提高了概念理解，而开放探究被认为是一种有前景的教学方法，在增强概念知识方面优于基于演示的教学。支架式教学程度在决定教学干预结果方面发挥了重要作用。观察结果是，引导式探究与概念理解脆弱的认识论观点一致，因此在学生与真实的探究活动互动之前需要仔细指导。虽然支架式教学至关重要，但在精心规划的开放探究中最小限度指导可能会导致更大的概念知识。因此，学生在独立应对不确定性时往往有机会构建自己的知识。
本系统综述表明，关于基于实验室的化学教学中探究式学习的研究主要按探究水平分类，其中引导式探究最为普遍，其次是结构型探究。也观察到了引导式和结构型探究以及引导式和开放探究的组合。大多数研究采用了引导式或两种探究类型的组合，少数研究使用了结构型探究，而没有研究实施验证性探究，这是所综述研究中观察到的一种趋势，强调指导的数量能激发学生信心，以驾驭实验室环境中探究过程的复杂性。这减少了在解释实验结果和得出结论时的误解。尽管引导式探究作为一种教学策略被广泛使用，但当与其他类型的探究（如开放或结构型探究）结合时，它显示出积极的学习成果，不仅提高了评估分数，而且维持了对实验室任务的参与。这些发现与支持引导式探究在化学中益处的文献一致。验证性探究的有限实施可能是由于其性质所致，因为教师指导学习，学生确认发现而未参与学习材料。另一方面，开放探究很复杂，当教师的支架式教学最小时会引起学生的挫败感；因此，教师避免其实施。同样，没有足够探究过程先前经验的学生可能难以应对基于探究的活动。
尽管在所综述的研究中，探究水平实施存在明显差异，但适当支架式教学的重要性似乎影响了为基于实验室的实践活动选择探究水平。关于基于探究的教学方法的学术讨论强调了计划探究任务的必要性以及学生在实践工作中教师指导的理由。教师及时提供支架式教学可以减少学生进行实验时的困难。正如一些研究者所强调的，教师的指导在探究活动中至关重要，通过将复杂的调查问题分解为更小的、可管理的步骤并明确步骤，可以使指导更加有效。接触IBL环境的频率对教师和学生都起着至关重要的作用。教师对IBL的态度可能预示着IBL实施的成功或失败。因此，积极的态度通常与更大程度的支架式教学相关联，从而产生预期的学习成果。此外，如果没有适当的支架式教学，学生可能无法管理基于探究的实验任务。另一个不容忽视的方面是性别平等和表现。当学生在调整后的支架式教学下导航探究过程以促进学习时，男女学生都可以从学习中受益，他们的表现可以得到提高。因此，女学生的消极态度可以获得信心来执行实验活动，进而促进她们的实践技能。
观察到的有前景的发现与探究式学习（IBL）相一致，涵盖了化学实践技能的习得和对化学概念理解的提高。然而，采用和实施基于探究的实践面临着挑战。从综合研究中识别出的挑战呈现出跨越实践、教学和系统层面的多维景观。其中，有限的教学时间是反复出现的挑战，需要调整教学内容和分配的时间。据观察，IBL活动通常需要较长的参与时间，不同于教师主导的传统板书教学。如果这个问题得不到解决，可能会限制课程内容的广度，从而影响学生的学习。另一个值得注意的问题是开放式实验室探究活动中的安全问题，处理危险试剂或设备可能对学生构成挑战，需要教师在场进行密切监督和支持。
教师和学生对基于探究的实践不熟悉是实施IBL的一个紧迫障碍，导致继续采用被动的、教师主导的教学模式。文献支持，缺乏IBL经验可能使教师不愿采用和使用这种教学方法。本综述的发现认为，教师对探究过程的有限接触和理解，加上持续的情境挑战，可能在决定合适的教学方法以促进学生学时引发不确定性。教师可能更喜欢选择熟悉的方法而不是没有先前经验的创新方法，这种做法可能导致教学促进不力。这些问题既需要结构性调整，也需要建立持续的专业发展，以提高教师对包括探究式学习在内的教学策略的了解。
尽管与IBL在化学教育中的实施相关的挑战加剧，但文献中确定了充足的最佳实践。这些实践可以提高化学教学的质量。最具创新性的实践之一是使用方法的组合。当结合使用时，这些方法在吸引学生参与实践导向教学方面显示出有效性，使他们能够获得持久的化学实践技能。组合方法还需要差异化教学，以适应来自不同背景和教育经历的学生。为此，有研究者指出，差异化教学是满足每个学生学习需求、节奏、能力和经验的核心，从而确保包容性和有效的课堂氛围。鉴于所需教学和学习资源的高昂成本，一些研究者建议进行即兴创作，这可以生产简单、廉价、本地可用的教学材料，最大限度地减少财务约束，并促进实验室不足的学校整合动手实践任务。
当情境和文化方面融入教学以反映课堂现实时，有意义的学习就会发生。与一些研究者的发现一致，当将情境化和文化相关的场景融入化学课时，探究式学习更为有效，从而减轻了一些化学概念的抽象性。在承认教师和研究人员致力于创新化学教育中探究式教学的同时，有针对性的持续教师专业发展和结构化的形成性评估对于实现高质量的化学教学以及确保学生在化学实验室中进行科学调查的能力至关重要。进一步的讨论探讨了基于情境教学中的探究；研究发现，教师和学生有限的情境知识阻碍了对探究过程的理解。这种情况可能会限制新手教师关于探究式学习的情境和文化相关知识。如果没有事先通过培训获得支持，第一次被安排在学校任教的教师在尝试使用探究作为教学方法时可能会遇到困难。
本综述为教师理解在基于实验室的化学教学中实施IBL提供了重要的启示。由于综合提供了与探究式实践相关的挑战和最佳实践，研究结果为教育从业者提供了关于如何在化学教育中驾驭探究过程复杂性的信息，同时也告知教育利益相关者应将资金投向何处以支持跨各种教育背景的高质量化学教学。总的来说，IBL的有效实施增强了化学教育的过程和成果，特别是需要科学过程技能的实践导向教学。值得注意的是，化学教育的持续创新侧重于以学生为中心、资源敏感和情境对齐的教学方法。这些实践倡导从教师主导转向学生拥有的学习，其中教师的角色变为促进者。因此，当IBL在化学课堂环境中有效实施时，可以期待实质性的改进。
局限性
本节介绍了与本系统综述相关的固有局限性。首先，综述过程从确定用于文献检索的术语和建立纳入和排除标准开始，以确保综述中研究的质量和相关性。尽管在本综述中采用了严格的检索策略和细致的方法论，但所使用的术语并不详尽，可能排除了对本综述合适的研究。其次，检索仅在少数数据库中进行以识别相关的实证研究，这是综述中使用的做法，但它可能限制了对可能对综述做出贡献的重要研究的获取。有必要采用扩展检索策略的策略，以确保彻底检索数据库并纳入所有相关研究。第三，由于一些研究未能检索到全文，另一些则根据作者预先设定的标准被移除，因此可能引入了选择偏差，限制了对纳入研究异质性的理解以及得出的结论。本综述研究结果的解释承认，采用替代的纳入标准可能会产生不同的、更有利的解释格局。
本综述仅限于以英语发表的同行评审学术文章，排除了其他语言的研究。这可能限制了研究者对不同地区代表性研究的探索。研究者有意在近期时间段内检索研究，以捕捉化学教育中基于探究的实践的最新趋势，特别是优先考虑实验的学习。将检索限制在特定时间段内可以进行深入的调查和分析，这种做法加强了本系统综述的质量。只有原始研究被综合的事实可能限制并排除了其他对本综述焦点重要的研究。因此，鉴于本综述的目的，灰色文献，如学位论文、会议论文集、书籍章节和政策文件，可能被忽视了。
额外的局限性在于本综述使用叙事性综合而非定量综合，限制了推导合并效应估计的能力。其次，纳入研究在研究设计、人群、干预措施和结果测量方面存在相当大的异质性，这可能影响研究结果的可比性和普遍性。第三，尽管努力应用系统和透明的标准，但在研究选择过程中可能引入了选择偏差。最后，鉴于纳入证据的性质和研究间的实质性异质性，无法进行荟萃分析，也无法提供效果的定量总结。
结论
本系统综述表明，探究式学习（IBL）作为化学教育中的一种教学策略具有巨大潜力。多项研究报告称，与传统教学相比，IBL与改善的结果相关，特别是在培养高阶思维技能、实验室熟练度和概念理解方面。引导式和组合式探究被确定为在各个教育水平应用的主要形式。本综述还表明，IBL可以通过促进科学素养和学生参与来应对化学教育当前的挑战。尽管如此，考虑到所综述研究背景、研究方法和实施条件的多样性，应谨慎解读这些结论。
对引导式探究的频繁偏好反映了高程度的支架式教学，这也是至关重要的。结果显示，随着学生导航探究过程，支架式教学会发生变化。此外，结果揭示，一些综述的研究将IBL与其他教学方法（如基于问题的学习）相结合以增强互补性，这是一种被认为在教育学上变革化学教学的创新实践。此外，本综述揭示了需要关注的持续存在的个体、机构和系统层面的挑战，包括反复出现的问题，如情境因素、知识差距、资源限制、有限的教学时间和庞大的班级规模。这些挑战不仅阻碍了IBL的有效实施，也限制了教师规划学习以使学生掌握所需的科学过程技能，从而限制了他们在现实生活中解决问题的实践方法。
由于本综述采用叙事性综合而非定量荟萃分析，它突出了趋势和模式，但没有估计总体效应量；因此，关于IBL相对于其他方法有效性的确定性声明是不合理的。IBL的有效实施似乎需要精心的教学设计、充分的支架式教学和熟练的教师引导。鉴于本综述中的大多数研究样本量较小，并且是对短期课堂干预的后续研究，未来的研究应侧重于：（1）随机对照纵向研究，以更有效地评估IBL在基于实验室的化学教学中的有效性；（2）进行包含荟萃分析和合并效应估计的系统综述，以进一步理解基于探究的化学实验室干预的有效性。
伦理考量
分析的数据来自二手资料；因此，不需要伦理许可，因为没有从人类参与者那里收集原始数据。
利益冲突声明
作者声明在研究、作者身份和/或本文发表方面没有潜在的利益冲突。
资助
作者未因研究、作者身份和/或本文发表而获得任何经济支持。
