用问题情境设置进行“提出问题”的思维训练

邓秋露 杨绘绘 游子欣 胡 薇

(福建师范大学生命科学学院 福州 350108)

近年来对学生“提出问题”能力的调查研究后发现，学生在提出问题的能力上有所欠缺。其中，“在提出问题的测试调查中提到学生随着受教育程度的提高，逐渐地掌握了一定的基础知识和形成了规范的表达能力；但同时，学生的思维也伴随着受教育程度的提高而被同化或局限[1]”，本文从训练学生的思维角度出发来培养学生提出问题的能力。

1 “提出问题”的理论依据

提出问题的过程，也是一个认知的过程，它必须和科学发现本身所提供的知识产生某种联系，并对现有的知识提出质疑。实证研究表明，人类的认知离不开身体和情境，利用脑内信息和环境结构信息的操作是认知过程中必不可少的[2]。提出问题一般包括三个阶段： 构建问题、表述问题和确定问题。三个阶段依次涉及分析、概括、推理、想象、分类、归纳和评价等思维过程。其中构建问题阶段涉及的思维和情境构建是密切相关的[3]。

表述问题阶段，主要是训练和问题解决相关的思维方式。因此，大部分的常规问题通过概括和抽象的过程就可得到解决。但是，问题除了常规问题之外，还有顿悟问题，而推动科学发展的有意义的科学问题往往都是顿悟问题。这类问题通常是不按常理的，仅仅只用概括和抽象无法解决问题，则需要解决者打破原有的思维，进行大胆的联想和类比推理。可见，概括、想象和推理等思维都是问题解决的关键。构建和表述问题阶段，针对的是某一特定事物对象进行的思维过程，接下来需要根据事物的本质，将该对象归到所属类别，把问题由个别性归纳到一般性，接着对问题进行评价，确定要提出的问题。

2 问题情境设置的“提出问题”思维训练流程

2.1 创设问题情境，构建问题 根据问题情境与“提出问题”思维的关系，可见构建问题涉及的思维和问题情境的创设是高度契合的，通过设置分析和比较的内容来创设问题情境，从而形成学生的认知冲突，并在此过程中对学生的思维进行训练。由于科学问题往往是复杂的，学生无法直接提出有意义的问题，所以教师首先要明确将要引导学生提出的最终的问题是什么，将一个目标问题拆分成几个最本质、最细小和有联系的待解决的元问题，为需要情境的元问题选择最合适的情境事实，从而构建问题。

2.2 解决认知冲突，表述问题 认知冲突即问题障碍，解决认知冲突的过程即突破障碍的过程，障碍本质的揭示需要对已有知识做进一步处理，从而发现障碍和障碍本质之间存在的某种内在联系，依照不同情境可以选择采用概念分析或实验的方式寻得联系，从而找到障碍本质，突破障碍。但是由于科学问题大部分是顿悟问题，事物之间存在着非直观的联系，还需要借助推理和想象。想象或推理的结果是对障碍本质的假设性解释，“假设非臆测”，需将概念分析或实验获得的概念或事实依据作为想象或推理的依据来揭示障碍本质。

2.3 基于分类归纳，提出问题 构建问题和表述问题阶段针对的是个别事物，而科学问题应该是具有普遍性的事物，所以首先需要对个别事物进行分类，即划分该问题所属的类别，目前的分类研究分为两种类型： 基于规则的分类过程和基于相似性的分类过程。前者是指分类时根据的是刺激项目是否符合定义的这一类的规则。后者是指分类时根据的是新事物和先前记忆的样例的相似性或者根据新事物和记忆中某类别原型的相似性[4]。分类之后需将个别事物纳入其所属概念体系，以实现从特殊到一般的过程。在现实生活过程中，归纳的过程往往包含着分类的过程，这个过程就被称为基于分类的归纳。例如，探究酵母菌的呼吸方式，由“酵母菌”到“细胞”，就是由个别到一般的过程。

3 “提出问题”的案例分析

以“植物的生长素”一节为例，要学生“提出问题”的是：“单侧光的照射下，由芽的尖端产生并向下运输，使其伸长区不均匀生长的‘某种影响’是什么？”学生往往无法直接提出。如果将目标问题拆分成3个元问题： ①单侧光照射下，为什么芽的伸长区会向光源弯曲生长(观察情境事实提出)？②单侧光照射下，芽的伸长区不均匀生长的原因是什么(问题1)？③单侧光的照射下，由芽的尖端产生并向下运输，使其伸长区不均匀生长的“某种影响”是什么？

根据上述情境选择的3个依据，元问题①与单侧光和向光弯曲有关，所以选择窗边盆栽植物向光弯曲的情境作为问题1情境事实，吸引学生的学习兴趣。同时，学生知道此现象却不了解为什么会弯曲，有继续探究的动力，选择情境后，要对学生需要观察的情境事实进行设置，让学生有目的的观察，引导学生分析观察的结果，以此训练学生观察和分析的能力。

首先，教师设置观察的内容： 植物的形态，植物弯曲在什么条件下发生的，植物弯曲的部位在何处。接着，引导学生分析观察的结果： 植物的芽在单侧光的条件下发生了向光弯曲，即得到给定问题的原因，植物的芽在单侧光的条件下发生了不均匀生长。最后，教师引导学生产生新的疑问： 单侧光是如何使植物的芽发生不均匀生长的呢？这就是障碍，是由情境观察带来的问题。

为了解决障碍，可以达尔文的实验作为情境事实，通过跟学生一起回顾实验，慢慢引导学生，可以得出两个结论： ①单侧光是植物弯曲生长的必要条件；②胚芽鞘的感光部位和效应部位不同。通过讲解达尔文实验，训练学生分析、概括的思维能力。由此，学生推理出“感光部位和效应部位不同”，通过大胆想象发生顿悟，是由于感光部位产生了某种影响下传至伸长区，使其向光侧与背光侧分布不均匀，进而使芽发生不均匀生长，从而突破障碍的本质内涵，解决了问题1。

通过此实验，学生提出的新问题所涉及的事物是金丝雀虉草的胚芽鞘。教师引导学生分类归纳，将金丝雀虉草的胚芽鞘分类归纳为植物的芽。最后，确定新问题：“单侧光的照射下，由芽的尖端产生并向下运输，使其伸长区不均匀生长的‘某种影响’是什么？”

前一情境是为了给学生创设问题情境，引起学生认知冲突；后一情境是为了解决学生的认知冲突，通过两个情境的学习来训练学生“提出问题”的思维能力。

本案例以实验的方法来表述问题，课堂教学时教师可使用工具表来厘清思路(表1)[5]。

表1 “提出问题”的技能工具训练： 植物生长素的发现

表1 “提出问题”的技能工具训练： 植物生长素的发现

构建问题观察分析提出疑问(障碍)内容结果对结果的解释对解释总结(给定)●植物向光生长的条件●植物向光生长的部位●植物向光生长的状态单侧光植物的芽弯向光源生长只有在单侧光条件下才发生向光生长现象植物的芽的结构主要包括生长点和伸长区等,芽是植物向上(形态学上端)生长的部位向光一侧细胞生长速度小于背光一侧细胞的生长速度单侧光使植物的芽发生了不均匀生长单侧光是如何导致植物的芽发生不均匀生长呢表述问题概念分析或实验(突破障碍)想象(障碍实质内涵)实验现象依据推论依据想象(1) 单侧光是植物向光生长的必要条件(2) 单侧光的感光位点是胚芽鞘尖端(生长点),单侧光导致弯曲生长部位是胚芽鞘尖端以下部分(伸长区)(1) 现象①(2) 现象②(3) 植物芽的结构和生理特点推论①: 单侧光是植物向光生长的间接因素(1) 推论①(2) 植物芽的结构和生理特点(3) 达尔文实验结果单侧光照射芽的生长点,使其产生某种“直接因素(影响)”下传至芽的伸长区,使其向光一侧与背光一侧分布不均匀,进而使芽发生不均匀生长确定问题单侧光照射下,芽的尖端所产生的导致其向光生长的某种“影响”是什么