指向系统思维培养的驱动问题设计
2021-05-27汪雅凤徐晨来高翔
汪雅凤 徐晨来 高翔
摘 要 驱动问题不仅一方面能引发高阶思维，另一方面也能提供问题化的组织结构，为信息和内容提供有意义的目的。在项目化学习中合理设计不同类型的驱动问题，有助于学生不同特性的系统思维的发展。在设计驱动问题之前，教师先理清教学重点和难点，根据教学内容设计不同类型的驱动问题，当不同类型的问题有一定的交叠情况发生，或者交替出现在学习过程中时，学生才会学得更加深入，从而提升学生系统思维的发展。
关键词 指向系统 思维培养 驱动问题
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2021.02.027
The Design of Driving Problems for the Cultivation of Systematic Thinking
WANG Yafeng， XU Chenlai， GAO Xiang
（[1]Qianpu Nanqu Primary School， Xiamen， Fujian 361008;
[2]Minli No.2 Primary School， Xiamen， Fujian 361001;
[3]Xiamen Siming Dist Teacher Training School， Xiamen， Fujian 361000）
Abstract： Driving problem can not only trigger high-level thinking on the one hand， but also provide problem-based organizational structure and meaningful purpose for information and content on the other hand. Designing different types of driving problems in project-based learning is conducive to the development of students' systematic thinking with different characteristics. Before designing driving problems， teachers should clarify the key points and difficulties of teaching， and design different types of driving problems according to the teaching content. When different types of problems overlap or appear alternately in the learning process， students will learn more deeply， so as to improve the development of students' systematic thinking.
Keywords： pointing system; thinking cultivation; driving problem
驅动问题不仅能够激发学生学习的内动力，也能够引发学生持续思考，促进系统思维的发展。驱动问题是项目深入学习的引擎，也是学生发展系统思维的重要载体。根据问题所指向的答案的特点，驱动问题可以划分为理解型问题、分析型问题、开放型问题和封闭型问题等问题。教师可以根据教学需要，合理设计不同类型的问题，提升学生的系统思维。
设计理解型问题，培养思维的结构性
理解型问题，指向理解并阐述相关科学知识或科学概念，它能够引导学生具体阐述某些知识和想法，或用不同的方式来解释有关知识，获得核心概念。在理解型问题驱动下，学生需要调动已有经验，梳理相关的科学知识，找出相关的要素，用不同的方式有层次地认识和把握科学知识中各个要素之间的关系，即形成结构性系统思维。
以“能够托举书的纸”项目活动为例，教师设计了不同层次的问题，驱动学生展开探究。首先，以“怎么用这张纸把一本书托起来”引发学生对形状的思考，学生调动已有经验提出可以把纸折成各种形状，于是产生第二个问题“哪种形状承重力最大”。在动手探究中学生发现，通过改变形状可以改变纸的承重力，不同形状的纸的承重力不同，最终通过对比实验获得核心概念：圆柱形承重力最大。进而又出现新的问题“为什么圆柱形承重力大”，问题串就此产生了，且有一定的层次性和结构性。在这个过程中，学生将形状与承重力的相关因素进行联系，结构性地建构概念，一步步接近真相的同时发展了结构性系统思维。
设计分析型问题，培养思维的动态性
分析型问题，指向比较与对比不同解决方式，通常运用于有多种结果导向的项目化活动。分析型问题能够引导学生在比较中发现问题，不断调整后作出选择或解释，从而加深对某个原理的理解。面对这类驱动问题时，学生根据不断变化的条件来改变自己的思维程序和思维方向，对事物进行调整、控制，从而达到优化的思维目标，这就是动态性系统思维。
教师要善于利用分析型问题为学生制造思维冲突，引导他们对各种可能性进行分析和辨别。以“制作花盆架”项目为例，班级植物角的花盆摆放在桌面不够美观，也容易被打翻，于是教师提出一个问题：为班级的植物角制作一个什么样的花盆架？为了解决这个问题，学生先测量班级植物角的占地面积和高度，根据已有经验进行分析和考虑，根据班级植物角的空间能够摆放花盆的大小、重量进行花盆架的制作。
在测试和交流中，学生将自己的方案和别人的方案进行对比，发现只考虑尺寸的花盆架可能承重力不够，在分析对比中发现“三角形的承重力大”“增加三角形结构可以增大承重力”，根据这个原理又一次调整了方案。再次展示交流的时候，学生又发现其他需要考虑的条件还包括成本和美观。他们不断对各种条件进行对比分析，从花盆架的形状、材料、结构等方面调整设计的方案，最终做出一个既稳固美观又节约成本的花盆架。在解决问题的过程中，学生对于形状、材料、结构等方面有多种方向可选择，对比分析得出最佳方案，从而发展动态性的系统思维。
设计开放型问题，培养思维的整体性
开放型问题，指向没有标准答案且能够激发学生创造力，通常运用于拓展課堂知识的项目化学习活动中。开放型问题往往更能激发学生的探究欲望，因为它具有多种可能性和创造性，给学生带来挑战的同时也更有收获。在解决问题的过程中，学生需要提出整体目标，意识到项目结果是从整体出发进行综合的产物，从而提高项目活动的成功率。有了整体目标，还要有能够实现目标的条件，要分析系统各要素及其相互关系，在系统分析的基础上重新进行综合，这就需要学生具备整体性系统思维。
解决开放型问题时，教师要先明确项目学习的整体目标，围绕整体目标来设计方案。以“制作吸尘器”为例，在接到制作吸尘器的任务后，学生提出一个问题，也是项目活动的目标：要设计一个什么样的吸尘器？围绕这个开放型问题，学生进行“品牌定位”的讨论，在交流中小组确定了目标：有的要制作质量好的吸尘器，有的要制作成本低的吸尘器，有的要制作外观美的吸尘器，还有的要制作吸力强的吸尘器。
在设计制作方案时，他们对吸尘的组成要素进行整体性系统分析，发现了问题，并聚焦于“电池”“马达”“网兜”等要素上，改进设计方案。这样的驱动性问题很有意思，学生有足够的创造空间，结果是开放的、不确定的;问题同时又是指向核心知识的，需要学生运用以往所学到的电路知识和伯努利原理。在这样的项目活动中，学生在对整体情况充分理解和把握的基础上提出整体目标，然后提出满足和实现整体目标的条件，最后设计能够创造这些条件的各种方案，从而发展整体性的系统思维。
设计封闭型问题，培养思维的立体性
封闭型问题，指向只有一个标准答案，通常用以检测学生对知识的掌握程度。封闭型问题的提出具有较强的指向性，可以用来检测学生对新知识是否理解，也可以用来回顾旧知识。学生在解决问题时，要注意将纵向层次的已有知识和横向要素的不同可能进行有机整合，在思维中把握研究对象的立体层次、立体结构和总体功能，即立体性系统思维。
在这类问题的驱动下，学生需要联系已有知识结构进行纵向思考，在不同的解决方法中进行横向对比，从而设计出最佳解决方案。比如，学习了声音在耳朵里的传播途径，以及耳朵内部的结构及功能后，可以研究“兔子的耳朵为什么这么大”这个驱动问题，引导学生做不同动物的耳朵模型。
从纵向上来说，学生需要调动已有的关于声音传播的知识和经验，寻找合适的材料进行耳朵模型的制作。从横向上来看，需要比对不同的耳朵模型收集声音的效果。最后，他们在制作好的耳道孔处用手机App中的分贝计收集同样分贝的声音，检测不同大小、形状、材料设计的耳朵模型收集声音的本领，验证“耳郭越大，收集的声音越多”的结论。在这个项目活动中，学生纵向联系已有的声音传播的相关知识进行耳朵模型的制作，横向对比不同耳朵模型收集声音的效果，进一步巩固了科学知识，立体性系统思维得到发展。
综上所述，好的驱动问题一方面能引发高阶思维，另一方面能提供问题化的组织结构，为信息和内容提供有意义的目的。在项目化学习中合理设计不同类型的驱动问题，有助于学生不同特性的系统思维的发展。当然，在设计驱动问题之前，教师要先理清教学重点和难点，根据教学内容设计不同类型的驱动问题，当不同类型的问题有一定的交叠情况发生，或者交替出现在学习过程中时，学生才会学得更加深入，系统思维也能得到更好的发展。
（本文为全国教育科学“十三五”规划2018年度单位资助教育部规划课题《基于场馆视域的科学研学课程建设实践研究》的阶段性成果之一，课题批号： FHB180599。）
