引导问题化学习 有效提升学生高阶思维品质

何继鹏

科学思维是科学学科核心素养的重要组成部分，其品质与层次的高低对学生今后的学习和发展至关重要。本文针对目前小学科学思维教学中存在的“满堂问”与“简单问”“模式化”与“独立化”“重低阶”与“轻高阶”现状，就如何从发现问题、建构问题、解决问题、反思问题、设计问题五个方面引导学生开展问题化学习，以有效提升他们科学高阶思维的品质加以阐述。

随着科技的不断进步，社会对于人才的培养提出了新的要求，这从对中国学生发展核心素养、各学科核心素养的高度重视中即可显见。小学科学作为一门基础性、实践性、综合性课程，其教学成效对学生必备品格、关键能力、科学素养的发展尤为重要。而思维是教学中师生的核心活动，科学思维则是科学学科最本质的特征。因此，科学课也越发注重对科学思维的培养，引导学生基于真问题，开展真探究，真正做到像科学家一样去思考。

一、小学科学思维教学中存在的问题

科学探究一般以问题为出发点，以问题研究为载体，学生在老师的引导和协助下，不断提高自身的思维层次，发展科学思维。但在教学实践中发现：培养学生的科学思维并不如想象中的那么简单，而要发展他们的科学高阶思维更是难上加难。现阶段小学科学思维教学中主要存在以下不足。

（一）“满堂问”与“简单问”

笔者经调查发现，许多老师对学生科学思维培养的认识存在一定误区，他们简单地认为对学生进行提问就是在培养。在科学课上我们常会看到这样的场景：老师经常随意性地提出各种问题，仅让学生思考片刻后就要求其回答，对学生的回答也只是稍作回应，立马就抛出了下一个问题。深入分析，这些问题中绝大多数是不用调动思维参与就能回答的问题，如“你有没有观察到温度计上升？”“空气能被压缩吗？”“你答对了吗？”等等。教学从“满堂灌”变成了 “满堂问”，不仅无法实现预期的教学目标，也会让学生在回答问题时应接不暇，甚至丧失回答问题的兴趣。这些简单的非问题性问题也会进一步导致学生思维活跃度降低和思维固化。

（二）“模式化”与“独立化”

科學探究的过程一般历经从提出问题到反思评价八个过程，新版教材也引导老师从四个固定的板块开展教学。这样的呈现给大家一种错觉，即教学活动须按照上述流程一一开展，学生是在进行“模式化”的科学探究。这种千篇一律的探究流程，唯一的成效就是对学生的知识与技能不断强化。但这也让学生失去了更多自主探究的机会，科学思维的发展受到严重阻碍。除此之外，部分老师在开展新课教学时，常常会忽略本课内容在这一单元、这一学段所对应的科学大概念中的地位作用，教学时只关注本课目标，没有从上位去思考学生对概念的掌握与思维的发展。殊不知教科书的编写采用了大单元的组织形式，是以双螺旋模型促进学生思维与认知的共同发展。

（三）“重低阶”与“轻高阶”

由于受到课堂教学时间的限制和学生身心发展规律、个性差异等因素的影响，老师往往会在事实性知识的学习与小组探究活动中投入较多的时间和精力。学生的学习只是在简单地重复和机械地记忆，他们所获得的知识是表面的、浅显的、不真实的，而探究后得到的结论大都是现成的，不需要经过深层次思考与加工。这就造成了学生的探究流于表面，思维方式趋于恒定、死板和低维度。因为缺少相应高阶思维方面的训练，他们思维的发展只在浅层次徘徊，不能对某一科学概念形成系统的认知，更不能对知识进行重构、应用与创造。科学课倘若不能完全摆脱知识“灌输”和“应试”训练的束缚，那么学生“能学不能问、会学不会问、只学不问”的思维现状将无法得到改善，他们的问题意识依旧淡薄，创新精神依旧缺乏。

二、在问题化学习中塑造学生科学高阶思维品质

《义务教育小学科学课程标准》明确指出：科学思维是具有意识的人脑对科学事物（包括科学对象、科学现象、科学过程、科学事实等）的本质属性、内在规律性及事物间的相互联系和关系的间接和概括的反映，这种思维也具备思维的一般品质，即“敏捷性、深刻性、灵活性、批判性、独创性”。

要使学生的科学思维不断发展，思维品质得到提升，把握好学生学习活动的组织形式和增加课堂思维的含量非常关键。由上海市宝山区教育学院王天蓉等人提倡的“问题化学习”方式给“如何培养学生的问题意识与科学高阶思维”这一难题的解决带来了契机。这种学习方式主要以学生的问题为起点，以学科的核心问题为基础，以教师的问题为引导，将一系列精心设计的教学问题贯穿于整个教学过程，以此来培养学习者解决问题的能力与促进其高级思维品质的提升。科学思维方法和品质是科学高阶思维的重要组成部分，它的提升路径如下图1所示：学生主要通过“发现问题、建构问题、解决问题、反思问题、设计问题”五个层次的问题化学习，充分运用分析与综合、抽象与概括等六组科学思维方法，实现自身科学思维的进阶与发展。

（一）在发现问题中激活思维敏捷性

思维敏捷性是指学生思维的反应速度与掌握程度，主要体现在提出问题、解决问题时能快速灵活与思考问题时能迅速、准确做出判断。这种对于问题的敏锐嗅觉并不是与生俱来的，也不是一蹴而就的，需要经过不断的针对性训练。问题化学习提出能够让学生主动学习的根本动力在于学习需求被发现和满足。因此在满足学生好奇心和求知欲的同时，如何引导他们敢于提出自己的疑问，提出有价值的科学问题，科学地表述问题以及拥有理解、倾听他人问题的能力，最终让尽可能多甚至让全部学生产生学习需求，显得尤为重要。

二下《磁极间的相互作用》导入环节对比

方式一

师：通过前面的学习，我们已经知道了磁铁有哪些本领？

生1：磁铁是有磁性的。

生2：磁铁能吸引含铁的物质。

生3：磁铁能指示南北方向。

……

师：如果把两块相同形状的磁铁慢慢靠近，它们会怎样呢？

生1：会吸到一起。

生2：也有可能吸不到一起，会弹开。

生3：磁铁会转个方向。

师：大家刚才描述的其实就是磁铁磁极间的相互作用，今天我们就来学习这一课。

方式二

师：同学们，请看老师这里有一辆小车，它有什么特别的地方？

生：上面有一个磁铁。

师：老师这里还有一个条状的物体，利用它我可以让小车自己乖乖地开过来（演示）。

生：观看（发出惊叹）

师：根据刚才的现象，你能提出一些问题吗？

生：条状物体为什么可以让小车动起来？条状物体是磁铁吗？条状物体是铁吗？上面的“1，2”表示什么？把车头换个方向还可以吸引它吗？

师：大家都很善于观察和提问，接下来老师把条状物体换个方向，请看（小车被推开）。

生：我知道了，这个条状物体是磁铁！

师：（撕去纸）是的，你们说对了！其实磁铁的磁极间会产生相互作用，今天就让我们来一探究竟。

问题既是科学探究的起点，也是思维的起点。从上述案例中我们可以明显对比出：方式一是以一种开门见山的形式进行导入，方式二则是通过让学生对于某一现象自主发现、自主提问的形式进行导入。方式二的导入形式会让学生有较高的代入感，促使他们在积极主动思考问题、理解问题、激活思维敏捷性的同时，逐步养成善于观察、发现问题的科学品质。这种问题情境的创设来源可以是对常见现象的深入思考，可以是对课本知识的重新发现，也可以是对已知内容的深层探究。

（二）在建构问题中促进思维深刻性

思维深刻性主要是指学生进行思维活动时的抽象、逻辑推理能力，表现为能够深刻理解科学概念、深入思考问题、掌握事物的本质和规律、不被表象或其他因素所干扰的思维品质。问题化学习倡导学生会判断核心问题，能建构完善问题系统，拥有追问深究与质疑的能力，这与促进思维深刻性的发展不谋而合。将多个探究活动串联在一起形成教学主线，而学生思维的发展则作为暗线隐含其中。如下表所示，师生可以共同构建并列式、递进式、开放式问题串，给高阶思维的发展搭建合适的问题支架。

1.并列式问题串

建構的问题之间并没有高低之分，呈相互平行的逻辑关系。如上表这样呈现问题有助于唤醒学生脑海中对光和影的相关元认知和记忆表征，帮助他们厘清影子形成、变化原因的知识脉络，使归因、概括等高阶思维能力得到不断发展。

2.递进式问题串

建构的问题难度设置从易到难，呈螺旋上升的趋势。如上表所示，首先基于学生对溶解的原有认知提出了初始问题1，在此基础上进一步提出了一系列更加深入的问题2～7，引导师生共同探寻解决“什么是溶解”这一问题本质的新途径。难度适宜、层层递进的问题脚手架，降低了难度，保障了学生思维的深度，让科学概念的建构更加行之有效。

3.开放式问题串

建构的问题具有一定的延展性，答案并不唯一。如图2呈现的5个问题都是在“电路”单元的最后一课中，起到巩固运用和拓展提升的作用。这些开放式的问题唤醒了学生已有的知识、技能储备，引导他们明确新情境的要求，经历整个科学探究的思辨过程。回忆、联结、实践和创新等思维活动贯穿于整个学习过程，思维训练进一步向纵深化发展。

问题的内涵决定了思维的深度，因此要想促进学生思维深刻性的发展，仅有针对知识点的问题是远远不够的，还要设计出指向对应科学大概念的高阶问题。学生只有亲自建构问题，才能不断激发思维潜能，才能真正实现科学概念的建构与思维的发展。

（三）在解决问题中提升思维灵活性

思维灵活性是指学生在面对与以往不同的问题场景时，所呈现出的思维灵活程度和广度，即能够根据实际情况的变化举一反三地改变原有的计划或想法，并快速且有针对性地提出可以解决问题的新方案。美国实用主义哲学家杜威曾说过，高阶思维的发生并不是自然的，它是在疑惑、模糊或怀疑的情境下引发的。因此，学生需要在丰富多变的问题情境中不断开展深度学习，历经问题解决的全过程，最终实现思维灵活性的大幅度提升，以达到较高认知能力和思维水平。而问题化学习与其他学习方式的不同之处就在于学生是不断地在“发现问题”中“解决问题”，在“解决问题”中“发现新问题”。它关注的是一个系列问题持续解决的过程，以此不断发展学生独立解决问题、合作解决问题、交流与汇报的能力。

案例2 在《热是怎样传递的》一课教学中，通过前一个环节对金属条上热传递方向的探讨，学生已经知道热是从温度较高的一端传递到温度较低的一端。此时老师追问：1根金属条上是这样传递，2根、3根、无数根上呢？请学生以手势动作表示热传递的方向。顺势引导，利用画图记录的方式了解学生对“热在金属圆片上如何传递？”的认知，同时讨论“如何能够看到热在金属圆片上的传递？”。在不断地交流和思维碰撞中，如图3所示多种解决问题的探究方案被一一提出，并且得到不断优化改进。紧接着老师出示特殊材料“温变油墨”，引导学生进一步动手探究热在平面上的传递规律。

科学学科的核心素养特别强调学生解决问题能力的发展，而问题的解决需要基于已知探索未知。如果不是在原有经验的基础上开展探究，那么新问题的解决就会成为空中楼阁，不切实际。从上述案例中我们可以发现，前一环节利用蜡环掉落来观察热的传递是学生已知的，但当一个新的问题情境“在平面上热如何传递、如何观察？”提出时，障碍与要求发生了变化，相应地，解决问题的方案也要随之改变。老师并没有直接给出合适的解决方案，而是留有时间，引导学生充分交流探讨解决问题的方法，制订计划，分析与评估方案的可行性，最终解决新问题。思维的灵活性也就是在这一次次解决问题的过程中得到锻炼。

（四）在反思问题中聚焦思维批判性

思维批判性是指学生在某一行为、现象或思想的刺激下，促使自身独立思考、敢于质疑、思辨评价的思维品质，这是思维过程中自我意识作用的结果。具体体现在学生不仅能够客观、公正地检查和审视其他学生的观点和行为，并实事求是地做出评价，还能够及时反思自身，寻找错误并加以修正。新课标中科学态度总目标也明确指出：学生要乐于倾听他人的意见和想法，不迷信权威，实事求是，善于从不同角度思考问题，运用批判性思维大胆质疑，勇于修正与完善自己的观点。

1.在充分预设中聚焦

在开展科学探究前，老师一般会引导学生进行预测。正是由于学生之间有差异，所以他们对于同一问题的猜测是不同的。这使得他们的前概念、迷思概念充分暴露，也让生与生之间的思维冲突更加激烈，更容易激发他们主动解决问题的欲望。例如在讨论磁铁各部位磁性强弱时，学生的看法就各不相同，争论不休。正是基于预设环节的充分展现，才使得探究后的交流论证更具针对性和启发性。学生将自己的猜测与探究结果进行对比，使自己的批判性思维在总结认知冲突中得以发展。

2.在劣构问题中聚焦

劣构问题是指那些条件缺少或者条件不明确、学生不是轻而易举就能够解决的问题。例如“要知道同样多的水中能溶解多少食盐和小苏打该怎么做？”“利用斜面、小车、木块如何设计实验来探究运动快慢与能量大小之间的关系？”“如何设计实验探索土地被侵蚀的因素？”等等，都是劣构问题。由于这些问题可能会有多种结果，最佳方案不唯一，所以对学生来说具有更大的自主性和挑战性，更有利于发展他们在知识迁移、反思批判、综合评价等方面的高阶思维。

3.在有效追问中聚焦

在课堂中随机生成的问题、现象、认知冲突会很多，无论是老师还是学生，如果能抓住关键性的“节点”进行追问，将会起到推动、激活和延续教学过程的作用。例如在《空气能占据空间吗》一课中，对于“放在杯子底部的纸团在杯子竖直倒扣入水中后是否会湿？”这个问题，师生、生生之间会进行一系列有效的追问互答。“杯子里的水面有变化吗？”“纸团有没有湿？”“水为什么进不去？”“这个现象说明什么？”这些问题的提出引导学生不断分析、比较、反刍、概括和思辨。

（五）在设计问题中强化思维独创性

思维独创性是指学生在解决问题的过程中，能够创造性地提出问题和创造性地解决问题，具备一定个性化的创造意识和创新精神的思维品质。那么学生思维的独创性该如何强化？小学科学新课标中技术与工程这一领域的增加给我们呈现了一种新的教学途径。这一领域的课程内容旨在引导学生综合运用所学知识与技能，通过做中学、学中思、思中悟、悟后再学的方式，感悟技术发展对人类、社会发展的影响，形成在实践中解决问题、在实践中开拓创新的品质。

任务和问题设计是发展学生高阶思维的关键之处，简单地出示书本中的教学内容对于学生思维品质的发展是无益的。因此要在教学过程中设计一些能够引发学生思考、能够调动他们分析、评价与创造等高阶思维的问题，让学生主动参与到探究活动中。例如笔者在《简易电路》一课教学中，一改以往“组装一个电路→在电路中安装一个开关→画电路连接图→交流研讨”的教学流程，以制作一个便携式手电筒的项目式学习为载体组织开展本课教学。具体流程如图4所示。

本课从生活实际出发，“设计一个便携式手电筒”这类问题情境的设计不仅关注到了学生对科学知识的运用，对他们的设计能力、动手实践能力、创新能力等方面也十分重视。学生通过讨论设计、项目实施、班级展示、交流论证、优化改进，把必要的分析、综合、评价、创造等高阶思维潜移默化地贯穿其中。老师通过对教学流程的精细化设计，让课堂的思维含量有了显著提升。这样的探究活动由浅入深、扶放结合、环环相扣，也使得学生问题化学习的开展变得更加便捷、高效、有趣味。

三、结语

“怎样教”往往比“教什么”更为重要，“怎样学”往往比“学什么”更为重要。通过问题化学习方式在小学科学课中的应用，润物细无声地唤醒了学生脑海中科学高阶思维的潜能，让他们的思维品质不断得到提升，科学素養真正得到发展。