设计关键问题，为学生的思维发展指引路径

罗瑞敏

【摘 要】 科学探究从问题开始，科学问题的提出对后续的探究活动至关重要。在科学课堂教学中，问题有促进思维发展的功能，而精心设计的关键问题也能为学生的思维发展指引路径。本文结合教学实例，从认知基础、认知误区、思维难点、拓展应用等方面进行了关键问题的设计，意图通过关键问题为学生的思维发展指引路径。

【关键词】关键问题 思维 实践探索 指引路径

科学思维是科学核心素养的重要组成部分，发展学生的科学思维能力是科学探究学习的核心目标之一。问题是科学探究的起点，是贯穿整个探究活动的主线，并且在学生科学认识的形成和发展中起着支配作用。问题也相当于驱动学生思维的催化剂，能充分发挥学生的主观能动性，使科学探究活动成为一种主观性、创造性的活动。关键问题是指科学探究活动中围绕一定的探究目标，精心设计具有明确指向的问题，并且可以由一系列问题组成具有一定逻辑结构的整体，共同指向探究目标。学生在解决一系列关键问题时，自主构建科学知识体系，达到科学学习的目的。这些精心设计的关键问题不仅能引导学生总结科学概念，还能为学生的思维发展指引路径，促进学生科学思维能力的发展。笔者以苏教版科学三年级上册《空气占据空间》一课为例，谈一谈教师在实际教学中如何通过关键问题的设计为学生的思维发展指引路径。

一、接轨认知基础设计问题，引发思维

科学探究从问题开始，精心设计的好问题能引发学生的思维，并为学生创造一定的思维空间。但在实际教学时，常常出现问题针对性不强、激发点不准、调动性不够的现象，难以激发学生的思维，使探究学习呈浅显化。因此，教师要遵循学生的认知发展规律，深度解析教学内容，围绕一定目标精心设计指向明确的问题，接轨学生的认知基础，这样才能够激发学生的学习热情，引发学生思考，唤醒学生的主动探究意识。

在教学《空气占据空间》一课时，教师首先拿出一个空的塑料盒，它可以用来收纳物品，帮助学生建立空间的概念，然后将木块逐个装入盒中至装满，帮助学生构建“物体可以占据空间”的概念。

此时启发学生思考关键问题：如果一定要再放一个木块到盒子里，应该怎么办？学生积极思考想办法，得出结论：必须拿出一个木块才能再放进一个木块。由此引导学生总结：当一定的空间被完全占据时，其他的物体要想再进去，必须先把里面的物体拿出来，腾出一些空间。这个结论为下面的活动做好了铺垫。教师再出示一个装满水的塑料瓶，追问：还能再加水进去吗？通过实践与思考，学生意识到木块和水都会占据空间，但当有限的空间被完全占据时，如果还想再放东西进去必须为它腾出一些空间。在此基础上，学生提出：可以将瓶中的水倒出来，将空间腾出来。

把塑料瓶中的水倒出来以后，教师顺势将带有橡胶塞的漏斗塞入瓶口，问学生：现在能加水进去吗？在前面的活动中，瓶中水倒出后，瓶内空间已经被腾出，因此多数学生认为现在可以加水进去了。此时，教师并不急于让学生动手实践，也没有针对学生的想法进行评价，而是拿出另外一个同样装满水的塑料瓶，然后将绑在吸管上的气球穿过橡胶塞塞入瓶口，并提出问题：瓶中的气球能吹大吗？很显然，学生认为不能。教师演示将瓶中水直接倒掉，再把气球放进去，塞紧橡胶塞，提问：现在气球能吹大了吗？如果能，你觉得它能吹多大？学生积极思考，纷纷发表想法，有的认为无法吹大，有的认为能吹大，且能吹到瓶子那么大。

在这一环节中，教师根据学生的认知基础，一步步设计关键问题，引发学生积极思考，并引导学生针对问题展开后续的有效探究。

二、紧扣认知误区设计问题，深化思维

学生在学习过程中常常会存在一定的认知误区，因为学生在进行科学探究前并不是一张白纸，他们头脑中往往会产生一些在生活经验中积累而形成的对事物的认知。这些主观形成的认知可能是正确的，也可能是错误的，而这些认知势必会影响其对新的概念的认知结果。因此，在进行探究活动时，教师要认真思考教学内容，预设学生可能已经拥有的错误认知，并通过精心设计关键问题来帮助学生消除原有错误观念，走出认知误区，并且建立新的认知。在这一过程中，学生的思维将会得到进一步发展和深化。

在此课中，紧接上一环节，学生在思考预设的基础上开展了实践探究。他们纷纷鼓足劲去尝试吹大瓶中的气球，却发现气球吹不大（只能吹大一点点），没有像预想的那样吹到紧挨瓶子内壁的大小。这里其实引出了学生的一个错误认知：塑料瓶中的水已经全部倒掉了，瓶子里没有东西，空间已经被腾出来了，气球一定能吹大。这也就引发了学生的认知冲突，教师顺势抛出问题：为什么气球没有吹到想象中那么大呢？学生积极思考，并尝试解释。有的学生开始意识到：瓶子里的水虽然倒掉了，但其实还有空气存在，而一直被忽略的看不见摸不着的空气可能也会占据空间。

教师接着引导学生思考：难道看不见摸不着的空气也能占据空间吗？如果是这个原因，那你有办法把瓶中的气球吹大吗？学生积极思考，提出了很多办法，如在瓶子上扎洞、将橡胶塞拔出来等，并尝试利用各种办法将瓶中气球吹大。学生在思考的基础上进行尝试，最终成功地将气球吹大了。为什么现在气球能吹大？教师组织学生对各种方法进行比较、分析，发现这些方法有一个共同点——都能让瓶子里的空气跑出来，腾出一些空间。这个活动颠覆了学生之前的错误认知，帮助学生建立了“空气也能占据空间”的概念。

至此，学生对前面认为的“能通过漏斗加水进瓶子里”进行了重新思考：到底还能不能加水进去？有了前面吹气球活动的发现，一部分学生意识到瓶内也有占据空间的空气，尽管瓶子里的水已经倒出来了，但水还是加不进去。通过实践操作后发现，果然水很难流进瓶子里。为什么水现在很难流进去？有办法让水流进去吗？学生尝试在瓶子上扎洞或是把漏斗橡膠塞拔出来。这般操作之后，水果然就能流进瓶子里了。此时，教师又提出了问题：现在你知道一开始水流不进去的原因了吗？学生很容易想到原因是空气占据了瓶子里的空间。在这一环节中，教师结合学生的认知误区精心设计教学环节，通过一系列关键问题引导学生思考，指引着学生的思维路径，学生的认知也经历了一个逐步修正和完善的过程。

三、结合思维难点设计问题，活跃思维

在教学中，一个好的探究问题，应能为学生提供一个好的思考和探究的情境。同时，一个探究问题如果能使难点得到突破，就会使学生的认识产生质的飞跃，活跃其思维。所以，教师可以结合教学内容及学生思维难点设计关键探究问题，促使学生积极深入地思考，使其思维的发散性和活跃性得到发展。

在此课的教学中，探究活动中出现了这样的现象：（1）瓶中的气球并不是完全不能吹大，而是能吹大一点点;（2）水并不是完全不能进入瓶中，而是能流进去一点点。这些现象往往会被教师直接忽略，甚至当学生质疑时也被略过。科学应该求真，教师应该抓住这一现象并尝试发掘此现象与后续科学知识的内在联系。当这些现象引发学生质疑：瓶子里的空气并没有跑出去，为什么漏斗中的水还能流进瓶内一点呢？为什么瓶内的气球还能被吹大一点呢？这时，教师并不急于揭晓答案，而是提供了注射器给学生充分地玩，看看在玩中能不能有所发现。首先，向外拉活塞到红线标记处，这时针筒内充满了空气;其次，针筒口竖直向下抵住橡胶塞，一手扶住针筒，另一手向下按压活塞，观察活塞位置有什么变化;最后，保持针筒口抵住橡胶塞，松开按压活塞的手，看活塞位置又有什么变化，并体会手上的感觉。学生不是漫无目的地玩，而是带着问题去玩：向下按压活塞，你看到了什么？松开按压活塞的手，你又看到了什么？这说明什么呢？学生在活动中发现：当向下按压活塞时，活塞的位置下降了，但是松开手以后，活塞又回到原处。在这一过程中，空气的多少，也就是空气的量并没有变化。这一现象说明空气占据空间的大小是可以改变的，也就是空气可以被压缩。有了这个发现，学生就很容易解释前面实验中现象产生的原因：由于瓶内的空气被压缩，腾出了一些空间。

科学应该求真，前面活动中出现的现象“气球能吹大一点”“水能流下一点”该如何解释呢？当学生产生疑惑无法解释时，教师又尝试通过新的活动让学生寻找答案。这样一方面培养了学生善于发现的精神，另一方面也能帮助学生更好地理解空气可以被压缩的特点。通过玩注射器的活动，学生顺利地认识到空气占据空间的多少可以改变，即空气可以被压缩，建构了新的概念，实现了对难点的突破，思维也进一步活跃起来。

四、拓展知识应用设计问题，延伸思维

知识概念的获得并不是学习的主要目的，重要的是让学生在实际生活中应用知识解决问题。在科学课堂教学时，科学知识的掌握并不是课堂的终点，在学生习得科学概念以后，针对探究学习内容、拓展知识应用来设计问题，可以为学生提供更多的思考契机，历练学生的科学认知能力。学生在应用所学知识解决实际问题的过程中，思维得到延伸，思路得到拓宽，学习认知得到升华。

这节课，在学生进行了充分的探究活动，习得了空气占据空间、空气可以被压缩的知识及建构起相应概念后，教师通过表演一个魔术活动将探究推向更深处。“听话的乒乓球”：用手按住一个去掉瓶底但有盖的塑料瓶，罩住浮在水面的一个乒乓球，用力将塑料瓶按下去，乒乓球被压入水底，教师悄悄松开手，此时乒乓球又慢慢浮上水面。此时，教师提出了新的问题：谁知道老师是怎么做到让乒乓球听话先沉后浮的？学生结合前面学习的知识尝试解释，师生一起进行魔术揭秘：刚开始瓶中有空气，所以乒乓球下沉，塑料瓶盖上有预留的小孔，松开手后，瓶内空气慢慢跑出来，乒乓球就浮上来了。思考并未就此止步，教师接着布置挑战任务：现在乒乓球在瓶子高度7厘米处的位置，你有办法让乒乓球停在瓶子的任意位置，比如高4厘米处、10厘米处吗？这个挑战任务将课堂气氛推向高潮，学生积极想办法并踊跃尝试。一个个有梯度的关键问题的设计，在学生积极思维的同时，使其进一步将知识内化并形成智慧，指引着学生思维的发展。

科学教学活动的开展以探究为中心，而探究的实现以问题为起点。纵观本节课的教学，教师能立足学生的需要和教学的需要，设计一系列关键问题，使学生在问题的引领下，逐步展开思考、探究，在问题解决的过程中获得有价值的科学知识，提升科学思维能力。

在科学课的教学中，精心设计关键问题是引导学生进行有效探究学习的一种有效舉措，是旨在指引学生思维发展路径的一种探索。一个好的关键问题，不仅需要教师认真解读教学内容、厘清科学概念，而且需要教师把握学生的认知规律、了解学生的思维特点。所以，教师要在实际教学中多方位、多角度精心设计关键问题，指引学生的思维发展。