問題連續體在科學教學中的具體運用

在《科學(3-6年級)課程標準》中明確指出，“小學的科學課程是以培養科學素養為宗旨的科學啟蒙課程”。在2007年北京市科學骨干教師培訓班上，李晶教授又談到：“一個好的教師，不僅要和學生一起通過收集事實找到規律，還要將這些規律上升到一個更高的層次，即觀念，提升、改變學生的原有觀念，使學生獲得的知識得到擴展和發展。小學的科學教育目標應該是以科學觀念為核心的科學素養教育，突出科學觀念。”由此可見，科學教師在培養學生科學素養的過程中，要注重學生科學觀念的形成和發展。筆者發現在小學科學教學中運用問題連續體設計課堂教學環節可以很好地滲透科學觀念，促進學生科學素養的形成和發展。

一、問題連續體理論

1、問題連續體理論的產生

美國亞利桑那大學的梅克教授運用多元智能理論，18年來在美國及世界30多個國家和地區開展了“發現”(DISCOVER)項目實驗，創立了以開發學生潛能為目標的“問題體系”。這個體系以“問題”為中心，以“方法”為中介，以“答案”為結果，根據學生的智力發展水平構建了五個層次的教學結構，揭示了五種類型的“問題解決”情景對于開發學生潛能的功能作用。“問題解決”教學已經成為各國各科教學改革的一個重要策略，更多地用于發展學生思維、探索、創新、實踐等能力。

2、問題連續體的五類問題及其之間的關系

“問題連續體”中的問題，從封閉到開放，分為五個層次，又被稱為“梅克—斯克維的問題類型連續體”或者叫“DISCOVER問題連續體矩陣”。

從問題的性質看，第一類型的問題，基本是事實水平的問題，通常是以了解個別范例的事實為目標，要求學生在對事實進行感知的基礎上解決問題；第二類型的問題，仍然是事實水平的問題，但需進行必要的推理等思維活動方能解決問題；第三類型的問題，是以形成概念、掌握規律或原理為目標，注意引導學生從個別擴展到“類”，再從“類”把握其背后的規律。學生不僅不需要完成抽象概括的過程，還要完成從系統化到具體化的過程。第四類問題，運用所掌握的概念、規律或原理，把握該“范例”的上位主題，解決以主題范圍內的定向問題為目的，引導學生發散思維，主動參與，互動合作，解決問題。第五類問題，在主題范圍內自行發現與主題相關的綜合性問題，自行提出解決方案，解決問題，要求學生不僅提高解決真實問題的能力和創造性，同時要實現對人、對世界的態度、情感和價值觀。

二、問題連續體在科學教學中的具體運用案例

下面，以筆者教學首師大版科學教材《植物怎樣傳播種子》一課的親身經歷為例，談問題連續體在實際教學中的具體應用。

用問題連續體理論對本課的五個問題進行分析：

問題一：蒲公英是怎樣傳播種子的?它能不能靠水傳播?

問題——師生——已知

解決問題的方法(直接觀察、間接觀察)——師生——已知

答案——師——已知

問題一是事實水平的問題，學生在對事實感知的基礎上解決問題。學生根據語文課本和課外讀物以及平時對蒲公英種子的觀察，可以回答這個問題。

問題二：觀察、比較海豆、婆羅洲曼藤、希理拉亞鳳仙花、牛蒡等幾種植物傳播種子的方式、科子的結構特點是怎樣的?

問題——師生——已知

解決問題的方法(觀察與比較)——師—已知，生——部分已知

答案——師——已知，生——未知

第二個問題仍然是事實水平的問題，學生要應用比較的思維方法才能解決問題。

這一環節，學生開始出現問題意識，心里會形成一種懸而未解但又必須解決的求知狀態，激發了學生強烈的學習愿望，從而使學生注意力高度集中，積極主動地投入學習。同時，學生的頭腦中會出現假設：海豆、婆羅洲曼藤、希瑪拉亞鳳仙花、牛蒡等幾種植物傳播種子的方式、種子的結構特點是怎樣的?種子的傳播方式與種子的結構特點之間有沒有關系呢?學生通過觀察這些植物果實和種子的結構、傳播方式來驗證自己的假設。

問題三：植物種子的傳播方式與果實和種子的結構之間有關系嗎?有什么關系?

問題——師生——已知

解決問題的方法(多種)——師——已知。生——未知

答案——師——已知，生——未知

在學生觀察、比較了蒲公英和海豆等一些果實和種子的結構特點后，學生會對不同的植物種子的傳播方式與果實和種子的結構之間的關系有所意識，當教師提出這個問題后，通過討論和彼此的交流，學生會比較清晰地發現種子的傳播方式是和種子的結構特點相適應的。

第三個問題是概念水平的問題，通過前面的比較和討論，學生建立了科學概念：種子的傳播方式與種子的結構特點相適應。

問題四：根據這一發現判斷其他植物的種子用什么方式傳播?

問題——開放性的

解決問題的方法(多種)教師——部分已知——學生——部分已知

答案(多種)——教師——部分已知，學生——部分已知

第四個問題，把單個的植物種子的傳播方式和種子的結構特點上升為科學觀念“植物種子的結構與其功能相互適應”，解決以主題范圍內的定向問題為目的，引導學生發散思維，主動參與，互動合作，解決問題。

每個學生都有自己獨特的內心世界、精神世界和內在感受，有著不同于他人的觀察、思考和解決問題的方式。在這個問題的解決中，教師并不能夠預料學生能夠回答出多少種答案，還會提出什么問題，教師已經不是教學進程的完全控制者。

在解決這個問題的過程中，學生平時對自然界中植物種子的觀察、對植物傳播方式的了解，成為自己學習的資源，每個學生都會認為“我能學”，都有相當強的潛在的和顯在的獨立學習能力，都有一種表現自己獨立學習能力的欲望，學習活動對他們來說就不是一種負擔，而是一種享受、一種愉快的體驗，學習的主動性得到發揮。因此，在這一環節，教師要創造機會讓學生獨立學習，培養獨立學習的能力、自主解決問題的能力。

教師由蒲公英是怎樣傳播種子的個別范例人手，通過學生觀察、比較、歸納、總結、應用，這樣的教學設計是在建立一種觀念：即滲透生命體的結構和功能相適應的科學觀念。課下，教師就這一問題考察了部分學生，有80％的學生認為植物的一些特點是與它的身體結構相適應的，這說明學生對生命體的結構和功能相適應的觀念有了一定的理解。從課上學生回答問題的情況看，我們同樣發現，學生已經能利用植物果實和種子的傳播方式與種子結構特點相適應的關系來判斷種子的傳播方式了，可見，這樣的教學設計便于學生建立科學觀念，提高學生解決問題的能力，促進了學生科學素養的形成和發展。

問題五：你還發現哪些事物可以用我們今天學習的科學觀念來解釋?

由此學生可以聯想到很多，如沙漠中的植物具有的身體結構，是和它們的生活環境相適應的；鳥的喙和趾爪的結構是和它們的生活習性相適應的；魚類的身體構造是和它生長的環境相適應的；壁虎、烏龜、小刺猬保護自己的辦法是和它們的身體結構相適應的；肉食動物與植食動物的牙齒特點是和它們的食性相適應的……學生想像的閘門被打開了，想像的翅膀被展開了，思維異常活躍，這一過程培養了學生的發散思維、創新思維能力。

本課運用問題連續體設計了五個層次的問題，一環扣一環，環環緊扣，推動著學生的思維登上一層又一層的臺階，這樣的教學設計便于學生理解植物種子的傳播方式與果實種子的結構特點之間的關系，并促進學生科學思維能力的發展。

三、在小學科學教學中運用問題連續體設計教學環節的重要意義

1、運用問題連續體設計教學環節符合學生的認知發展規律。

運用問題連續體認識事物的過程符合小學生的認知發展規律。我國心理學家朱智賢認為“小學生思維發展的基本特點是以具體形象思維為主要形式逐步過渡到以抽象邏輯思維為主要形式；但是這種抽象邏輯思維在很大的程度上仍然是直接與感性經驗相聯系的，仍然具有很大成份的具體形象性”。問題連續體正是由學生身邊熟悉的個別事物人手、從學生的原有認知出發，通過大量的具體、生動的自然事物，獲取事實，再由事實歸納、總結，形成概念、規律或原理，直至將這些概念、規律或原理上升到科學觀念，最終學生將運用這些科學觀念去解決生活中的問題……在本課中，教師從學生非常熟悉的事物人手：蒲公英是怎樣傳播種子的?它能不能靠水傳播?引入新課，然后，教師又為學生提供了海豆、婆羅洲曼藤、希瑪拉亞鳳仙花、牛蒡等植物種子的結構和傳播方式，這些直觀教具的運用為學生提供了大量的感性經驗，直觀形象，具體生動，便于學生總結和歸納，符合小學生認知發展特點。

2、運用問題連續體設計教學環節有利于培養學生發散思維、創新思維能力

問題連續體五類問題的設計有利于學生發散思維、創新思維能力的培養。問題連續體五類問題的設計有著非常嚴密的邏輯，是一個感知個體、運用演繹由個別歸納出一般，再應用觀念自行提出問題，解決問題的過程。從五類問題的結構看：第一類問題是完全封閉和收斂的，而第五類問題是完全開放和綜合的，所有的問題處于這兩個極端之間，呈現出“系列的、連續的”狀態，而不是相互隔絕、彼此獨立的!從解決問題的方法看：第一類問題僅有一種方法，而第五類問題有多種方法，在這兩個極端之間，解決問題的方法從一種到多種，呈現出多樣性和開放性。從問題的結論看：第一類問題有著單一正確的結論，第五類問題通常是非常開放的，以至于也許有無數個可能的結論或根本就沒有正確的結論，具有高度的主觀性。對問題連續體來說，解決問題的結論也從一元到多元呈現出多樣性與開放性。本課，由第一個問題：“蒲公英是怎樣傳播種子的?它能不能靠水傳播?”至最后一個問題“你還發現哪些事物可以用我們今天學習的科學觀念來解釋?”問題由單一到綜合、解決問題的方法從由一種到多種、答案由封閉到開放，學生的思路被完全打開了，這樣的教學設計有利于培養學生發散思維、創新思維能力。

3、運用問題連續體設計教學環節有利于學生科學素養的形成和發展

培養學生的科學素養是科學教學的重要目標。什么是科學素養，韋鈺院士在《探究式科學教育教學指導》一書中指出“科學素養是民族素質的組成部分，是指公民了解必要的科學知識，具備科學精神和科學的世界觀，以及用科學的態度、科學方法判斷和處理各種事物的能力”。由此可見，學生科學素養的形成，不僅在于學生獲得豐富的科學知識、具有科學探究能力，還要使學生掌握正確的科學方法、養成科學的思維習慣，形成正確的科學觀念。問題連續體理論特別注重學生科學觀念的形成和拓展：通過事實歸納總結，形成概念、規律或原理，然后將概念、規律或原理上升到科學觀念，再運用科學觀念自行發現解決問題，這一過程真正是在促進學生科學觀念的形成和發展。在本課的教學中，這一點得到了充分的體現。

四、運用問題連續體設計教學時應注意的問題

1、問題不一定由教師提出

在小學低年級、中年級，問題可以由教師提出，到了小學高年級，隨著學生科學探究能力的提高，教師可以放手讓學生提出探究的問題，并試著自己來解決問題。

2、不一定五類問題都提出

在一節課中教師要根據教學內容、學生的年齡特點、學生解決問題的能力、水平設計問題，不一定必須提出五類問題。例如，《植物怎樣傳播種子》一課就可以根據中年級學生的年齡特點提到第四類問題。

3、具有上下位關系的事物才可以用此教學設計

不具有上下位關系的事物不適合用問題連續體設計教學。如《擺的秘密》《溫度的測量》等等。

4、教師要為學生提供豐富的感性材料

因為小學生的生活經驗少，在運用問題連續體設計教學時，教師要運用電教、學生親自觀察實驗等多種途徑，提供大量的感性材料，提供學生觀察實驗的機會，擴展小學生的感性經驗，讓學生在有趣的學習活動中，逐步把問題與學生生活實際、與學生的現實背景聯系起來，便于學生歸納和總結。