構建基于問題的科學思維課堂

于鶴偉

摘要：科學思維的核心是科學問題。科學課應通過問題的設計，引導學生自主探索、勇于發現，從而發展學生的科學思維，提高學生的學習力。應根據教學內容設計不同類型的問題鏈：情境化的問題鏈有利于體現化學專題復習課的整體性，導讀型的問題鏈有助于學生開展自主學習，誘導型的問題鏈則對實驗方案的設計有作用，逆向問題鏈在習題解答方面有突出的效果。

關鍵詞：科學思維；問題鏈；科學課堂

文章編號：1005–6629（2016）3–0042–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

蘇霍姆林斯基指出：“使你的學生看出和感到有不理解的東西，使他們直接面臨著問題。如果你能夠做到這一點，你就成功了一半。”由此可見，“問題”是課堂教學的起點，在我們的教學中具有重要的作用。確實，縱觀近幾年教改成功的學校，其教學流程無不圍繞問題而展開。我們要發展學生的科學思維，關鍵在于要為學生創設良好的問題情境，通過問題鏈的呈現，為學生提供一個合作交流、探索發現的平臺，使學生在解決問題的過程中感受科學課程的價值和魅力[1]。

1 初中科學課堂中問題教學的盲點

細看現今初中科學的課堂，教師也是通過預設的問題來引導學生學習的，但在問題的設計、推進方面卻存在一些問題，主要有以下幾個方面：

1.1 問無所指

即問題的指向性不明確，在平時的教學觀摩中，筆者發現一些教師設計的問題根本沒有思考方向，如看完一段視頻后問學生“剛才的視頻中，你看到了什么？”學生不知道從何角度思考，作出的回答也是五花八門，原本很簡單的一個導入，結果弄巧成拙。

1.2 問不促思

問題的課堂必然是思維的課堂，可實際教學中筆者發現有些教師設計的問題過于簡單，整堂課中諸如“對不對”、“是不是”之類的發問偏多，根本無法帶動學生思考；另一個極端是問題很難，又沒有搭好腳手架，對學生啟而不發，大量的時間糾纏在對問題的補充解釋上。

1.3 問不成鏈

根據維果茨基的“最近發展區”理論，教學的著眼點應是在學生已解決問題的基礎上提出新的問題，學生通過解決難度螺旋上升的問題，超越現有知識和技能發展水平。但在教學過程中，筆者也發現有些教師課堂提問很多，而一個個問題之間缺少邏輯聯系，問題之間沒有層次性。如探究物質的性質和探究物質的用途獨立進行，忽視性質決定用途的內在聯系等。

2 問題鏈在不同教學內容中的設計與應用

2.1 情境問題鏈的引發作用

主體性教育理論認為：當某一事物能夠滿足學生的某種需要時，學生才會產生積極的學習愿望，并把它作為學習活動的對象[2]。因此，我們在設計問題的時候要結合學生的生活實際和當代科技成果，積極創設問題情境，只有這樣，才能激發學生的求知欲。我們來看表1所示兩個專題復習的課例。

課例一采用的是常規的問題設計，盡管基礎知識復習的達成度高，但由于問題本身沒有情境，復習過程枯燥乏味，只是簡單的知識再現，不能起到有效的導學作用，同時，實驗技能的培養通過例題與練習來落實，起到的效果是短暫的，盡管學生練習的正確率還算高，但一段時間后的遺忘度是很大的。課例二選擇了生活中的情境導入，魚兒“復活”的原因是什么？根據原理，如何設計實驗測定過碳酸鈉的純度？有些小組實驗失敗的原因是什么？為什么測量結果與理論值有偏差？一系列的問題都是圍繞這一情境展開，整個教學過程就是解決這一串問題的過程，教學中既打開了學生的思維，又培養了學生的實驗技能。

由此可見，問題鏈的設計要結合合適的問題情境，這樣才能提高學生探究的積極性，發散學生的思維，充分暴露學生的前概念，從而在教師的指導下建構科學的知識體系。

2.2 導讀問題鏈對學生自主學習的驅動作用

新教材改版之后，知識點之間的邏輯關系更嚴謹，可讀性也更強了，所以指導學生有效開展閱讀也是課堂教學的重要手段。現代教學論認為：任何教學內容都可以用一個個問題呈現出來。要有效指導學生閱讀，教師需要設計好導讀的問題鏈，讓學生帶著問題開展自主學習。那么我們如何設計導讀問題鏈呢？

例如浙教版科學九年級上冊第三章第七節“核能”一課，教材將內容分為裂變和聚變、核能的和平利用——核電站、放射性三個部分，各部分的介紹都很詳細，如果就按這個結構讓學生自主學習，學生也能看明白，但對學生思維能力的提升效果不大，我們可以將教材內容整理成以下幾個導讀問題：

（1）什么是核能？這一簡單的問題可以讓學生認識核能的本質。

（2）請舉例說明使原子核發生轉變而釋放核能的途徑。原子核裂變和聚變是獲得核能的兩條途徑，這是課本明確告知的，如果僅問獲得核能的途徑有哪些，就顯得過于簡單了，但本問題要求學生舉例說明獲得核能的途徑，這就需要學生在閱讀的基礎上對課本文字再加工，深入理解裂變和聚變的過程。

（3）說說人類利用核能的現狀和前景。對于核能的利用，教材主要介紹了原子彈、氫彈及核電站，但本問題提升到核能利用的現狀，問題的開放性就大了，學生在課堂上提到了核武器、核動力等科技前沿的問題。而對于核能的開發前景，課本拋出了一個難題“還沒有找到實用的控制核聚變反應的方式”，通過各國科學家合作研究的事例，學生感受到了科學研究永無止境的精神以及團隊合作的重要性。

（4）談一談開發核能的利弊。課本第三部分呈現的標題是“放射性”，學生對于這個標題的感受是核能危害很大，而導讀問題是讓學生談開發核能的利弊，這有助于學生全面、客觀地認識核能。

通過以上四個問題的導讀，我們明顯看到，一堂沒有實驗的科學課也可以很開放、很精彩，學生結合平時的知識積累，通過對文本的閱讀-加工-討論，不僅達成了學習目標，而且提高了自主學習的能力。endprint

又如，化學專題復習課“暖寶寶中的秘密”一課，共分三個環節：確定暖寶寶中黑色粉末的主要成分、了解暖寶寶發熱的原理、設計方案測定黑色粉末中鐵的質量分數。這首先也是一個以情境問題鏈為主的課例，而在第二部分發熱原理的學習中，教師可以呈現網上收集的資料供學生閱讀，但在閱讀時要設計好導讀的問題鏈：

（1）暖寶寶是靠什么反應發熱的？

（2）暖寶寶中各成分的作用是什么？

（3）根據原理，說一說暖寶寶使用時要注意什么？

三個問題能夠引導學生從閱讀材料中抓住核心內容，既了解了暖寶寶發熱的原理，又能從原理出發推測實際使用時的注意事項。

2.3 誘導問題鏈在實驗設計過程中的引導作用

在教學過程中經常遇到學生這樣問“課本為什么要這樣設計實驗呢？”確實，從提高學生學習力的角度講，培養學生按過程實驗獲取結論固然重要，但更重要的是要教會學生根據問題去設計實驗的本領，所以，通過問題鏈還原實驗設計思路顯得尤為重要。

例如浙教版科學九年級上冊第四章第一節“食物與營養”一課中有一個比較不同食物所含能量多少的實驗，我們可以通過以下問題鏈，幫助學生還原實驗設計思路。

（1）在人體中食物發生了什么反應將能量釋放出來？——學生在八年級的時候初步學習過呼吸作用的知識，知道營養物質在體內發生的是氧化反應。

（2）若要測量，怎樣把食物中能量釋放出來？——有了問題（1）的鋪墊，學生自然會想到，要讓食物在體外通過氧化反應來釋放能量。

（3）通過怎樣的方式才能測得釋放的能量？需要測哪些量？——食物燃燒釋放的能量不能直接測，在前面的學習中學生已多次遇到這類問題，所以能想到轉換測量法，即用食物燃燒釋放的能量來加熱水，通過水獲得的能量來比較食物燃燒放出的能量，這樣就需要測量水的質量、初溫、末溫三個量。

（4）實驗過程中要控制哪些變量相同？——控制變量法是初中科學常用的實驗方法，既然是比較，食物的質量、水的質量、水的初溫可以控制相同，這樣實驗中只需測水的末溫即可。

（5）怎樣減少實驗過程中出現的誤差？——第三章的學習過程中，學生已經知道能量轉移的過程中，有些能量散失到空氣中，有些能量被試管吸收等因素會使實驗產生誤差，所以實驗過程中要注意擋風，盡量減少能量的散失。

通過以上問題鏈，我們發現學生循著這個思路設計出的實驗模型與課本提供的實驗基本一致，這個效果比照著課本實驗講解設計意圖、變量控制等好得多。

2.4 逆向問題鏈在習題分析過程中的引導作用

在練習過程中，我們經常看到學生陷入困境的情景，雖然不同的習題解法各不相同，但筆者認為，逆向問題鏈是一種重要的思維方式。

例如：某同學利用如圖所示的裝置從2米深的水池池底打撈起一塊實心的正方體大理石，要把大理石從水中提起，該同學至少需要544牛的豎直向上的拉力F，則要把大理石提離水面，該同學至少要做多少功？（已知大理石的密度為2.7×103千克/米3，g=10牛/千克，不計滑輪重和摩擦。）

學生拿到這個題目的時候，雖然知道整個過程可以分為從池底到接觸水面，從接觸水面到完全出水兩個過程，但具體的計算思路不夠清晰。如果我們把這個大題分成以下幾個問題，題目就簡單多了。

（1）物體完全浸沒在水中時所受浮力大小？此時繩子自由端的拉力大小是多少？

（2）物體的體積是多少立方米？物體完全出水后，繩子自由端的拉力是多少牛？

（3）物體從接觸水面到完全出水的過程中，拉力F的大小逐漸變大，其平均拉力為物體完全浸沒在水中的拉力和物體出水后的拉力的平均值，則這個過程中F的大小為多少牛？

根據逆向思維設計的這個問題鏈，分解了題目的難點，學生能分別求得出水前后兩個過程中拉力的大小以及整個過程中物體在力的方向上移動的距離，題目自然迎刃而解。針對難題，長期應用逆向問題鏈進行教學有助于學生培養良好的逆向思維，明晰解題的思路。

3 結語

綜上所述，科學課堂不僅要以問題為中心，更要創設可探、可思的問題鏈，學生在這樣的“問題場”中能通過自主學習、合作交流等方式解決問題，并在這個過程中建構自己的知識框架，發散自己的思維，提高自身的學習能力。盡管問題鏈是教師預設的，但活動的主體是學生，在解決問題的過程中，學生仍然會生成許多新的問題，這就形成了一個問題的“網狀脈絡”，理清這個“網狀脈絡”的過程，正是構建科學思維課堂的過程。

參考文獻：

[1]范福生.問題驅動教學法在物理教學中的應用[J].教學與管理，2012，（6）：20.

[2]邊炳云.“科學”課堂探究中問題驅動的幾點策略[J].科學教育，2005，11（5）：56～58.endprint