問題解決主旨下小學(xué)科學(xué)課程結(jié)構(gòu)性思維教學(xué)策略研究

山東省青島西海岸新區(qū)富春江路小學(xué) 朱先香

一、小學(xué)科學(xué)結(jié)構(gòu)性思維教學(xué)的重要性

長期以來，小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，學(xué)生習(xí)慣通過死記硬背的方式進行知識的記憶，無法進行知識框架和知識體系的構(gòu)建。即使教師進行實驗教學(xué)，也是以驗證性實驗為主，學(xué)生根據(jù)教師設(shè)置的步驟進行實驗，很難出現(xiàn)意料之外的問題，當學(xué)生面對突發(fā)性問題的時候，很難有效應(yīng)對，且在這樣的教學(xué)模式中，學(xué)生會形成思維定勢，無法對知識進行更深入的學(xué)習(xí)和理解，自主學(xué)習(xí)能力偏低，問題解決能力的養(yǎng)成也就無從談起。

結(jié)構(gòu)性思維教學(xué)是科學(xué)的教學(xué)方法，通過這種教學(xué)模式，可以指導(dǎo)學(xué)生將零散的知識銜接在一起，理清知識的邏輯關(guān)系，進行知識框架和體系的構(gòu)建，對于學(xué)生邏輯思維的養(yǎng)成、自學(xué)能力的形成，以及問題解決能力的強化而言，有著明顯的積極作用。

結(jié)構(gòu)性思維是促進教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法，以及教學(xué)評價結(jié)構(gòu)化的科學(xué)方法，指導(dǎo)教師設(shè)置更清晰的教學(xué)目標，確定更高質(zhì)量的教學(xué)內(nèi)容，提供更科學(xué)的實驗方案，對學(xué)生展開靈活的教學(xué)評價。在結(jié)構(gòu)性思維教學(xué)中，設(shè)置問題和形成結(jié)構(gòu)性思維是最重要的環(huán)節(jié)。基于結(jié)構(gòu)性思維的問題解決能力，當面對問題的時候，習(xí)慣應(yīng)用所學(xué)習(xí)的知識，通過結(jié)構(gòu)化的方法，對問題的形式、表現(xiàn)，以及問題所折射出來的信息進行分析，探索信息之間的關(guān)系，找出關(guān)鍵因素。培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)構(gòu)性思維，可以讓學(xué)生擁有科學(xué)觀念、科學(xué)思維，以及科學(xué)態(tài)度，在進行科學(xué)知識習(xí)得、內(nèi)化的過程中，其結(jié)構(gòu)性思維也得到強化，學(xué)生的問題解決能力會隨之提升，與此同時，學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)也得以形成。

二、小學(xué)科學(xué)結(jié)構(gòu)性思維教學(xué)的基本策略

小學(xué)科學(xué)課堂中，小學(xué)生結(jié)構(gòu)性思維的培養(yǎng)，需要通過可行的策略，策略要保證整體化、問題化和深度化。

（一）整體化——結(jié)構(gòu)性思維教學(xué)的關(guān)鍵點

結(jié)構(gòu)性思維教學(xué)的關(guān)鍵點在于整體化，需要教師指導(dǎo)學(xué)生擁有完整的學(xué)科知識、系統(tǒng)的學(xué)科思維體系、全面的學(xué)科方法。教師要先明確總目標，即促進學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成，然后從四個維度出發(fā)，確定每個環(huán)節(jié)的課程目標與課程內(nèi)容，這四個維度分別是科學(xué)知識、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度，以及科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境，在確定不同環(huán)節(jié)的課程目標和課程內(nèi)容之后，將這些目標和內(nèi)容銜接在一起，形成課程目標提綱結(jié)構(gòu)圖，基于結(jié)構(gòu)圖，從整體上確定教學(xué)的目標，確保教學(xué)目標和內(nèi)容的整體性。

學(xué)科大概念統(tǒng)攝，科學(xué)教學(xué)內(nèi)容整體化。大概念折射出學(xué)科知識結(jié)構(gòu)化的思維模式，教師對大概念進行深入分析，能夠設(shè)置簡單但清晰的知識框架，明確教學(xué)內(nèi)容和目標，對于學(xué)生而言，也便于對知識的理解和遷移應(yīng)用。《課程標準》就小學(xué)科學(xué)課程，提出了十八個大概念，教師可以結(jié)合知識樹、概念圖等的方式，對這些概念進行解構(gòu)，解構(gòu)成開放性、立體性、整體性的科學(xué)知識框架，進行教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化完善，進行結(jié)構(gòu)性思維的教學(xué)，從而能夠促進學(xué)生結(jié)構(gòu)性思維的形成。

實施主題單元教學(xué)，科學(xué)教學(xué)過程整體化。主題單元教學(xué)即以單元為教學(xué)對象，以單元主題為教學(xué)目標，以單元知識系統(tǒng)為教學(xué)內(nèi)容的一種教學(xué)模式。對于低年級而言，科學(xué)教材中的每一單元，側(cè)重于內(nèi)容結(jié)構(gòu)，以及每節(jié)課堂知識的銜接性，提出清晰的年段學(xué)習(xí)內(nèi)容與目標；中高年級的科學(xué)教材，單元設(shè)置中，知識專業(yè)性在低年級之上，是對低年級科學(xué)單元主題的縱深，且在單元之間加以類結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)，確定相似單元主題的知識類結(jié)構(gòu)聯(lián)系與概念進展序列，教師需要對每個單元的類結(jié)構(gòu)聯(lián)系進行深入分析，以單元為基礎(chǔ)，設(shè)置整體學(xué)習(xí)、整體活動等方案。教師要執(zhí)行主題單元教學(xué)，通過結(jié)構(gòu)性材料、嵌入結(jié)構(gòu)性思維工具等，將每個單元之間的關(guān)系銜接在一起，確保科學(xué)教學(xué)過程的整體性，指導(dǎo)學(xué)生在進行不同單元科學(xué)知識學(xué)習(xí)后，將前后知識串聯(lián)在一起，不斷完善自身的科學(xué)知識體系，教學(xué)過程是完整的、系統(tǒng)的、融會貫通的，是學(xué)生科學(xué)知識體系完整性、系統(tǒng)性的前提。

（二）問題化——結(jié)構(gòu)性思維教學(xué)的切入點

結(jié)構(gòu)性思維教學(xué)，需要教師設(shè)置各種可以引起學(xué)生關(guān)注的問題，對學(xué)生的思維展開訓(xùn)練。在陌生化的情境中，引起學(xué)生內(nèi)心問題的產(chǎn)生，進一步形成認知差異沖突，促使學(xué)生通過問題化、思維化的方式去發(fā)現(xiàn)、習(xí)得和理解與內(nèi)化新的知識，在這個過程中，學(xué)生對于知識的獲取從被動變主動。

結(jié)構(gòu)化的材料變式，破譯迷思概念的思維支點。教師要創(chuàng)設(shè)問題情境，通過結(jié)構(gòu)化的材料變式，調(diào)動學(xué)生對新知識獲取的熱情，在問題探索、解決的基礎(chǔ)上，促進學(xué)生不斷調(diào)整認知結(jié)構(gòu)，促使學(xué)生的知識系統(tǒng)日益完善。比如，在探究“物體浮在水面的原因”這一問題的時候認為物體重是導(dǎo)致其下沉原因的學(xué)生有83%，這部分學(xué)生認為，物體之所以浮在水面上，是因為體重較輕，很大很重的物體是不會浮在水面上的，當物體變小，體重變輕的時候，便可以浮在水面上。對此，教師可以指導(dǎo)學(xué)生對橡皮進行切割，割下很小的一塊放在水平中，觀察“橡皮體積變小了，在水中是浮著還是下沉”，然后讓學(xué)生思考，物體在水中的漂浮或者下沉，是否和重量無關(guān)呢？材料變式可以讓學(xué)生對問題進行更深入的思考，指導(dǎo)學(xué)生對變量的“體積”進行控制，探索問題的答案。

學(xué)生基于科學(xué)知識，形成結(jié)構(gòu)性思維，還需要教師設(shè)置結(jié)構(gòu)化的問題鏈，與學(xué)生問題解決過程相關(guān)的結(jié)構(gòu)性思維表現(xiàn)形式，便是問題鏈。

瓊·梅克教授提出“問題連續(xù)體”理論，該理論圍繞“問題定義”，設(shè)置了問題類型，包括單一性、再現(xiàn)性、參與性、開放性、引導(dǎo)性五類問題。問題鏈結(jié)構(gòu)是完整的、連續(xù)的，將若干單一的問題串聯(lián)在一起，形成了開放性、多元化的問題鏈。比如，在磁鐵主題單元教學(xué)中，學(xué)生可以認識到磁鐵存在兩個磁極，同級相斥異極相吸的事實，并能夠按照這一事實，根據(jù)條形磁鐵懸掛法判斷南北方向，這種分析判斷證明學(xué)生的對磁特性質(zhì)的認知處于淺層次狀態(tài)，是單一再現(xiàn)性水平。為了讓學(xué)生對磁鐵有進一步的認知，教師可以選擇與之前實驗所用磁鐵長條一樣，但N、S極在兩側(cè)（厚度方向），兩側(cè)指向南北的結(jié)構(gòu)化材料變式，讓學(xué)生之前的認知發(fā)生沖突，然后提出結(jié)構(gòu)化的問題鏈：“等懸掛的磁鐵處于不動的狀態(tài)后，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)了什么？”“之前所學(xué)習(xí)的磁鐵兩極指向南北方向等相關(guān)知識，是不是存在誤區(qū)？”“同學(xué)們可以通過水浮法嘗試下，觀察是否有新的現(xiàn)象？”通過結(jié)構(gòu)化的問題鏈，引發(fā)學(xué)生不斷動手，進行深入的思考，在認知沖突中，不斷解決沖突，在習(xí)得知識的過程中，學(xué)生的結(jié)構(gòu)性思維自然會形成。

（三）深度化——結(jié)構(gòu)性思維教學(xué)的重難點

深度化結(jié)構(gòu)性思維教學(xué)中，重點在于確定學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法。教師可以通過內(nèi)涵豐富但是數(shù)量有限的核心概念，指導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成有效的問題解決方式，讓學(xué)生在以后面對相似問題的時候，可以通過有效的方式高效率解決。深度化的結(jié)構(gòu)性思維教學(xué)，是將結(jié)構(gòu)性思維作為學(xué)科方法、學(xué)科能力而展開訓(xùn)練的一種教學(xué)方式。

聚焦問題。教師要提供多元化的工具與材料，組織學(xué)生開展有趣的活動，進行問題情境的創(chuàng)設(shè)，帶領(lǐng)學(xué)生圍繞中心問題進行探究，指導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，根據(jù)已有證據(jù)和已掌握的知識對問題進行由淺入深的探究，并且指導(dǎo)學(xué)生在探究的時候，不斷對自己的認識局限進行辯證、批判，在層層挖掘，層層推斷中，深化對問題的認知。

深度探究。深度探究目的是加深對知識的理解，讓學(xué)生能夠?qū)⒄n本知識遷移到現(xiàn)實生活中，學(xué)以致用。深度探究要求學(xué)生創(chuàng)新科學(xué)思維，進行科學(xué)交流，形成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。深度探究中，要圍繞“提出猜想與假設(shè)”“設(shè)計實驗與驗證”兩個環(huán)節(jié)展開，合理界定知識學(xué)習(xí)與核心素養(yǎng)提升的比重，讓學(xué)生在深度探究中，其情感、興趣、意志、精神等都得到鍛煉，在靈活的探究學(xué)習(xí)中，發(fā)現(xiàn)事情的真相，掌握事物的發(fā)展規(guī)律。

科學(xué)解釋。科學(xué)知識的學(xué)習(xí)，其意義在于當面對各種現(xiàn)象、各種問題的時候，可以通過證據(jù)或者科學(xué)知識進行解讀，包括對科學(xué)概念、科學(xué)原理等的解讀。科學(xué)解釋中，需要學(xué)生形成科學(xué)的思維，掌握科學(xué)的方法，能夠通過不斷的實驗，基于實驗中獲得的數(shù)據(jù)，結(jié)合推理、對比、聯(lián)系、分析等方式，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中揭示的真相，基于“陳述-證據(jù)推理-結(jié)論”的結(jié)構(gòu)方法，應(yīng)用科學(xué)知識進行現(xiàn)象的解釋。科學(xué)解釋是學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)性思維，以及將這種思維應(yīng)用于現(xiàn)實活動的關(guān)鍵過程，擁有科學(xué)解釋能力，是學(xué)生通過結(jié)構(gòu)性思維方法解決問題、給出問題答案的前提。學(xué)生的科學(xué)解釋形式有很多，比如，口頭表達、書面表達、圖畫、戲劇表演、詩歌等。