設計關鍵問題，為學生的思維發展指引路徑

羅瑞敏

【摘 要】 科學探究從問題開始，科學問題的提出對后續的探究活動至關重要。在科學課堂教學中，問題有促進思維發展的功能，而精心設計的關鍵問題也能為學生的思維發展指引路徑。本文結合教學實例，從認知基礎、認知誤區、思維難點、拓展應用等方面進行了關鍵問題的設計，意圖通過關鍵問題為學生的思維發展指引路徑。

【關鍵詞】關鍵問題 思維 實踐探索 指引路徑

科學思維是科學核心素養的重要組成部分，發展學生的科學思維能力是科學探究學習的核心目標之一。問題是科學探究的起點，是貫穿整個探究活動的主線，并且在學生科學認識的形成和發展中起著支配作用。問題也相當于驅動學生思維的催化劑，能充分發揮學生的主觀能動性，使科學探究活動成為一種主觀性、創造性的活動。關鍵問題是指科學探究活動中圍繞一定的探究目標，精心設計具有明確指向的問題，并且可以由一系列問題組成具有一定邏輯結構的整體，共同指向探究目標。學生在解決一系列關鍵問題時，自主構建科學知識體系，達到科學學習的目的。這些精心設計的關鍵問題不僅能引導學生總結科學概念，還能為學生的思維發展指引路徑，促進學生科學思維能力的發展。筆者以蘇教版科學三年級上冊《空氣占據空間》一課為例，談一談教師在實際教學中如何通過關鍵問題的設計為學生的思維發展指引路徑。

一、接軌認知基礎設計問題，引發思維

科學探究從問題開始，精心設計的好問題能引發學生的思維，并為學生創造一定的思維空間。但在實際教學時，常常出現問題針對性不強、激發點不準、調動性不夠的現象，難以激發學生的思維，使探究學習呈淺顯化。因此，教師要遵循學生的認知發展規律，深度解析教學內容，圍繞一定目標精心設計指向明確的問題，接軌學生的認知基礎，這樣才能夠激發學生的學習熱情，引發學生思考，喚醒學生的主動探究意識。

在教學《空氣占據空間》一課時，教師首先拿出一個空的塑料盒，它可以用來收納物品，幫助學生建立空間的概念，然后將木塊逐個裝入盒中至裝滿，幫助學生構建“物體可以占據空間”的概念。

此時啟發學生思考關鍵問題：如果一定要再放一個木塊到盒子里，應該怎么辦？學生積極思考想辦法，得出結論：必須拿出一個木塊才能再放進一個木塊。由此引導學生總結：當一定的空間被完全占據時，其他的物體要想再進去，必須先把里面的物體拿出來，騰出一些空間。這個結論為下面的活動做好了鋪墊。教師再出示一個裝滿水的塑料瓶，追問：還能再加水進去嗎？通過實踐與思考，學生意識到木塊和水都會占據空間，但當有限的空間被完全占據時，如果還想再放東西進去必須為它騰出一些空間。在此基礎上，學生提出：可以將瓶中的水倒出來，將空間騰出來。

把塑料瓶中的水倒出來以后，教師順勢將帶有橡膠塞的漏斗塞入瓶口，問學生：現在能加水進去嗎？在前面的活動中，瓶中水倒出后，瓶內空間已經被騰出，因此多數學生認為現在可以加水進去了。此時，教師并不急于讓學生動手實踐，也沒有針對學生的想法進行評價，而是拿出另外一個同樣裝滿水的塑料瓶，然后將綁在吸管上的氣球穿過橡膠塞塞入瓶口，并提出問題：瓶中的氣球能吹大嗎？很顯然，學生認為不能。教師演示將瓶中水直接倒掉，再把氣球放進去，塞緊橡膠塞，提問：現在氣球能吹大了嗎？如果能，你覺得它能吹多大？學生積極思考，紛紛發表想法，有的認為無法吹大，有的認為能吹大，且能吹到瓶子那么大。

在這一環節中，教師根據學生的認知基礎，一步步設計關鍵問題，引發學生積極思考，并引導學生針對問題展開后續的有效探究。

二、緊扣認知誤區設計問題，深化思維

學生在學習過程中常常會存在一定的認知誤區，因為學生在進行科學探究前并不是一張白紙，他們頭腦中往往會產生一些在生活經驗中積累而形成的對事物的認知。這些主觀形成的認知可能是正確的，也可能是錯誤的，而這些認知勢必會影響其對新的概念的認知結果。因此，在進行探究活動時，教師要認真思考教學內容，預設學生可能已經擁有的錯誤認知，并通過精心設計關鍵問題來幫助學生消除原有錯誤觀念，走出認知誤區，并且建立新的認知。在這一過程中，學生的思維將會得到進一步發展和深化。

在此課中，緊接上一環節，學生在思考預設的基礎上開展了實踐探究。他們紛紛鼓足勁去嘗試吹大瓶中的氣球，卻發現氣球吹不大（只能吹大一點點），沒有像預想的那樣吹到緊挨瓶子內壁的大小。這里其實引出了學生的一個錯誤認知：塑料瓶中的水已經全部倒掉了，瓶子里沒有東西，空間已經被騰出來了，氣球一定能吹大。這也就引發了學生的認知沖突，教師順勢拋出問題：為什么氣球沒有吹到想象中那么大呢？學生積極思考，并嘗試解釋。有的學生開始意識到：瓶子里的水雖然倒掉了，但其實還有空氣存在，而一直被忽略的看不見摸不著的空氣可能也會占據空間。

教師接著引導學生思考：難道看不見摸不著的空氣也能占據空間嗎？如果是這個原因，那你有辦法把瓶中的氣球吹大嗎？學生積極思考，提出了很多辦法，如在瓶子上扎洞、將橡膠塞拔出來等，并嘗試利用各種辦法將瓶中氣球吹大。學生在思考的基礎上進行嘗試，最終成功地將氣球吹大了。為什么現在氣球能吹大？教師組織學生對各種方法進行比較、分析，發現這些方法有一個共同點——都能讓瓶子里的空氣跑出來，騰出一些空間。這個活動顛覆了學生之前的錯誤認知，幫助學生建立了“空氣也能占據空間”的概念。

至此，學生對前面認為的“能通過漏斗加水進瓶子里”進行了重新思考：到底還能不能加水進去？有了前面吹氣球活動的發現，一部分學生意識到瓶內也有占據空間的空氣，盡管瓶子里的水已經倒出來了，但水還是加不進去。通過實踐操作后發現，果然水很難流進瓶子里。為什么水現在很難流進去？有辦法讓水流進去嗎？學生嘗試在瓶子上扎洞或是把漏斗橡膠塞拔出來。這般操作之后，水果然就能流進瓶子里了。此時，教師又提出了問題：現在你知道一開始水流不進去的原因了嗎？學生很容易想到原因是空氣占據了瓶子里的空間。在這一環節中，教師結合學生的認知誤區精心設計教學環節，通過一系列關鍵問題引導學生思考，指引著學生的思維路徑，學生的認知也經歷了一個逐步修正和完善的過程。

三、結合思維難點設計問題，活躍思維

在教學中，一個好的探究問題，應能為學生提供一個好的思考和探究的情境。同時，一個探究問題如果能使難點得到突破，就會使學生的認識產生質的飛躍，活躍其思維。所以，教師可以結合教學內容及學生思維難點設計關鍵探究問題，促使學生積極深入地思考，使其思維的發散性和活躍性得到發展。

在此課的教學中，探究活動中出現了這樣的現象：（1）瓶中的氣球并不是完全不能吹大，而是能吹大一點點;（2）水并不是完全不能進入瓶中，而是能流進去一點點。這些現象往往會被教師直接忽略，甚至當學生質疑時也被略過。科學應該求真，教師應該抓住這一現象并嘗試發掘此現象與后續科學知識的內在聯系。當這些現象引發學生質疑：瓶子里的空氣并沒有跑出去，為什么漏斗中的水還能流進瓶內一點呢？為什么瓶內的氣球還能被吹大一點呢？這時，教師并不急于揭曉答案，而是提供了注射器給學生充分地玩，看看在玩中能不能有所發現。首先，向外拉活塞到紅線標記處，這時針筒內充滿了空氣;其次，針筒口豎直向下抵住橡膠塞，一手扶住針筒，另一手向下按壓活塞，觀察活塞位置有什么變化;最后，保持針筒口抵住橡膠塞，松開按壓活塞的手，看活塞位置又有什么變化，并體會手上的感覺。學生不是漫無目的地玩，而是帶著問題去玩：向下按壓活塞，你看到了什么？松開按壓活塞的手，你又看到了什么？這說明什么呢？學生在活動中發現：當向下按壓活塞時，活塞的位置下降了，但是松開手以后，活塞又回到原處。在這一過程中，空氣的多少，也就是空氣的量并沒有變化。這一現象說明空氣占據空間的大小是可以改變的，也就是空氣可以被壓縮。有了這個發現，學生就很容易解釋前面實驗中現象產生的原因：由于瓶內的空氣被壓縮，騰出了一些空間。

科學應該求真，前面活動中出現的現象“氣球能吹大一點”“水能流下一點”該如何解釋呢？當學生產生疑惑無法解釋時，教師又嘗試通過新的活動讓學生尋找答案。這樣一方面培養了學生善于發現的精神，另一方面也能幫助學生更好地理解空氣可以被壓縮的特點。通過玩注射器的活動，學生順利地認識到空氣占據空間的多少可以改變，即空氣可以被壓縮，建構了新的概念，實現了對難點的突破，思維也進一步活躍起來。

四、拓展知識應用設計問題，延伸思維

知識概念的獲得并不是學習的主要目的，重要的是讓學生在實際生活中應用知識解決問題。在科學課堂教學時，科學知識的掌握并不是課堂的終點，在學生習得科學概念以后，針對探究學習內容、拓展知識應用來設計問題，可以為學生提供更多的思考契機，歷練學生的科學認知能力。學生在應用所學知識解決實際問題的過程中，思維得到延伸，思路得到拓寬，學習認知得到升華。

這節課，在學生進行了充分的探究活動，習得了空氣占據空間、空氣可以被壓縮的知識及建構起相應概念后，教師通過表演一個魔術活動將探究推向更深處。“聽話的乒乓球”：用手按住一個去掉瓶底但有蓋的塑料瓶，罩住浮在水面的一個乒乓球，用力將塑料瓶按下去，乒乓球被壓入水底，教師悄悄松開手，此時乒乓球又慢慢浮上水面。此時，教師提出了新的問題：誰知道老師是怎么做到讓乒乓球聽話先沉后浮的？學生結合前面學習的知識嘗試解釋，師生一起進行魔術揭秘：剛開始瓶中有空氣，所以乒乓球下沉，塑料瓶蓋上有預留的小孔，松開手后，瓶內空氣慢慢跑出來，乒乓球就浮上來了。思考并未就此止步，教師接著布置挑戰任務：現在乒乓球在瓶子高度7厘米處的位置，你有辦法讓乒乓球停在瓶子的任意位置，比如高4厘米處、10厘米處嗎？這個挑戰任務將課堂氣氛推向高潮，學生積極想辦法并踴躍嘗試。一個個有梯度的關鍵問題的設計，在學生積極思維的同時，使其進一步將知識內化并形成智慧，指引著學生思維的發展。

科學教學活動的開展以探究為中心，而探究的實現以問題為起點。縱觀本節課的教學，教師能立足學生的需要和教學的需要，設計一系列關鍵問題，使學生在問題的引領下，逐步展開思考、探究，在問題解決的過程中獲得有價值的科學知識，提升科學思維能力。

在科學課的教學中，精心設計關鍵問題是引導學生進行有效探究學習的一種有效舉措，是旨在指引學生思維發展路徑的一種探索。一個好的關鍵問題，不僅需要教師認真解讀教學內容、厘清科學概念，而且需要教師把握學生的認知規律、了解學生的思維特點。所以，教師要在實際教學中多方位、多角度精心設計關鍵問題，指引學生的思維發展。