基于高階思維能力培養(yǎng)的小學(xué)科學(xué)探究問題串思考

福建省福安市逸夫小學(xué) 趙映輝

根據(jù)新課標(biāo)要求，小學(xué)生以科學(xué)探究問題作為培養(yǎng)高階思維能力的重點，然而現(xiàn)實中很多問題仍存在于小學(xué)生學(xué)習(xí)過程中。一方面，教師在教學(xué)過程中過于強調(diào)實驗操作過程與探究方法，使得學(xué)生缺少逐步探索科學(xué)知識的快樂，從而導(dǎo)致思維過程引領(lǐng)的缺失；另一方面，模式化和扁平化模式已經(jīng)不能很好地適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)要求，它們會局限學(xué)生的思維，影響學(xué)生高階思維的形成。

一、高階問題及問題串的意義與關(guān)聯(lián)

現(xiàn)階段能夠在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中使用的問題串有以下四種類型：（1）探究問題串。這類問題串是教師采取情境化設(shè)計融入探究問題的教學(xué)中，使得學(xué)生能夠在設(shè)置的情境中發(fā)掘科學(xué)問題，然后解決問題。（2）并列問題串。這類問題串是讓學(xué)生在知識中尋找和發(fā)現(xiàn)其中包含的并列關(guān)系。（3）延展問題串。該問題串是教師通過向?qū)W生設(shè)置許多指引性的問題，從而幫助學(xué)生了解和更好地掌握所學(xué)的知識，并使其能夠構(gòu)建宏觀知識框架與結(jié)構(gòu)。（4）遞進(jìn)問題串。由教師設(shè)置許多小問題，這些問題在難易程度上構(gòu)成遞進(jìn)關(guān)系，讓學(xué)生的理解與認(rèn)識逐層遞進(jìn)。

學(xué)生的認(rèn)知能力與心智活動決定了其高階思維能否快速成型，擁有高階思維的學(xué)生可以快速處理各類復(fù)雜問題。高階思維雖然建立在低階思維之上，但二者培養(yǎng)路線互不影響，也就是說對于學(xué)生思維的培養(yǎng)可以跳過低階思維直接進(jìn)行高階思維培養(yǎng)。小學(xué)科學(xué)教育的實質(zhì)是使學(xué)生按照情境觀察，再將對于科學(xué)的認(rèn)知整合起來進(jìn)行總結(jié)，若能善用問題串并以此為基點，可以高效快速地培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。

高階思維是指在高認(rèn)知水平上產(chǎn)生的心智活動及高層次的認(rèn)知能力，是將創(chuàng)造、實踐、分析的思維能力相結(jié)合運用。對學(xué)生高階思維的培養(yǎng)應(yīng)該融入實際教學(xué)過程中，讓學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中不斷建立高階思維。小學(xué)科學(xué)教學(xué)主要是通過各種實驗，讓學(xué)生進(jìn)行實驗觀察之后對科學(xué)概念進(jìn)行學(xué)習(xí)歸納，通過在科學(xué)概念的總結(jié)歸納中分析問題、綜合問題以及開展創(chuàng)作等的過程對學(xué)生進(jìn)行高階思維的培養(yǎng)。高階思維的培養(yǎng)離不開學(xué)生的思維活躍，學(xué)生在日常學(xué)習(xí)生活中難免會對部分問題產(chǎn)生疑問，而這些疑問既提升了學(xué)生的思維能力，又有助于問題串的產(chǎn)生。一個問題串是否有效，往往取決于問題提出者邏輯是否縝密。問題串對于提升學(xué)生高階思維能力來說就像一塊敲門磚，它會慢慢引導(dǎo)學(xué)生的思維走向預(yù)先設(shè)計好的路線，可以節(jié)省大量時間，提高教學(xué)效率，由此可見問題串的重要性。在十分看重探究過程的科學(xué)學(xué)科中，設(shè)置問題串能夠激發(fā)學(xué)生主動探索問題的積極性，不僅促進(jìn)了教師在教學(xué)中提升學(xué)生的高階思維能力，而且與當(dāng)前學(xué)科教學(xué)的發(fā)展趨勢相吻合。

二、構(gòu)建小學(xué)科學(xué)探究問題串學(xué)習(xí)共同體

小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師在設(shè)計探究問題串的過程中，要注重問題之間的關(guān)聯(lián)度與坡度，靈活地將問題串應(yīng)用到實際教學(xué)中去，讓問題與問題之間形成并列、遞進(jìn)、因果以及發(fā)散等邏輯關(guān)系。讓學(xué)生在解決問題的過程中提升整體認(rèn)知，引導(dǎo)學(xué)生突破難點，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生更加快樂有效地學(xué)習(xí)，在快樂學(xué)習(xí)的過程中對學(xué)生宏觀、全面以及縝密的思維方式進(jìn)行培養(yǎng)，實現(xiàn)探究問題串的教學(xué)效果。教師要在實際教學(xué)中以促進(jìn)學(xué)生高階思維能力的培養(yǎng)和發(fā)展為出發(fā)點和落腳點，結(jié)合學(xué)生的實際學(xué)情，圍繞探究主題來進(jìn)行問題串的設(shè)置，構(gòu)建多維、開放以及和諧的學(xué)習(xí)共同體，加強教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的互動，搭建探究式學(xué)習(xí)階梯環(huán)境，有效促進(jìn)學(xué)生高階思維能力的培養(yǎng)。

在探究問題串學(xué)習(xí)共同體的建設(shè)中，教師要遵循以下原則。首先，以情境為抓手。學(xué)生在開展探究學(xué)習(xí)時，已經(jīng)具備一定的科學(xué)概念及相關(guān)背景知識。教師在探究學(xué)習(xí)開展中要能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望及探究熱情，才能保障探究學(xué)習(xí)的有效開展。因此，教師要以探究情境為抓手，在教學(xué)過程中創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和好奇心，喚醒學(xué)生的科學(xué)概念，從而調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，以問題為核心。小學(xué)生由于其年齡特點，對任何事物都具有較強的好奇心理，這也是小學(xué)生熱衷于科學(xué)探究活動的動力源泉。教師要善于抓住學(xué)生的心理，以學(xué)生的問題為核心開展探究教學(xué)，讓學(xué)生在身臨其境的探究過程中分析和解決問題，增強學(xué)生的探究體驗，激勵學(xué)生更加深入地探究、評價以及創(chuàng)造等。再次，以學(xué)生思考為動力。教師在探究問題串的設(shè)置中要圍繞中心問題，以層層遞進(jìn)的問題設(shè)置方式，使問題串環(huán)環(huán)相扣，形成整體，讓學(xué)生開展系統(tǒng)化的探究訓(xùn)練，激發(fā)學(xué)生在交流互動過程中發(fā)現(xiàn)新問題，發(fā)表新見解，敢于質(zhì)疑，并能深入思考，從而有效解決問題。最后，以學(xué)生的學(xué)習(xí)為目標(biāo)。教師在開展科學(xué)探究教學(xué)活動的過程中，要對學(xué)生的思維特征進(jìn)行深入了解及研究，結(jié)合學(xué)生實際情況設(shè)置具有層次性、開放性的問題，讓學(xué)生的探究學(xué)習(xí)由淺入深、循序漸進(jìn)地進(jìn)行。引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維，讓學(xué)生能夠在探究學(xué)習(xí)過程中更加深入地理解所學(xué)知識，提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果的同時促進(jìn)學(xué)生高階思維能力的培養(yǎng)。

三、各類問題串的設(shè)計策略及思考

（一）并列式問題串

并列式問題串中，教師展示的問題內(nèi)部包含并列關(guān)系，問題與問題內(nèi)部無高低區(qū)分，適合在低年級科學(xué)教學(xué)中使用。學(xué)生以探索者的身份參與探究，以探究問題為基礎(chǔ)批判地剖析自身身份，將主觀情感融入探究活動，使自身的思維隨著不同問題而發(fā)生變化，此為提升學(xué)生高階思維能力的有效方式。比如，教學(xué)“觀察一棵植物”時，教師可以設(shè)置以下問題：“假如你是那棵樹，為了你能茁壯生長，你會長出哪些結(jié)構(gòu)？你會如何選擇生長環(huán)境和條件？”且在恰當(dāng)?shù)臅r機提出以下問題串：“（1）你選擇大葉片還是小葉片？（2）你選擇向深處扎根還是在淺層？（3）你選擇在土壤肥力充足處發(fā)育還是貧瘠處發(fā)育？”教師通過設(shè)置問題，使學(xué)生在情境中受問題串的指引而思考植物生理結(jié)構(gòu)與生長環(huán)境。學(xué)生從探索者轉(zhuǎn)變成研究對象，以一棵植物的視角進(jìn)行思考。部分學(xué)生選擇大葉片，因為這樣可以接收更多的陽光；部分學(xué)生選擇土壤肥沃的淺層發(fā)育，因為養(yǎng)料充足且空氣質(zhì)量佳，能長得更快、更好。

以上三個問題屬于并列關(guān)系，它們的邏輯性相對較弱，有利于小學(xué)階段的低階思維培養(yǎng)，并且能促使學(xué)生將問題向更深層次思考。當(dāng)我們將學(xué)生的主觀能動性充分調(diào)動起來，那么學(xué)生將會自主探究，主動發(fā)現(xiàn)并解決問題，甚至開創(chuàng)性地提出問題。這樣一來，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力就變得相對簡單了。

（二）探究式問題串

探究式問題串是學(xué)生在模擬情景下，通過學(xué)習(xí)與思考來構(gòu)建自我知識框架的過程，此過程能夠幫助學(xué)生形成正確的探索科學(xué)的理念與方式。教師要學(xué)會在日常生活中引領(lǐng)學(xué)生觀察并發(fā)現(xiàn)問題，多問多想，有利于學(xué)生構(gòu)建知識框架。探究式問題串往往有多個解，因此教師可以引導(dǎo)學(xué)生從多個角度對問題進(jìn)行分析，幫助學(xué)生培養(yǎng)高階思維。例如，在教學(xué)“聲音的高與低”時，不同長度的尺子可以發(fā)出不同的音調(diào)，對于這類有趣的現(xiàn)象，學(xué)生會產(chǎn)生很多疑問，教師此時引導(dǎo)學(xué)生提出問題：“為什么同一把尺子彈起來產(chǎn)生的音調(diào)高低不同呢？導(dǎo)致音調(diào)不同的原因是什么？”為解答學(xué)生提出的問題，教師設(shè)置了問題串：“（1）伸在桌子外面部分長的音調(diào)高還是短的音調(diào)高？（2）彈尺子時力度大與力度小，哪個音調(diào)高？（3）在尺子伸出桌子長度一致且彈尺子的力度一致的條件下，長尺子音調(diào)高還是短尺子音調(diào)高？（4）進(jìn)行上述探究實驗并剖析總結(jié)，能夠得到什么結(jié)論？”

教師引導(dǎo)學(xué)生對問題進(jìn)行實驗，分析問題并得出結(jié)論，回答前面提出的問題，提升學(xué)生綜合運用多維思考的能力。例如，問題（3）需要學(xué)生嚴(yán)格控制變量，準(zhǔn)確進(jìn)行實驗操作，才能得出正確結(jié)論。問題（4）引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行批判性、推理性思維，推動學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。學(xué)生面對同一情境下不同結(jié)果時善于提出問題，經(jīng)過實踐、剖析、思考、總結(jié)等思維過程，最后得出尺子音調(diào)高低與尺子的震動頻率即尺子伸出桌子外的長度的關(guān)系：尺子伸出桌外的長度不同引起振動頻率的快慢，致使音調(diào)有高有低，構(gòu)建起“聲音音調(diào)的高低取決于物體振動頻率快慢”的科學(xué)觀點。引導(dǎo)學(xué)生在實踐過程中認(rèn)識與思考的學(xué)習(xí)活動，是提升學(xué)生高階思維的核心方法。

（三）遞進(jìn)式問題串

教師在設(shè)置問題串時可以適當(dāng)增加問題難度，尤其是遞進(jìn)式問題串，這類問題串可以循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生思維的發(fā)展方向，對提升學(xué)生的高階思維能力有顯著效果。遞進(jìn)式問題串實質(zhì)上是讓學(xué)生在逐漸復(fù)雜化的問題中找到學(xué)習(xí)興趣，并讓學(xué)生在層層深入、逐漸深化的教學(xué)問題中構(gòu)建自己的知識框架，從而培養(yǎng)高階思維能力。例如，在教學(xué)“面包發(fā)霉了”一課時，教師設(shè)計了原始問題：“面包發(fā)霉需要什么條件呢？”引出之后三個問題分支：“（1）沒有水且沒有空氣的環(huán)境中，面包會發(fā)霉嗎？（2）如果只滿足有水或有空氣其中之一的條件下，面包會發(fā)霉嗎？（3）有水且有空氣的條件下，面包會發(fā)霉嗎？”這三個問題分支間在邏輯上是遞進(jìn)的。教師設(shè)置三種問題變量“二者均不包含”“二者只包含其中之一”以及“二者均包含”為遞進(jìn)關(guān)系的問題串，探究空氣與水這兩個因素與面包發(fā)霉現(xiàn)象的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生觀察、剖析、總結(jié)，得出“面包發(fā)霉需要同時滿足有水和空氣”的結(jié)論，使思維方式逐步從低階向高階邁進(jìn)。

教師設(shè)置遞進(jìn)式問題串可以幫助引導(dǎo)學(xué)生逐步向問題深處思考，在探究實驗的各個環(huán)節(jié)捕獲蘊藏在現(xiàn)象內(nèi)部的科學(xué)道理，提高學(xué)生思考的嚴(yán)密性和邏輯性。

（四）延展式問題串

教師設(shè)置延展式問題串有利于促進(jìn)學(xué)生思維的廣度與深度，延展式問題串主要在知識的加強與擴展階段教學(xué)中使用，便于學(xué)生在復(fù)習(xí)已有知識的前提下，構(gòu)建知識的宏觀化結(jié)構(gòu)，鉆研難點與重點。

例如，在教學(xué)“馬鈴薯在液體中的沉浮”一課時，教師設(shè)置以下延展式問題串：“（1）不同物體在水中的沉浮狀態(tài)是不同的，這是為什么？（2）為什么同一物體，比如馬鈴薯，在清水中是沉下去的，在鹽水中卻浮起來？（3）思考上述問題我們能得到什么結(jié)論？”教師引導(dǎo)學(xué)生思考并討論以上問題串，設(shè)計實驗方案、進(jìn)行現(xiàn)象剖析、總結(jié)實驗現(xiàn)象，實現(xiàn)學(xué)生思維的縱向和橫向的拓寬。

以上問題在邏輯上是延伸的，問題（2）是在問題（1）基礎(chǔ)上的延伸，問題（3）與問題（1）和問題（2）在邏輯上是遞進(jìn)的。教師設(shè)置在生活中常見的延伸實驗，設(shè)置延展式問題，有利于拓展學(xué)生思考問題的廣度與深度，使學(xué)生加深對密度概念的認(rèn)識，同時促進(jìn)學(xué)生對于固體、液體密度大小的認(rèn)知加深。

延展式問題串以深刻剖析問題為核心，通過逐步擴展現(xiàn)象與本質(zhì)來幫助學(xué)生認(rèn)識與吸收科學(xué)知識。學(xué)生通過對現(xiàn)象與本質(zhì)的探究，提高了自身多維縱向與橫向的思維能力，促進(jìn)高階思維能力向更深層次提升。

另外，教師在問題串的設(shè)計中還要結(jié)合學(xué)生的實際生活進(jìn)行，讓學(xué)生將所學(xué)的知識和實際生活經(jīng)驗相結(jié)合，有利于學(xué)生理解掌握知識，提升學(xué)生解決實際生活問題的能力。同時，更有利于學(xué)生分析、對比、理解、歸納以及實踐能力運用到學(xué)習(xí)當(dāng)中，從而提升學(xué)生的高階思維能力。因此，在小學(xué)科學(xué)探究教學(xué)活動開展中，教師要深入學(xué)生的實際生活，在問題串的設(shè)計中融入學(xué)生的實際生活內(nèi)容，讓學(xué)生能夠有據(jù)可依，而不是天馬行空地去想象，讓學(xué)生能夠結(jié)合自身的生活經(jīng)驗以及對生活的了解，更加自主獨立地進(jìn)行問題的分析及解決。學(xué)生能從生活中發(fā)現(xiàn)科學(xué)，也能將所學(xué)的科學(xué)知識應(yīng)用到實際生活中，促使學(xué)生綜合素質(zhì)能力的有效提升。例如，在“認(rèn)識水”這一課程的教學(xué)中，教師問題串的設(shè)計可以圍繞實際生活進(jìn)行，如：“（1）我們生活中的水是什么樣子的？（2）同學(xué)們是怎樣區(qū)分牛奶和水的？（3）我們生活中能和水融合的東西有哪些？不能和水融合的東西有哪些？等等?！蓖ㄟ^這樣的問題設(shè)置，學(xué)生在探究思考的過程中能夠?qū)⒅R和生活相結(jié)合，不僅對探究學(xué)習(xí)的興趣和積極性大大提升，還能結(jié)合自己所了解的生活內(nèi)容進(jìn)行更加深入的探究學(xué)習(xí)，從而更好地理解教學(xué)內(nèi)容，也能在生活中遇到此類問題時應(yīng)用所學(xué)知識來解決問題，有效促進(jìn)學(xué)生高階思維能力的提升。

綜上所述，小學(xué)科學(xué)教學(xué)中以提高學(xué)生高階思維能力為前提，將各類問題串與小學(xué)科學(xué)教學(xué)相結(jié)合，不僅可以激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以使學(xué)生學(xué)會自主思考、敢于質(zhì)疑、敢于提問。因此，小學(xué)科學(xué)教師在進(jìn)行教學(xué)活動時，要把握小學(xué)生的求知心理，善于運用問題串，全面提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和綜合水平。