開展問題驅(qū)動式教學培養(yǎng)學生模型建構(gòu)思維能力

◇劉 雪（北京：中國人民大學附屬小學）

本文以問題驅(qū)動教學研究身體的運動過程，通過提取課程知識點，設置階段性的驅(qū)動問題。問題與教學環(huán)節(jié)緊密銜接，由整體的運動系統(tǒng)到上肢的骨、關(guān)節(jié)、肌肉，再由上肢骨、關(guān)節(jié)、肌肉的配合運動演繹至整個身體運動系統(tǒng)的運動過程，借助豐富的科學資源和教學活動培養(yǎng)學生的模型建構(gòu)思維能力。

一、引言

科學學科核心素養(yǎng)包括科學概念觀念與應用，科學思維與創(chuàng)新，科學探究與交流，科學態(tài)度與責任。其中，科學思維是科學學科核心素養(yǎng)的核心，所以學科素養(yǎng)強調(diào)學生科學思維的發(fā)展。其培養(yǎng)途徑主要包括模型建構(gòu)、科學推理、科學論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等基本要點。這些科學思維在課堂上均可以借助模型建構(gòu)潛移默化地滲入學生的思維中，與教學過程相生相伴。本課教學內(nèi)容屬于生命科學領域，模型建構(gòu)的科學思維方法能夠使生物事實直觀化、簡單化，幫助學生理解和構(gòu)建概念，也為學生認識事物提供新的思路和方法。

二、問題驅(qū)動式教學

有效的提問可以啟迪學生思維，在促進學生智力發(fā)展和提升記憶力方面起到關(guān)鍵的作用。問題驅(qū)動教學法即基于問題的教學方法，是一種以學生為主體、以專業(yè)領域內(nèi)的各種問題為學習起點，以問題為核心規(guī)劃學習內(nèi)容，讓學生圍繞問題尋求解決方案的一種學習方法。教師在此過程中的角色是問題的提出者、課程的設計者以及結(jié)果的評估者。問題驅(qū)動教學法能夠提高學生學習的主動性，提高學生在教學過程中的參與程度，容易激起學生的求知欲，活躍其思維。

《身體的運動》這一課以“身體的哪些部位參與了運動？”“上肢的骨、關(guān)節(jié)和肌肉長什么樣？”“上肢的骨、關(guān)節(jié)與肌肉是怎樣配合運動的？”“身體其他部位的骨、關(guān)節(jié)和肌肉是怎樣配合運動的？”等做主要驅(qū)動性問題，結(jié)合模型建構(gòu)培養(yǎng)學生的類比、演繹、分析等科學思維能力。

三、問題驅(qū)動教學的實踐

（一）教學內(nèi)容分析

教科書引導學生在肢體運動過程中體會骨、關(guān)節(jié)、肌肉的功能，通過制作模型進一步理解肢體完成運動的過程，培養(yǎng)學生的建模意識和能力。本課重在讓學生認識骨、關(guān)節(jié)、肌肉的協(xié)同工作，為學生逐步建立“人體由多個系統(tǒng)組成，各系統(tǒng)分工配合，共同維持生命活動”的概念搭建階梯，培養(yǎng)學生用系統(tǒng)的、聯(lián)系的思維方式認識世界。至于骨、關(guān)節(jié)、肌肉的概念及具體名稱，無須學生記憶。

（二）問題驅(qū)動式教學法分析

課程分“情境引入”“初步探究”“深入探究”和“拓展應用”四個環(huán)節(jié)，模型建構(gòu)貫穿課堂，每個環(huán)節(jié)有相應的驅(qū)動型問題用于培養(yǎng)學生的科學思維。

教學入課環(huán)節(jié)，創(chuàng)設真實情境，教師帶領學生做室內(nèi)操。繼而提出課程第一個驅(qū)動性問題：身體的哪些部位參與了運動？本環(huán)節(jié)的設計意圖是由學生熟悉的室內(nèi)操引入，可以讓學生輕松自然地進入課堂，思維很容易聚焦到“身體的運動”，為后面的探究活動奠定了重要基礎。

初步探究環(huán)節(jié)，由全身的運動系統(tǒng)聚焦到上肢的部位。驅(qū)動型問題為：上肢的骨、關(guān)節(jié)、肌肉長什么樣？對原型的了解即觀察模型是模型建構(gòu)的基礎，本環(huán)節(jié)的設計意圖是讓學生通過外部觸摸上肢以及觀察上肢的內(nèi)部結(jié)構(gòu)兩個活動，清晰上肢內(nèi)部的結(jié)構(gòu)組成、特點以及連接方式。

在此基礎上，提出問題3：上肢的骨、關(guān)節(jié)和肌肉是怎樣配合運動的？結(jié)合上一環(huán)節(jié)，本課采用模型建構(gòu)的方式發(fā)展學生科學思維，原型觀察（外部觀察與內(nèi)部觀察相結(jié)合，靜態(tài)觀察與動態(tài)觀察相結(jié)合）—提出問題—做出假設—模型建構(gòu)—原型解釋—原型應用，讓學生一步步了解科學探究的過程，引導學生思維類比與演繹能力發(fā)展。

在最后的拓展提升環(huán)節(jié)，提出問題4：身體其他部位的骨、關(guān)節(jié)和肌肉是怎么配合運動的？學生做踢腿動作，分析下肢骨、關(guān)節(jié)邊界和肌肉的配合過程，進而認識到全身的運動過程，從局部到整體培養(yǎng)學生的思維演繹能力。

（三）教學過程主要環(huán)節(jié)

1.創(chuàng)設真實情境，聚焦學生思維

想要激發(fā)學生對一節(jié)課的好奇心和求知欲，創(chuàng)設真實情境是一個強有力的導入方法。真實情境導入不僅可以縮短學生與教學內(nèi)容、教師的距離，形成最佳的情緒狀態(tài)，還能有效地維護學生認知心理平衡、激發(fā)學習動機、啟迪思維、培養(yǎng)學習能力，使學生真正地成為學習主體，主動獲得全面發(fā)展。

（1）真實情境入課

基于真實情境的教學指的是創(chuàng)設與學生生活環(huán)境、知識背景相關(guān)的、有社會現(xiàn)實意義的真實情境，來呈現(xiàn)教學任務?！渡眢w的運動》這一課選用學生熟悉的校園室內(nèi)操入課，為使教學情境更加真實，由教師帶領學生一起參與?；顒咏Y(jié)束后，師生互相交流運動過后身體有什么感覺，進而提出本課的第一個驅(qū)動性問題“身體的哪些部位參與了運動？”本環(huán)節(jié)真實有效，由熟悉場景入課，學生注意力更容易集中。

（2）學生思維聚焦

跳操過程學生真參與、真體驗、真感受，活動與問題循序漸進，緊密銜接，將學生思維逐步聚焦身體的運動。先是讓學生真實感受身體運動后的變化，再根據(jù)身體的變化說出參與運動的部位，本環(huán)節(jié)的問題為發(fā)散性問題，同樣也是對學生的一個前測。學生最直接的感受是運動后呼吸加快，所以很容易說出心臟、血液等身體器官名詞。為更大程度地發(fā)散學生思維，引發(fā)學生思考，在專業(yè)教室內(nèi)放置了許多人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型，如消化系統(tǒng)掛圖、人體骨骼圖、人體呼吸系統(tǒng)模型、人體內(nèi)臟器官結(jié)構(gòu)模型等。

學生的回答體現(xiàn)出對身體的了解程度，鑒于四年級學生已經(jīng)學過和知曉消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)，教師可簡單從學生的回答中提煉出已有舊知，并在此基礎上聚焦本課主題，即身體運動的主體為骨、關(guān)節(jié)、肌肉，并說明骨、關(guān)節(jié)與肌肉共同組成了人體的運動系統(tǒng)。

2.問題驅(qū)動教學，模型建構(gòu)思維

本環(huán)節(jié)再一次聚焦學生的目光，由整體的運動系統(tǒng)聚焦到局部的骨、關(guān)節(jié)、肌肉。運動系統(tǒng)的骨、關(guān)節(jié)、肌肉分布在身體的各個部位，一節(jié)課的時間無法將其研究完全，所以選擇人體的上肢部位作為研究對象，讓學生通過研究上肢內(nèi)部骨、關(guān)節(jié)、肌肉的配合運動來了解全身運動的過程。教師在此處提出本節(jié)課第二個驅(qū)動性問題：上肢的骨、關(guān)節(jié)、肌肉分別長什么樣？然而無論從現(xiàn)實因素還是教學方面的考慮，課堂都無法直接呈現(xiàn)上肢運動過程中，骨、關(guān)節(jié)、肌肉的協(xié)作運動，所以在這一環(huán)節(jié)選擇適當?shù)牟牧夏M上肢部位，用所做的上肢模型模擬屈臂運動過程，從而培養(yǎng)學生的模型建構(gòu)思維。

（1）原型觀察

建構(gòu)模型的首要任務就是充分了解、分析研究對象，即原型。從原型的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、功能等方面出發(fā)，提煉出它的本質(zhì)特征和重要因素。所以在制作上肢模型之前，本節(jié)課選擇讓學生通過外部感知和內(nèi)部分析對上肢的骨、關(guān)節(jié)、肌肉有足夠的了解。

由外向內(nèi)，學生先是隔著皮膚從外部初步感知上肢骨、關(guān)節(jié)、肌肉的特點。通過生生互動描述出骨具有堅硬、肌肉具有彈性、關(guān)節(jié)具有靈活等特點。教師繼而問出問題：從外部可以感知特點，那么有幾塊骨、關(guān)節(jié)、肌肉，它們分別長什么樣子呢？這一問題將學生思維由淺顯的外部觀察引入內(nèi)部探究。ppt 出示上肢內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，學生觀察圖片了解上肢骨、關(guān)節(jié)、肌肉的名稱和具體形狀以及連接方式，并對照圖片再次感知自己的上肢，借助圖片向?qū)W生介紹上肢。

本環(huán)節(jié)學生外部感知特點，內(nèi)部認識具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系。雖然圖片與真實上肢是不同的存在形式，但上肢內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖片與原型在描述物體方面具有相似性。所以，學生在模型與原型的對比等教學活動中鍛煉了自身的思維比較能力和分析能力。

（2）提出問題

學生雖然通過種種觀察方法已經(jīng)對上肢的骨、關(guān)節(jié)、肌肉有了深入的了解，但運動是骨、關(guān)節(jié)、肌肉的配合，不是靜態(tài)的，所以要研究動態(tài)的骨、關(guān)節(jié)、肌肉。因此，本環(huán)節(jié)通過舉啞鈴活動，逐步讓學生發(fā)現(xiàn)本節(jié)課的核心問題。

學生充分觀察原型后，對上肢的骨、關(guān)節(jié)、肌肉有了充分的了解。教師深入引導，通過剛才的觀察活動，學生已經(jīng)知道了靜態(tài)的骨、關(guān)節(jié)、肌肉長什么樣，是怎么連接的。繼而提出本節(jié)課第二個驅(qū)動性問題：身體運動時，骨、關(guān)節(jié)、肌肉是動起來的，它們是怎么配合完成運動的呢？讓學生舉起啞鈴，感受骨、關(guān)節(jié)、肌肉運動時的變化，說一說它們是怎樣配合完成屈臂運動的。

本環(huán)節(jié)與上一環(huán)節(jié)緊密銜接，由靜態(tài)觀察到動態(tài)分析，學生帶著問題有目的性地去實驗探究，更有利于聚焦學生思維，提升學生的專注力。

（3）做出假設

假設是研究者根據(jù)經(jīng)驗事實和科學理論對所研究問題的規(guī)律或原因做出的一種推測性論斷和假定性解釋，是在進行研究之前預先設想的、暫定的理論。簡單地說，也就是研究問題的暫時答案。學生針對上述問題所做出的假設就是根據(jù)外部觀察屈臂運動時獲得的已有經(jīng)驗事實，并在此基礎上做出合理性的假設。

在活動過程中，學生習慣性用右手舉起啞鈴，左手去感知骨、關(guān)節(jié)、肌肉的變化，小組觀察、集體討論根據(jù)原型的變化做出合理的假設。學生的假設主要有三個方面：骨帶動肌肉和關(guān)節(jié)運動；肌肉帶動骨繞關(guān)節(jié)運動；關(guān)節(jié)帶動肌肉和骨一起運動。三種假設各有不同，主要體現(xiàn)在骨、關(guān)節(jié)、肌肉驅(qū)動順序方面，但所有的回答都涉及了神經(jīng)的支配，這說明學生從一個整體的角度思考身體的運動過程。

基于事實基礎對問題做出合理性的假設，是學生思維綜合能力的體現(xiàn)，對骨、關(guān)節(jié)、肌肉各個方面、要素以及各階段進行的有效分析，為該問題的綜合假設提供了一定的材料依據(jù)，打下了良好的綜合基礎。

（4）原型驗證

模型是根據(jù)原型的結(jié)構(gòu)特點制作的，但是根據(jù)模型得到的所有解釋是否正確，最終還需回歸原型進行驗證。本環(huán)節(jié)選用雞翅作為原型來驗證學生的模型解釋。

教師拿出真實的去除皮膚的雞翅，學生描述雞翅翅根與翅中分別對應人體上肢骨、關(guān)節(jié)、肌肉的部位。教師捏翅根肌肉部分，學生觀察現(xiàn)象并描述：捏動的是雞翅翅根部位的肌肉，相當于人體上肢的肱二頭肌；帶著雞翅翅中的骨繞關(guān)節(jié)運動，相當于帶動人體上肢的橈骨和尺骨繞肘關(guān)節(jié)運動。最后教師總結(jié)：上肢肌肉接收到大腦發(fā)出的信號，帶動附著的骨繞關(guān)節(jié)運動，又因為關(guān)節(jié)的靈活性，使得身體能夠做出彎曲等動作。

結(jié)合上一環(huán)節(jié)，本課采用模型建構(gòu)的方式發(fā)展學生思維，原型觀察（外部觀察與內(nèi)部觀察相結(jié)合，靜態(tài)觀察與動態(tài)觀察相結(jié)合）—提出問題—做出假設—模型建構(gòu)—原型解釋。通過模型構(gòu)建的方式，讓學生一步步了解科學探究的過程，引導思維綜合能力和推理論證能力的發(fā)展。

（5）模型應用

模型應用的過程是將一個類似的結(jié)構(gòu)體系分析、重建，進行同一模型不同表達形式或不同模型間的轉(zhuǎn)換，模型應用有利于加深學生對知識的理解與應用，還可以掌握通過模型構(gòu)建解決實際問題的科學探究方法。

在學生已經(jīng)了解上肢運動系統(tǒng)的運動過程后，教師提出本課的第四個驅(qū)動性問題：身體的其他部位是怎樣配合運動的？做一做踢腿運動，解釋一下肢骨、關(guān)節(jié)、肌肉的配合運動。學生又一次真實體驗后，小組討論說出自己的解釋：大腿的肌肉帶動小腿的骨繞著關(guān)節(jié)在運動，并由學生補充道：由此可以推斷出，人體運動系統(tǒng)參與的所有運動都是相應的肌肉帶著骨繞關(guān)節(jié)運動。

在這一環(huán)節(jié)，學生已經(jīng)了解了上肢屈臂運動的過程，通過踢腿運動感受下肢骨、關(guān)節(jié)和肌肉的配合運動，從而認識到全身運動的過程，又實現(xiàn)了從局部到整體的思維演繹。

本課采用模型建構(gòu)的方式發(fā)展學生科學思維，原型觀察—提出問題—做出假設—原型解釋—原型應用，讓學生一步步了解科學探究的過程，通過由整體到局部，又由局部到整體的分析過程，引導學生科學思維類比與演繹能力發(fā)展。驅(qū)動性問題的設置緊密結(jié)合學生的思維培養(yǎng)，使學生在學習過程中目標明確，更大程度地促進學生的課堂參與行為和思維發(fā)展。更重要的是，驅(qū)動性問題的設置不僅使教師上課有條不紊，還能夠給學生提供一種輕松活躍的學習氣氛?！?/p>