促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的小學(xué)科學(xué)問題鏈設(shè)計(jì)

科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)要求創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)情境，設(shè)計(jì)適宜的探究問題，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，激發(fā)其積極思維。對于科學(xué)學(xué)科而言，問題是學(xué)生思維發(fā)展的“觸發(fā)器”，[1]有助于促進(jìn)他們深度學(xué)習(xí)。教師通過一系列精心設(shè)計(jì)、層層遞進(jìn)的問題鏈，引導(dǎo)學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，經(jīng)歷全身心積極參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程。[2]具體教學(xué)中，教師可以通過引入性、探究性、論證性和遷移性問題鏈的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生興趣、驅(qū)動實(shí)踐探索、磨礪深度思維、催化知識運(yùn)用，從而有效實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

一、精構(gòu)引入性問題鏈，激發(fā)深度卷入

引入性問題鏈的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于激發(fā)學(xué)生的好奇心和探索欲，使他們快速融入學(xué)習(xí)內(nèi)容中。這類問題應(yīng)基于真實(shí)問題情境，能夠觸及學(xué)生的已有認(rèn)知，引導(dǎo)他們思考現(xiàn)象背后的原因或規(guī)律，實(shí)現(xiàn)知識與情感的雙重卷入。在設(shè)計(jì)引入性問題鏈時，教師應(yīng)遵循相關(guān)原則。一是趣味性，通過設(shè)置與學(xué)生生活實(shí)際相關(guān)、有趣的問題來引發(fā)共鳴，吸引注意力，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。二是關(guān)聯(lián)性，問題鏈應(yīng)與學(xué)生的已有認(rèn)知或生活經(jīng)驗(yàn)緊密相連，以便他們建立與新知識的聯(lián)系，更好地理解和接受新知識。三是啟發(fā)性，通過提出一系列有層次、有深度的問題，逐步啟發(fā)學(xué)生深入思考，培養(yǎng)他們的思維能力和探究精神。

首先，創(chuàng)設(shè)問題情境。例如，在教學(xué)六年級《產(chǎn)生氣體的變化》一課時，教師可以通過尋找一個匹配認(rèn)知起點(diǎn)的真實(shí)性問題，打磨問題情境的呈現(xiàn)效果，迅速吸引學(xué)生的注意力。教師可以在與學(xué)生聊天的過程中引入課題：今天早餐你吃了什么？誰做的？他（她）最擅長的菜是什么？我也給兒子做早餐，跟著網(wǎng)紅博主做油條，做得怎么樣呢？教師創(chuàng)設(shè)了做早餐的真實(shí)情境，拉近與學(xué)生的關(guān)系，引發(fā)了他們的好奇。

其次，聚焦核心問題。真實(shí)問題情境的創(chuàng)設(shè)，能幫助學(xué)生快速發(fā)現(xiàn)生活問題，并聚焦到可以研究的科學(xué)問題上。當(dāng)學(xué)生融入教師構(gòu)建的學(xué)習(xí)情境之中，切實(shí)感受到學(xué)習(xí)價值時，能夠增強(qiáng)學(xué)習(xí)卷入的深度。課堂上，教師出示兩張圖，一張是自己和面的配方（面粉、小蘇打、食鹽、白糖、白醋）圖，另一張是博主和面的配方（面粉、小蘇打、食鹽、白糖、水）圖，讓學(xué)生觀察兩者的異同點(diǎn)。然后教師提問“我和的面還能繼續(xù)做油條嗎”，讓學(xué)生根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)和知識進(jìn)行預(yù)測。這樣的問題既貼近學(xué)生的生活，又能調(diào)動他們運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的積極性。

最后，設(shè)置懸念或挑戰(zhàn)。為了進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，教師可以在引入性問題鏈中設(shè)置懸念或挑戰(zhàn)性問題，促使他們更加積極地投入學(xué)習(xí)中。課堂上，教師在學(xué)生預(yù)測的基礎(chǔ)上，自然引發(fā)解決核心問題的兩個關(guān)鍵子問題：白醋和什么相遇產(chǎn)生了氣體？產(chǎn)生的是什么氣體？這樣的問題既具有挑戰(zhàn)性，又指向“物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)”這一核心概念，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的探究欲望，引導(dǎo)他們深入學(xué)習(xí)。

二、搭建探究性問題鏈，驅(qū)動深度實(shí)踐

探究性問題鏈旨在引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)收集與分析等實(shí)踐活動，使科學(xué)實(shí)踐不斷深入，加深對科學(xué)觀念和方法的理解。在設(shè)計(jì)探究性問題鏈時，教師應(yīng)做到：關(guān)注實(shí)驗(yàn)技能，在問題鏈中融入實(shí)驗(yàn)技能和思維的培養(yǎng)，確保學(xué)生能夠在探究過程中掌握必要的方法；引導(dǎo)深入思考，逐步揭示科學(xué)概念的內(nèi)在機(jī)制；圍繞核心問題，確保每個問題都緊密圍繞核心概念展開，便于學(xué)生逐步深入探究。具體實(shí)踐中，教師要根據(jù)探究目標(biāo)，預(yù)設(shè)學(xué)生實(shí)踐的大致步驟和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；要預(yù)設(shè)思維挑戰(zhàn)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生深入思考并解決問題；要根據(jù)預(yù)設(shè)的學(xué)生探究路徑和思維挑戰(zhàn)，設(shè)置問題鏈的遞進(jìn)關(guān)系。

例如，四年級《聲音是怎樣產(chǎn)生的》一課，教師通過前期調(diào)查發(fā)現(xiàn)，對于核心探究問題“聲音是怎么產(chǎn)生的”，約三分之一的學(xué)生認(rèn)為聲音是由振動產(chǎn)生的，但對“振動”概念存在不完整或比較模糊甚至錯誤的理解。教師可以從學(xué)情出發(fā)，關(guān)注實(shí)驗(yàn)技能和預(yù)設(shè)思維挑戰(zhàn)點(diǎn)，預(yù)設(shè)學(xué)生的探究性問題鏈（見表1）。

由于大部分學(xué)生認(rèn)為聲音是“用力”產(chǎn)生的，少部分學(xué)生認(rèn)為聲音是由振動產(chǎn)生的，教師提出問題①什么是振動？學(xué)生通過查字典對“振動”的詞義達(dá)成一致認(rèn)識后，認(rèn)識到用力可以使物體振動，也可以不振動，于是展開后續(xù)“觀察并比較發(fā)聲物體的共同特點(diǎn)”的探究實(shí)踐。

通過問題②③引導(dǎo)學(xué)生觀察、歸納發(fā)聲物體的共同特點(diǎn)，即發(fā)聲的物體都在不斷作往復(fù)運(yùn)動，在探究實(shí)踐中將“振動”的抽象概念與“振動”的具象往復(fù)運(yùn)動進(jìn)行對應(yīng)。通過問題④，學(xué)生才能真正將“發(fā)聲的物體都在不斷作往復(fù)運(yùn)動，即“物體振動”這一特征和“聲音的產(chǎn)生”進(jìn)行深度關(guān)聯(lián)。隨著后續(xù)實(shí)踐的深入和在問題⑤⑥⑦⑧的驅(qū)動下，學(xué)生進(jìn)一步證實(shí)“聲音是物體振動產(chǎn)生的”這一科學(xué)觀念。

三、巧設(shè)論證性問題鏈，磨礪深度思維

課程標(biāo)準(zhǔn)指出，科學(xué)思維主要包括模型建構(gòu)、推理論證、創(chuàng)新思維等。推理論證體現(xiàn)在：基于證據(jù)與邏輯，運(yùn)用分析與綜合、比較與分類、歸納與演繹等思維方法，建立證據(jù)與解釋之間的關(guān)系并提出合理見解。論證性問題鏈?zhǔn)侵冈诮虒W(xué)過程中，為發(fā)展學(xué)生的思維品質(zhì)，幫助他們解決學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)而提出的系列關(guān)鍵問題。學(xué)生通過論證過程將探究活動中的“證據(jù)”與需要論證的“觀點(diǎn)”建立關(guān)聯(lián)，從而促進(jìn)思維的發(fā)展和概念的建構(gòu)。借鑒郭玉英等人對科學(xué)概念理解的發(fā)展層級模型，[3]依據(jù)科學(xué)論證能力發(fā)展的進(jìn)階表現(xiàn)框架，可以將學(xué)生的論證能力水平分為三個層級，概念進(jìn)階分別從經(jīng)驗(yàn)、映射、關(guān)聯(lián)、系統(tǒng)和整合等五個層級描述了學(xué)生的表現(xiàn)期望，論證進(jìn)階分別從初級、中級、高級描述了學(xué)生的表現(xiàn)期望（如圖1）。[4]

例如，在四年級《運(yùn)動和摩擦力》一課中，教師基于學(xué)生熟悉的拔河運(yùn)動，創(chuàng)設(shè)“拔河時該穿什么樣的鞋子”這一問題情境。用握力計(jì)分別測試兩位同學(xué)與地面的摩擦力并記錄數(shù)據(jù)后，教師通過論證性問題鏈（見表2）引導(dǎo)他們研討“摩擦力大小與接觸面（鞋底）粗糙程度的關(guān)系”這一核心問題。

首先，學(xué)生通過思考問題①確認(rèn)摩擦力確實(shí)與接觸面的粗糙程度有關(guān)，并得出“接觸面（鞋底）越粗糙，摩擦力越大”這個結(jié)論，學(xué)生處于初級論證水平。隨著問題②的提出，學(xué)生開始從證據(jù)可靠性的視角來審視整個測試過程，發(fā)現(xiàn)“兩位學(xué)生除了鞋底粗糙程度不同外，體重也不相同，實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性還需要進(jìn)一步提高”，學(xué)生的論證水平由初級向中高級進(jìn)階。教師追問問題③促使學(xué)生從控制變量的本質(zhì)來設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來論證問題④，學(xué)生的論證水平不斷在初級、高級之間轉(zhuǎn)換。問題⑤和⑥通過對比各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果來證實(shí)或證偽結(jié)論，提出新的發(fā)現(xiàn)和質(zhì)疑，學(xué)生的論證水平和科學(xué)概念理解水平逐步提升，思維在不斷磨礪中深度發(fā)展。

四、創(chuàng)新遷移性問題鏈，催化深度運(yùn)用

遷移性問題鏈旨在幫助學(xué)生加強(qiáng)知識間的聯(lián)系，將所學(xué)知識應(yīng)用于新情境，解決實(shí)際問題，以此檢驗(yàn)和鞏固學(xué)習(xí)成果，促進(jìn)知識的深度運(yùn)用和創(chuàng)新能力的發(fā)展。教師在設(shè)計(jì)遷移性問題鏈時要精選遷移情境，構(gòu)建基本框架，確保情境具有新穎性和挑戰(zhàn)性，能夠激發(fā)學(xué)生思考和探索的欲望。

第一，總結(jié)鞏固層。教師通過問題的導(dǎo)引，讓學(xué)生總結(jié)本節(jié)課所學(xué)知識的結(jié)構(gòu)或內(nèi)在聯(lián)系，在運(yùn)用過程中將分散、孤立的知識組成相互聯(lián)系的整體，形成一個系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。例如，五年級《熱在水中的傳遞》一課的“拓展”板塊，呈現(xiàn)問題：將4個透明玻璃瓶分為兩組，一組裝熱水的瓶子在上方，裝冷水的瓶子在下方，瓶口相互扣住，冷水和熱水之間用撲克牌隔開豎直放置；另一組熱水和冷水互換位置，其余操作一樣。為了清晰地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可在冷水瓶中加入紅墨水，并攪拌均勻。教師快速抽去瓶子中間的撲克牌，提問：你看到了什么現(xiàn)象？你能解釋其原因嗎？考查學(xué)生對“熱對流”概念的理解和運(yùn)用能力。

第二，應(yīng)用實(shí)踐層。教師將日常生活中與所學(xué)知識有關(guān)的內(nèi)容加以提煉，設(shè)計(jì)成有趣的具有可遷移性的問題鏈，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用于具體情境或解決問題。仍以《熱在水中的傳遞》一課為例，教師可以請學(xué)生解釋：當(dāng)燒瓶瓶頸處的水加熱到沸騰時，瓶內(nèi)的魚為什么依然在水中游動？再讓學(xué)生判斷：北方的暖氣片應(yīng)該安放在哪里？整個房間是怎樣暖起來的？這些問題來自實(shí)際生活，并將水和空氣進(jìn)行類比，拓展了“熱對流”知識的應(yīng)用范圍。

第三，分析評價層。教師通過問題反思評價引導(dǎo)，幫助學(xué)生認(rèn)識在遷移過程中的不足和收獲，培養(yǎng)他們分析復(fù)雜情境、評估不同方案或觀點(diǎn)的能力，進(jìn)一步提升其遷移能力。例如，在六年級《產(chǎn)生氣體的變化》一課中，教師創(chuàng)設(shè)“跟著網(wǎng)紅博主給兒子做油條”的生活情境，與學(xué)生一起比較自己和面的配方和博主和面的配方的異同點(diǎn)，分析“我和的面還能繼續(xù)做油條嗎？”在課的最后，教師引導(dǎo)學(xué)生討論“學(xué)了這一課，你會去買無證攤販烹飪的食物嗎？說說你的理由”，并反思評價生活中的一些現(xiàn)象或行為，做出科學(xué)的價值判斷。

第四，綜合創(chuàng)新層。教師設(shè)計(jì)一系列具有挑戰(zhàn)性的遷移性問題，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識遷移到更廣泛或更新的領(lǐng)域，培養(yǎng)他們的跨學(xué)科思維和創(chuàng)新能力。這些問題應(yīng)具有一定的開放性，允許學(xué)生從不同角度、不同層面進(jìn)行思考和探索。例如，《運(yùn)動和摩擦力》一課的最后，教師給學(xué)生布置了一個拓展任務(wù)，讓他們根據(jù)不同的比賽場地，運(yùn)用所學(xué)知識和方法設(shè)計(jì)一雙拔河鞋。由于場地不限，拔河鞋的設(shè)計(jì)方案具有開放性，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的角度來說，涉及跨學(xué)科思維的運(yùn)用，提升了學(xué)生的綜合運(yùn)用能力。

小結(jié)

問題鏈的設(shè)計(jì)作為科學(xué)教學(xué)中的重要手段，不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，促進(jìn)深度實(shí)踐，還能夠培養(yǎng)他們的深度思維和遷移能力，幫助他們經(jīng)歷有指導(dǎo)、有挑戰(zhàn)、高投入、高認(rèn)知的深度學(xué)習(xí)過程，從而提升科學(xué)素養(yǎng)。

（作者單位：浙江省寧波市教育局教研室）

參考文獻(xiàn)

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[3]郭玉英，姚建欣.基于核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)進(jìn)階的科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)[J].課程·教材·教法，2016（11）.

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