基于學習進階理念的小學科學課堂驅動性問題設計與實踐研究

陸春誼

【摘 要】在以學生為中心的科學課堂中，如何設計具有探究意義的驅動性問題，幫助學生達成相關知識和能力的學段目標，構建從低階到高階的知識架構，培養學生的高階思維，是小學科學重要的研究方向。文章基于學生認知發展方向、科學概念進階關系、情境遞進關系和學生思維進階關系，在教學實踐中探索和實施設計驅動性問題的方法，以期為一線教師提供參考。

【關鍵詞】學習進階 小學科學 驅動性問題 實踐研究

【中圖分類號】G613? ? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1002-3275（2024）02-62-03

學習進階理念是《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱課程標準）修訂的重要理論依據之一，突出強調了“立足素養發展”“聚焦核心概念”“科學安排進階，形成有序結構”等新理念。它是對學生在各學段學習同一主題概念時所遵循的連貫的、典型的學習路徑的描述，一般呈現為圍繞主要概念展開的一系列由簡單到復雜、相互關聯的序列，關注學生的個性化、階段性成長，有助于學生構建系統的知識框架。這就要求教師遵循學生的年齡特征和認知水平科學安排學習進階，幫助學生構建知識的進階框架。驅動性問題則是引領學生進行持續深入探索的牽引線，是小學科學課堂得以有效延伸的關鍵因素，驅動性問題不僅取決于問題本身的有效性，而且取決于學生對這個問題的探尋意愿和探討深度。［1］基于學習進階理念設計驅動性問題能幫助學生構建和拓展與科學核心概念相關的各概念之間的聯系及其遞進關系，促進不同階段的學生實現與其認知水平相適應的科學知識積累和高階思維發展。

一、設計小學科學課堂驅動性問題的必要性

驅動性問題是能夠連接教學目標和教學過程的問題，它能有效激發學生通過討論、實驗、調查等方式進行深度探究。高質量的驅動性問題可以激發學生的高階思維，并為科學課堂提供問題化的組織結構。然而在實際的科學課堂中，仍有一些教師提出無效問題、重復問題，并且存在問題數量多且質量不精的情況，導致科學課堂結構混亂、教學目標未能達成、學生探究不深入等。筆者在課堂觀察記錄中，發現有科學教師一節課提出了38個問題，而有效的問題僅有12個，這占用了很多課堂時間，學生的科學思維卻未得到有效提升。因此，探究小學科學課堂驅動性問題設計方法對于提高教師的教學設計水平和教學效率具有重要意義。

二、小學科學課堂驅動性問題的設計方法

（一）基于學生認知發展方向設計驅動性問題

根據兒童認知發展理論，教師要在學生已有認知的基礎上，提出接近或者略高于學生智力水平的問題來驅動學生思考。驅動性問題需要結合教學內容和課程標準來設計，需要基于學生認知基礎且與學生當下學習水平相適應，如此才能有效調動學生自主探究問題的興趣，培養其學習內驅力。例如在學習教科版小學科學三年級上冊“水沸騰了”一課時，學生在生活中已經接觸過水沸騰現象，并且已經形成水沸騰的溫度是100℃、水沸騰會冒煙等模糊認知，這節課的目標是使學生準確掌握水沸騰時的溫度和現象（包括水中、水面和水面之上三個現象），并能用文字、圖表、畫圖的方式描述實驗現象，將探究前后對水沸騰現象的認識進行對比分析，獲得充分和準確的認知體驗?；趯W生學情和教學目標，可以把本課的驅動性問題設計為以下問題串：①你在生活中見過的水沸騰是怎樣的現象？②在水沸騰的過程中，水中、水面和水面之上的現象分別是怎樣的？③水沸騰過程中的溫度是多少？④水沸騰的過程中溫度有沒有發生變化？以上四個問題前后關聯，能夠有效驅動學生通過仔細觀察、規范實驗、深入研討來糾正原有認知，深化科學認知，構建更加準確的科學概念。

（二）基于科學概念進階關系設計驅動性問題

科學核心概念是學生應該掌握的核心內容，科學課程設置13個學科核心概念和4個跨學科概念，每個核心概念又可以分解成若干學習內容，這些學習內容由淺入深、由表及里，在單元課時教學中螺旋上升、逐步遞進。教師要整合課程標準和教材的編寫意圖、整體架構，遵循科學概念之間的連貫性與進階性，分析和梳理知識進階關系及其相關進階維度，統籌課程資源，合理地將教學內容進行分解與重構，巧妙設計教學方案和教學活動，開發和挖掘可利用資源，使學生在探究過程中親歷知識的應用、遷移和創造，領會并能描述科學知識之間的聯系和進階關系，豐富學生對科學知識和核心概念的認知形式，構建較為系統的科學知識體系和進階框架，提高科學思維能力和科學素養。例如在教科版小學科學三年級上冊“水能溶解多少物質”和“加快溶解”兩節課中，教師可以有效整合探究活動，循序漸進地開展學習探究，設計三個驅動性問題引導學生逐步深入探索：①水能溶解哪些物質？②同樣多的水溶解不同物質的質量相同嗎？③如何加快物質在水中的溶解速度？進而逐步構建“水能溶解食鹽和小蘇打”“同樣多的水能夠溶解的食鹽和小蘇打的質量不同”“通過攪拌和提高溫度，能夠加快食鹽在水中的溶解速度”三個逐步遞進的科學概念，并在探究中掌握控制變量的實驗方法，在對比分析中掌握科學研究的方法。

（三）基于情境遞進關系設計驅動性問題

課程標準倡導設計學生喜聞樂見的科學活動，營造愉快的教學氛圍，保護學生的好奇心，激發學生學習科學的內在動機，利用學校、家庭和社會的各種資源，為學生提供良好的、貼近生活的學習情境，喚醒他們的認知經驗，讓學生聯系以往的經驗投入實踐探究活動。情境可以源于學生的生活實際，也可以選自教材內容，依據情境的遞進關系，結合科學課程內容設計有效的驅動性問題，可以有效破除單一思維，使學生設身處地尋找解決問題的對策，創造性地解決問題。例如在教科版小學科學“水結冰了”和“冰融化了”兩節課中，筆者有效整合課程內容，結合學段目標，設計連貫性和遞進性的探究活動，向學生講述“曹操筑冰城抵御馬超”的故事，設計以下三個驅動性問題：①曹操在什么條件下想到這一妙計？②為什么冰城可以抵御馬超的強弓弩箭？③假設你是曹操，馬超退兵之后如何破冰而出？使學生用科學思維方式從情境的起因、過程和結果來分析情境中涉及的科學知識。其中，問題①能使學生基于情境中的天氣來思考水結冰的條件，問題②能使學生思考冰的特征，問題③能使學生探究冰融化的條件。這三個驅動性問題隨著情境的發展而逐步遞進，提高學生學習的主動性和探究冰的興趣，使學生在探究中掌握科學知識，在情境中領會科學知識的遷移應用。

（四）基于學生思維進階關系設計驅動性問題

高階思維能力是一種超越基礎知識記憶與理解的復雜認知能力，包括創新、批判和反思性思維等，近年來被越來越多的學者關注。在素質教育背景下，教育趨勢逐漸從重知識向重能力轉變，尤其重視高階思維能力的培養。培養高階思維有助于學生形成適應未來發展的必備品格和關鍵能力?；趯W生思維進階關系設計驅動性問題可以有效提高學生的思維能力，促使學生的思維從低階到高階發展，這是科學育人的重要導向目標。確定學生的思維進階關系是教師設計驅動性問題的前提條件，通過分析單元目標和課時目標，根據教材編寫意圖從學生科學思維的進階關系設計驅動性問題，可以使學生的探究層次更加清晰，高階思維能力得到發展。例如針對教科版小學科學三年級上冊“空氣”單元的第4課“空氣有質量嗎”設計問題①：空氣看不見、摸不著，但能做成輕飄飄的氣球，那它有沒有質量呢？針對第5課“一袋空氣的質量是多少”設計問題②：可不可以用我們身邊常見的物體來衡量看不見、摸不著的空氣的質量呢？針對第6課“我們來做‘熱氣球”設計問題③：如果我們給一袋空氣加熱會發生什么？針對第7課“風的成因”設計問題④：如果冷熱不同的空氣混合在一起，會發生什么呢？以上四個問題分別是四節課的課前驅動問題，也是單元課時之間的遞進問題串。如此基于學生的學情且緊扣科學概念提出具有遞進探究意義的問題，使學生能有效串聯起課時之間螺旋上升的科學概念，由淺入深地展開探究，促進高階思維的發展。

三、基于學習進階理念的小學科學課堂驅動性問題設計與實踐案例

小學科學是一門以培養學生科學素養為宗旨的核心課程，課程標準強調要注重加強學生探究實踐能力的培養，促進學生學習能力和創新能力的提高，充分發揮科學課程育人功能。這引起了科學課程教學設計、活動形式、課堂形態、教學評價等的革新，課堂革新行動和教學質量提升成為一線教師的重要研究課題。如何創新課堂形式實現教學目標，同時最大限度地發揮課堂育人功能，是教學活動的重要方向。筆者在充分研究分析教學目標和學情的基礎上，遵循學習進階理念，精心設計驅動性問題，引導學生逐步完善和補充前概念，構建較為完整的科學概念，課堂教學環環相扣，讓學生在小組交流研討和互評互助中突破教學難點，有效延伸課堂探究的空間，培養學生自主探究的科學精神，體現以學生為主的課堂理念。

例如在教科版小學科學三年級上冊“我們關心天氣”一課中，筆者基于學習進階理念并結合學段目標和本課教學目標要求分析學情，精心設計本課的驅動性問題，使學生的科學觀念和科學思維在相應的教學環節能夠得到進階發展。三年級的學生在二年級上冊“各種各樣的天氣”一課的學習中，已經初步認識了不同天氣及其對地球家園和人類生活造成的影響。學生雖然能感受到天氣變化對生活的影響，但是他們還不清楚天氣的基本特征，不明白天氣的科學概念，不了解天氣特征的觀測方法，分不清天氣與氣候的差別，往往不能根據天氣來判斷每天應該穿什么樣的衣服。在本節課的學習過程中，隨著學生對各種天氣特征的認識和對天氣概念的深入理解，希望學生能更加關心天氣，對天氣有比較全面和科學的認知，并能在小組合作學習中持續準確且具體地觀測和記錄天氣，保持研究天氣的好奇心和熱情。

第一環節：了解學生的前概念。先向學生呈現四張“陰”“晴”“雨”“雪”天氣現象的相關圖片，再向學生提問：“你怎么描述這樣的天氣現象呢？”學生可以很快答出對應的天氣情況。教師順勢提問：“你怎么描述南寧今天的天氣呢？”大部分學生根據觀察和切身感受描述為“晴天”，也有學生補充描述為“萬里無云”。此時教師收集并記錄學生的答案到黑板右側，為后續學習和修正科學概念作鋪墊。

第二環節：探索新知。教師先啟發引導：“這樣的描述夠不夠全面呢？天氣到底有什么特征呢？”再出示長城的兩張圖片，冬季下雪時銀裝素裹，夏季晴天時郁郁蔥蔥，景色各不相同。引導學生觀察思考，得出“同一地點不同時間的天氣可能不一樣”的科學概念。再出示兩張圖片，同樣是12月，位于我國南端的海南碧海藍天，而位于我國北端的黑龍江卻是白雪皚皚。學生很快可以思考得出“同一時間不同地點的天氣可能不一樣”的科學概念。教師抓住時機提問：“那么描述天氣時一定要指明什么因素呢？”學生很快就明白描述天氣時一定要指明是哪個地點哪個時間的天氣。此時教師在黑板右側對學生的前概念進行第一次修正，加上“南寧，11月20日”。接著引導學生對所熟知的天氣進行分類，從分類活動中總結天氣可以從“氣溫”“云量”“降雨量”“風”進行分類，進而分析氣溫會影響“冷暖”，云量會影響“陰晴”，降雨量會影響“雨雪”，從而總結概括出天氣的科學概念，即天氣是指一個地方在某一短時間里大氣的冷暖、陰晴、雨雪、風等情況。此時，學生清楚地知道描述天氣需包含上述四個因素，是完善前概念的最佳時機，教師順勢提問學生：“關于今天南寧的天氣，你還應該補充描述什么呢？”經過上述引導，學生已經能準確地說出答案。教師在黑板右側補充學生的回答“氣溫約26℃，降雨量為零，微風”，此時是第二次修正和完善學生的前概念。學生對天氣的認識得到進一步完善，突破了本課的學習重點。

第三環節：拓展環節。結合天氣預報的播報信息，認識和設計天氣符號來表示天氣情況，這個任務對于三年級的學生而言難度不大，學生都能認出大部分的天氣符號。教師要使學生掌握天氣符號簡潔、直觀、形象的特點。學生對設計天氣符號的任務較感興趣，教師請學生為當天南寧的天氣設計一個天氣符號，在小組合作設計和小組互評活動中，學生評比出比較合理的天氣符號，這是學生第三次修正和完善前概念。最后請學生結合完善后的天氣科學概念，分組模仿天氣播報員對當天南寧的天氣進行預報練習。此環節使學生對于天氣概念的描述更加全面和科學，學生思維能力也逐漸向高階發展。本節課立足于學生原有知識基礎和前概念，循序漸進地進行課堂探究活動，由淺入深地引導學生對前概念進行思考和修正，分析總結得出新的科學概念，為課后自主探究和學習“天氣”單元提供原動力，也為順利完成“制作天氣日歷”任務打下基礎。

有效提問才能引發學生高效思考，根據學生年齡特征和認知特點，遵循課程標準及學段目標要求，圍繞學習進階理念設計小學科學驅動性問題，是教師教學的重要方向和抓手，也是實現教學目標的重要依據，是幫助學生實現思維進階的重要途徑。小學科學一線教師要善于設計問題、探究問題、優化問題，才能更好地啟發學生積極思考，引發學生之間的良性互動，并促使學生在自主探究中實現高階思維的發展。

【參考文獻】

［1］鄭新華，施瀾．學科項目化學習中驅動性問題的設計與重構［J］．現代基礎教育研究，2022，48（4）：132-137.