研究性學習中科學問題提煉探析*

■樊兆峰

（徐州工程學院信電學院）

研究性學習中科學問題提煉探析*

■樊兆峰

（徐州工程學院信電學院）

如何提煉科學問題是研究性學習的首要問題。本文先對科學問題進行了分析，指出知識性科學問題更適合研究性學習；論述了知識性科學問題提煉的四個原則，即有助于提高學生的學習興趣，貫穿教學大綱中的知識點，次序上先易后難，有助于培養學生的思維能力；最后探討了三個提煉科學問題的方法，即推理法、貫穿法、綜合法，并指出了這些方法的特點及適用對象。

研究性學習；科學問題；教學改革；高等教育

近年來，研究性學習受到了全世界教育界的普遍重視[1]。2005年，我國教育部發布了《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》(教高20051號)，非常明確地提出了高等學校在本科教學中要“積極推動研究性教學，提高大學生的創新能力”[2]。可見，研究性學習已成為當前高等教育的教學改革熱點。

在科學研究中，首要的任務是提出科學問題。愛因斯坦說過，“提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決一個問題也許僅僅是一個數學上或實驗上的技能而已，而提出新的問題、新的可能性，從新的角度去看舊的問題，卻需要創造性的想象力，標志著科學的真正進步”[3]。不僅如此，科學研究始于科學問題也終于科學問題，所以如何正確地提出科學問題是很重要的。

與科學研究一樣，研究性學習也是圍繞解決科學問題展開，無論對教師還是對學生而言，如何提煉科學問題都是至關重要的。遺憾的是，目前很少有文獻涉及這方面的工作。基于此，本文對研究性學習中的科學問題提煉進行了探索性的分析。

一 研究性學習中的科學問題

科學問題是指在科學研究中，科研主體（研究者）在相關已知背景知識條件下，想要達到而未能達到的科技認識的范疇，是科研主體對研究對象的已知背景知識和未知內容之間差距的主觀反映。科學問題可分為狹義科學問題及廣義科學問題，狹義科學問題特指當前能夠解決但尚未解決的問題；而廣義科學問題包含狹義科學問題，知識性問題（當前科學已經解決）及當前無法解決的問題[4]。

在研究性學習中，使用廣義科學問題中無法解決的問題顯然是不適合的，整個科學界都無法解決的問題，又怎么可能要求高等教育中的學生去通過解決該問題來學習呢？同樣，在研究性學習中，大量使用狹義科學問題也不合適，這些問題一般難度較大，只適合那些基于導師科研項目的高年級學生，其科學問題的提煉服務于科學研究，已有文獻述及，本文不作探討。

知識性問題是已經解決了的科學問題，相對而言較為容易，筆者認為更適合研究性學習。高等教育立足于教會大學生較多的專業知識，以滿足其未來的工作需求。傳統的教學方法大多將專業知識分為知識點，分課程的按知識點講述。不管高等教育的教學如何改革，其立足點不會變。這就要求研究性學習最終的目標是使學生掌握足夠的知識，而知識是我們人類在解決科學問題后才發現的。如果把知識點比作分散于各處的珍珠，那么知識性問題就是把這些知識點穿成美麗項鏈的那根線。從這個意義上說，知識性問題更適于研究性學習。因此下文所述的科學問題提煉特指知識性科學問題。

二 科學問題的提煉原則

在研究性學習中，科學問題的提煉要服務于研究性學習。在無數的科學問題中，哪些問題適合？哪些問題不適合？適合的問題有沒有先后的次序？等等，都是提煉時要考慮的。高等教育因專業繁多，涉及的問題也形形色色，內容迥異，很難面面俱到，但是以下四條原則是必須要遵守的。

（一）有助于提高學生的學習興趣

在高等教育的教學改革中，之所以引入研究性學習，原因就在于傳統的講授式教學注重學生的接受性，而忽視學生的主觀能動性，不利于培養學生的學習興趣，而且被動的接受產生了應試性學習的諸多問題，如上課不認真聽講，抄作業，考前突擊，考試作弊等；而研究性學習注重培養學生提出問題、分析問題、解決問題的能力，提高了學生在教學過程中的主體地位，并進一步激發了學生的學習興趣。根據教育心理學的觀點，學習興趣是推動學生求知的內在力量，一旦學生對某一科學問題感興趣，就會持之以恒地鉆研它[5]，解決問題的喜悅又會再次激勵學習熱情，從而提高研究性學習的效果。如果科學問題的提煉不能提高學生的學習興趣，那么研究性學習也就難以規避教改整體失敗的結局。

（二）貫穿教學大綱中的知識點

教學大綱是課程教學的綱領性文件，也是教師進行教學的依據所在，其中教學內容中列出的知識點都是經過層層審核，緊密結合當前行業發展需求的知識。教學是“教”與“學”的高度統一，如果分別從教師和學生的視角來看，那么研究性學習既是一種教學方式，也是一種學習方式。而作為一種教學方式就必然要要遵循教學大綱的要求，其結果是使學生掌握、熟悉、了解相關知識點。又由于研究性學習是圍繞解決科學問題展開，因此，科學問題的提煉要貫穿教學大綱的知識點。

（三）次序上先易后難

人類的認知有一個從簡單到復雜的循序漸進過程，伴隨著人類的認知過程而提出的科學問題也是由簡入繁、由淺入深的。通過解決這些問題所發現的知識也是相互聯系的，而不是絕對相互孤立的。例如，在物理學中首先發現物質是由分子組成的，在研究分子的結構時才發現分子又是由原子組成的，而不是相反的過程。這種特定的認識過程決定了知識點之間的先后次序，如果舍前取后，則會造成研究上的困難。另外，難易還是相對的，這與學生掌握的已有知識有關，同一個科學問題，學生掌握的前期相關知識很多，則研究起來就相對容易。這就要求科學問題的提煉要先易后難，通過解決前期容易的問題具備更多的知識，在研究后面較難問題時才不至于造成學生情緒的沮喪、興趣的磨滅。

（四）有助于培養學生的思維能力

一般而言，思維能力是智力的核心內容，它包括理解能力、分析能力、綜合能力、推理能力、抽象能力、判斷能力等。可以說人類一切的智力活動都離不開思維能力的主導，一個人的思維能力強弱決定了這個人的智力水平。就學習而言，古代先賢早已指出：“學而不思則罔，思而不學則殆”，“學以思為貴”。在強調以學生為中心的現代教育觀看來，思維能力的培養至關重要，它體現在學生超越了對信息（知識）的簡單接受，通過應用、分析、創造、評價、分類、觀察、反思所學知識來實現對自己學習能力的構建與提升[6]。由此可見，思維能力的培養對教學的重要性，因此，研究性學習中所提煉的科學問題要有助于培養學生的思維能力。

三 科學問題的提煉方法

“工欲善其事，必先利其器”，提煉原則固然重要，但只是一個大的框架，在此框架內使用什么樣的方法進行提煉可能對研究性學習中的師生更有幫助，也更有意義。在此，結合多年的教學經驗，筆者提出以下幾個科學問題提煉的方法。

（一）推理法

推理法就是在已有知識的基礎上，根據因果關系并利用邏輯推理得出結果，包括比較推理、聯想推理、分析推理、證據推理等。運用推理法提煉科學問題就是根據學生已有的知識水平，提煉那些學生通過邏輯推理就能解決的問題。這種方法比較適用于那些知識點之間邏輯關系緊密的情況，尤其是理工科的基礎課程，如高等數學、大學物理等。

（二）貫穿法

貫穿法指的是提煉那些能夠貫穿課程教學大綱中相關知識點的科學問題，或者說學生只有先自主學習了相關的知識點（對學生是未知的）才能解決的科學問題。相比于推理法，該方法提煉的科學問題一般難度較大，因為學生為解決這一問題要主動學習相關知識，并對這些知識進行理解、分析、綜合、推理等思維過程才能夠解決該問題。貫穿法比較適合大學二至三年級學生對專業課的研究性學習，因為此時學生知識面較寬，思維能力已得到提升，教師只要點撥一下所需的知識點就可以了。

（三）綜合法

相比于貫穿法，綜合法是指所提煉的科學問題涵蓋多門專業課程，甚至多個學科的知識。雖然解決這種問題的途徑及方法一般不是唯一的，可能會出現創新性，但是這種問題的難度也最大，學生需要更多的學習時間、學習內容以及更強的思維能力。這種方法提煉的科學問題一般只適合大學四年級的學生，此時的學生具有足夠寬的專業知識面，思維能力特別是分析、綜合能力大幅提高，已具備解決綜合性科學問題的能力。

在使用以上三種方法提煉科學問題的過程中，可能會出現同樣的知識點有多個問題都能滿足要求，此時可采用比較法來篩選更優的科學問題。比較時應主要在引起學生學習興趣、對學生思維能力提升及難易程度上進行對比，通過定性的比較來提煉最優的科學問題。如果定性的比較還不能對科學問題進行區別，可以采用實驗法進行定量的分析，即選定適當數量的實驗學生，分別采用這些科學問題進行研究性學習，通過問卷調查法、訪談法進行定量對比（即打出分數），然后提煉分數最高的科學問題用于研究性學習。

在研究性學習中，提煉科學問題的方法還有很多，這需要我們教育工作者在改革教學方法的過程中不斷探索、不斷完善，進一步提升高等教育的研究性教學水平。

[1]Abd-El-Khalick,F.,BouJaoude,S.,Duschl,R.A.,Hofstein,A.,Lederman,N.G.,Mamlok,R.,etal.Inquiryinsciencee ducation:International perspecti-ves.Science Education[J].2004（88）:397–419.

[2]教育部.關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見[Z].教高〔2005〕1號，2005-01-05.

[3]愛因斯坦，英費爾德.物理學的進化[M].上海科學出版社,1962.

[4]劉冠軍.從認識論視角看科學問題[J].科學技術與辯證法，1995(8).

[5]尚金鵬.教育心理學[M].鄭州大學出版社,2013.

[6]GeorgeM.Jacobs,WillyA.Renandya,Michael Power.Simple,Powerful Strategies for Student Centered Learning[M].Springer,2016.

G642

A

1008-2549(2017)07-0066-02

本文受江蘇省教育廳基金支持（編號：15KJB120010）。