用問題情境設(shè)置進行“提出問題”的思維訓(xùn)練

鄧秋露 楊繪繪 游子欣 胡 薇

(福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 福州 350108)

近年來對學(xué)生“提出問題”能力的調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在提出問題的能力上有所欠缺。其中，“在提出問題的測試調(diào)查中提到學(xué)生隨著受教育程度的提高，逐漸地掌握了一定的基礎(chǔ)知識和形成了規(guī)范的表達能力；但同時，學(xué)生的思維也伴隨著受教育程度的提高而被同化或局限[1]”，本文從訓(xùn)練學(xué)生的思維角度出發(fā)來培養(yǎng)學(xué)生提出問題的能力。

1 “提出問題”的理論依據(jù)

提出問題的過程，也是一個認知的過程，它必須和科學(xué)發(fā)現(xiàn)本身所提供的知識產(chǎn)生某種聯(lián)系，并對現(xiàn)有的知識提出質(zhì)疑。實證研究表明，人類的認知離不開身體和情境，利用腦內(nèi)信息和環(huán)境結(jié)構(gòu)信息的操作是認知過程中必不可少的[2]。提出問題一般包括三個階段： 構(gòu)建問題、表述問題和確定問題。三個階段依次涉及分析、概括、推理、想象、分類、歸納和評價等思維過程。其中構(gòu)建問題階段涉及的思維和情境構(gòu)建是密切相關(guān)的[3]。

表述問題階段，主要是訓(xùn)練和問題解決相關(guān)的思維方式。因此，大部分的常規(guī)問題通過概括和抽象的過程就可得到解決。但是，問題除了常規(guī)問題之外，還有頓悟問題，而推動科學(xué)發(fā)展的有意義的科學(xué)問題往往都是頓悟問題。這類問題通常是不按常理的，僅僅只用概括和抽象無法解決問題，則需要解決者打破原有的思維，進行大膽的聯(lián)想和類比推理。可見，概括、想象和推理等思維都是問題解決的關(guān)鍵。構(gòu)建和表述問題階段，針對的是某一特定事物對象進行的思維過程，接下來需要根據(jù)事物的本質(zhì)，將該對象歸到所屬類別，把問題由個別性歸納到一般性，接著對問題進行評價，確定要提出的問題。

2 問題情境設(shè)置的“提出問題”思維訓(xùn)練流程

2.1 創(chuàng)設(shè)問題情境，構(gòu)建問題 根據(jù)問題情境與“提出問題”思維的關(guān)系，可見構(gòu)建問題涉及的思維和問題情境的創(chuàng)設(shè)是高度契合的，通過設(shè)置分析和比較的內(nèi)容來創(chuàng)設(shè)問題情境，從而形成學(xué)生的認知沖突，并在此過程中對學(xué)生的思維進行訓(xùn)練。由于科學(xué)問題往往是復(fù)雜的，學(xué)生無法直接提出有意義的問題，所以教師首先要明確將要引導(dǎo)學(xué)生提出的最終的問題是什么，將一個目標問題拆分成幾個最本質(zhì)、最細小和有聯(lián)系的待解決的元問題，為需要情境的元問題選擇最合適的情境事實，從而構(gòu)建問題。

2.2 解決認知沖突，表述問題 認知沖突即問題障礙，解決認知沖突的過程即突破障礙的過程，障礙本質(zhì)的揭示需要對已有知識做進一步處理，從而發(fā)現(xiàn)障礙和障礙本質(zhì)之間存在的某種內(nèi)在聯(lián)系，依照不同情境可以選擇采用概念分析或?qū)嶒灥姆绞綄さ寐?lián)系，從而找到障礙本質(zhì)，突破障礙。但是由于科學(xué)問題大部分是頓悟問題，事物之間存在著非直觀的聯(lián)系，還需要借助推理和想象。想象或推理的結(jié)果是對障礙本質(zhì)的假設(shè)性解釋，“假設(shè)非臆測”，需將概念分析或?qū)嶒灚@得的概念或事實依據(jù)作為想象或推理的依據(jù)來揭示障礙本質(zhì)。

2.3 基于分類歸納，提出問題 構(gòu)建問題和表述問題階段針對的是個別事物，而科學(xué)問題應(yīng)該是具有普遍性的事物，所以首先需要對個別事物進行分類，即劃分該問題所屬的類別，目前的分類研究分為兩種類型： 基于規(guī)則的分類過程和基于相似性的分類過程。前者是指分類時根據(jù)的是刺激項目是否符合定義的這一類的規(guī)則。后者是指分類時根據(jù)的是新事物和先前記憶的樣例的相似性或者根據(jù)新事物和記憶中某類別原型的相似性[4]。分類之后需將個別事物納入其所屬概念體系，以實現(xiàn)從特殊到一般的過程。在現(xiàn)實生活過程中，歸納的過程往往包含著分類的過程，這個過程就被稱為基于分類的歸納。例如，探究酵母菌的呼吸方式，由“酵母菌”到“細胞”，就是由個別到一般的過程。

3 “提出問題”的案例分析

以“植物的生長素”一節(jié)為例，要學(xué)生“提出問題”的是：“單側(cè)光的照射下，由芽的尖端產(chǎn)生并向下運輸，使其伸長區(qū)不均勻生長的‘某種影響’是什么？”學(xué)生往往無法直接提出。如果將目標問題拆分成3個元問題： ①單側(cè)光照射下，為什么芽的伸長區(qū)會向光源彎曲生長(觀察情境事實提出)？②單側(cè)光照射下，芽的伸長區(qū)不均勻生長的原因是什么(問題1)？③單側(cè)光的照射下，由芽的尖端產(chǎn)生并向下運輸，使其伸長區(qū)不均勻生長的“某種影響”是什么？

根據(jù)上述情境選擇的3個依據(jù)，元問題①與單側(cè)光和向光彎曲有關(guān)，所以選擇窗邊盆栽植物向光彎曲的情境作為問題1情境事實，吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時，學(xué)生知道此現(xiàn)象卻不了解為什么會彎曲，有繼續(xù)探究的動力，選擇情境后，要對學(xué)生需要觀察的情境事實進行設(shè)置，讓學(xué)生有目的的觀察，引導(dǎo)學(xué)生分析觀察的結(jié)果，以此訓(xùn)練學(xué)生觀察和分析的能力。

首先，教師設(shè)置觀察的內(nèi)容： 植物的形態(tài)，植物彎曲在什么條件下發(fā)生的，植物彎曲的部位在何處。接著，引導(dǎo)學(xué)生分析觀察的結(jié)果： 植物的芽在單側(cè)光的條件下發(fā)生了向光彎曲，即得到給定問題的原因，植物的芽在單側(cè)光的條件下發(fā)生了不均勻生長。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生新的疑問： 單側(cè)光是如何使植物的芽發(fā)生不均勻生長的呢？這就是障礙，是由情境觀察帶來的問題。

為了解決障礙，可以達爾文的實驗作為情境事實，通過跟學(xué)生一起回顧實驗，慢慢引導(dǎo)學(xué)生，可以得出兩個結(jié)論： ①單側(cè)光是植物彎曲生長的必要條件；②胚芽鞘的感光部位和效應(yīng)部位不同。通過講解達爾文實驗，訓(xùn)練學(xué)生分析、概括的思維能力。由此，學(xué)生推理出“感光部位和效應(yīng)部位不同”，通過大膽想象發(fā)生頓悟，是由于感光部位產(chǎn)生了某種影響下傳至伸長區(qū)，使其向光側(cè)與背光側(cè)分布不均勻，進而使芽發(fā)生不均勻生長，從而突破障礙的本質(zhì)內(nèi)涵，解決了問題1。

通過此實驗，學(xué)生提出的新問題所涉及的事物是金絲雀虉草的胚芽鞘。教師引導(dǎo)學(xué)生分類歸納，將金絲雀虉草的胚芽鞘分類歸納為植物的芽。最后，確定新問題：“單側(cè)光的照射下，由芽的尖端產(chǎn)生并向下運輸，使其伸長區(qū)不均勻生長的‘某種影響’是什么？”

前一情境是為了給學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境，引起學(xué)生認知沖突；后一情境是為了解決學(xué)生的認知沖突，通過兩個情境的學(xué)習(xí)來訓(xùn)練學(xué)生“提出問題”的思維能力。

本案例以實驗的方法來表述問題，課堂教學(xué)時教師可使用工具表來厘清思路(表1)[5]。

表1 “提出問題”的技能工具訓(xùn)練： 植物生長素的發(fā)現(xiàn)

表1 “提出問題”的技能工具訓(xùn)練： 植物生長素的發(fā)現(xiàn)

構(gòu)建問題觀察分析提出疑問(障礙)內(nèi)容結(jié)果對結(jié)果的解釋對解釋總結(jié)(給定)●植物向光生長的條件●植物向光生長的部位●植物向光生長的狀態(tài)單側(cè)光植物的芽彎向光源生長只有在單側(cè)光條件下才發(fā)生向光生長現(xiàn)象植物的芽的結(jié)構(gòu)主要包括生長點和伸長區(qū)等,芽是植物向上(形態(tài)學(xué)上端)生長的部位向光一側(cè)細胞生長速度小于背光一側(cè)細胞的生長速度單側(cè)光使植物的芽發(fā)生了不均勻生長單側(cè)光是如何導(dǎo)致植物的芽發(fā)生不均勻生長呢表述問題概念分析或?qū)嶒?突破障礙)想象(障礙實質(zhì)內(nèi)涵)實驗現(xiàn)象依據(jù)推論依據(jù)想象(1) 單側(cè)光是植物向光生長的必要條件(2) 單側(cè)光的感光位點是胚芽鞘尖端(生長點),單側(cè)光導(dǎo)致彎曲生長部位是胚芽鞘尖端以下部分(伸長區(qū))(1) 現(xiàn)象①(2) 現(xiàn)象②(3) 植物芽的結(jié)構(gòu)和生理特點推論①: 單側(cè)光是植物向光生長的間接因素(1) 推論①(2) 植物芽的結(jié)構(gòu)和生理特點(3) 達爾文實驗結(jié)果單側(cè)光照射芽的生長點,使其產(chǎn)生某種“直接因素(影響)”下傳至芽的伸長區(qū),使其向光一側(cè)與背光一側(cè)分布不均勻,進而使芽發(fā)生不均勻生長確定問題單側(cè)光照射下,芽的尖端所產(chǎn)生的導(dǎo)致其向光生長的某種“影響”是什么