問題解決主旨下小學科學課程結構性思維教學策略研究

山東省青島西海岸新區富春江路小學 朱先香

一、小學科學結構性思維教學的重要性

長期以來，小學科學教學中，學生習慣通過死記硬背的方式進行知識的記憶，無法進行知識框架和知識體系的構建。即使教師進行實驗教學，也是以驗證性實驗為主，學生根據教師設置的步驟進行實驗，很難出現意料之外的問題，當學生面對突發性問題的時候，很難有效應對，且在這樣的教學模式中，學生會形成思維定勢，無法對知識進行更深入的學習和理解，自主學習能力偏低，問題解決能力的養成也就無從談起。

結構性思維教學是科學的教學方法，通過這種教學模式，可以指導學生將零散的知識銜接在一起，理清知識的邏輯關系，進行知識框架和體系的構建，對于學生邏輯思維的養成、自學能力的形成，以及問題解決能力的強化而言，有著明顯的積極作用。

結構性思維是促進教學目標、教學內容、教學方法，以及教學評價結構化的科學方法，指導教師設置更清晰的教學目標，確定更高質量的教學內容，提供更科學的實驗方案，對學生展開靈活的教學評價。在結構性思維教學中，設置問題和形成結構性思維是最重要的環節。基于結構性思維的問題解決能力，當面對問題的時候，習慣應用所學習的知識，通過結構化的方法，對問題的形式、表現，以及問題所折射出來的信息進行分析，探索信息之間的關系，找出關鍵因素。培養學生的結構性思維，可以讓學生擁有科學觀念、科學思維，以及科學態度，在進行科學知識習得、內化的過程中，其結構性思維也得到強化，學生的問題解決能力會隨之提升，與此同時，學生的科學核心素養也得以形成。

二、小學科學結構性思維教學的基本策略

小學科學課堂中，小學生結構性思維的培養，需要通過可行的策略，策略要保證整體化、問題化和深度化。

（一）整體化——結構性思維教學的關鍵點

結構性思維教學的關鍵點在于整體化，需要教師指導學生擁有完整的學科知識、系統的學科思維體系、全面的學科方法。教師要先明確總目標，即促進學生科學素養的形成，然后從四個維度出發，確定每個環節的課程目標與課程內容，這四個維度分別是科學知識、科學探究、科學態度，以及科學、技術、社會與環境，在確定不同環節的課程目標和課程內容之后，將這些目標和內容銜接在一起，形成課程目標提綱結構圖，基于結構圖，從整體上確定教學的目標，確保教學目標和內容的整體性。

學科大概念統攝，科學教學內容整體化。大概念折射出學科知識結構化的思維模式，教師對大概念進行深入分析，能夠設置簡單但清晰的知識框架，明確教學內容和目標，對于學生而言，也便于對知識的理解和遷移應用。《課程標準》就小學科學課程，提出了十八個大概念，教師可以結合知識樹、概念圖等的方式，對這些概念進行解構，解構成開放性、立體性、整體性的科學知識框架，進行教學內容的優化完善，進行結構性思維的教學，從而能夠促進學生結構性思維的形成。

實施主題單元教學，科學教學過程整體化。主題單元教學即以單元為教學對象，以單元主題為教學目標，以單元知識系統為教學內容的一種教學模式。對于低年級而言，科學教材中的每一單元，側重于內容結構，以及每節課堂知識的銜接性，提出清晰的年段學習內容與目標；中高年級的科學教材，單元設置中，知識專業性在低年級之上，是對低年級科學單元主題的縱深，且在單元之間加以類結構關聯，確定相似單元主題的知識類結構聯系與概念進展序列，教師需要對每個單元的類結構聯系進行深入分析，以單元為基礎，設置整體學習、整體活動等方案。教師要執行主題單元教學，通過結構性材料、嵌入結構性思維工具等，將每個單元之間的關系銜接在一起，確保科學教學過程的整體性，指導學生在進行不同單元科學知識學習后，將前后知識串聯在一起，不斷完善自身的科學知識體系，教學過程是完整的、系統的、融會貫通的，是學生科學知識體系完整性、系統性的前提。

（二）問題化——結構性思維教學的切入點

結構性思維教學，需要教師設置各種可以引起學生關注的問題，對學生的思維展開訓練。在陌生化的情境中，引起學生內心問題的產生，進一步形成認知差異沖突，促使學生通過問題化、思維化的方式去發現、習得和理解與內化新的知識，在這個過程中，學生對于知識的獲取從被動變主動。

結構化的材料變式，破譯迷思概念的思維支點。教師要創設問題情境，通過結構化的材料變式，調動學生對新知識獲取的熱情，在問題探索、解決的基礎上，促進學生不斷調整認知結構，促使學生的知識系統日益完善。比如，在探究“物體浮在水面的原因”這一問題的時候認為物體重是導致其下沉原因的學生有83%，這部分學生認為，物體之所以浮在水面上，是因為體重較輕，很大很重的物體是不會浮在水面上的，當物體變小，體重變輕的時候，便可以浮在水面上。對此，教師可以指導學生對橡皮進行切割，割下很小的一塊放在水平中，觀察“橡皮體積變小了，在水中是浮著還是下沉”，然后讓學生思考，物體在水中的漂浮或者下沉，是否和重量無關呢？材料變式可以讓學生對問題進行更深入的思考，指導學生對變量的“體積”進行控制，探索問題的答案。

學生基于科學知識，形成結構性思維，還需要教師設置結構化的問題鏈，與學生問題解決過程相關的結構性思維表現形式，便是問題鏈。

瓊·梅克教授提出“問題連續體”理論，該理論圍繞“問題定義”，設置了問題類型，包括單一性、再現性、參與性、開放性、引導性五類問題。問題鏈結構是完整的、連續的，將若干單一的問題串聯在一起，形成了開放性、多元化的問題鏈。比如，在磁鐵主題單元教學中，學生可以認識到磁鐵存在兩個磁極，同級相斥異極相吸的事實，并能夠按照這一事實，根據條形磁鐵懸掛法判斷南北方向，這種分析判斷證明學生的對磁特性質的認知處于淺層次狀態，是單一再現性水平。為了讓學生對磁鐵有進一步的認知，教師可以選擇與之前實驗所用磁鐵長條一樣，但N、S極在兩側（厚度方向），兩側指向南北的結構化材料變式，讓學生之前的認知發生沖突，然后提出結構化的問題鏈：“等懸掛的磁鐵處于不動的狀態后，同學們發現了什么？”“之前所學習的磁鐵兩極指向南北方向等相關知識，是不是存在誤區？”“同學們可以通過水浮法嘗試下，觀察是否有新的現象？”通過結構化的問題鏈，引發學生不斷動手，進行深入的思考，在認知沖突中，不斷解決沖突，在習得知識的過程中，學生的結構性思維自然會形成。

（三）深度化——結構性思維教學的重難點

深度化結構性思維教學中，重點在于確定學習內容和學習方法。教師可以通過內涵豐富但是數量有限的核心概念，指導學生養成有效的問題解決方式，讓學生在以后面對相似問題的時候，可以通過有效的方式高效率解決。深度化的結構性思維教學，是將結構性思維作為學科方法、學科能力而展開訓練的一種教學方式。

聚焦問題。教師要提供多元化的工具與材料，組織學生開展有趣的活動，進行問題情境的創設，帶領學生圍繞中心問題進行探究，指導學生發現問題，根據已有證據和已掌握的知識對問題進行由淺入深的探究，并且指導學生在探究的時候，不斷對自己的認識局限進行辯證、批判，在層層挖掘，層層推斷中，深化對問題的認知。

深度探究。深度探究目的是加深對知識的理解，讓學生能夠將課本知識遷移到現實生活中，學以致用。深度探究要求學生創新科學思維，進行科學交流，形成科學態度與責任。深度探究中，要圍繞“提出猜想與假設”“設計實驗與驗證”兩個環節展開，合理界定知識學習與核心素養提升的比重，讓學生在深度探究中，其情感、興趣、意志、精神等都得到鍛煉，在靈活的探究學習中，發現事情的真相，掌握事物的發展規律。

科學解釋。科學知識的學習，其意義在于當面對各種現象、各種問題的時候，可以通過證據或者科學知識進行解讀，包括對科學概念、科學原理等的解讀。科學解釋中，需要學生形成科學的思維，掌握科學的方法，能夠通過不斷的實驗，基于實驗中獲得的數據，結合推理、對比、聯系、分析等方式，發現數據中揭示的真相，基于“陳述-證據推理-結論”的結構方法，應用科學知識進行現象的解釋。科學解釋是學習結構性思維，以及將這種思維應用于現實活動的關鍵過程，擁有科學解釋能力，是學生通過結構性思維方法解決問題、給出問題答案的前提。學生的科學解釋形式有很多，比如，口頭表達、書面表達、圖畫、戲劇表演、詩歌等。