通過思維外顯鼓勵(lì)學(xué)生提出問題

◇梁 京 馬玉瑩（北京：北京市昌平教師進(jìn)修學(xué)校北京育翔小學(xué)回龍觀學(xué)校）

小學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)遵從人類的科學(xué)思維過程。在教學(xué)實(shí)踐中，對(duì)科學(xué)思維的培養(yǎng)應(yīng)強(qiáng)調(diào)觀察實(shí)驗(yàn)、科學(xué)推理、邏輯性與實(shí)證性的統(tǒng)一。同時(shí)，2022 年版的《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：要突出核心概念在真實(shí)情境中的應(yīng)用，加強(qiáng)知識(shí)學(xué)習(xí)與現(xiàn)實(shí)生活、社會(huì)實(shí)踐之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)核心概念的深度理解、有效建構(gòu)和靈活應(yīng)用。學(xué)生在基于生活經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)或提出問題、形成策略、解決問題、推廣應(yīng)用的過程中，能夠?qū)⒆约旱挠^察實(shí)驗(yàn)、科學(xué)推理和邏輯性與實(shí)證性有機(jī)整合，從而發(fā)展科學(xué)思維、提高科學(xué)素養(yǎng)。

一、問題的提出

在小學(xué)科學(xué)課堂上，學(xué)生基于經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)或提出問題，并圍繞問題進(jìn)行猜測(cè)、形成假設(shè)，是重要的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。多次觀摩、研討小學(xué)科學(xué)課堂后，筆者發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)怪現(xiàn)象：在教學(xué)開始后，教師會(huì)結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容及學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)一個(gè)“巧妙”的問題情境。通過情境的鋪墊或暗示，學(xué)生能夠排除無關(guān)因素、順利得出一個(gè)與教師預(yù)設(shè)吻合、與研究?jī)?nèi)容吻合的“準(zhǔn)確”問題。課堂環(huán)節(jié)順利推進(jìn)，師生氛圍融洽且愉悅。圍繞前面的問題，學(xué)生繼續(xù)討論、嘗試提出解決方案。到了這個(gè)環(huán)節(jié)，教師和學(xué)生都會(huì)覺得很難！學(xué)生似乎不能根據(jù)前面的情境和分析，順利提出方案。因此教師想盡辦法幫助學(xué)生脫離困境，比如，為學(xué)生提供文字提示或材料支撐。從課堂效果上看，教師使用的這些策略確實(shí)有助于教學(xué)活動(dòng)的推進(jìn)，有助于學(xué)生完成方案設(shè)計(jì)。但這又不禁引人深思：學(xué)生的這些方案是觀察、推理的產(chǎn)物嗎？有沒有可能學(xué)生“準(zhǔn)確”地說出問題只是一個(gè)表象，而這一表象又導(dǎo)致學(xué)生無法獨(dú)立提出解決方案？從問題發(fā)展的周期“問題提出—問題解決”來看，問題提出是問題解決的基礎(chǔ)，問題解決是問題提出的必然結(jié)果，兩者相互依賴、相互制約，問題提出有時(shí)候甚至更為重要、更具創(chuàng)新成分。但在很多課堂中，問題提出只是學(xué)習(xí)活動(dòng)的一小部分，而“重頭戲”都在問題解決上。通過思維外顯促進(jìn)學(xué)生提出可研究的問題（提出問題），這一策略是否有助于提出設(shè)計(jì)解決方案（解決問題）？基于以上思考，筆者以湘科版教材五年級(jí)下《發(fā)霉》一課為內(nèi)容載體，開展教學(xué)實(shí)踐研究。

二、相關(guān)概念界定

（一）思維外顯

與本文思維外顯一詞相近的概念有思維外化、思維可視化、思維顯現(xiàn)等。

在這幾個(gè)概念中，思維外化是更上位的概念。人類認(rèn)識(shí)的思維外化方式主要有三種：一是通過形體動(dòng)作；二是通過語言音樂；三是通過文字圖畫。

對(duì)于思維可視化而言，在具體的研究中，與“思維導(dǎo)圖”“思維地圖”“概念圖”“認(rèn)知地圖”本質(zhì)上相同，可以將其統(tǒng)稱為可視化的思維工具。從整體上來說，思維可視化的相關(guān)研究都圍繞呈現(xiàn)思維的視覺工具展開。

比較之下，思維外顯更側(cè)重的是結(jié)果：可以是采用思維工具的結(jié)果，也可以是利用形體動(dòng)作、語言音樂、文字圖畫的結(jié)果。在以往研究中，思維外顯多借助語言和文字，而思維顯現(xiàn)則多用于“思維在……中顯現(xiàn)”或“如何讓思維（有效）顯現(xiàn)”等語境中。

綜上所述，本文使用思維外顯一詞，旨在表達(dá)在教學(xué)中利用文字來記錄學(xué)生的描述和分析，從而輔助學(xué)生加工現(xiàn)有信息、提出可研究的問題的過程。

（二）可探究的問題：疑問，科學(xué)問題，可探究的問題

在實(shí)際課堂中，通常疑問、科學(xué)問題和可探究的問題會(huì)交錯(cuò)出現(xiàn)。學(xué)生在提出問題時(shí)，往往只是將頭腦中的疑問說出來而已，因此疑問是可探究問題的源泉。但疑問和可探究的問題中間還有一個(gè)橋梁，那就是科學(xué)問題。可探究的問題首先得是個(gè)科學(xué)問題。科學(xué)問題是有結(jié)構(gòu)的，結(jié)構(gòu)中已經(jīng)包含了問題的求解目標(biāo)，預(yù)設(shè)的求解范圍和方法。對(duì)于小學(xué)生而言，科學(xué)問題中所涉及的兩個(gè)或多個(gè)變量如果都是可檢驗(yàn)的，也就是說它們都是可以在一定資源的幫助下觀察到或測(cè)量出的。這個(gè)問題就是可以探究的科學(xué)問題，簡(jiǎn)稱為可探究的問題。

圖1 疑問、科學(xué)問題與可探究的問題

三、教學(xué)實(shí)踐

（一）教學(xué)內(nèi)容分析

本次實(shí)踐的教學(xué)內(nèi)容是湖南科技出版社五年級(jí)下冊(cè)第二單元“微生物”，共三課：《發(fā)霉》《觀察微生物》《微生物和我們》。《發(fā)霉》作為本單元的起始課，內(nèi)容貼近生活，學(xué)生比較感興趣。因此在教學(xué)中，筆者通過分享、討論、學(xué)生互評(píng)的方法，保護(hù)并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生積極、主動(dòng)地觀察與實(shí)驗(yàn)。

同時(shí)，本課也是微生物單元科學(xué)思維的起點(diǎn)。思維需要有一定的對(duì)象，對(duì)于小學(xué)生而言，思維的對(duì)象應(yīng)該盡可能具體、形象、直觀。大多數(shù)微生物是看不見、摸不著的，但是微生物的生命活動(dòng)產(chǎn)生的變化現(xiàn)象，如發(fā)霉、發(fā)酵，學(xué)生是能看見的。因此具體、直觀的發(fā)霉現(xiàn)象是研究微生物的切入口。

（二）教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)與分析

1.聚焦話題，明確思維對(duì)象

教師從三個(gè)不同的發(fā)霉情境引入，調(diào)取學(xué)生的認(rèn)知記憶和情感記憶。教師提問：這些物品是怎么了？學(xué)生能借助經(jīng)驗(yàn)判斷：這種變質(zhì)、長(zhǎng)毛的現(xiàn)象就是發(fā)霉。

2.提出猜想，借助板書，外顯“比較、分析、歸納、推理”的思維過程

《科學(xué)推理》一書提到：科學(xué)發(fā)現(xiàn)也是一個(gè)問題解決活動(dòng)。首先是有了問題，再根據(jù)線索和知識(shí)來進(jìn)行分析，做一個(gè)初步的猜測(cè)；然后根據(jù)這一猜測(cè)，進(jìn)一步有目的有選擇地搜集相關(guān)材料，把細(xì)節(jié)片段聯(lián)結(jié)成線，構(gòu)成一個(gè)完整的因果過程，再進(jìn)一步完善這個(gè)假說。圍繞“發(fā)霉”這一主題，學(xué)生的線索和知識(shí)經(jīng)驗(yàn)從哪里來呢？自然是自己和其他學(xué)生。因此本環(huán)節(jié)教師的主要作用，就是提供一個(gè)獲取線索和分析信息的平臺(tái)，將學(xué)生的發(fā)言和總結(jié)記錄在黑板上。

這樣做主要是關(guān)注學(xué)生的思維起點(diǎn)，借助語言、文字使學(xué)生的思維過程外顯。不難發(fā)現(xiàn)，圍繞發(fā)霉這一話題，學(xué)生的思維起點(diǎn)也是不同的，主要原因就是學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)不同。對(duì)于本課學(xué)習(xí)發(fā)霉現(xiàn)象，有的學(xué)生自己家發(fā)生過，也知道整個(gè)過程或有了一定的觀察；有的學(xué)生見過，但是有不好的情緒體驗(yàn)就沒有進(jìn)一步觀察；有的學(xué)生沒過多留意。因此給學(xué)生機(jī)會(huì)分享經(jīng)驗(yàn)的過程，也是幫助學(xué)生更好地建立共同思維起點(diǎn)的過程。學(xué)生描述得越詳細(xì)，越能給其他學(xué)生帶來豐富的間接經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，對(duì)于分享經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生來說，回憶和組織語言也是思維再加工的過程；對(duì)于傾聽的學(xué)生來說，能為后面的歸納、分析活動(dòng)奠定基礎(chǔ)。

對(duì)于學(xué)生提出的“溫度”“空氣”“時(shí)間”等細(xì)節(jié)片段，如何連成線、構(gòu)成一個(gè)完整的因果過程呢？學(xué)生的思維還需要回歸主線問題：“到底是什么導(dǎo)致了發(fā)霉？”有了前面的經(jīng)驗(yàn)分享、分析提煉，學(xué)生對(duì)這一問題的回答就更為深入，在后面提出驗(yàn)證方案時(shí)，也有更多、更直觀的經(jīng)驗(yàn)依據(jù)。

本環(huán)節(jié)后，學(xué)生已經(jīng)能夠獨(dú)立提出一個(gè)可研究的問題了。從表面上看，這一情境引入似乎沒什么特別，很普通。學(xué)生分享、分析的過程比較長(zhǎng)，占用了近一半的時(shí)間，最后提出的問題也僅僅是：食物發(fā)霉可能與溫度、時(shí)間、暴露于空氣中等因素有關(guān)。但是這個(gè)相對(duì)較慢的思維產(chǎn)出過程，正是學(xué)生像科學(xué)家一樣從生活經(jīng)驗(yàn)中提出科學(xué)問題的過程。對(duì)于學(xué)生來說，生活經(jīng)驗(yàn)往往就是問題的起源，其他學(xué)生和教師、家長(zhǎng)等資源就是獲得信息的渠道之一。學(xué)生需要去了解別人的經(jīng)驗(yàn)是怎樣的，從而分析、歸納別人的經(jīng)驗(yàn)與自己一直思索著的困惑的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而給出一個(gè)現(xiàn)階段認(rèn)為“合理”的解釋，也就是猜想，再利用實(shí)驗(yàn)、調(diào)查或者隨著知識(shí)的不斷豐富來更新自己的觀點(diǎn)。本節(jié)課就巧妙地遵循了這一過程，以“發(fā)霉”這一話題為思維的對(duì)象，將這一過程重演。

3.討論方案，基于因果推斷明確變量

這一環(huán)節(jié)中，學(xué)生先獨(dú)立思考方案，然后在組內(nèi)交流想法，在分享后形成一個(gè)相對(duì)全面、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯坑?jì)劃。組間匯報(bào)時(shí)，教師主要強(qiáng)調(diào)對(duì)照組及變量問題。

4.形成方案，圍繞科學(xué)問題搜集證據(jù)

教師展示可以提供的材料，如饅頭、塑料盒等，供學(xué)生選用。學(xué)生以組為單位，將口頭描述的方案落實(shí)到文字上，并進(jìn)一步具體化、條理化。這一環(huán)節(jié)最重要的作用就是幫助學(xué)生梳理研究計(jì)劃，使計(jì)劃更具有可操作性。

作為“微生物”這一單元的起始課，本節(jié)課充分利用了全班學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)，從經(jīng)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)聯(lián)系、建立因果關(guān)系，從而產(chǎn)出一個(gè)可以探究的問題，為本單元后面《觀察微生物》和《微生物與我們》兩課奠定思維基礎(chǔ)和探究活動(dòng)的基礎(chǔ)。

四、結(jié)論與反思

（一）研究結(jié)論

許多科學(xué)教育研究結(jié)果顯示：以問題解決為基礎(chǔ)的教學(xué)方法，確實(shí)顯著地增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)成就、科學(xué)態(tài)度或?qū)W習(xí)興趣，特別是在高層次認(rèn)知學(xué)習(xí)方面。但以問題解決為基礎(chǔ)的教學(xué)方法，首先需要發(fā)現(xiàn)、提出或形成問題。從以往教學(xué)用時(shí)來看，這一環(huán)節(jié)往往是占比少的“非重點(diǎn)”環(huán)節(jié)，這也是本次教學(xué)實(shí)踐重點(diǎn)改進(jìn)之處。

通過課堂實(shí)錄、學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案等可以發(fā)現(xiàn)：

第一，學(xué)生能順利地達(dá)到相關(guān)思維目標(biāo)最高等級(jí)。

學(xué)習(xí)目標(biāo)1：能通過歸納推理，有理有據(jù)地提出關(guān)于“導(dǎo)致發(fā)霉的條件”的假設(shè)。

【△加油】嘗試依據(jù)全班師生的生活經(jīng)驗(yàn)（黑板記錄）歸納出共性特點(diǎn)；

【√不錯(cuò)】能依據(jù)全班師生的生活經(jīng)驗(yàn)（黑板記錄）歸納出共性特點(diǎn)；

【○很好】能依據(jù)全班師生的生活經(jīng)驗(yàn)（黑板記錄）歸納出共性特點(diǎn)，并完整地表達(dá)自己的假設(shè)。例，“在……的環(huán)境中更容易發(fā)霉”或“……會(huì)導(dǎo)致發(fā)霉更快”。

學(xué)習(xí)目標(biāo)2：設(shè)計(jì)并開展對(duì)比實(shí)驗(yàn)，探究導(dǎo)致食品發(fā)霉的條件。

【△加油】在教師的指導(dǎo)或其他學(xué)生的啟發(fā)下，能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易行的對(duì)比實(shí)驗(yàn)方案并開展探究；

【√不錯(cuò)】能自主設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)方案并開展探究；

【○很好】能自主設(shè)計(jì)具有可操作性的對(duì)比實(shí)驗(yàn)方案并開展探究。

第二，12 組學(xué)生均能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，但每組情況也有不同，詳見圖2。

圖2 學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案完成情況

由此可以看出，借助板書，將學(xué)生對(duì)某一現(xiàn)象的原有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行梳理后，通過比較、分析建立聯(lián)系，歸納形成因果假設(shè)并在后續(xù)的探究活動(dòng)中進(jìn)一步深入研究，這一做法有助于學(xué)生形成概念，并在探究活動(dòng)中實(shí)現(xiàn)“像科學(xué)家一樣思考”，從而發(fā)展落實(shí)核心素養(yǎng)。

圖3 思維外顯的問題提出過程

（二）實(shí)踐反思

通過思維外顯，鼓勵(lì)學(xué)生提出可探究的問題是值得長(zhǎng)期探討、實(shí)踐的話題。本次教學(xué)實(shí)踐，只討論了通過思維外顯促進(jìn)學(xué)生提出可探究的問題的一種路徑或形式，是否可以推廣到更多類型的課、可以推廣到哪些課還有待進(jìn)一步研究。此外，在今后的教育實(shí)踐中，也需要繼續(xù)嘗試多樣化的策略來促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。