立足問題解決，讓教與學同頻共振

*本文系廣州市教育科學規劃2022年度課題“指向問題解決的小學科學單元學歷案的設計與實施研究”（202214398）的研究成果。

收稿日期：2023-08-10

作者簡介：司徒敏，廣州市天河區體育東路小學海明學校，高級教師，廣東省南粵優秀教師，廣州市名師工作室主持人，主要從事小學科學課程與教學研究。

摘要：問題解決能力是公民具有科學素質的體現，也是中國學生發展核心素養的基本要點。培養學生的問題解決能力需要教與學在同一個頻道上，以單元學歷案作為科學課堂上培養學生問題解決能力的抓手，能讓教師的教與學生的學同頻共振。指向問題解決的單元學歷案的設計原則包括站在學生立場、基于情境學習、以問題為主線、體現學習進階，組成要素包括單元主題、致同學們的一封信、單元導學、分課時學歷案和單元小結。可采用“三階五步”的小學科學單元學歷案實施策略。“三階”指的是導學、會學、學會。“五步”是認知激發，整體規劃；學生與學歷案互動，低結構探索；生生與師生互動，高結構指導；學生與學歷案再次互動，加深理解；評價反思，策略提煉。

關鍵詞：問題解決；小學科學；單元學歷案

中圖分類號：G623 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094（2023）22-0073-06

《全民科學素質行動規劃綱要（2021—2035年）》指出，公民具備科學素質是指崇尚科學精神，樹立科學思想，掌握基本科學方法，了解必要科技知識，并具有應用分析判斷事物和解決實際問題的能力。可見，問題解決能力是公民具有科學素質的體現。“問題解決”是中國學生發展核心素養中實踐創新素養的一個基本要點[1]。《義務教育科學課程標準（2022年版）》指出，科學核心素養涉及“提出科學問題，并針對科學問題進行合理猜想與假設”“從不同角度分析、思考問題，提出新穎而有價值的觀點和解決問題的方法”“科學觀念在解釋自然現象、解決實際問題中的應用”，這些都是與問題解決能力相關的。

培養學生的問題解決能力需要教與學在同一個頻道上。在小學科學課堂中，不少教師只關注自己如何教，而非關注學生學習信息的自我轉化，導致學生聽不懂，或者離開教師就不會學、不知道如何學。要從“學”到“學會”，再到“會學”，需要專業的方案——單元學歷案。指向問題解決的小學科學單元學歷案指教師圍繞一個具體的學習單元，聚焦問題解決能力，從期望“學生學會什么”出發，設計并展示“學生何以學會”的過程[2]，以便學生自主建構起科學概念和提升問題解決能力的專業方案。本研究以單元學歷案作為科學課堂上培養學生問題解決能力的抓手，讓教師的教與學生的學同頻共振。

一、指向問題解決的單元學歷案設計原則

小學科學單元學歷案的設計要從學生的角度出發，考慮學生的已有知識經驗及認知水平，符合學生的最近發展區。同時基于情境，以問題為主線設計有進階性的學習活動，讓學生在解決問題的過程中自我建構信息，實現從“學”到“學會”的信息轉換，并在個體思考與群體協作中發展問題解決能力。

（一）站在學生立場

學生是信息加工的主體，是意義的主動建構者，而不是外部刺激的被動接受者和被灌輸的對象。單元學歷案是學生立場的學習方案，所以要站在學生的立場去思考學習內容的呈現。在設計單元學歷案時，首先要思考學生要完成單元任務會考慮哪些問題、問題間的邏輯是什么、解決問題的難點是什么，在單元學歷案上把要解決什么問題、怎樣去解決、探究實踐得出的結果對于問題解決有什么幫助等。只有站在學生的立場設計單元學歷案，才能真正體現為學生的“學”而服務。

（二）基于情境學習

在指向問題解決的單元學歷案中，情境是學生學習的橋梁，應該貫穿單元學習的始終。在單元學習開始，情境呈現給學生刺激性信息，引起學生學習的興趣，喚醒問題意識，從而使學生發現和提出問題、解決問題。在單元學習中段，學生圍繞情境的制約條件制定解決問題的方案，并在情境中執行方案、調整方案。在單元學習的最后，學生的問題解決成果要置于情境中進行評價，而學生對學習的反思也離不開情境。可見，單元學歷案需要圍繞情境進行設計。

（三）以問題為主線

探究和實踐是科學學習的主要方式。探究實踐活動的推進需要依靠問題，因為有了問題解決的需求才會開展探究實踐活動，而探究實踐活動的目的是解決問題。在設計單元學歷案時，教師要將單元任務轉化為單元驅動問題，再把單元驅動問題拆分為若干子問題，以問題為主線串聯并驅動單元的學習。

（四）體現學習進階

學習在不同的階段思維有不同的發展，因此需要對單元的學習有一個進階的設計。在單元學歷案中，我們通過“低結構探索—高結構指導”的設計促進學習的進階。學生在參與了低結構的探索活動后，遇到了失敗，不能解決問題，這時教師再提供高結構的指導，讓學生對問題形成新的認識和理解。

二、指向問題解決的單元學歷案框架

指向問題解決的單元學歷案既是“認知地圖”，指引學生進行問題的解決；又是“學習檔案”，記錄并展示問題解決的歷程，供學生進行學習復盤和經驗總結之用。依據單元學歷案的設計原則以及學生問題解決的認知過程，筆者構建了指向問題解決的小學科學單元學歷案框架，包括單元主題、致同學們的一封信、單元導學、分課時學歷案和單元小結五個部分（如圖1）。

單元主題是對單元學習歷程中所涉及的關鍵問題或主要內容的概括，一個清晰而明確的主題蘊藏著單元內容統整的內在邏輯，有助于確保知識系統能夠統整，同時單元主題要能激發學生解決問題的興趣。

“致同學們的一封信”由三個部分組成。第一部分對單元要解決的問題（單元學習任務）和最終解決的結果（單元學習目標）進行整體介紹。第二部分給學生提供單元學習導航圖，這樣學生就能清晰了解單元的整體與局部、學習任務和目標的綜合與分解。第三部分結合單元要解決的問題，給出了材料準備、閱讀書籍、單元學歷案的使用、小組合作、實踐活動等方面的建議。

單元導學課通過創設生活情境，驅使學生從情境中提出本單元要解決的問題，培養學生問題意識以及針對情境提出問題的能力。在明確了單元要解決的問題后，再根據情境的約束條件制定問題解決的標準。最后是讓學生根據評價標準寫出要解決的問題和解決問題的方法，在這個過程中培養學生拆解問題和制定方案的能力。

分課時學歷案是學生解決問題的主要抓手，涉及方案試驗和優化方案的過程。每課時的學歷案都圍繞子任務展開，具體指引學生明白“我要去哪里”“怎樣去那里”“是否到達了那里”。每完成一個子任務，就是進階一個臺階，直到最終完成單元任務，解決單元問題。

單元小結引導學生對解決問題的過程和結果進行評價和反思，只有對自己學習情況有清晰的認識，才能繼續發揚學習優勢，彌補學習劣勢，總結學習經驗，逐步提升學習效率和提高學習效果。

三、指向問題解決的單元學歷案實施策略

在小學科學單元學歷案實施的過程中，我們發現存在以下問題：第一，單元學歷案的使用流于形式。不少教師把學歷案當成是實驗記錄單，沒有發揮學歷案的作用。第二，學歷案使用立場仍以教師“教”為主。教師只是通過學歷案傳遞其教的信息，而未關注學生學習信息的自我轉化，出現教師“替”學生學習、學生“假”學習的現象。第三，教師教學時重在知識點的掌握，忽視了問題解決能力的培養。筆者提出了“三階五步”小學科學單元學歷案實施策略（如圖2），解決上述提到的問題。三階指的是導學、會學、學會。五步是認知激發，整體規劃；學生與學歷案互動，低結構探索；生生與師生互動，高結構指導；學生與學歷案再次互動，加深理解；評價反思，策略提煉。

（一）導學——認知激發，整體規劃

當學生切實感受到學習價值和意義時，他們會有更明確的行動意愿，努力克服困難，在完成任務時自我價值也會得到提升，從而持續性地開展探究[3]。所以在第一階段要注重對學生認知的激發，并讓學生對學習進行整體的規劃。

在單元導學課上教師要創設真實情境，讓學生在情境中體會到解決問題的價值，這樣才能激發他們的學習興趣和求知欲。教師可以通過圖片、視頻、VR體驗等方式創設沉浸式情境，讓學生能置于情境中去提出本單元要解決的問題，記錄在單元導學學歷案上。例如《我的便當我做主》單元導學課就先呈現學校秋游，學生帶上自己的便當進行野餐的場景，然后引導學生對于野餐便當提出問題。

在明確了單元要解決的問題后，教師繼續利用單元導學學歷案引導學生根據情境去思考單元學習成果要符合什么標準，再引導學生把標準拆分為子問題，最后寫出解決子問題的方法，以此培養學生問題表征和方案制定能力。《我的便當我做主》單元導學案就讓學生寫出野餐便當要符合的標準，并根據這些標準寫出在制作便當時要解決的問題是什么、可以怎樣解決。

在上面的活動中，學生會發現原有的認知并不能解決所有的問題，便會產生學習內驅力，這對于他們解決問題有積極作用。單元導學課的最后，教師指引學生閱讀單元導學學歷案的“致同學們的一封信”，讓學生知道起點和終點在哪里，以及從起點去到終點的導航圖，單元學習導航圖包括子任務、課時數、涉及的核心素養和學習成果（如圖3），讓學生能對學習進行整體規劃。同時提供學習建議讓學生對單元問題的解決有所準備。

（二）學會——三方互動

在單元導學課中，學生已經明確了單元學習任務、學習目的以及學習評價，清楚當前自己的認知與學習目標之間的差距，并形成了實現目標的方案。接下來，他們就開始解決問題，尋求能夠達成目標的策略，這是一個從“學”到“學會”的過程。在這個過程中，分課時學歷案作為“地圖”、教師作為“導游”、學生作為“游客”，三方需要充分互動才能實現“教-學-評”一體化，讓學生借助認知地圖、跟隨指引，系統地建構知識與技能，從起點到達終點，所以在第二階段進行三次互動。

1.學生與學歷案互動，低結構探索

對于問題的解決，學生并不是一片空白，每個學生對已知的提取、對已知與新知的聯結、對新知的加工都有其個性化的路徑。為了尊重學生的個性化學習，我們把“學”放在前，“導”放在后，借助分課時學歷案讓學生先進行低結構探索，即學生明確要解決的問題，但解決問題的路徑是模糊的，需要學生先進行自行探索。具體實施步驟是：（1）確定了要研究的問題后，閱讀分課時學歷案上本課的學習目標和學習評價，讓學生明確要達成的目標以及目標達到的表現證據。（2）教師要與學生明確分課時學歷案“學習過程”板塊中要解決的問題、操作步驟、觀察要點、記錄內容。（3）在問題鏈的驅動下，學生借助分課時學歷案提供的資源和支架，小組合作完成探究實踐活動，并把實驗發現以及自己的想法記錄在學歷案上。這個環節，教師要給予學生足夠的時間與學歷案進行互動，在學歷案上留下思考的痕跡。

根據美國著名教育心理學家加涅的信息加工學習理論，要使學生接收到的信息進入長時間記憶狀態，需要對信息進行精加工。問題解決的實質是學生能夠對所獲得的信息進行精加工，與自己已有的經驗產生聯系，運用到情境中。所以在學生與學歷案互動的過程中，要借助學歷案幫助學生進行信息精加工。例如分課時學歷案上的“知識和技能鏈接”就充當了聯結學生已知與新知的橋梁，引導學生把已學的知識和技能運用到問題解決上，促進學習遷移。《我的便當我做主》單元學歷案上的知識鏈接就有六大營養物質、膳食指南等作為學生設計食譜的抓手。又如分課時學歷案上的認知工具可以幫助學生在探究實踐中對信息進行精加工，認知工具包括行動指南、實驗記錄、信息分析。行動指南以文字和圖片的方式介紹活動的具體內容和操作，實驗記錄引導學生把關鍵信息記錄下來，信息分析讓學生對實驗現象或收集到的數據進行分析，從而能夠透過現象看到本質。

2.生生與師生互動，高結構指導

在初步探索的過程中，學生完成了對已知的提取。但在已知與新知聯結的過程中，有些學生能把新信息“同化”和“順應”到已有圖式中，達到認知平衡；有些學生則不能把新信息與已有圖式聯結起來，出現認知的不平衡。這時就需要進行“高結構指導”，目標鮮明地、有針對性地引導學生解決問題，可以是學生對學生的指導，也可以是教師對學生的指導。

我們可以聘請初步探索階段率先解決問題的學生為“小專家”，組成“專家團隊”，再把“小專家”分到全班各個小組，形成若干個學習共同體。在學習共同體中，生生交流學歷案上的記錄以及探究實踐中的發現。通過生生互動，“小專家”們基于前期探索的經驗以及解決問題的思路，幫助其他同學解決問題。

在學歷案與學生互動、生生互動過程中，教師需要沉浸式地參與學生的單元學習歷程，時刻關注學生的表現和學生在學歷案上的記錄，收集學生課堂學習的信息，以此了解學生知識與能力的建構情況，監控學生問題解決的進度。在探究實踐活動后，教師要與學生展開平等、良性的互動，指導學生對學習材料進行深入、細致的分析和加工，讓學生理解其內在的深層意義，強化新信息與已有圖式的聯結，發展學生問題解決的能力。

3.學生與學歷案再次互動，加深理解

在經歷了生生互動和師生互動后，學生需要再次與學歷案進行互動。通過分課時學歷案上的課堂練習、學后反思、學習評價來反饋“學會了嗎”“收獲了什么”“學習表現怎樣”。此外，學生通過補充學歷案上的知識結構圖，將碎片化的知識結構化和系統化，形成邏輯關系清晰的知識結構，加深對單元概念的整體理解。《我的便當我做主》單元知識結構圖需要學生補充的內容包括食物的分類、六大營養成分、膳食寶塔、消化器官的名稱、保護消化器官的方法等。這些內容是按相互之間的邏輯關系呈現的。

學生與學歷案的再次互動也是對學習過程的復盤，不僅能加深對知識的理解和對技能的掌握，還能對自己存在的問題進行總結，進一步調節自己的學習行為。根據信息加工學習理論，學生能夠對所獲得的信息進行精加工，與自己已有經驗產生聯系，在新的情境中運用新知識解決問題才算得上“學會”。所以，課的最后安排拓展活動，讓學生調用剛形成的知識結構解決新問題，在遷移運用中鞏固所學。

三、會學——評價反思，策略提煉

在分課時學歷案的指引下，學生進行了問題解決的學習，實現了從“學”到“學會”。而要從“學會”到“會學”，就需要進行元認知學習。在解決問題時，元認知能力強的學生不僅重視對問題本身的研究，而且時刻清醒地關注自己的思維過程，解決問題有哪些策略、應該先選擇哪些策略、這些策略達到什么效果、是否需要修改原來的想法等等。所以，第三階段的學習路徑是評價和反思問題解決的過程、結果，提煉問題解決的策略。

在單元小結課，教師先引導學生根據問題解決能力評價表對自己的學習表現進行評價和反思。問題解決能力評價表分為四個一級指標：問題表征、方案制定、方案執行、評價反思。每個一級指標又分解為兩個二級指標：問題表征包括發現問題和澄清問題，方案制定包括拆解問題和方案制定，方案執行包括方案試驗和優化方案，評價反思包括成果評價和反思過程。每個二級指標又從三個水平層級制定具體評價細則[4]。

評價表上每項評價內容在單元小結學歷案上都有對應的評價證據，學生可以依據自己學歷案上的記錄，參照評價表等級描述，給出每項的分數。除了自評，還有小組評和教師評。這樣學生對自己學習過程的表現和問題解決能力水平就有清晰的認識，知道自己的優勢以及要繼續努力的方面。

除了對學習表現進行評價，還需要對問題解決成果進行評價，幫助學生分析自己的作品是否符合要求，從而反思自己的學習是否達成學習目標，促進學生不斷對作品進行改進和優化。例如《我的便當我做主》單元學習成果從以下幾個方面來評價：（1）按照食譜制作便當；（2）食譜中的食物種類多種多樣；（3）便當中的食物營養豐富，含有六種營養物質；（4）便當的食物符合膳食寶塔五層的分量；（5）寫出有利于消化和吸收便當的飲食習慣；（6）能介紹便當的特點和設計依據，并能對別人的疑惑或建議作出反饋。為了讓不同水平的學生都能得到發展，還增加了評價的加分項：便當的口感佳、擺盤吸引人、成本控制在20元以內。

最后，總結問題解決的思路和方法，提煉問題解決的策略。只有進行總結和提煉，才能把方法和策略進行遷移，讓學生在后面的學習中有更好的表現，問題