北京市朝阳区兴隆小学       李永生

 

[内容摘要]本文探讨了利用问题连续体设计工具改进小学科学课堂设计的目的，它可以提高学生的科学素养，并提高教师的课堂教学设计能力。并用几个事例来具体说明用问题连续体设计工具改进小学科学教学设计的方法，利用问题连续体设计工具进行小学科学教学设计的效果分析。

 

[主 题 词] 问题连续体工具   小学科学    教学设计，

 

在新的课程改革中如何提高科学学科的教学质量，有效地培养学生的创新能力，应首先要从课堂提问设计入手，利用问题连续体设计工具可以提高小学科学的教学设计

问题连续体是美国亚利桑那大学琼·梅克(June Maker)教授提出来的，梅克教授是“DISCOVER”项目的负责人，她在十五年前进行的有关多元智能理论的实验室发现，各项智能的发展一方面有赖于所拥有的“核心能力”，另一方面也受问题解决策略的影响。她以多元智能理论为指导，经过十五年的试验，创立了以培养和评价学生能力，特别是创造能力为目的的“问题连续体”。这个连续体以“问题定义”为中心，以“方法”为中介，以“答案”为结果。根据问题解决的情景进行分类，标示着学生能力发展的不同水平，从而构建了五个层次的问题类型，称为“问题连续体”。

 

          　　 问题体系表

 

第一类问题主要是事实水平上的问题，是一个个体范例，对这个案例，教师对于问题、方法、答案是知道的，学生对于问题与方法也是知道的，但答案是未知的。从学生的思维过程来讲，是一个感知的过程。

第二类问题还是基于事实水平的问题，与第一类问题相比，学生对于解决问题的方法和答案是未知的，而教师都是已知的。学生在这里要学习与第一类问题里相似的几个问题，从思维过程来讲，它不单单是感知的过程，更是一个比较、分类的过程。

第三类问题以掌握规律、形成概念为目标，要上升到学科概念，又要使其具体化。从思维过程来讲是归纳与概括的过程。

第四类问题运用所掌握的概念、规律或原理，把握该“范例”的上位主题，解决以主题范围内的定向问题为目的。引导学生发散思维，主动参与，互动合作，解决问题。

第五类问题：在主题范围内自行发现与主题相关的综合性问题，自行提出解决方案，解决问题。要求学生不仅提高解决真实问题的能力和创造性，同时要实现对人、对世界的态度、情感和价值观。

问题连续体工具的适用范围是在知识上有上位知识和下位知识的内容。

（一）当前小学科学（自然）在问题设计上的分析

以现行首师大版小学《科学》教材及在此之前使用的人教社版小学《自然》为例，在当前小学科学（自然）在问题设计上，各有特点，其中《自然》教材是以能力培养为设计思路，体现了科学教学中学生能力培养的方法与过程。它有些内容的设计上，以归纳推理和演绎推理的过程设计，体现出了问题连续体工具的一些设计思想。如《种子的构造》（第八册）《果实的共同特征》（第五册）等，有些内容是以一个单元的方式来体现，如第十一册的生物单元：《动物和环境》、《植物和环境》、《食物链》、《我国珍稀的动植物》、《保持水土》、《保护大自然》在单元中部分体现了问题连续体工具的设计，但在安排上不是很明显。

首师大版《科学》中，则强调了教师“用教材”的观念，在内容的安排上，比之《自然》在知识的容量上，体现了自然界物质的丰富性、生物的多样性。增强了关于结构和功能方面的设计，但在问题的设计上，问题连续体工具的连续性与层次性上不是很强。

在当前小学科学教学中，问题的设计停留在第三类问题上。还没有上升到第四类问题。

（二）问题连续体工具在《科学》课程中在教学设计中的作用

问题连续体工具从上表中可以看出，它分成五类问题，在小学科学学科教学中，我们可以达到第四类问题的水平，第五类问题则是小学生的思维能力达不到的，这有待于他们升入高一级的学校可以完成。

我们以前的小学科学教学小学的科学教学大部都停留在第三类问题这个层次，也就是建立概念。而在问题连续体中，还要上升一个层次，就是第四类问题，上升到科学的观念上。并通过科学的观念来解释一系列的问题。可以看出，应用问题连续体工具对于小学科学教学来讲，它有利于培养学生的创新精神，有利于学生科学态度与观念的形成。也更有利于学生科学素养的形成。

有关教育学、心理学的理论表明，教师的课堂设计水平影响着教师的课堂教学水平，小学科学学科的课堂教学对于学生科学素养的形成有密切的影响。利用问题连续体工具可以显著地提高教师的课堂设计水平。教师利用问题连续体工具进行课堂教学设计，则可以有意识地从第三类问题上升到第四类问题。也就是说我们可以从学科概念上升到一种科学观念，并利用这种科学观念去解释一系列的问题。

从上述分析可以看出，问题连续体设计工具可以使教师的课堂设计更有目的，所站的层次更高，就会提高教师的课堂设计水平。

我们在科学学科的教学中如何利用问题连续体工具进行教学设计呢？下面就以几个例子来具体说明。

教材中给出了几种动物过冬的形式：大雁南飞、狗熊冬眠、松鼠储存粮食等，让学生理解常见的动物过冬方法。在教学设计中利用问题连续体工具可以把学生的认识上升到生物自身生活方式的改变来适应环境的变化。我们可以提出以下的问题

对这个问题教师与学生都是已知的，解决的方法师生也是已知的，可以用观察的方法或查找资料的方法来知道。答案对于教师来讲是已知的，对于学生是未知的。学生并不能直接回答，学生也有可能知道一些这方面的知识。但学生可以通过对大雁活动的长期观察以及在书中查到。这个问题是事实水平上的问题，它的思维过程是感知。学生是在感知的基础上解决问题。

这个问题师生是已知的，解决的方法教师是知道的，学生部分已知，学生可以从观察与查找资料来知道，答案教师是已知的，学生是未知的。这个问题，依然是事实水平上的问题。它不仅使学生在感知的过程中来认识，更重要的是学生对于这几种动物的过冬方式要进行比较与分类，这几种动物过冬的方式不同。学生要区别开。学生对于几种动物过冬的方法，不仅观察、查找资料，还要把观察到的结果或查到的答案进行比较并、进行简单的分类才能得到认识。从思维的过程来看，这是一个比较和分类的过程。

这个问题师生是已知的，解决问题的方法是多种的，教师是已知的，学生是未知的，而且这是对种动物过冬的问题的概括，对于这个问题的答案教师是已知的，学生是未知的。这个问题是概念水平上的问题，教师要从冬天的气候特点来帮助学生分析，让学生知道冬天天气寒冷，食物减少。这种环境不利于对于动物的生存。动物为了能生存下去，就必须适应这种的恶劣环境。引导学生认识到：“动物适应环境的变化” ，这一科学的概念这个过程在思维上是归纳推理。

这个问题对于师生来讲是已知的、开放的，解决问题的方法是多种的，教师与学生有些是可知的，但有部分是未知的，答案也同样是多种的，对于师生来讲有些是已知的，有些是未知的。教师已不能知道学生会怎样解决问题，得到什么答案。这一过程从思维上来讲属于发散思维。在这个问题中，教师要让学生通过“动物适应环境的变化”这一学科概念上升到“生物对自然环境的适应”这一科学观念。教师通过“动物适应环境的变化”，引导学生思考“植物怎样适应环境的变化”、“人类怎样适应环境的变化”等，归纳出“生物适应环境的变化”这一科学观念。

 

 

 

 

 

 

 

 

在上述的分析中，我们原来的教学一般停留在学科概念上，就是让学生知道“动物怎样过冬，动物对环境”的适应这样一个层次上。显然是想通过学生在学习一系列相关的内容后，学生只有靠自己来上升到科学观念，有的学生在没有教师的指导下，就会遇到困难。利用问题连续体设计工具，可以使学生形成“生物适应环境”这样的上位概念上。在解释具体问题时，学生会觉得容易。

 

根据上述这个问题，我们准备这样的材料：水槽、水、橡皮泥、气球。教学的思路是先用橡皮泥和没吹气的气球放入水中，它们会沉入中，然后让学生把气球吹鼓，把橡皮泥做成空心的，气球和橡皮泥就会在水中上浮。从两种物体的变化中找出质量不变，体积发生变化的物体产生沉浮现象的规律。可以设计以下的问题。

 1、把没有吹的气球放在水中会怎样？

 这个问题是属于问题连续体中第一类的问题，它是一个事实水平上的问题。师生对这个问题都是已知的，对于问题的解决方法教师和学生也是已知的，是用了观察与实验的方法，对于答案，教师是已知的，学生是未知的。从思维的角度来看，这是学生通过操作观察，进行感知的过程。

这个问题是属于问题连续体中第一类的问题，它还是一个事实水平上的问题，师生对这个问题都是已知的，解决这个问题的方法师生也是已知的，学生会想到把气球吹鼓后，气球就会在水中上浮。答案对于教师是已知的，对于学生是未知的。这在思维的角度来看，学生通过实验、观察进行感知。

这个问题与上述问题一样同，也是问题连续体中第一类的问题。

这个问题属于问题连续体中第二类的问题，同样是事实水平的问题。学生与教师对于问题是已知的，对于解决问题的方法教师是已知的，学生则是未知的，学生要把气球吹气前后、橡皮泥做成空心前后进行对比，学生对吹气的气球与空心的橡皮泥球进行比较，找出二者之间的相同点。二者都是质量没变，而体积变大了许多。教师对于问题的答案是已知的，学生对问题的答案是未知的。这个问题在思维过程中，是比较和分类。

这个问题属于问题连续体中的第三类问题，这个问题是概念水平上的问题，是让学生通过气球与橡皮泥的变化进行归纳推理，找到质量没变，体积增大许多，物体能够在水中上浮的规律。学生和教师对于这个问题是已知的，但对于问题的解决方法，教师是已知的，学生是未知的，解决问题的方法有多种。问题的答案教师是已知的，学生则是未知的。

学生要找到问题的答案，要经过归纳、概括的方法。学生要进行归纳，不能用一个现象进行归纳，要用多个现象进行归纳。学生才会对实验中的现象上升到学科概念的高度。

这个问题是试图利用学科概念去解释生活中的问题，基本属于问题连续体中第四类的问题，问题是开放的，师生都是已知的，欠解决问题的方法是多样的，教师部分已知，学生是未知的，问题的答案教师是部分已知，学生是未知的。这是让学生解决问题。学生的思维形式是发散思维。

我们也可以把上述分析的过程用图式的方式来表示。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

在上述教学过程中，我们原来的教学过程一般停留在第三类问题，即：气球、橡皮泥的质量没有变化，体积变大许多，在水中会上浮。而没有及时上升到科学观念的层次。在问题连续体设计工具中，这显然是不够的，对于培养学生创造精神是不利的。（在小学科学教学中，由于没有没有对阿基米德定律有明确的描述。）

 

问题连续体设计工具的设计应用到教学中，是把问题连续体的设计方法应用到教学的环节中，教师具有了这种设计的思想，会把适合的课堂设计按照上面五类问题的形式进行设计提问。可以把当前教学中问题的设计从第三类问题上上升到第四类问题。使教学的过程遵循问题连续体的几类问题逐渐深入。使教师的教学在培养学生归纳能力方面更具有针对性。

如在学习《食物链》这一内容时，教师把动植物之间的这种食物联系上升到生态平衡这一科学观念上来。使学生从动植物之间的食物联系，了解到生态平衡对于自然界的意义。

教师注意引导学生形成上位概念，并利用上位概念去解释具体的问题，学生在课堂上对具体问题的解释有了公平程度的提高。如在《食物链》一课中，学生能够解释利用生物之间的这种依存关系对一些现象进行分析。从学生的反映来看，学生觉得解释一些具体问题得心应手了。

学生的发散思维与创造能力教养，是一个循序渐近的过程，同时也是学生在具有一定科学知识基础之上进行的。学生的创造思维是发散思维与集中思维的统一。我国现行的学校教育过分强调集中思维。而问题连续体的教学理论可以很好地培养学生的发散思维。发散思维的训练可以培养学生的创新思维。同时，设问题连续体为主的教学设计，更加注重了学生的归纳能力的培养，如在上述《动物怎样过冬》中，所分析的几种动物，最后归纳到动物对环境的适应。这就是一个归纳的过程。学生经过多次这样的训练，会使其归纳能力得到提高。学生的认识从动物对环境的适应上升到生物对环境适应的高度，是上升到了科学的观念。形成上位知识，在思维上是高度的概括化，而思维的核心就是概括化。它有利于学生对所学知识的迁移。学生把科学的观念迁移到别的事物上去，是一种创造性思维。长期进行培养，就会更好地培养学生的创造能力。

总之，利用问题连续体设计工具进行小学科学教学设计，可以使教师的教学设计更有针对性;同时也可以培养学生的发散思维与创造能力，它可以提高小学科学教学的质量。

 

1．中华人民共和国教育部制订.《（3－6年级）科学课程标准》.2001年

2  教育部基础教育司编写.《科学课程标准解读》.湖北教育出版社.2002年7月出版.

3. 陈录生、马剑侠.《新编心理学》.北京师范大学出版社.1995年8月第1版

4．林崇德.《教育与发展》.北京师范大学出版社.2004年12月第2版

5．刘爱伦.《思维心理学》.上海教育出版社.2002年5月第1版

6．冯忠良.《结构-定向教学的理论与实践》.北京师范大学出版社.1992年7月