高一学生提出探究问题能力的调查

胡胜利 伊丽娅

摘要：以159名高一学生为被试，以学生未接触过的“铝的燃烧”实验为问题情境，了解学生面对真实实验情境时，提出问题的类型和数量。结果显示：学生所提问题可以分成相关问题和拓展问题两大类，每大类可进一步分成各种亚类；学生总体提出问题数量较少且多是非探究问题；不同性别学生在提出探究问题数量方面不存在显著差异。

关键词：提出问题；探究问题；实验情境；调查研究

文章编号：1005–6629（2013）8–0032–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 问题提出

爱因斯坦说过：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，解决一个问题也许仅是一个数学或实验上的技能而已，而提出新的问题、新的可能性，从新的角度去看旧的问题，却需要创造性的想象力，并标志着科学的真正进步。”[1]发现提出问题是科学研究的开始，任何发现和发明是从发现提出问题开始的，发现提出问题还贯穿于科研工作全过程中。20世纪80年代以来，世界性的科学教育改革风起云涌，在理科各学科新的国家课程标准中，将科学探究作为核心，而提出问题是科学探究的起点，是科学探究的核心因素之一。2004年我国教育部颁布的《普通高中化学课程标准（实验）》将学生“具有较强的问题意识，能够发现和提出有价值的化学问题”列为化学课程的“过程与方法”目标之一[2]。

对于学生提问能力的调查，国内外学者作了许多研究。有些研究发现，如果学生没有受过训练，基于兴趣而提出的很多问题常常是非探究问题，甚至无教育价值[3]。为此，许多研究者对学生所提出问题的类型进行了分类，但由于不同研究情景差异很大，不同研究者所发现的问题类型也不大相同[4～9]。在学生提出问题能力（问题的数量和类型）测量工具开发方面，研究者一般采用真实实验情境[10， 11]、实验装置图[12]和科普文章[13，14]作为问题情境材料。但是，在化学学科领域，很少用学生未接触的化学实验作为问题情境，了解学生提出问题的数量和类型。因此，本研究在前人研究的基础上，以学生未接触的化学实验作为问题情境，了解高一学生提出探究问题的现状，以期为培养学生提问能力提供参考。

2 研究方法

2.1 被试的选取

本研究的被试是某中学高一年级三个班的159名学生。其中，男生80人，占50.3%，女生79人，占49.7%。

2.2 调查工具

调查工具包括实验情境和问题分类两部分。

为了解学生面对新实验情境时提出问题的类型和数量，我们设计了至少含有1个显性自变量的“铝的燃烧”实验作为问题情境，学生尚未学习此实验。

为初步确定学生提出问题的类型，在正式调查前，选取另外一个班56名学生进行预试。结果显示，学生在面对新的实验情境时，所提问题可以分为相关问题和拓展问题两大类。相关问题是指直接与实验情境有关的问题，拓展问题是指受实验情境启示但不是该情境所要求的问题。问题可以按罗国忠的分类法分成非探究问题和探究问题两个亚类[15]。非探究问题是指能用学生已有知识或书本知识回答的问题，探究问题是指不能用学生已有知识回答，而必须用实验数据来回答的问题。非探究性问题包括基本信息问题和复杂信息问题。探究性问题包括比较、因果、预测、条件和探索等。拓展问题可以简单分成拓展非探究问题和拓展探究问题两个亚类。

2.3 数据收集与处理

正式调查时首先由教师演示铝粉在酒精灯上的燃烧和铝箔在酒精灯火焰上熔融的实验。然后，学生4人一组利用桌面上的仪器和药品重做此实验。8分钟后，要求学生各自独立写下想进一步探究的问题。

正式调查结束后，对学生所提出的问题进行文本分析、编码分类。学生所提出问题由研究者和一位中学资深教师根据事先制订的问题分类标准进行分类。用SPSS16.0统计软件建立数据库，并对学生提出问题的数量和类型进行统计分析。

3 调查结果与分析

学生提出问题的类型和数量，可以从一个侧面直观地反映学生提出问题的水平。下面就学生总体的提出问题类型和数量、不同性别学生提问情况进行分析。

3.1 学生提出问题的类型

对学生面对“铝的燃烧”实验情境所提问题进行文本分析，发现有相关问题和拓展问题两大类。

学生所提相关问题有如下次亚类。（1）基本信息问题，用简单信息、事实即可回答，如“铝粉燃烧的现象是什么？”“铝粉燃烧的化学方程式是什么？”；（2）复杂信息问题，需要复杂信息来回答，常常是“为什么”解释性问题，如“为什么打磨后的铝片还是不能燃烧？”“为什么铝粉加热后会产生白色的光？”；（3）比较问题，根据一定标准比较不同事物，或选择符合某种标准的事物，如“铝粉比铝片的熔点低吗？”；（4）因果问题，反映原因和结果之间的关系，如“铝的（颗粒）大小是导致铝能否燃烧的原因吗？”；（5）预测问题，假设某个自变量发生变化，预测因变量发生什么变化，如“铝片用温度特别高的火焰剧烈加热时，它会燃烧吗？”。预测问题其实也属于广义因果问题，两者都用控制变量法进行研究，但侧重点不同，因果问题要寻找自变量和因变量之间的关系，而预测问题侧重于探寻自变量改变是否导致因变量预期的变化；（6）条件问题，某一结果的出现需要什么条件，如“铝片在什么条件下能燃烧？”，它和预测问题的方向恰好相反；（7）探索问题，原因和结果之间的初步关系，与因果问题不同的是它的自变量还没有聚焦，而因果问题的自变量已经聚焦，如“什么因素导致铝粉燃烧？”，其中的“什么因素”就没有聚焦，需要探索出来。将简单信息、复杂信息问题归并为非探究问题亚类，比较、因果、预测、条件和探索等问题归并为探究问题亚类。

学生所提拓展问题可分为两亚类，一是拓展非探究问题，指受问题情境启示提出的不是该情境所要求的非探究问题，如“铝有哪些用途？”；二是拓展探究问题，即受问题情境启示提出的不是该情境所要求的探究性问题，如“铁粉在酒精灯火焰上能否燃烧？”。

本研究发现，学生在面对“铝的燃烧”实验情境时，所提问题类型与其他研究者的发现有异同之处。与其他研究者的发现不同的是，学生除可以提出相关问题外，还提出了拓展问题。我们认为，拓展问题的出现，说明有的学生能够从已有的信息出发，沿着不同的方向思考，能够迅速的进行转换，从而得到更多的思维结果。这种从给定的一个问题情境创造出另一个问题情境，从一个知识点衍生出其他的知识，正体现出学生“举一反三”的能力。能提出拓展问题这也是创造性思维的特质之一。

概括而言，本研究发现学生所提相关问题有非探究问题和探究问题两个亚类、简单信息和探索等七个次亚类，这与罗国忠在物理学科中研究结果相类似。

3.2 学生总体提出问题的数量

159名学生在面对“铝的燃烧”实验情境时，共提出问题405个，平均每个学生提出2.55个问题，标准差为0.78。

学生总体所提问题类型和数量见表1。表1显示，学生提出相关问题400个，拓展问题5个。在学生提出的400个相关问题中，非探究问题有273个，占问题总数的68.3%，总体人均1.72个问题；探究问题有127个，占31.7%，总体人均0.80个问题。在学生提出的5个拓展问题中，拓展非探究问题3个，拓展探究问题2个。

如果从学生能否提出探究问题的人数角度来看，在159名学生中，能提出探究问题有94名，占总人数的59.1%；未能提出探究问题有65名，占总人数的40.9%。

为什么学生面对新的实验情境被要求提出探究问题时，有40.9%学生所提问题全是非探究问题呢？这说明这部分学生不知什么是探究问题，什么是非探究问题，而误将不需实验探究的问题当成探究问题。这一现象可以用提出问题的三段论解释。一般来说，面对化学实验情境时，学生提出探究问题过程可以分成三个阶段：①处于好奇或疑惑状态，产生问题意识，但还不能用语言或文字清晰地表达；②试图表达问题，将具体实验的现象等问题趋向于抽象的概念化，但问题多是有学习价值但不适合探究的非探究问题；③对所提问题进行识别和转化，并用准确的、科学的语言表述成有探究价值的问题。本研究的对象是没有经过提问指导的学生，他们在面对新的、有趣的化学情境时，能提出一定数量的问题，而提出的问题大多是“为什么+实验现象”的复杂信息，虽有一定的学习价值，但无需实验探究。虽然有许多学生已经注意到实验自变量与因变量的关系，但在表达上未能转化成探究问题。例如，有学生提出“为什么铝粉可以燃烧，而铝箔不能燃烧？”，但是没能将该问题转化成“铝（颗粒）的大小是导致其是否燃烧的原因吗？”，这表明学生大多处在提出探究问题的第一、第二阶段，正是由于学生缺乏问题识别和转化的知识，所以所提问题大多是没有探究价值的问题。

其实，其他研究者也发现，如果让没有受过指导的学生自主提出问题，很多问题往往是非探究问题，其中大量的非探究问题主要是“为什么”问题，这种易问难答、提问行为简单的问题，只要在观察到的现象前面加一个“为什么”即可，但缺乏明确的探究方向，给猜想假设和制定研究方案带来困难。

3.3 不同性别学生提出问题比较

由于学生总体所提拓展问题数量很少，本文仅对不同性别学生所提相关问题进行比较。不同性别学生提出相关问题数量统计见表2。由表2可以看出，经检验，不同性别学生在提出问题、非探究问题、探究问题的人均数方面均无显著差异。说明不同性别在提出问题数量方面不存在差异。

不同性别学生提出相关问题人数的具体分析见表3。表3显示，在提出探究问题方面，女生提出探究问题的人数百分比高于男生，但经x²检验（x²=1.921，p=0.166>0.05），不存在显著差异。

为什么会出现这一现象？我们认为，虽然与男生相比，有些女生对实验观察更细致、更全面，能较多地觉察到铝粉和铝箔在酒精灯火焰上的不同现象，并能提出“什么因素导致铝粉燃烧”等探究问题。但由于男女学生平常都没有受过提出探究问题的训练，提出探究问题能力处在未充分开发的阶段，彼此之间的提问水平不存在显著差异。

4 结论与启示

通过上述调查得出如下结论：

（1）学生在面对新化学实验情境时，所提出问题可以分成相关问题和拓展问题两大类，每类分成非探究问题和探究问题两个亚类，非探究问题可细分成简单信息、复杂信息等次亚类，探究问题可细分成探索、比较、因果、预测和条件等次亚类。

（2）学生所提出问题数量少且多为非探究问题，有近40%学生没有提出探究问题。

（3）不同性别学生在提出探究问题数量和探究问题人数方面没有显著差异。

毋庸置疑，以上结论对了解和训练学生提出探究问题能力有重要启示意义。

（1）化学实验情境是真实的科学探究情境之一，用它作为问题情境，可以更有效地测量学生提出探究问题能力。

（2）学生缺乏问题识别和转化的知识是影响其提出探究问题类型和数量的主要因素。虽然，影响学生提出探究问题的因素很多，但上述调查结果提示我们，有近40%的学生在被要求提出探究问题时，所提问题是非探究问题，说明有些学生不知道何为探究问题，何为非探究问题。学生缺乏问题分类和识别知识是将非探究问题当成探究问题的重要原因。另外，有些学生缺乏问题转化能力，即将已隐含有自变量和因变量关系的复杂信息问题进一步转化为探究问题的能力，也是直接影响到探究问题提出的因素之一。

（3）学生缺少问题识别与转化的知识，这为教师如何有针对性地培养学生提问能力指明了方向。就我国中学化学课堂教学现状而言，中学化学教师普遍具有较强的鼓励学生提出问题的意识，但因缺乏训练学生提出探究问题的有效措施，特别是缺少问题识别和转化的教学，从而严重地影响了学生提问能力的发展。因此，教师除要有培养学生提问能力的意识外，还要教学生如何识别和转化问题，鼓励学生对问题进行深层次的、批判性的思考，对学生所提问题要进行分析评价，这样才能更有效地促进学生提出有探究价值的问题。

参考文献：

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[2]中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（实验）[S].北京：北京师范大学出版社，2003：7～8.

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[10][14] Hofstein A， Navon O， kipnis M， et al. Developing Students Ability to Ask More and Better Questions. Resulting from Inquiry-Type Chemistry Laboratories. Journal of Research in Science Teaching，2005，42（7）：791～806.

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