初中科学“导向性问题串”逻辑编制的研究

揭惠红

摘 要：要提高学生的科学素养，培养走向世界的人才，就必须改革传统的教学模式，提倡“以生为本”的教学理念。提出“问题串”的有效设计就是“科学问题导向的探究教学”模式成功开展的关键。从“导向性问题串”的相关概念出发，阐述了“问题串”在课堂教学进程中的地位和作用，利用现实的课改案例，着重研究和描述了科学“导向性问题串”逻辑编制的原则和常用的设计方法，希望能通过符合逻辑的“问题串”使呈现教材内容的方式和学生科学思维的养成训练在科学课堂教学中“合拍”且统一起来。

关键词：初中科学；导向性问题串；概念界定

一、研究背景

传统的课堂教学模式都是以教师为主体，学生为客体的，在课堂上没能给学生充分的思维训练时间和空间，使许多学生的学习已经习惯于“不动脑筋”地机械操练，缺乏提出问题的意识，缺乏解读问题和思考问题的能力，因此，传统的教学模式难以适应终身可持续学习的需要，更不符合探索和创新的科学理念。科学课程标准提出，要引导学生逐步认识科学的本质，这样的教学有助于促进学生的科学认知，科学探究能力以及科学情感、态度和价值观等方面的发展，有助于提高学生的科学素养。所以课改势在必行。为此我校科学组提出了“问题导向的探究教学”模式。所谓的“问题导向式”教学就是在课堂教学中以“问题”为主轴贯穿课堂始终；以探究活动为载体，运用观察、实验、调查、讨论、分析、归纳等方法，在问题的引领下，学生从不同的方向反馈问题并创造性地设计解决问题的方案。“问题导向”的科学课堂教学过程其操作基本步骤如下：引发问题→组织探究→作出解释→运用深化。實际课堂教学中存在的变形操作模式如下：引发问题→组织探究→新问题、再探究→作出解释→运用深化，与科学家的探究思维过程存在一致性。因此，“科学问题导向的探究教学”这一课堂教学方式既强化了知识的开发和生成，也强调了知识的建构和吸纳，有利于课程内容的展开和拓展，有利于培养学生的问题意识，更有利于学生科学思维的训练和培养。能很好地体现“生本生成”的课堂理念，也符合探索与创新的科学思想！绝对是对传统课堂理念的全面改革！

教学模式的改革对于惯性较大的老师，尤其是用传统模式教了大半辈子的老师，既是一种挑战，更是一种自我更新。如何开展好这种新的教学模式？在教改实践活动初期，在组内同伴的相互教学观摩中我们发现：一个能引发思考、指向重难点的核心问题的提出，和一组具有内在逻辑关系的能引领核心问题解决的“问题串”的有序呈现，是开展实施“问题导向的探究教学”的关键。“问题串”的精心设计，可以有效地克服课堂教学中有些提问的细碎、离散和随意等不足，不仅能更简洁有效地驱动教学过程，还能让学生在解决系列问题的过程中学习提炼知识并获得解决问题的技巧策略。所以有必要对问题串的设计进行更全面深入的研究，创设最好的问题情境，使之上升为一种可普遍运用的方法，进而使这种方法成为提升教师教学设计能力的杠杆，以此发挥教师作为引导者、帮助者、督促者和组织者的作用，也只有这样才能加深学生对所学内容的理解，启发诱导学生自己去发现规律、自己去纠正错误的认识等，从而培养学生的科学素养和能力，以适应终身可持续学习的需要。在实践教学中，我本着处理好新教材，编制好“问题串”，备好课的朴素愿望，在科学“导向性问题串”逻辑编制的常用方法和原则两个方面进行了深入的研究。

二、相关概念界定

所谓导向性问题串，就是能触发课时教学程序良性发展，激发学生进行科学思维，引领核心问题解决过程，具有内在逻辑关系和任务指向的问题系列。

可触发课时教学程序良性发展的问题串来源丰富：可以来源于现实生活、生产情境、小实验或当前出现的科学与文化；还可以直接从书本、作业、材料、案例等现成习题里提炼。在设计方式上可以选择的余地广阔：可深可浅、可递进（串联）、可并列（并联）、可倒叙、可分解或兼而有之，如：独立内容采用“递进式”；多块内容可采用“并列式”；或兼而有之。问题本身能够发挥像路标一样的导向功能，可以引发、铺垫、切入、对比、归纳、转承、迁延、拓展等等。这些围绕核心问题并附带各自功能的问题串富有策略性，蕴含着科学的思维方法，这就意味着“问题串”的设计和编制并非是一件简单的工作。教材内容从属于哪个核心科学概念或基本规律？它的地位与功能如何？教材内容呈现的逻辑关系，符合你的学生的认知发展水平吗？需要实验或其他体验式探究活动与核心概念、规律是否偏离？探究活动本身的细节是否充分估计？教材中内容的呈现次序是否需要调整或挖掘？这个课时的教学内容设计成最简约的“问题串”，需要几个子问题才能达到最优化的效益？你准备密切关注哪些可能生成的问题？

所谓逻辑编制，就是要求教师依据课时科学内容呈现的内在逻辑顺序，根据生本生成性原则，利用类似于连接串并联电路的概念图方法，在前置的课时教学设计过程中编出导向性的科学问题串，这不仅是一个内省式的科学思维过程，也是一个教材重组的深层次的加工过程，还是一个平衡实际课堂教学演变时间和空间的前瞻性心理预设计过程。根据我们的课改要求，还必须定向准备探究核心问题或规律所需的可行性材料[包括文本（任务单或导学案）、电子资料（图片、动画、视频）或实验用品等]，鉴于此也可以将“逻辑编制”朴素地理解为有效“备课”。

三、“导向性问题串”的设计和编制

（一）递进式编制法

递进式编制就是要根据或围绕核心探究问题，把教学内容编设成一个个、一组组彼此关联的问题，使前一个问题作为后一个问题的铺垫，后一个问题是前一个问题的深化或结论，环环相扣。这样每一个问题都能成为学生思维的阶梯，一串问题形成一个具有一定梯度和逻辑结构严密的问题链，不但能够激发学生强烈的求知欲，还能使学生在明确知识内在联系的基础上由表及里、由浅入深地自我建构知识、提高思维能力。这种递进式比较适用于知识体系以线性发展来呈现的概念和规律。通常以新课为主，也可以是某些类似于“智慧15分钟”的片段。

案例1：“大气的压强”第一课时导向性问题串设计

1.液体有压强，那么大气呢？

2.我们怎样用实验证明大气压强的存在？

（1）覆杯实验的塑料片不掉下来为什么说是大气压的原因？

（2）吸盘从桌上很难拉上来为什么说是大气压压住的？

3.你们还能用注射器或者你们身边的器材设计实验证明大气压吗？

4.大气压有一定的方向吗？

5.大气压有多大呢？

6.大气压的大小会变吗？

案例分析：整堂课用六个问题贯穿始终，第一个问题是在学生已有的液体压强知识基础，知道液体有压强的原因基础上提出来的，对研究核心问题起到转承作用。第二个问题是核心问题，利用教师课前给每个小组准备的器材让学生在课堂上先合作探究，然后展示。在展示过程中再提出两个小问题，引导学生科学思维。第三个问题是核心问题的深化，不但可以将核心问题深化，还可以将学生的探究兴趣推向高潮！第四个和第五个问题都是核心问题的拓展。在探究第五个问题做马德堡半球实验时，可以再次把课堂推向高潮！第六个问题又是第五个问题的深化，如此，由浅入深，层层递进，用课件呈现问题，用小组合作探究的方法解决问题，使学生亲身体验大气压的存在和大气压很大的事实，充分体现了“生本生成”的课堂理念，也全面提高了学生的科学素养。

案例2：智慧15分钟“阿基米德原理”的得出

阿基米德原理是通过实验获得的，这个实验最具魅力之处是将物体受到的浮力跟它排开的水建立联系。所以，不要将获得阿基米德原理的过程变成一个简单的验证性实验，而要让学生积极参与探究。为此，设计以下问题串可以引导学生逐步理解阿基米德实验操作过程的原理、所需器材和方法，以便进行积极探究。

1.将塑料瓶按入水中时，你有什么感觉？水槽中的水发生了什么变化？

2.瓶子向上顶说明了什么？水面为什么会上升？

3.你认为浮力的大小可能跟什么因素有关？

4.如何定量地证实你的猜想呢？为了定量地进行检验，我们必须测量哪些量？

5.所谓排开水的多少指的是什么量？

6.怎样测量浮力？

7.要测出排开水的体积，首先必须解决什么问题？

8.那么怎样把这部分液体取出呢？

案例分析：设计第一个问题是要学生通过实验获得亲身体验“瓶子向上顶、水面会上升”，为第二个问题作铺垫。第二个问题学生能根据已有的知识和经验答出“瓶子向上顶说明瓶子受到水向上的浮力，水面上升是因为瓶子浸入水中后，会排开一部分的水”，于是第三个问题呼之即出，从而引导学生建立起浮力的大小可能跟排开水的多少有一定的联系的猜想，从而突破探究的难点。为了检验这个猜想，先让学生通过分组实验进行定性实验，在获得“排开水越多，浮力越大”的结论的基础上，再设计“4～8”这几个问题供学生思考讨论作答，逐步使学生明白阿基米德原理所需要测量的量、所需要的器材及测量的方法。于是学生带着浓厚的兴趣积极投入到阿基米德原理实验的探究中……在探究的过程中主动理解了阿基米德原理。

（二）并列式编制法

并列式问题串在逻辑关系上属于并列关系，无前后主次之分，以对比法来呈现的较常见。注重科学思维的宽度与发散性，课时教学程序以横向演变，多边联系来发展。可以引导学生比较、分析、综合，有利于学生抓住知识的共性和个性，深化对知识的理解。常用于知识體系以发散的形式呈现的内容，比较适合一个核心概念的不同表达方式，或多因素和条件的规律的课时内容，也常用于需要铺开的复习课，而新课课时内容中纯粹的并列不多见。

案例3：“动物的生长时期”导向性问题串设计

1.人的一生要经历哪些生长时期？

2.青蛙的生长要经历哪些生长时期？

3.家蚕的一生要经历哪些阶段？

4.蝗虫的一生要经历哪些阶段？

5.家蚕和蝗虫的发育阶段有什么本质区别？

6.不完全变态发育的典型代表动物有哪些？

7.完全变态发育的典型代表动物有哪些？

8.所有的动物在生长时期上有什么共同点？（即动物的一生都要经历哪些生长时期？）

案例分析：第一个问题作为课时引入，多边联系青蛙、家蚕和蝗虫三种典型代表动物，通过“（1）～（4）”和“（6）～（7）”两组并列式问题串的设计，利用多媒体教学手段引领学生横向对比，根据从个别到一般，又从一般到个别的逻辑方法，从而自主构建昆虫的不同发育类型、特点及动物的生命周期等知识体系。

案例4：“影响气候的因素”导向性问题串设计

1.为什么海南岛长夏无冬，漠河夏季短、冬季长而寒冷呢？

2.为什么北京和吐鲁番气候差异很大？为什么海洋和陆地的性质差异很大？会对气候产生哪些影响？

3.我国横断山区、雅鲁藏布江谷等地区有着典型的“一山有四季，十里不同天”的景象，是什么原因造成的呢？

4.为什么我国冬季总盛行西北风，夏季盛行东南风？这又是受什么因素影响呢？

案例分析：影响气候的因素很多，通过对教材的分析，初中学生只需要了解维度位置、海陆位置、地形、季风这几种重要的因素即可，所以设计成四个问题组成的问题串。多因素的核心概念，问题串可以设计成典型的并列式。通过四个结合具体案例的并列式问题串的讨论分析，使学生理解每个案例分别受什么因素的影响，又是如何影响的，学生还可以在了解这些因素的基础上举一反三。

（三）递进和并列相结合编制法

递进和并列相结合法就是在问题串中既有递进式的，也有并列式的，这是实践教学过程中最常用的方法。递进和并列相结合的方法既可以加深教学的深度，也可以拓宽教学的宽度。因此，这种方法的不断应用不但有利于培养学生的思维能力，还可以加强学生的分析和综合能力。这样的设计常用于教学程序以递进的方式深入到一个核心概念或基本规律时，再进行多方面（并列）的综合探究，或者对核心问题或规律的探究也可以在并列式的问题提出后，再以递进的方式逐个深入探究。于是可以衍生出“先递进后并列”“先并列后递进”两种最常见的方式，其次还有“边并列边递进”“递进与并列相互穿插”等方法。

1.先递进后并列

先对核心问题进行有层次的研究，在深入到某一重要的核心概念或规律时再从多方面铺开研究，如图1：

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案例5：学生分组实验“凸透镜成像规律”导向性问题串设计

1.凸透镜能成像吗？

2.凸透镜成像有什么规律？

在学生初步得出成像规律以后，再补充以下四个问题：

3.蜡烛从2f外向凸透镜逐渐靠近，像的大小和像距，像的性质发生什么变化？

4.烛焰高低变化，像在光屏上的位置有什么变化？如烛焰变低，像变高还是变低了，如何调节？

5.将凸透镜用纸遮住一半，像是否也变成了半个，还是有别的什么变化？

6.虚像能否用光屏承接？不用光屏是否也能看到实像？怎么才能看到实像？

案例分析：这个案例就是先递进后并列的。前两个问题是在研究教材内容的基础上提出的，为解决凸透镜能成像以及成像的基本规律而设计，后四个问题是在总结以前每届学生解题经验的基础上补充的，是第二个问题的深化，与第二个问题是递进关系。但后四个问题之间是从不同方面对成像规律的深化，成并列关系，解决像大小变化规律、高低变化规律、亮度变化规律、实像和虚像如何观察的规律。通过这些问题的补充，利用实验课让学生亲自操作一遍，印象就会深刻得多，大大提高了解题的正确率。因此，我想分组实验的问题串的来源不要仅局限于教材实验内容的安排，还应对作业或考试中学生出错率较高的难以理解的问题进行补充，以优化实验课堂，使实验课更具有实效性。

2.先并列后递进

对某个导入性的问题先进行多方面分析，触发到核心问题时再深入研究。如图2：

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案例6：“物质的转化（一）”导向性问题串设计

问题一：说出以下化学方程式错在哪里？

1.2Fe+6HCl=2FeCl3+3H2↑

2.C2H2+2O2=2CO2+H2

3.SO2+2NaOH=Na2SO4+H2O

4.Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑

5.H2SO4+CuCl2=CuSO4+2HCl

6.H2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2HCl

問题一分解：

1.通过以上1、2、3的错误分析，你认为它们都错在哪里？

2.通过以上4、5、6的错误分析，你认为它们都错在哪里？

问题二：物质的转化都有哪些规律呢？（教学手段：小组合作探究、知识回顾。）

问题分解：

1.分析以上反应中反应物与生成物的类别，你能总结出一条物质的转化规律吗？（即单质转化为氧化物的规律）

在“CO2与碳酸的相互转化实验”中，为了排除二氧化碳使紫色石蕊试液变红的干扰，提出问题2。

2.有人认为该实验还不能完全证明二氧化碳与水反应生成碳酸，可能是二氧化碳使紫色石蕊试液变红的。若要完全证明，还需加做一个实验。你是否认同？如果认同，请说出加做实验的具体操作和预期现象： 。

3.分析以上1、2反应中反应物与生成物的类别，你能总结出一条物质间相互转化的规律吗？（即非金属氧化物转化为酸的规律）

4.分析以上反应中反应物与生成物的类别，你能说出一条酸转化为盐的方法吗？（即酸转化为盐的规律）

5.你还知道哪些方法可以使酸转化成盐？（多边联系，为了知识的系统性，增强章节之间的逻辑关系。）

6.你能用化学方程式表示出HCl→CuCl2可行的转化方法吗？（至此，核心问题已经基本得到解决，但为了强化知识的应用，提高学生应用知识解决问题的能力，也体现了从一般到个别的逻辑关系。）

案例分析：以上问题串的设计是针对物质转化规律中“非金属→盐”而设计的，课时教学的第一部分将6个化学方程式的错误分解为两个小问题来提问，属于并列关系。然后综合分析，都是因为不遵守反应规律，从而触及核心问题“物质反应规律的探究”，所以第一个大问题的设计是为引入核心问题作铺垫的。在进行核心问题的探究时，再有层次地设计1～5五个小问题，而且后一个问题都是在前一个问题得到解决的基础上提出来的，第6个小问题又是对第5个小问题的深化，层层深入，属于递进关系，从而引导学生逐步构建起“非金属→非金属氧化物→酸→盐”的知识。

3.递进与并列穿插

为了促进某个大问题的解决，所谓“大”，是指核心问题或规律既要有宽度又要有深度，可以在核心问题下再设几个小问题，可以是并列式的，也可以是递进式的，更允许穿插。这种方式可以用于新课教学，更适用于章节复习。如图3：

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案例7：“地球上的水”知识结构复习课导向性问题串的设计

综合本章水体、水的组成、浮力、溶解性等教材内容，提出以下四个并列性的大问题展开复习：

1.地球上的水都分布在哪里？

2.水是由什么组成的？

3.水对其中的物体都产生浮力吗？

4.水能溶解任何物质吗？

为了对重难点进行复习，必须把知识点拓宽和加深，再给每个大问题设计几个小问题，如：

2——（1）电解水的实验是化学变化还是物理变化？（2）产生什么物质？（3）如何检验？（4）可以得到实验结论吗？

3——（1）浮力产生的原因是什么？（2）计算浮力的方法有哪些？（3）每个方法的适用条件是什么？（4）如何判断物体的浮沉？

4——（1）悬浊液由什么组成？生活中有哪些常见的悬浊液？（2）乳浊液由什么组成？生活中有哪些常见的乳浊液？（3）溶液由什么组成？生活中有哪些常见的溶液？（4）悬浊液、乳浊液、溶液有什么异同点？（5）饱和溶液与不饱和溶液有什么区别？（6）溶解度的概念是什么？（7）溶质的质量分数有什么含义？定义式是什么？（8）溶液在稀释时什么不变？公式是什么？

案例分析：四個大问题是并列式的，但每个大问题下的小问题既有并列式的，也有递进式的，如2和3的每个小问题之间是递进式，4的（1）～（3）之间是并列式，与（4）～（6）之间却是递进关系，（6）与（7）是并列关系，（7）和（8）之间又是递进关系。如此，这个案例就是递进与并列相互穿插进行的，不但能有效帮助学生构建整章的知识结构，也有利于突出重难点，对重难点进行复习。

四、“导向性问题串”逻辑编制的五项原则

（一）“生本生成”原则

“生本”是一种把学生当成学习主体的课堂理念。考虑到学生的生长环境及认知发展水平等因素，问题串的编制要珍惜学生已经具有的基础知识、经验以及对科学过程的感受，这是教学内容呈现、教学起点和学习构建的支点，期望值是学生花费最少的必要时间和精力获得最好的效果。“生成”是一种指向过程和结果的“产出”，它要求师生从生命的高度，用动态变化的观点看待课堂教学，以学论教，是新课程倡导的核心观念，所以生成性问题串的设计与编制要分为三个节点：课前的生成、课中的生成、课后的生成，而这三个节点当中，要把课中的生成当成重点。有资料表明，学生有80%～90%的学习时间是在课堂上度过的，教师应尽可能使每一堂课都有现场生成的亮点。但问题串的逻辑编制是在课前完成的，这不仅需要教师具备丰富的相关知识和教学经验，对问题探究的演变过程有充分的预见，还需要教师具备良好的课堂机智。

（二）科学性原则

按照一般的理解就是指教学过程中，教师传授的知识、内容及方法和手段是正确的、科学的、可后续兼容的。其中教给学生科学的思维方法和培养学生解决问题的能力更需要密切关注。导向性问题串的设计要遵循科学性原则，要准确可靠，要有据可依。尚未被公认的事实不能用作教学内容，或者已被证明是陈旧落后的内容应当从教学内容中删除，不宜设计问题浪费学生的课堂时间。教学内容要系统地反映客观事实，而不能出现科学性错误。这就要求教学内容要根据科学的发展不断修订与补充，尤其注意补充科学的前沿知识和最新成果，并设计相应问题引领学生走向知识的前沿。

（三）逻辑性原则

就是遵循逻辑法则，达到归纳和演绎的统一。科学认识活动中既包括归纳逻辑，又包括演绎逻辑，也就是说，科学认识活动是一个从个别到一般，又从一般到个别的反复过程。导向性问题串的设计不能是多个问题的简单叠加或纯粹串联，而应体现一定的逻辑关系：或者递进、或者并列、或者兼而有之……最基本的逻辑顺序通常参考教材内容呈现的阶梯方式和“问题导向”的课堂教学结构模式。学生的身心发展规律和科学核心概念决定内容的选择和排序，而科学探究过程隐藏在其中；这三个方面都会影响一个问题串的确定。理想状态是科学知识体系的内在逻辑、学生认知发展规律和教学结构（形式）平衡和谐地统一。

（四）导向性原则

问题串中的子问题本身能够发挥和路标一样的导向功能，可以引发、铺垫、切入、对比、归纳、转承、迁延、拓展等，简而言之，既能导教，又能导学，在有效传递科学知识与技能的同时，潜移默化地引导和激发学生主动思考问题，解决问题，以培养学生的创新素养和终身学习能力。

（五）平衡性原则

我们认为一堂活力高效的接近完美的课，应该在宽度、深度与温度三个维度上平衡而和谐地体现。课堂教学的“宽度”让知识更容易接近并走进学生，但过于强调宽度，容易落入俗套，走马观花，过于肤浅。而“深度”需要学生走进科学知识，科学没有一定的深度肯定没有生命力，也不具有创造性，但过于强调深度的课堂，部分学生会感到枯燥、乏味，甚至因难以企及而昏昏欲睡。而一堂不民主、不生态、不安全的课，简直是打击和压制学生的思维和创造，宽度、深度和温度之间需要有机调节。导向性问题串在编制时，是一个预设过程，要考虑其可行性和一定的前置性。另一方面还需将科学核心概念、学生的身心发展规律和科学探究的过程以及STS的影响等因素恰当整合。

五、结语

在编制问题串时采取递进式、并列式，还是结合穿插的方式，通常需要发挥教师的教学智慧，根据学生已有的经验和生活环境对教学内容进行恰当的选择和处理，从学生的身心发展程度与科学技术和社会（STS）教育角度整合科学内容，充分发挥探究教学注重学生交流与合作技能培养的优势，体现“生本与生成”的理念。只要我们编制好简约而不简单的“问题串”，就能使我们的课堂教学富有平衡感和生态美，让教学演化过程既活泼生动又井然有序，还能使“科学思想”顺利地融入学生的文化心田。

参考文献：

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[5]陈峰.“问题串”在科学探究教学中的应用[J].课程教材教法，2006（11）.

编辑 李建军