通过思维外显鼓励学生提出问题

◇梁 京 马玉莹（北京：北京市昌平教师进修学校北京育翔小学回龙观学校）

小学生的科学学习遵从人类的科学思维过程。在教学实践中，对科学思维的培养应强调观察实验、科学推理、逻辑性与实证性的统一。同时，2022 年版的《义务教育科学课程标准》指出：要突出核心概念在真实情境中的应用，加强知识学习与现实生活、社会实践之间的联系，实现学生对核心概念的深度理解、有效建构和灵活应用。学生在基于生活经验发现或提出问题、形成策略、解决问题、推广应用的过程中，能够将自己的观察实验、科学推理和逻辑性与实证性有机整合，从而发展科学思维、提高科学素养。

一、问题的提出

在小学科学课堂上，学生基于经验发现或提出问题，并围绕问题进行猜测、形成假设，是重要的学习环节。多次观摩、研讨小学科学课堂后，笔者发现这样一个怪现象：在教学开始后，教师会结合学习内容及学生的生活经验创设一个“巧妙”的问题情境。通过情境的铺垫或暗示，学生能够排除无关因素、顺利得出一个与教师预设吻合、与研究内容吻合的“准确”问题。课堂环节顺利推进，师生氛围融洽且愉悦。围绕前面的问题，学生继续讨论、尝试提出解决方案。到了这个环节，教师和学生都会觉得很难！学生似乎不能根据前面的情境和分析，顺利提出方案。因此教师想尽办法帮助学生脱离困境，比如，为学生提供文字提示或材料支撑。从课堂效果上看，教师使用的这些策略确实有助于教学活动的推进，有助于学生完成方案设计。但这又不禁引人深思：学生的这些方案是观察、推理的产物吗？有没有可能学生“准确”地说出问题只是一个表象，而这一表象又导致学生无法独立提出解决方案？从问题发展的周期“问题提出—问题解决”来看，问题提出是问题解决的基础，问题解决是问题提出的必然结果，两者相互依赖、相互制约，问题提出有时候甚至更为重要、更具创新成分。但在很多课堂中，问题提出只是学习活动的一小部分，而“重头戏”都在问题解决上。通过思维外显促进学生提出可研究的问题（提出问题），这一策略是否有助于提出设计解决方案（解决问题）？基于以上思考，笔者以湘科版教材五年级下《发霉》一课为内容载体，开展教学实践研究。

二、相关概念界定

（一）思维外显

与本文思维外显一词相近的概念有思维外化、思维可视化、思维显现等。

在这几个概念中，思维外化是更上位的概念。人类认识的思维外化方式主要有三种：一是通过形体动作；二是通过语言音乐；三是通过文字图画。

对于思维可视化而言，在具体的研究中，与“思维导图”“思维地图”“概念图”“认知地图”本质上相同，可以将其统称为可视化的思维工具。从整体上来说，思维可视化的相关研究都围绕呈现思维的视觉工具展开。

比较之下，思维外显更侧重的是结果：可以是采用思维工具的结果，也可以是利用形体动作、语言音乐、文字图画的结果。在以往研究中，思维外显多借助语言和文字，而思维显现则多用于“思维在……中显现”或“如何让思维（有效）显现”等语境中。

综上所述，本文使用思维外显一词，旨在表达在教学中利用文字来记录学生的描述和分析，从而辅助学生加工现有信息、提出可研究的问题的过程。

（二）可探究的问题：疑问，科学问题，可探究的问题

在实际课堂中，通常疑问、科学问题和可探究的问题会交错出现。学生在提出问题时，往往只是将头脑中的疑问说出来而已，因此疑问是可探究问题的源泉。但疑问和可探究的问题中间还有一个桥梁，那就是科学问题。可探究的问题首先得是个科学问题。科学问题是有结构的，结构中已经包含了问题的求解目标，预设的求解范围和方法。对于小学生而言，科学问题中所涉及的两个或多个变量如果都是可检验的，也就是说它们都是可以在一定资源的帮助下观察到或测量出的。这个问题就是可以探究的科学问题，简称为可探究的问题。

图1 疑问、科学问题与可探究的问题

三、教学实践

（一）教学内容分析

本次实践的教学内容是湖南科技出版社五年级下册第二单元“微生物”，共三课：《发霉》《观察微生物》《微生物和我们》。《发霉》作为本单元的起始课，内容贴近生活，学生比较感兴趣。因此在教学中，笔者通过分享、讨论、学生互评的方法，保护并激发学生的学习兴趣，引导学生积极、主动地观察与实验。

同时，本课也是微生物单元科学思维的起点。思维需要有一定的对象，对于小学生而言，思维的对象应该尽可能具体、形象、直观。大多数微生物是看不见、摸不着的，但是微生物的生命活动产生的变化现象，如发霉、发酵，学生是能看见的。因此具体、直观的发霉现象是研究微生物的切入口。

（二）教学环节设计与分析

1.聚焦话题，明确思维对象

教师从三个不同的发霉情境引入，调取学生的认知记忆和情感记忆。教师提问：这些物品是怎么了？学生能借助经验判断：这种变质、长毛的现象就是发霉。

2.提出猜想，借助板书，外显“比较、分析、归纳、推理”的思维过程

《科学推理》一书提到：科学发现也是一个问题解决活动。首先是有了问题，再根据线索和知识来进行分析，做一个初步的猜测；然后根据这一猜测，进一步有目的有选择地搜集相关材料，把细节片段联结成线，构成一个完整的因果过程，再进一步完善这个假说。围绕“发霉”这一主题，学生的线索和知识经验从哪里来呢？自然是自己和其他学生。因此本环节教师的主要作用，就是提供一个获取线索和分析信息的平台，将学生的发言和总结记录在黑板上。

这样做主要是关注学生的思维起点，借助语言、文字使学生的思维过程外显。不难发现，围绕发霉这一话题，学生的思维起点也是不同的，主要原因就是学生的经验不同。对于本课学习发霉现象，有的学生自己家发生过，也知道整个过程或有了一定的观察；有的学生见过，但是有不好的情绪体验就没有进一步观察；有的学生没过多留意。因此给学生机会分享经验的过程，也是帮助学生更好地建立共同思维起点的过程。学生描述得越详细，越能给其他学生带来丰富的间接经验。同时，对于分享经验的学生来说，回忆和组织语言也是思维再加工的过程；对于倾听的学生来说，能为后面的归纳、分析活动奠定基础。

对于学生提出的“温度”“空气”“时间”等细节片段，如何连成线、构成一个完整的因果过程呢？学生的思维还需要回归主线问题：“到底是什么导致了发霉？”有了前面的经验分享、分析提炼，学生对这一问题的回答就更为深入，在后面提出验证方案时，也有更多、更直观的经验依据。

本环节后，学生已经能够独立提出一个可研究的问题了。从表面上看，这一情境引入似乎没什么特别，很普通。学生分享、分析的过程比较长，占用了近一半的时间，最后提出的问题也仅仅是：食物发霉可能与温度、时间、暴露于空气中等因素有关。但是这个相对较慢的思维产出过程，正是学生像科学家一样从生活经验中提出科学问题的过程。对于学生来说，生活经验往往就是问题的起源，其他学生和教师、家长等资源就是获得信息的渠道之一。学生需要去了解别人的经验是怎样的，从而分析、归纳别人的经验与自己一直思索着的困惑的关联，进而给出一个现阶段认为“合理”的解释，也就是猜想，再利用实验、调查或者随着知识的不断丰富来更新自己的观点。本节课就巧妙地遵循了这一过程，以“发霉”这一话题为思维的对象，将这一过程重演。

3.讨论方案，基于因果推断明确变量

这一环节中，学生先独立思考方案，然后在组内交流想法，在分享后形成一个相对全面、严谨的研究计划。组间汇报时，教师主要强调对照组及变量问题。

4.形成方案，围绕科学问题搜集证据

教师展示可以提供的材料，如馒头、塑料盒等，供学生选用。学生以组为单位，将口头描述的方案落实到文字上，并进一步具体化、条理化。这一环节最重要的作用就是帮助学生梳理研究计划，使计划更具有可操作性。

作为“微生物”这一单元的起始课，本节课充分利用了全班学生已有的经验，从经验中发现联系、建立因果关系，从而产出一个可以探究的问题，为本单元后面《观察微生物》和《微生物与我们》两课奠定思维基础和探究活动的基础。

四、结论与反思

（一）研究结论

许多科学教育研究结果显示：以问题解决为基础的教学方法，确实显著地增强了学生的学习成就、科学态度或学习兴趣，特别是在高层次认知学习方面。但以问题解决为基础的教学方法，首先需要发现、提出或形成问题。从以往教学用时来看，这一环节往往是占比少的“非重点”环节，这也是本次教学实践重点改进之处。

通过课堂实录、学生实验方案等可以发现：

第一，学生能顺利地达到相关思维目标最高等级。

学习目标1：能通过归纳推理，有理有据地提出关于“导致发霉的条件”的假设。

【△加油】尝试依据全班师生的生活经验（黑板记录）归纳出共性特点；

【√不错】能依据全班师生的生活经验（黑板记录）归纳出共性特点；

【○很好】能依据全班师生的生活经验（黑板记录）归纳出共性特点，并完整地表达自己的假设。例，“在……的环境中更容易发霉”或“……会导致发霉更快”。

学习目标2：设计并开展对比实验，探究导致食品发霉的条件。

【△加油】在教师的指导或其他学生的启发下，能设计简单易行的对比实验方案并开展探究；

【√不错】能自主设计对比实验方案并开展探究；

【○很好】能自主设计具有可操作性的对比实验方案并开展探究。

第二，12 组学生均能独立完成实验方案的设计，但每组情况也有不同，详见图2。

图2 学生实验方案完成情况

由此可以看出，借助板书，将学生对某一现象的原有经验进行梳理后，通过比较、分析建立联系，归纳形成因果假设并在后续的探究活动中进一步深入研究，这一做法有助于学生形成概念，并在探究活动中实现“像科学家一样思考”，从而发展落实核心素养。

图3 思维外显的问题提出过程

（二）实践反思

通过思维外显，鼓励学生提出可探究的问题是值得长期探讨、实践的话题。本次教学实践，只讨论了通过思维外显促进学生提出可探究的问题的一种路径或形式，是否可以推广到更多类型的课、可以推广到哪些课还有待进一步研究。此外，在今后的教育实践中，也需要继续尝试多样化的策略来促进学生科学思维的发展。