立足问题解决，让教与学同频共振

*本文系广州市教育科学规划2022年度课题“指向问题解决的小学科学单元学历案的设计与实施研究”（202214398）的研究成果。

收稿日期：2023-08-10

作者简介：司徒敏，广州市天河区体育东路小学海明学校，高级教师，广东省南粤优秀教师，广州市名师工作室主持人，主要从事小学科学课程与教学研究。

摘要：问题解决能力是公民具有科学素质的体现，也是中国学生发展核心素养的基本要点。培养学生的问题解决能力需要教与学在同一个频道上，以单元学历案作为科学课堂上培养学生问题解决能力的抓手，能让教师的教与学生的学同频共振。指向问题解决的单元学历案的设计原则包括站在学生立场、基于情境学习、以问题为主线、体现学习进阶，组成要素包括单元主题、致同学们的一封信、单元导学、分课时学历案和单元小结。可采用“三阶五步”的小学科学单元学历案实施策略。“三阶”指的是导学、会学、学会。“五步”是认知激发，整体规划；学生与学历案互动，低结构探索；生生与师生互动，高结构指导；学生与学历案再次互动，加深理解；评价反思，策略提炼。

关键词：问题解决；小学科学；单元学历案

中图分类号：G623 文献标志码：A 文章编号：1673-9094（2023）22-0073-06

《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035年）》指出，公民具备科学素质是指崇尚科学精神，树立科学思想，掌握基本科学方法，了解必要科技知识，并具有应用分析判断事物和解决实际问题的能力。可见，问题解决能力是公民具有科学素质的体现。“问题解决”是中国学生发展核心素养中实践创新素养的一个基本要点[1]。《义务教育科学课程标准（2022年版）》指出，科学核心素养涉及“提出科学问题，并针对科学问题进行合理猜想与假设”“从不同角度分析、思考问题，提出新颖而有价值的观点和解决问题的方法”“科学观念在解释自然现象、解决实际问题中的应用”，这些都是与问题解决能力相关的。

培养学生的问题解决能力需要教与学在同一个频道上。在小学科学课堂中，不少教师只关注自己如何教，而非关注学生学习信息的自我转化，导致学生听不懂，或者离开教师就不会学、不知道如何学。要从“学”到“学会”，再到“会学”，需要专业的方案——单元学历案。指向问题解决的小学科学单元学历案指教师围绕一个具体的学习单元，聚焦问题解决能力，从期望“学生学会什么”出发，设计并展示“学生何以学会”的过程[2]，以便学生自主建构起科学概念和提升问题解决能力的专业方案。本研究以单元学历案作为科学课堂上培养学生问题解决能力的抓手，让教师的教与学生的学同频共振。

一、指向问题解决的单元学历案设计原则

小学科学单元学历案的设计要从学生的角度出发，考虑学生的已有知识经验及认知水平，符合学生的最近发展区。同时基于情境，以问题为主线设计有进阶性的学习活动，让学生在解决问题的过程中自我建构信息，实现从“学”到“学会”的信息转换，并在个体思考与群体协作中发展问题解决能力。

（一）站在学生立场

学生是信息加工的主体，是意义的主动建构者，而不是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象。单元学历案是学生立场的学习方案，所以要站在学生的立场去思考学习内容的呈现。在设计单元学历案时，首先要思考学生要完成单元任务会考虑哪些问题、问题间的逻辑是什么、解决问题的难点是什么，在单元学历案上把要解决什么问题、怎样去解决、探究实践得出的结果对于问题解决有什么帮助等。只有站在学生的立场设计单元学历案，才能真正体现为学生的“学”而服务。

（二）基于情境学习

在指向问题解决的单元学历案中，情境是学生学习的桥梁，应该贯穿单元学习的始终。在单元学习开始，情境呈现给学生刺激性信息，引起学生学习的兴趣，唤醒问题意识，从而使学生发现和提出问题、解决问题。在单元学习中段，学生围绕情境的制约条件制定解决问题的方案，并在情境中执行方案、调整方案。在单元学习的最后，学生的问题解决成果要置于情境中进行评价，而学生对学习的反思也离不开情境。可见，单元学历案需要围绕情境进行设计。

（三）以问题为主线

探究和实践是科学学习的主要方式。探究实践活动的推进需要依靠问题，因为有了问题解决的需求才会开展探究实践活动，而探究实践活动的目的是解决问题。在设计单元学历案时，教师要将单元任务转化为单元驱动问题，再把单元驱动问题拆分为若干子问题，以问题为主线串联并驱动单元的学习。

（四）体现学习进阶

学习在不同的阶段思维有不同的发展，因此需要对单元的学习有一个进阶的设计。在单元学历案中，我们通过“低结构探索—高结构指导”的设计促进学习的进阶。学生在参与了低结构的探索活动后，遇到了失败，不能解决问题，这时教师再提供高结构的指导，让学生对问题形成新的认识和理解。

二、指向问题解决的单元学历案框架

指向问题解决的单元学历案既是“认知地图”，指引学生进行问题的解决；又是“学习档案”，记录并展示问题解决的历程，供学生进行学习复盘和经验总结之用。依据单元学历案的设计原则以及学生问题解决的认知过程，笔者构建了指向问题解决的小学科学单元学历案框架，包括单元主题、致同学们的一封信、单元导学、分课时学历案和单元小结五个部分（如图1）。

单元主题是对单元学习历程中所涉及的关键问题或主要内容的概括，一个清晰而明确的主题蕴藏着单元内容统整的内在邏辑，有助于确保知识系统能够统整，同时单元主题要能激发学生解决问题的兴趣。

“致同学们的一封信”由三个部分组成。第一部分对单元要解决的问题（单元学习任务）和最终解决的结果（单元学习目标）进行整体介绍。第二部分给学生提供单元学习导航图，这样学生就能清晰了解单元的整体与局部、学习任务和目标的综合与分解。第三部分结合单元要解决的问题，给出了材料准备、阅读书籍、单元学历案的使用、小组合作、实践活动等方面的建议。

单元导学课通过创设生活情境，驱使学生从情境中提出本单元要解决的问题，培养学生问题意识以及针对情境提出问题的能力。在明确了单元要解决的问题后，再根据情境的约束条件制定问题解决的标准。最后是让学生根据评价标准写出要解决的问题和解决问题的方法，在这个过程中培养学生拆解问题和制定方案的能力。

分课时学历案是学生解决问题的主要抓手，涉及方案试验和优化方案的过程。每课时的学历案都围绕子任务展开，具体指引学生明白“我要去哪里”“怎样去那里”“是否到达了那里”。每完成一个子任务，就是进阶一个台阶，直到最终完成单元任务，解决单元问题。

单元小结引导学生对解决问题的过程和结果进行评价和反思，只有对自己学习情况有清晰的认识，才能继续发扬学习优势，弥补学习劣势，总结学习经验，逐步提升学习效率和提高学习效果。

三、指向问题解决的单元学历案实施策略

在小学科学单元学历案实施的过程中，我们发现存在以下问题：第一，单元学历案的使用流于形式。不少教师把学历案当成是实验记录单，没有发挥学历案的作用。第二，学历案使用立场仍以教师“教”为主。教师只是通过学历案传递其教的信息，而未关注学生学习信息的自我转化，出现教师“替”学生学习、学生“假”学习的现象。第三，教师教学时重在知识点的掌握，忽视了问题解决能力的培养。笔者提出了“三阶五步”小学科学单元学历案实施策略（如图2），解决上述提到的问题。三阶指的是导学、会学、学会。五步是认知激发，整体规划；学生与学历案互动，低结构探索；生生与师生互动，高结构指导；学生与学历案再次互动，加深理解；评价反思，策略提炼。

（一）导学——认知激发，整体规划

当学生切实感受到学习价值和意义时，他们会有更明确的行动意愿，努力克服困难，在完成任务时自我价值也会得到提升，从而持续性地开展探究[3]。所以在第一阶段要注重对学生认知的激发，并让学生对学习进行整体的规划。

在单元导学课上教师要创设真实情境，让学生在情境中体会到解决问题的价值，这样才能激发他们的学习兴趣和求知欲。教师可以通过图片、视频、VR体验等方式创设沉浸式情境，让学生能置于情境中去提出本单元要解决的问题，记录在单元导学学历案上。例如《我的便当我做主》单元导学课就先呈现学校秋游，学生带上自己的便当进行野餐的场景，然后引导学生对于野餐便当提出问题。

在明确了单元要解决的问题后，教师继续利用单元导学学历案引导学生根据情境去思考单元学习成果要符合什么标准，再引导学生把标准拆分为子问题，最后写出解决子问题的方法，以此培养学生问题表征和方案制定能力。《我的便当我做主》单元导学案就让学生写出野餐便当要符合的标准，并根据这些标准写出在制作便当时要解决的问题是什么、可以怎样解决。

在上面的活动中，学生会发现原有的认知并不能解决所有的问题，便会产生学习内驱力，这对于他们解决问题有积极作用。单元导学课的最后，教师指引学生阅读单元导学学历案的“致同学们的一封信”，让学生知道起点和终点在哪里，以及从起点去到终点的导航图，单元学习导航图包括子任务、课时数、涉及的核心素养和学习成果（如图3），让学生能对学习进行整体规划。同时提供学习建议让学生对单元问题的解决有所准备。

（二）学会——三方互动

在单元导学课中，学生已经明确了单元学习任务、学习目的以及学习评价，清楚当前自己的認知与学习目标之间的差距，并形成了实现目标的方案。接下来，他们就开始解决问题，寻求能够达成目标的策略，这是一个从“学”到“学会”的过程。在这个过程中，分课时学历案作为“地图”、教师作为“导游”、学生作为“游客”，三方需要充分互动才能实现“教-学-评”一体化，让学生借助认知地图、跟随指引，系统地建构知识与技能，从起点到达终点，所以在第二阶段进行三次互动。

1.学生与学历案互动，低结构探索

对于问题的解决，学生并不是一片空白，每个学生对已知的提取、对已知与新知的联结、对新知的加工都有其个性化的路径。为了尊重学生的个性化学习，我们把“学”放在前，“导”放在后，借助分课时学历案让学生先进行低结构探索，即学生明确要解决的问题，但解决问题的路径是模糊的，需要学生先进行自行探索。具体实施步骤是：（1）确定了要研究的问题后，阅读分课时学历案上本课的学习目标和学习评价，让学生明确要达成的目标以及目标达到的表现证据。（2）教师要与学生明确分课时学历案“学习过程”板块中要解决的问题、操作步骤、观察要点、记录内容。（3）在问题链的驱动下，学生借助分课时学历案提供的资源和支架，小组合作完成探究实践活动，并把实验发现以及自己的想法记录在学历案上。这个环节，教师要给予学生足够的时间与学历案进行互动，在学历案上留下思考的痕迹。

根据美国著名教育心理学家加涅的信息加工学习理论，要使学生接收到的信息进入长时间记忆状态，需要对信息进行精加工。问题解决的实质是学生能够对所获得的信息进行精加工，与自己已有的经验产生联系，运用到情境中。所以在学生与学历案互动的过程中，要借助学历案帮助学生进行信息精加工。例如分课时学历案上的“知识和技能链接”就充当了联结学生已知与新知的桥梁，引导学生把已学的知识和技能运用到问题解决上，促进学习迁移。《我的便当我做主》单元学历案上的知识链接就有六大营养物质、膳食指南等作为学生设计食谱的抓手。又如分课时学历案上的认知工具可以帮助学生在探究实践中对信息进行精加工，认知工具包括行动指南、实验记录、信息分析。行动指南以文字和图片的方式介绍活动的具体内容和操作，实验记录引导学生把关键信息记录下来，信息分析让学生对实验现象或收集到的数据进行分析，从而能够透过现象看到本质。

2.生生与师生互动，高结构指导

在初步探索的过程中，学生完成了对已知的提取。但在已知与新知联结的过程中，有些学生能把新信息“同化”和“顺应”到已有图式中，达到认知平衡；有些学生则不能把新信息与已有图式联结起来，出现认知的不平衡。这时就需要进行“高结构指导”，目标鲜明地、有针对性地引导学生解决问题，可以是学生对学生的指导，也可以是教师对学生的指导。

我们可以聘请初步探索阶段率先解决问题的学生为“小专家”，组成“专家团队”，再把“小专家”分到全班各个小组，形成若干个学习共同体。在学习共同体中，生生交流学历案上的记录以及探究实践中的发现。通过生生互动，“小专家”们基于前期探索的经验以及解决问题的思路，帮助其他同学解决问题。

在学历案与学生互动、生生互动过程中，教师需要沉浸式地参与学生的单元学习历程，时刻关注学生的表现和学生在学历案上的记录，收集学生课堂学习的信息，以此了解学生知识与能力的建构情况，监控学生问题解决的进度。在探究实践活动后，教师要与学生展开平等、良性的互动，指导学生对学习材料进行深入、细致的分析和加工，让学生理解其内在的深层意义，强化新信息与已有图式的联结，发展学生问题解决的能力。

3.学生与学历案再次互动，加深理解

在经历了生生互动和师生互动后，学生需要再次与学历案进行互动。通过分课时学历案上的课堂练习、学后反思、学习评价来反馈“学会了吗”“收获了什么”“学习表现怎样”。此外，学生通过补充学历案上的知识结构图，将碎片化的知识结构化和系统化，形成逻辑关系清晰的知识结构，加深对单元概念的整体理解。《我的便当我做主》单元知识结构图需要学生补充的内容包括食物的分类、六大营养成分、膳食宝塔、消化器官的名称、保护消化器官的方法等。这些内容是按相互之间的逻辑关系呈现的。

学生与学历案的再次互动也是对学习过程的复盘，不仅能加深对知识的理解和对技能的掌握，还能对自己存在的问题进行总结，进一步调节自己的学习行为。根据信息加工学习理论，学生能够对所获得的信息进行精加工，与自己已有经验产生联系，在新的情境中运用新知识解决问题才算得上“学会”。所以，课的最后安排拓展活动，让学生调用刚形成的知识结构解决新问题，在迁移运用中巩固所学。

三、会学——评价反思，策略提炼

在分课时学历案的指引下，学生进行了问题解决的学习，实现了从“学”到“学会”。而要从“学会”到“会学”，就需要进行元认知学习。在解决问题时，元认知能力强的学生不仅重视对问题本身的研究，而且时刻清醒地关注自己的思维过程，解决问题有哪些策略、应该先选择哪些策略、这些策略达到什么效果、是否需要修改原来的想法等等。所以，第三阶段的学习路径是评价和反思问题解决的过程、结果，提炼问题解决的策略。

在单元小结课，教师先引导学生根据问题解决能力评价表对自己的学习表现进行评价和反思。问题解决能力评价表分为四个一级指标：问题表征、方案制定、方案执行、评价反思。每个一级指标又分解为两个二级指标：问题表征包括发现问题和澄清问题，方案制定包括拆解问题和方案制定，方案执行包括方案试验和优化方案，评价反思包括成果评价和反思过程。每个二级指标又从三个水平层级制定具体评价细则[4]。

评价表上每项评价内容在单元小结学历案上都有对应的评价证据，学生可以依据自己学历案上的记录，参照评价表等级描述，给出每项的分数。除了自评，还有小组评和教师评。这样学生对自己学习过程的表现和问题解决能力水平就有清晰的认识，知道自己的优势以及要继续努力的方面。

除了对学习表现进行评价，还需要对问题解决成果进行评价，帮助学生分析自己的作品是否符合要求，从而反思自己的学习是否达成学习目标，促进学生不断对作品进行改进和优化。例如《我的便当我做主》单元学习成果从以下几个方面来评价：（1）按照食谱制作便当；（2）食谱中的食物种类多种多样；（3）便当中的食物营养丰富，含有六种营养物质；（4）便当的食物符合膳食宝塔五层的分量；（5）写出有利于消化和吸收便当的饮食习惯；（6）能介绍便当的特点和设计依据，并能对别人的疑惑或建议作出反馈。为了让不同水平的学生都能得到发展，还增加了评价的加分项：便当的口感佳、摆盤吸引人、成本控制在20元以内。

最后，总结问题解决的思路和方法，提炼问题解决的策略。只有进行总结和提炼，才能把方法和策略进行迁移，让学生在后面的学习中有更好的表现，问题