基于课堂数据优化问题化教学

科学教学要重视学生问题意识的培养、提升学生科学思维品质，科学探究要围绕科学问题展开，强调科学创新思维在于从不同角度分析、思考问题并提出新颖、有价值的观点和解决问题的方法。问题化教学以问题为线索，通过设置与学生日常生活紧密相关的问题情境，让学生经历思辨、实践、推理等过程，将教与学紧密结合。[1]这既符合课程标准的要求，又能有效促进学生的高阶思维发展，提升他们的问题意识。问题化教学过程中，教师作为问题的引导者和设计者，应基于学生的前概念，精心设计问题情境，帮助他们将学习内容与生活实际相关联，激发他们的学习兴趣，引导他们提出有价值的探究问题。

尽管科学教师已经认识到问题化教学的重要价值，但在实践中对于“问题”的理解和应用却存在一定的偏差。实际教学中的问题设计，多由教师单方面主导，不断地向学生抛出一系列低阶问题，让他们处于被动接受的状态，即所谓的“满堂问”。此外，[1]问题情境偏离教学主题、提问缺乏有效性、问题结构单一等也是比较常见的问题。

课堂数据分析可以精准指导教师做出正确决策。在参与潘翠君小学科学名师工作室的课题“基于课堂观察大数据的教学行为改进研究”中，[2]我们以《模拟安装照明电路》一课为例，依托COP团队将采集到的数据聚焦问题化教学中的要素进行针对性地优化设计。

一、分析“师生话语主题词”优化问题情境创设

师生话语主题词分析反映的是教师话语内容与学生话语内容的匹配度，关注的是师生话语内容的关注点是否一致，体现了课堂教学内容聚焦程度和教师把握教学主题的能力。该课教师话语主题词（如图1左）为：开关、控制、小组、电路、屋主、灯泡等，学生话语主题词（如图1右）为：开关、导线、灯泡、控制、正极、亮起等。通过大数据分析师生话语主题词匹配度为57.6%，评分为B，相对较低。

结合课堂实录，我们发现原有教学设计在问题情境创设时过于直接，学生难以循序渐进地进入教师创设的情境，导致师生问答中出现话语主题词偏差。因此，我们对该课导入环节和展示环节的情境创设做出了相应调整（见表1、表2）。

修改前，导入环节的情境设计是教师直接揭示任务“在房间中模拟安装照明电路”，学生不容易从单个简易电路直接过渡到复杂的多个电路。修改后，导入环节采用游戏导入，教师通过设问引导学生思考简易电路和教室照明电路的相同点和不同点，学生在做游戏的同时可以观察教室中的照明情况，自然而然地答出该课要讨论的关键内容是一个开关控制多盏灯、多个开关控制多盏灯。这样的设计既有趣，又能帮助学生实现知识的螺旋式进阶。

修改前，小组展示环节的情境设计是，学生按照教师的要求直接展示两盏照明灯是否按照要求正常工作，接着说明哪些部分可以进一步改进。修改后，设置了人偶“屋主”，学生需要引导“屋主”实地使用房间的照明系统。改进后的优点有：一方面，更加贴近真实生活情境，学生可以充分发挥想象力，展示在什么样的情境下使用哪一盏灯；另一方面，此过程会清晰地暴露出一些设计制作的问题，如布局是否合理、线路是否稳固整齐。学生根据展示情况和评估表为后续评估改进做好铺垫，真正做到自己发现问题、改进问题。

二、分析“问题类型”优化有效性提问

课堂中的问题类型包括：记忆性问题，即教师梳理出的与该课的学习内容密切相关的学生此前已有的知识、生活经验方面的问题；推理性问题，即能引起学生依据已有的知识或经验，经过思维的加工，推导出带有其个性化特征的概念、判断或推理的问题；创造性问题，即围绕学生创造力的开发而设计的问题，要求学生致力于原创性和评价性思考，主要表现为学生能做出预测，解决生活中的问题；批判性问题，即需要学生变换问题角度做深层次思考或反思的问题。基于COP团队大数据分析，如果分析结果显示记忆性问题、推理性问题数量高于全国常模数据，创造性问题和批判性问题数量低于全国常模数据，说明教师提出的问题不能有效培养学生科学思维。数据表明（见表3），该课的“问题类型”评分等级为A，得分超过全国94.2%的同类型课程得分，学生回答类型方面与教师提出的问题类型相对应，得分超过全国89.6%的同类型课程得分。

在问题类型部分得分较低时，可以试着从以下几个方面进行改进：①保证问题与问题之间存在逻辑关系，通过由简到难层层递进的问题设计促进学生深度理解；②结合拓展资源，设计具有深度和挑战性的问题，引导学生透过事物表象发现背后的科学道理。进行问题化教学设计时，我们针对教材的教学提问进行了创造性改进（如图2）。

修改前的问题设计，教师直接出示大任务“安装照明电路”，接着问学生“结合卧室照明要考虑哪些问题”，此时问题过大，学生的回答容易偏离教学主题。修改后的问题设计为教师先告诉学生“需要安装两盏灯”，再提问“结合卧室照明有什么问题想问屋主”，给学生一定的空间，引发他们的深度思考。通过思考，学生的关注点迅速聚焦在该课的大任务“在房间内安装两盏灯，并能实现两个开关分别控制两盏灯”。可以看出，修改后的提问方式更有层次和逻辑，让学生为了解决一个问题提出更多问题，这一环节有效培养了他们的问题意识。

三、分析“问题结构”助力培养学生科学思维

“四何问题”即是何、如何、为何、若何问题，[2]其中“是何”类问题反映教师提问的开放性教学倾向，该类问题越多，开放性越强；“为何”类问题指向原理、法则、逻辑等问题，如推理性问题等，该类问题的解决意味着原理性知识的获取；“如何”类问题表示方法、途径与状态，如技能与流程性问题等，该类问题的解决意味着策略性知识的获取，此类问题的占比越多，说明课堂上问题解决倾向越强；“若何”类问题反映教师提问的批判性及创造性教学倾向，该类问题越多，说明课堂设计的批判性及创造性倾向越强。[3]从“问题结构”的数据来看（见表4），该课的评分等级为C，得分超过全国26.8%的同类型课程，这表明，最初的教学设计在“问题结构”方面有所欠缺，不利于学生的批判性思维和创造性思维发展。

为了改善本节课的“问题结构”，培养学生问题意识，教师进行教学设计时可以结合生活实际、课外资料适时设计一些挑战性的问题，引导学生从观察事物表象出发。具体改进时，可以将描述性的“是什么”和“怎么样”问题转向“为什么”“如果……又会……”的解释性问题。[1]因此，改进后的教学，我们增加了若何问题，在拓展环节问学生：“天气越来越热，如果屋主想再加装一台可以单独控制的电扇应该如何设计？”学生可以利用该课学习的“多个电路回路”解决上述问题，实现知识应用与迁移，提升创造性思维。

结语

借助课堂观察数据，通过对《模拟安装照明电路》一课的教学实践分析，我们发现课堂数据报告可以帮助教师整合问题，有效地提高问题化教学的质量。通过“师生话语主题词”共现图，可以了解学生是否聚焦本课教学目标，结合课堂实录优化问题情境创设，确保教学情境连续性、递进性、一致性。通过统计“问题类型”，可以检查课堂提问是否有效，结合教学目标优化提问的逻辑性，促进学生高阶思维发展。通过分析“问题结构”，可以结合教学资料确保问题设计去肤浅化和形式化，增加教学深度和广度，引导学生在结构化问题的解决中构建知识体系，实现从低阶思维到高阶思维的发展。

（作者单位：广东省深圳市宝安区上合小学）

参考文献

[1]张琳.指向生命观念的高中生物问题化教学设计研究[D].长春：东北师范大学，2022.

[2]潘翠君.基于课堂数据强化科学思维教学——兼谈COP课堂诊断方法[J].湖北教育（科学课），2024（09）.

[3]王陆，马如霞，彭玏.基于经验学习圈的不同教师群体教学行为改进特征[J].华东师范大学学报（教育科学版），2021（02）.