基于学习进阶理念的小学科学课堂驱动性问题设计与实践研究

陆春谊

【摘 要】在以学生为中心的科学课堂中，如何设计具有探究意义的驱动性问题，帮助学生达成相关知识和能力的学段目标，构建从低阶到高阶的知识架构，培养学生的高阶思维，是小学科学重要的研究方向。文章基于学生认知发展方向、科学概念进阶关系、情境递进关系和学生思维进阶关系，在教学实践中探索和实施设计驱动性问题的方法，以期为一线教师提供参考。

【关键词】学习进阶 小学科学 驱动性问题 实践研究

【中图分类号】G613    【文献标识码】A  【文章编号】1002-3275（2024）02-62-03

学习进阶理念是《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称课程标准）修订的重要理论依据之一，突出强调了“立足素养发展”“聚焦核心概念”“科学安排进阶，形成有序结构”等新理念。它是对学生在各学段学习同一主题概念时所遵循的连贯的、典型的学习路径的描述，一般呈现为围绕主要概念展开的一系列由简单到复杂、相互关联的序列，关注学生的个性化、阶段性成长，有助于学生构建系统的知识框架。这就要求教师遵循学生的年龄特征和认知水平科学安排学习进阶，帮助学生构建知识的进阶框架。驱动性问题则是引领学生进行持续深入探索的牵引线，是小学科学课堂得以有效延伸的关键因素，驱动性问题不仅取决于问题本身的有效性，而且取决于学生对这个问题的探寻意愿和探讨深度。［1］基于学习进阶理念设计驱动性问题能帮助学生构建和拓展与科学核心概念相关的各概念之间的联系及其递进关系，促进不同阶段的学生实现与其认知水平相适应的科学知识积累和高阶思维发展。

一、设计小学科学课堂驱动性问题的必要性

驱动性问题是能够连接教学目标和教学过程的问题，它能有效激发学生通过讨论、实验、调查等方式进行深度探究。高质量的驱动性问题可以激发学生的高阶思维，并为科学课堂提供问题化的组织结构。然而在实际的科学课堂中，仍有一些教师提出无效问题、重复问题，并且存在问题数量多且质量不精的情况，导致科学课堂结构混乱、教学目标未能达成、学生探究不深入等。笔者在课堂观察记录中，发现有科学教师一节课提出了38个问题，而有效的问题仅有12个，这占用了很多课堂时间，学生的科学思维却未得到有效提升。因此，探究小学科学课堂驱动性问题设计方法对于提高教师的教学设计水平和教学效率具有重要意义。

二、小学科学课堂驱动性问题的设计方法

（一）基于学生认知发展方向设计驱动性问题

根据儿童认知发展理论，教师要在学生已有认知的基础上，提出接近或者略高于学生智力水平的问题来驱动学生思考。驱动性问题需要结合教学内容和课程标准来设计，需要基于学生认知基础且与学生当下学习水平相适应，如此才能有效调动学生自主探究问题的兴趣，培养其学习内驱力。例如在学习教科版小学科学三年级上册“水沸腾了”一课时，学生在生活中已经接触过水沸腾现象，并且已经形成水沸腾的温度是100℃、水沸腾会冒烟等模糊认知，这节课的目标是使学生准确掌握水沸腾时的温度和现象（包括水中、水面和水面之上三个现象），并能用文字、图表、画图的方式描述实验现象，将探究前后对水沸腾现象的认识进行对比分析，获得充分和准确的认知体验。基于学生学情和教学目标，可以把本课的驱动性问题设计为以下问题串：①你在生活中见过的水沸腾是怎样的现象？②在水沸腾的过程中，水中、水面和水面之上的现象分别是怎样的？③水沸腾过程中的温度是多少？④水沸腾的过程中温度有没有发生变化？以上四个问题前后关联，能够有效驱动学生通过仔细观察、规范实验、深入研讨来纠正原有认知，深化科学认知，构建更加准确的科学概念。

（二）基于科学概念进阶关系设计驱动性问题

科学核心概念是学生应该掌握的核心内容，科学课程设置13个学科核心概念和4个跨学科概念，每个核心概念又可以分解成若干学习内容，这些学习内容由浅入深、由表及里，在单元课时教学中螺旋上升、逐步递进。教师要整合课程标准和教材的编写意图、整体架构，遵循科学概念之间的连贯性与进阶性，分析和梳理知识进阶关系及其相关进阶维度，统筹课程资源，合理地将教学内容进行分解与重构，巧妙设计教学方案和教学活动，开发和挖掘可利用资源，使学生在探究过程中亲历知识的应用、迁移和创造，领会并能描述科学知识之间的联系和进阶关系，丰富学生对科学知识和核心概念的认知形式，构建较为系统的科学知识体系和进阶框架，提高科学思维能力和科学素养。例如在教科版小学科学三年级上册“水能溶解多少物质”和“加快溶解”两节课中，教师可以有效整合探究活动，循序渐进地开展学习探究，设计三个驱动性问题引导学生逐步深入探索：①水能溶解哪些物质？②同样多的水溶解不同物质的质量相同吗？③如何加快物质在水中的溶解速度？进而逐步构建“水能溶解食盐和小苏打”“同样多的水能够溶解的食盐和小苏打的质量不同”“通过搅拌和提高温度，能够加快食盐在水中的溶解速度”三个逐步递进的科学概念，并在探究中掌握控制变量的实验方法，在对比分析中掌握科学研究的方法。

（三）基于情境递进关系设计驱动性问题

课程标准倡导设计学生喜闻乐见的科学活动，营造愉快的教学氛围，保护学生的好奇心，激发学生学习科学的内在动机，利用学校、家庭和社会的各种资源，为学生提供良好的、贴近生活的学习情境，唤醒他们的认知经验，让学生联系以往的经验投入实践探究活动。情境可以源于学生的生活实际，也可以选自教材内容，依据情境的递进关系，结合科学课程内容设计有效的驱动性问题，可以有效破除单一思维，使学生设身处地寻找解决问题的对策，创造性地解决问题。例如在教科版小学科学“水结冰了”和“冰融化了”两节课中，笔者有效整合课程内容，结合学段目标，设计连贯性和递进性的探究活动，向学生讲述“曹操筑冰城抵御马超”的故事，设计以下三个驱动性问题：①曹操在什么条件下想到这一妙计？②为什么冰城可以抵御马超的强弓弩箭？③假设你是曹操，马超退兵之后如何破冰而出？使学生用科学思维方式从情境的起因、过程和结果来分析情境中涉及的科学知识。其中，问题①能使学生基于情境中的天氣来思考水结冰的条件，问题②能使学生思考冰的特征，问题③能使学生探究冰融化的条件。这三个驱动性问题随着情境的发展而逐步递进，提高学生学习的主动性和探究冰的兴趣，使学生在探究中掌握科学知识，在情境中领会科学知识的迁移应用。

（四）基于学生思维进阶关系设计驱动性问题

高阶思维能力是一种超越基础知识记忆与理解的复杂认知能力，包括创新、批判和反思性思维等，近年来被越来越多的学者关注。在素质教育背景下，教育趋势逐渐从重知识向重能力转变，尤其重视高阶思维能力的培养。培养高阶思维有助于学生形成适应未来发展的必备品格和关键能力。基于学生思维进阶关系设计驱动性问题可以有效提高学生的思维能力，促使学生的思维从低阶到高阶发展，这是科学育人的重要导向目标。确定学生的思维进阶关系是教师设计驱动性问题的前提条件，通过分析单元目标和课时目标，根据教材编写意图从学生科学思维的进阶关系设计驱动性问题，可以使学生的探究层次更加清晰，高阶思维能力得到发展。例如针对教科版小学科学三年级上册“空气”单元的第4课“空气有质量吗”设计问题①：空气看不见、摸不着，但能做成轻飘飘的气球，那它有没有质量呢？针对第5课“一袋空气的质量是多少”设计问题②：可不可以用我们身边常见的物体来衡量看不见、摸不着的空气的质量呢？针对第6课“我们来做‘热气球”设计问题③：如果我们给一袋空气加热会发生什么？针对第7课“风的成因”设计问题④：如果冷热不同的空气混合在一起，会发生什么呢？以上四个问题分别是四节课的课前驱动问题，也是单元课时之间的递进问题串。如此基于学生的学情且紧扣科学概念提出具有递进探究意义的问题，使学生能有效串联起课时之间螺旋上升的科学概念，由浅入深地展开探究，促进高阶思维的发展。

三、基于学习进阶理念的小学科学课堂驱动性问题设计与实践案例

小学科学是一门以培养学生科学素养为宗旨的核心课程，课程标准强调要注重加强学生探究实践能力的培养，促进学生学习能力和创新能力的提高，充分发挥科学课程育人功能。这引起了科学课程教学设计、活动形式、课堂形态、教学评价等的革新，课堂革新行动和教学质量提升成为一线教师的重要研究课题。如何创新课堂形式实现教学目标，同时最大限度地发挥课堂育人功能，是教学活动的重要方向。笔者在充分研究分析教学目标和学情的基础上，遵循学习进阶理念，精心设计驱动性问题，引导学生逐步完善和补充前概念，构建较为完整的科学概念，课堂教学环环相扣，让学生在小组交流研讨和互评互助中突破教学难点，有效延伸课堂探究的空间，培养学生自主探究的科学精神，体现以学生为主的课堂理念。

例如在教科版小学科学三年级上册“我们关心天气”一课中，笔者基于学习进阶理念并结合学段目标和本课教学目标要求分析学情，精心设计本课的驱动性问题，使学生的科学观念和科学思维在相应的教学环节能够得到进阶发展。三年级的学生在二年级上册“各种各样的天气”一课的学习中，已经初步认识了不同天气及其对地球家园和人类生活造成的影响。学生虽然能感受到天气变化对生活的影响，但是他们还不清楚天气的基本特征，不明白天气的科学概念，不了解天气特征的观测方法，分不清天气与气候的差别，往往不能根据天气来判断每天应该穿什么样的衣服。在本节课的学习过程中，随着学生对各种天气特征的认识和对天气概念的深入理解，希望学生能更加关心天气，对天气有比较全面和科学的认知，并能在小组合作学习中持续准确且具体地观测和记录天气，保持研究天气的好奇心和热情。

第一环节：了解学生的前概念。先向学生呈现四张“阴”“晴”“雨”“雪”天气现象的相关图片，再向学生提问：“你怎么描述这样的天气现象呢？”学生可以很快答出对应的天气情况。教师顺势提问：“你怎么描述南宁今天的天气呢？”大部分学生根据观察和切身感受描述为“晴天”，也有学生补充描述为“万里无云”。此时教师收集并记录学生的答案到黑板右侧，为后续学习和修正科学概念作铺垫。

第二环节：探索新知。教师先启发引导：“这样的描述够不够全面呢？天气到底有什么特征呢？”再出示长城的两张图片，冬季下雪时银装素裹，夏季晴天时郁郁葱葱，景色各不相同。引导学生观察思考，得出“同一地点不同时间的天气可能不一样”的科学概念。再出示两张图片，同样是12月，位于我国南端的海南碧海蓝天，而位于我国北端的黑龙江却是白雪皑皑。学生很快可以思考得出“同一时间不同地点的天气可能不一样”的科学概念。教师抓住时机提问：“那么描述天气时一定要指明什么因素呢？”学生很快就明白描述天气时一定要指明是哪个地点哪个时间的天气。此时教师在黑板右侧对学生的前概念进行第一次修正，加上“南宁，11月20日”。接着引导学生对所熟知的天气进行分类，从分类活动中总结天气可以从“气温”“云量”“降雨量”“风”进行分类，进而分析气温会影响“冷暖”，云量会影响“阴晴”，降雨量会影响“雨雪”，从而总结概括出天气的科学概念，即天气是指一个地方在某一短时间里大气的冷暖、阴晴、雨雪、风等情况。此时，学生清楚地知道描述天气需包含上述四个因素，是完善前概念的最佳时机，教师顺势提问学生：“关于今天南宁的天气，你还应该补充描述什么呢？”经过上述引导，学生已经能准确地说出答案。教师在黑板右侧补充学生的回答“气温约26℃，降雨量为零，微风”，此时是第二次修正和完善学生的前概念。学生对天气的认识得到进一步完善，突破了本课的學习重点。

第三环节：拓展环节。结合天气预报的播报信息，认识和设计天气符号来表示天气情况，这个任务对于三年级的学生而言难度不大，学生都能认出大部分的天气符号。教师要使学生掌握天气符号简洁、直观、形象的特点。学生对设计天气符号的任务较感兴趣，教师请学生为当天南宁的天气设计一个天气符号，在小组合作设计和小组互评活动中，学生评比出比较合理的天气符号，这是学生第三次修正和完善前概念。最后请学生结合完善后的天气科学概念，分组模仿天气播报员对当天南宁的天气进行预报练习。此环节使学生对于天气概念的描述更加全面和科学，学生思维能力也逐渐向高阶发展。本节课立足于学生原有知识基础和前概念，循序渐进地进行课堂探究活动，由浅入深地引导学生对前概念进行思考和修正，分析总结得出新的科学概念，为课后自主探究和学习“天气”单元提供原动力，也为顺利完成“制作天气日历”任务打下基础。

有效提问才能引发学生高效思考，根据学生年龄特征和认知特点，遵循课程标准及学段目标要求，围绕学习进阶理念设计小学科学驱动性问题，是教师教学的重要方向和抓手，也是实现教学目标的重要依据，是帮助学生实现思维进阶的重要途径。小学科学一线教师要善于设计问题、探究问题、优化问题，才能更好地启发学生积极思考，引发学生之间的良性互动，并促使学生在自主探究中实现高阶思维的发展。

【参考文献】

［1］郑新华，施澜．学科项目化学习中驱动性问题的设计与重构［J］．现代基础教育研究，2022，48（4）：132-137.