江蘇省南京市江寧開發(fā)區(qū)學(xué)校 羅瑞敏

科學(xué)思維是科學(xué)核心素養(yǎng)的重要組成部分，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力是科學(xué)探究學(xué)習(xí)的核心目標(biāo)之一。問題是科學(xué)探究的起點(diǎn)，是貫穿整個(gè)探究活動(dòng)的主線，并且在學(xué)生科學(xué)認(rèn)識的形成和發(fā)展中起著支配作用。問題也相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)學(xué)生思維的催化劑，能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，使科學(xué)探究活動(dòng)成為一種主觀性、創(chuàng)造性的活動(dòng)。關(guān)鍵問題是指科學(xué)探究活動(dòng)中圍繞一定的探究目標(biāo)，精心設(shè)計(jì)具有明確指向的問題，并且可以由一系列問題組成具有一定邏輯結(jié)構(gòu)的整體，共同指向探究目標(biāo)。學(xué)生在解決一系列關(guān)鍵問題時(shí)，自主構(gòu)建科學(xué)知識體系，達(dá)到科學(xué)學(xué)習(xí)的目的。這些精心設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題不僅能引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)科學(xué)概念，還能為學(xué)生的思維發(fā)展指引路徑，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維能力的發(fā)展。筆者以蘇教版科學(xué)三年級上冊《空氣占據(jù)空間》一課為例，談一談教師在實(shí)際教學(xué)中如何通過關(guān)鍵問題的設(shè)計(jì)為學(xué)生的思維發(fā)展指引路徑。

一、接軌認(rèn)知基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問題，引發(fā)思維

科學(xué)探究從問題開始，精心設(shè)計(jì)的好問題能引發(fā)學(xué)生的思維，并為學(xué)生創(chuàng)造一定的思維空間。但在實(shí)際教學(xué)時(shí)，常常出現(xiàn)問題針對性不強(qiáng)、激發(fā)點(diǎn)不準(zhǔn)、調(diào)動(dòng)性不夠的現(xiàn)象，難以激發(fā)學(xué)生的思維，使探究學(xué)習(xí)呈淺顯化。因此，教師要遵循學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，深度解析教學(xué)內(nèi)容，圍繞一定目標(biāo)精心設(shè)計(jì)指向明確的問題，接軌學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)，這樣才能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，引發(fā)學(xué)生思考，喚醒學(xué)生的主動(dòng)探究意識。

在教學(xué)《空氣占據(jù)空間》一課時(shí)，教師首先拿出一個(gè)空的塑料盒，它可以用來收納物品，幫助學(xué)生建立空間的概念，然后將木塊逐個(gè)裝入盒中至裝滿，幫助學(xué)生構(gòu)建“物體可以占據(jù)空間”的概念。

此時(shí)啟發(fā)學(xué)生思考關(guān)鍵問題：如果一定要再放一個(gè)木塊到盒子里，應(yīng)該怎么辦？學(xué)生積極思考想辦法，得出結(jié)論：必須拿出一個(gè)木塊才能再放進(jìn)一個(gè)木塊。由此引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：當(dāng)一定的空間被完全占據(jù)時(shí)，其他的物體要想再進(jìn)去，必須先把里面的物體拿出來，騰出一些空間。這個(gè)結(jié)論為下面的活動(dòng)做好了鋪墊。教師再出示一個(gè)裝滿水的塑料瓶，追問：還能再加水進(jìn)去嗎？通過實(shí)踐與思考，學(xué)生意識到木塊和水都會(huì)占據(jù)空間，但當(dāng)有限的空間被完全占據(jù)時(shí)，如果還想再放東西進(jìn)去必須為它騰出一些空間。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生提出：可以將瓶中的水倒出來，將空間騰出來。

把塑料瓶中的水倒出來以后，教師順勢將帶有橡膠塞的漏斗塞入瓶口，問學(xué)生：現(xiàn)在能加水進(jìn)去嗎？在前面的活動(dòng)中，瓶中水倒出后，瓶內(nèi)空間已經(jīng)被騰出，因此多數(shù)學(xué)生認(rèn)為現(xiàn)在可以加水進(jìn)去了。此時(shí)，教師并不急于讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，也沒有針對學(xué)生的想法進(jìn)行評價(jià)，而是拿出另外一個(gè)同樣裝滿水的塑料瓶，然后將綁在吸管上的氣球穿過橡膠塞塞入瓶口，并提出問題：瓶中的氣球能吹大嗎？很顯然，學(xué)生認(rèn)為不能。教師演示將瓶中水直接倒掉，再把氣球放進(jìn)去，塞緊橡膠塞，提問：現(xiàn)在氣球能吹大了嗎？如果能，你覺得它能吹多大？學(xué)生積極思考，紛紛發(fā)表想法，有的認(rèn)為無法吹大，有的認(rèn)為能吹大，且能吹到瓶子那么大。

在這一環(huán)節(jié)中，教師根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)，一步步設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題，引發(fā)學(xué)生積極思考，并引導(dǎo)學(xué)生針對問題展開后續(xù)的有效探究。

二、緊扣認(rèn)知誤區(qū)設(shè)計(jì)問題，深化思維

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中常常會(huì)存在一定的認(rèn)知誤區(qū)，因?yàn)閷W(xué)生在進(jìn)行科學(xué)探究前并不是一張白紙，他們頭腦中往往會(huì)產(chǎn)生一些在生活經(jīng)驗(yàn)中積累而形成的對事物的認(rèn)知。這些主觀形成的認(rèn)知可能是正確的，也可能是錯(cuò)誤的，而這些認(rèn)知?jiǎng)荼貢?huì)影響其對新的概念的認(rèn)知結(jié)果。因此，在進(jìn)行探究活動(dòng)時(shí)，教師要認(rèn)真思考教學(xué)內(nèi)容，預(yù)設(shè)學(xué)生可能已經(jīng)擁有的錯(cuò)誤認(rèn)知，并通過精心設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題來幫助學(xué)生消除原有錯(cuò)誤觀念，走出認(rèn)知誤區(qū)，并且建立新的認(rèn)知。在這一過程中，學(xué)生的思維將會(huì)得到進(jìn)一步發(fā)展和深化。

在此課中，緊接上一環(huán)節(jié)，學(xué)生在思考預(yù)設(shè)的基礎(chǔ)上開展了實(shí)踐探究。他們紛紛鼓足勁去嘗試吹大瓶中的氣球，卻發(fā)現(xiàn)氣球吹不大（只能吹大一點(diǎn)點(diǎn)），沒有像預(yù)想的那樣吹到緊挨瓶子內(nèi)壁的大小。這里其實(shí)引出了學(xué)生的一個(gè)錯(cuò)誤認(rèn)知：塑料瓶中的水已經(jīng)全部倒掉了，瓶子里沒有東西，空間已經(jīng)被騰出來了，氣球一定能吹大。這也就引發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突，教師順勢拋出問題：為什么氣球沒有吹到想象中那么大呢？學(xué)生積極思考，并嘗試解釋。有的學(xué)生開始意識到：瓶子里的水雖然倒掉了，但其實(shí)還有空氣存在，而一直被忽略的看不見摸不著的空氣可能也會(huì)占據(jù)空間。

教師接著引導(dǎo)學(xué)生思考：難道看不見摸不著的空氣也能占據(jù)空間嗎？如果是這個(gè)原因，那你有辦法把瓶中的氣球吹大嗎？學(xué)生積極思考，提出了很多辦法，如在瓶子上扎洞、將橡膠塞拔出來等，并嘗試?yán)酶鞣N辦法將瓶中氣球吹大。學(xué)生在思考的基礎(chǔ)上進(jìn)行嘗試，最終成功地將氣球吹大了。為什么現(xiàn)在氣球能吹大？教師組織學(xué)生對各種方法進(jìn)行比較、分析，發(fā)現(xiàn)這些方法有一個(gè)共同點(diǎn)——都能讓瓶子里的空氣跑出來，騰出一些空間。這個(gè)活動(dòng)顛覆了學(xué)生之前的錯(cuò)誤認(rèn)知，幫助學(xué)生建立了“空氣也能占據(jù)空間”的概念。

至此，學(xué)生對前面認(rèn)為的“能通過漏斗加水進(jìn)瓶子里”進(jìn)行了重新思考：到底還能不能加水進(jìn)去？有了前面吹氣球活動(dòng)的發(fā)現(xiàn)，一部分學(xué)生意識到瓶內(nèi)也有占據(jù)空間的空氣，盡管瓶子里的水已經(jīng)倒出來了，但水還是加不進(jìn)去。通過實(shí)踐操作后發(fā)現(xiàn)，果然水很難流進(jìn)瓶子里。為什么水現(xiàn)在很難流進(jìn)去？有辦法讓水流進(jìn)去嗎？學(xué)生嘗試在瓶子上扎洞或是把漏斗橡膠塞拔出來。這般操作之后，水果然就能流進(jìn)瓶子里了。此時(shí)，教師又提出了問題：現(xiàn)在你知道一開始水流不進(jìn)去的原因了嗎？學(xué)生很容易想到原因是空氣占據(jù)了瓶子里的空間。在這一環(huán)節(jié)中，教師結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知誤區(qū)精心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，通過一系列關(guān)鍵問題引導(dǎo)學(xué)生思考，指引著學(xué)生的思維路徑，學(xué)生的認(rèn)知也經(jīng)歷了一個(gè)逐步修正和完善的過程。

三、結(jié)合思維難點(diǎn)設(shè)計(jì)問題，活躍思維

在教學(xué)中，一個(gè)好的探究問題，應(yīng)能為學(xué)生提供一個(gè)好的思考和探究的情境。同時(shí)，一個(gè)探究問題如果能使難點(diǎn)得到突破，就會(huì)使學(xué)生的認(rèn)識產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，活躍其思維。所以，教師可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容及學(xué)生思維難點(diǎn)設(shè)計(jì)關(guān)鍵探究問題，促使學(xué)生積極深入地思考，使其思維的發(fā)散性和活躍性得到發(fā)展。

在此課的教學(xué)中，探究活動(dòng)中出現(xiàn)了這樣的現(xiàn)象：（1）瓶中的氣球并不是完全不能吹大，而是能吹大一點(diǎn)點(diǎn)；（2）水并不是完全不能進(jìn)入瓶中，而是能流進(jìn)去一點(diǎn)點(diǎn)。這些現(xiàn)象往往會(huì)被教師直接忽略，甚至當(dāng)學(xué)生質(zhì)疑時(shí)也被略過?？茖W(xué)應(yīng)該求真，教師應(yīng)該抓住這一現(xiàn)象并嘗試發(fā)掘此現(xiàn)象與后續(xù)科學(xué)知識的內(nèi)在聯(lián)系。當(dāng)這些現(xiàn)象引發(fā)學(xué)生質(zhì)疑：瓶子里的空氣并沒有跑出去，為什么漏斗中的水還能流進(jìn)瓶內(nèi)一點(diǎn)呢？為什么瓶內(nèi)的氣球還能被吹大一點(diǎn)呢？這時(shí)，教師并不急于揭曉答案，而是提供了注射器給學(xué)生充分地玩，看看在玩中能不能有所發(fā)現(xiàn)。首先，向外拉活塞到紅線標(biāo)記處，這時(shí)針筒內(nèi)充滿了空氣；其次，針筒口豎直向下抵住橡膠塞，一手扶住針筒，另一手向下按壓活塞，觀察活塞位置有什么變化；最后，保持針筒口抵住橡膠塞，松開按壓活塞的手，看活塞位置又有什么變化，并體會(huì)手上的感覺。學(xué)生不是漫無目的地玩，而是帶著問題去玩：向下按壓活塞，你看到了什么？松開按壓活塞的手，你又看到了什么？這說明什么呢？學(xué)生在活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)向下按壓活塞時(shí)，活塞的位置下降了，但是松開手以后，活塞又回到原處。在這一過程中，空氣的多少，也就是空氣的量并沒有變化。這一現(xiàn)象說明空氣占據(jù)空間的大小是可以改變的，也就是空氣可以被壓縮。有了這個(gè)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生就很容易解釋前面實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：由于瓶內(nèi)的空氣被壓縮，騰出了一些空間。

科學(xué)應(yīng)該求真，前面活動(dòng)中出現(xiàn)的現(xiàn)象“氣球能吹大一點(diǎn)”“水能流下一點(diǎn)”該如何解釋呢？當(dāng)學(xué)生產(chǎn)生疑惑無法解釋時(shí)，教師又嘗試通過新的活動(dòng)讓學(xué)生尋找答案。這樣一方面培養(yǎng)了學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)的精神，另一方面也能幫助學(xué)生更好地理解空氣可以被壓縮的特點(diǎn)。通過玩注射器的活動(dòng)，學(xué)生順利地認(rèn)識到空氣占據(jù)空間的多少可以改變，即空氣可以被壓縮，建構(gòu)了新的概念，實(shí)現(xiàn)了對難點(diǎn)的突破，思維也進(jìn)一步活躍起來。

四、拓展知識應(yīng)用設(shè)計(jì)問題，延伸思維

知識概念的獲得并不是學(xué)習(xí)的主要目的，重要的是讓學(xué)生在實(shí)際生活中應(yīng)用知識解決問題。在科學(xué)課堂教學(xué)時(shí)，科學(xué)知識的掌握并不是課堂的終點(diǎn)，在學(xué)生習(xí)得科學(xué)概念以后，針對探究學(xué)習(xí)內(nèi)容、拓展知識應(yīng)用來設(shè)計(jì)問題，可以為學(xué)生提供更多的思考契機(jī)，歷練學(xué)生的科學(xué)認(rèn)知能力。學(xué)生在應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的過程中，思維得到延伸，思路得到拓寬，學(xué)習(xí)認(rèn)知得到升華。

這節(jié)課，在學(xué)生進(jìn)行了充分的探究活動(dòng)，習(xí)得了空氣占據(jù)空間、空氣可以被壓縮的知識及建構(gòu)起相應(yīng)概念后，教師通過表演一個(gè)魔術(shù)活動(dòng)將探究推向更深處。“聽話的乒乓球”：用手按住一個(gè)去掉瓶底但有蓋的塑料瓶，罩住浮在水面的一個(gè)乒乓球，用力將塑料瓶按下去，乒乓球被壓入水底，教師悄悄松開手，此時(shí)乒乓球又慢慢浮上水面。此時(shí)，教師提出了新的問題：誰知道老師是怎么做到讓乒乓球聽話先沉后浮的？學(xué)生結(jié)合前面學(xué)習(xí)的知識嘗試解釋，師生一起進(jìn)行魔術(shù)揭秘：剛開始瓶中有空氣，所以乒乓球下沉，塑料瓶蓋上有預(yù)留的小孔，松開手后，瓶內(nèi)空氣慢慢跑出來，乒乓球就浮上來了。思考并未就此止步，教師接著布置挑戰(zhàn)任務(wù)：現(xiàn)在乒乓球在瓶子高度7厘米處的位置，你有辦法讓乒乓球停在瓶子的任意位置，比如高4厘米處、10厘米處嗎？這個(gè)挑戰(zhàn)任務(wù)將課堂氣氛推向高潮，學(xué)生積極想辦法并踴躍嘗試。一個(gè)個(gè)有梯度的關(guān)鍵問題的設(shè)計(jì)，在學(xué)生積極思維的同時(shí)，使其進(jìn)一步將知識內(nèi)化并形成智慧，指引著學(xué)生思維的發(fā)展。

科學(xué)教學(xué)活動(dòng)的開展以探究為中心，而探究的實(shí)現(xiàn)以問題為起點(diǎn)?？v觀本節(jié)課的教學(xué)，教師能立足學(xué)生的需要和教學(xué)的需要，設(shè)計(jì)一系列關(guān)鍵問題，使學(xué)生在問題的引領(lǐng)下，逐步展開思考、探究，在問題解決的過程中獲得有價(jià)值的科學(xué)知識，提升科學(xué)思維能力。

在科學(xué)課的教學(xué)中，精心設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效探究學(xué)習(xí)的一種有效舉措，是旨在指引學(xué)生思維發(fā)展路徑的一種探索。一個(gè)好的關(guān)鍵問題，不僅需要教師認(rèn)真解讀教學(xué)內(nèi)容、厘清科學(xué)概念，而且需要教師把握學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律、了解學(xué)生的思維特點(diǎn)。所以，教師要在實(shí)際教學(xué)中多方位、多角度精心設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題，指引學(xué)生的思維發(fā)展。