小学科学教学应以问题解决为中心

吴中区宝带实验小学 胡向锋

一． 引言

科学课是引导学生认识自然，探索自然奥秘的一门生动有趣的课程。在科学课的课堂教学中，教师必须组织学生通过发现问题，利用以前学过的知识，经历科学探究的过程，来解决问题。这一以问题解决为中心的教学是科学教学的重要特征之一。

那么，什么是以问题解决为中心的教学呢？简单地说就是以设计有序问题解决教学内容的方法，简称问题教学或问题解决法。它是置学生于一定的问题情境之中，引导学生发现问题围绕问题，重新组织已获的知识，形成相应的新知，并用它来解决当前的新问题。所以，以问题解决为中心的教学是一种高级的学习，它符合科学教学的学科特点。

本文所要研讨的问题有：问题解决法的特点是什么？科学教学中问题的解决包含哪些步骤？影响学生问题解决的因素又有哪些？

二． 问题解决法的特点

首先，所要解决的问题是学生初次遇到的，不容易直接用已知经验来处理。如《电从哪里来》，课题就要求学生来探索这一问题，解决这一问题。而这一问题是学生从未遇到过的，是第一次接触，即使有些学生在以前发现过这一问题，但对这一问题的有意识探究，还是第一次。同时，这一问题，又不能用已知的知识经验来处理。譬如“地球引力”“大气的压力”等知识，都不能来解决这一问题。这时，新问题就确立了

其次，要把已掌握的概念，重新加以组合，教师要找出适合于当前问题的有效教学方法，以便解决问题，形成新的概念。对《雨和雪》这一课，学生原先已掌握的简单概念，有“水的三态变化”、“雾和云的形成”等知识，这些前概念只能算作解决问题的思维素材，要形成新的概念必须是把这些前概念重新组合起来。从“水的三态变化”可知：水可以通过蒸发、沸腾、凝结等方式，改变其形状，变成水蒸气、液态的水、冰；从“雾和云的形成”规律可知：雨和雪是由空中的水蒸气变成的。最后，启发学生把这两个简单知识组合起来，就形成了新的概念。

最后，问题解决后，所习得的概念必须能够迁移。在解决问题中产生的概念及相应的认知策略，不仅构成了学生的“知识宝库”和技能，而且在以后遇到类似情境时，就可借助回忆而能够解答了。如《凝结》，学生已掌握“水蒸气受冷凝结成水”这个概念，而这个概念可以引导学生发生迁移。如“霜的形成”原因完全是这一概念迁移的直接结果。当探究“霜的形成”原因时，学生容易想到“露的形成”原因，只是形成的条件不同，“露是０℃以上，霜是０℃以下”。学生遇到的这种类似情境，使他们借助以往的概念轻而易举的解答了出来。

从问题的确立，到问题的解决，这一学习过程，反映了学生的思维过程。所以，教师在科学教学中，必须按照这一认知规律，以问题为中心，引导学生发现问题，解决问题。

三．问题解决的步骤科学教学实质上是一个问题解决的过程。在这个过程中，教师如何引导学生一步步解决问题，是课堂教学成败的关键。我国著名学者蔡安、李祝华于１９８４年提出解决问题一般包括四个阶段：定向─→逼近─→成型─→引深。根据这一理论思想，结合科学学科的特点，我把问题解决的步骤分为：

（一） 提出问题

提出问题就使学生置身于问题情境之中，提出学生第一次要解答的问题。问题的提出，首先应符合问题情境。如学习了“空气占据空间”、“压缩空气”、“大气压力”、“水的浮力”之后，向学生提出“同一物体为什么有时会沉，有时会浮呢？”即《沉浮的秘密》（第五册）。对这个新问题，必须综合应用“空气占据空间”、“压缩空气”中的有关知识以及“大气压力”、“水的浮力”中的知识来间接的处理。这一问题不能过早的提出，这样会使学生无法接受，很难理解；也不能过晚的提出，这样会错过教学的时机，从头开始。所以，提出问题要符合当时问题的情境。这一课我是这样设计的：一开始演示实验，把一团橡皮泥沉在水底，又把捏成船形的橡皮泥浮在水面，然后问学生：“两个都是橡皮泥，一个是球形的，一个是船形的，为什么捏成船形的会浮在水面呢？”

（二）逼近问题问题提出之后，应引导学生分析问题，在必要的时候要有所提示。为了使学生对问题有一个解决的方法，教师可先让学生讨论思考：到底是什么原因产生了这种现象呢？这时，要让学生大胆的发言，把他们的想法讲出来，并说出自己的根据，哪怕是错误的，只要肯问答，就说明他在动脑筋，应给予表扬。

例如：要解决“沉浮的秘密”这个问题，首先是学生必须能够回忆有关的知识，如物体的重量、浮力的大小等等。其次，除了回忆先前学过的知识外，还要激活并运用以前学会的那些认知办法。如浮力大小的测量方法，物体重量的测量方法，思维上要有发散性思维，敢于想象，作出大胆的假设等。最后，把回忆出来的知识依靠认知的方法，重新组织，综合成新的知识，用它来解决提出的新问题。教师在让学生思考问题之后，就让学生作出如下假设：１、可能是橡皮泥变轻了。２、可能是橡皮泥受到的浮力增大了。为了确定哪一个假设正确，教师提出用“水的浮力”这节课所学过的方法，验证刚才的假设。于是，学生开始设计实验方法，并按照自己的实验办法开始做实验。

（三）解决问题教师让学生设计出实验之后，就指导学生做实验。实验可以这样做：Ａ、用弹簧秤先后提起橡皮泥团和船形橡皮泥，通过比较两次被拉长的长度，可知后者不比前者轻，从而否定第一个假设；Ｂ、比较弹簧秤称橡皮泥团和船形橡皮泥放在水中受到的浮力，可知船形橡皮泥受到的浮力比较大，从而肯定第二个假设。最后得出结论：从实验可知，把一团橡皮泥捏成船形后，它并没有变轻，而是船形橡皮泥在水中受到的浮力比橡皮泥团在水中受到的浮力大。

解决问题不仅是一个思考、探索的过程，而且也是研究科学方法的实践过程。科学课中，所要解决的问题，往往是几个问题，这几个问题具有想互的联系；而这种联系又不易被学生发现，这时，教师就要帮助学生对所学的知识进行总结，建立知识的体系。

（四）引深问题通过引深可以激发思考，发展学生的探索思维和运用知识解决问题的能力，旨在解决一个“会学”。学生主要在课堂上学习知识，对实际用知有一定的困难，但教师可以利用多种现代化手段（投影、录像、录音）与实验相结合，让学生运用所学的知识，解决问题。Z《沉浮的秘密》这一课我引深了这样一个问题“潜水艇为什么一会儿能浮出水面，一会儿又会沉入海底呢？”通过这一问题的解决，学生的思维被我充分调动起来，很多同学都发表了自己的见解。 “提出问题─→逼近问题─→解决问题─→引深问题”符合学生的心理特点和认知规律，这对学生以后独立研究问题有很大帮助。教师就应该从小培养他们这种解决问题的方法，“教是为了不教”，在科学教学中更要体现这一教学思想。

四、影响问题解决的因素在科学教学中，当教师把一个问题提出以后，有时学生很容易解决，有时却怎么也不能解决。这种现象引起了我的注意：影响学生问题解决的因素是什么呢？于是，我对这一问题进行了探究。 我发现，影响问题解决的因素可分为两大类。一类是客观因素，包括问题的难易程度，呈现的方式，环境条件等；另一类是主观因素，包括学生的知识水平，智力技能，认知策略和个性特征等。客观因素一般是指外界的因素，教师对这种因素比较容易控制。１、问题的难易程度的影响问题本身的难易程度会影响学生解决问题的速度。《热胀冷缩》（第七册）这一课，同样提问：“为什么塑料管中的水柱会上升？”（课本实验一）和“夏天拉电线时为什么不能拉得太紧？”后一个问题就要比前一个问题难。因为后一个问题由于联系了实际生活，从而加深了问题的难度，学生较难问答。但不是后一问题不能提出来，随着学生知识水平的提高，较难的问题又变得容易起来。在教学中，我根据不同的需要，在不同的时机进行了提问，前一问题在实验中探索现象时发问；后一问题在加深理解、发展智力时发问，收到了比较好的效果。

２、问题的呈现方式的影响问题的呈现方式也影响学生解决问题的难易程度。同样一个问题，在其他因素相同的条件下，如果用教具、实物、挂图、实验等方式呈现和单纯以言语陈述的方式呈现，难易就不同。不言而喻，前者较后者容易解决；因为问题呈现的越具体，就Q越易于理解其间的关系。例如：对“心脏是如何跳动的？”（第十册《血液的循环器官》）这一问题。如果教师单纯用言语描述，学生觉得非常抽象，很难理解，并且在陈述时，容易出差错，这样在解决问题的过程中，就阻碍了学生的思路。如果教师在陈述的过程中，能用活动挂图进行适当的演示：收缩时，把血液压入动脉血管；舒张时，让血液从静脉血管流回心脏。这样，学生在视觉和听觉的同时刺激下，解决问题就比较容易。3、外界的环境条件对学生解决问题的影响。

外界的环境条件会影响学生的思维，如教室外吵闹声、汽车声、音乐声等，都会引起学生的不随意注意。另外，实验时的环境也有很大影响。我在教《金属》（第七册）这一课时，当我在讲台上演示“金属的传热性”实验时，学生在座位上边看边大叫大嚷，实验效果很差。分析原因主要有：演示器较小后面的同学看不清，以至后面声音很大。教室外声音很响，当时，我校正在进行建设之中，施工时的声音嘈杂。这些环境因素就影响着学生解决问题的情绪和思路。主观因素一般是指学生自身的内部因素。教师对这种因素不易控制。

１、知识水平的影响。没有相应的知识，要解决有关的问题是不可能的。因为解决问题必须辨别问题，分析给予的条件，这就涉及到有关的知识。只有依据有关的知识，才能为问题的解决确定方向，选择途径和方法。探索的技能在解决问题中不能代替实质性的知识，思维的策略不可能在“真空中”进行，理解和推想，没有有关的知识作背景，是难以进行的。如“你是如何听到铃声的？”（第十册《声音的传播》）这一问题。如果没有声音的产生，传播和“耳朵的科学”等知识，那么要理解这一问题，是不可能的。学生只有在相应的知识基础上，才能选择正确的途径和方法，解决问题。一般说，知识经验越多，解决问题越容易。然而，懂得有关的知识，尽管是解决问题的必要条件，却不是充分条件，还有其他的因素的影响。

２、智力技能的影响个人的智力是影响解决问题的极重要的因素。解决问题的成功与否，常常决定于智力技能的高低。我发现：解决问题经常成功的同学不但能集中注意于所要解决的问题，而且还能用已掌握的有关知识对问题解决发挥作用，还能在探索时仔细、有条理的遵循一条推理的思路达到逻辑的结论。反之，则思想分散，叙述不清。在学完《它是什么》（第七册）这一课后，有些同学就能解决“鲸鱼为什么不是鱼？”“乌龟为什么是爬行动物？”等问题，得出合乎逻辑的结论，起到举一反三的作用，而有些同学简直跟没学一样，仍东凑西拼，不知所云。聪明的程度还影响解决问题的方法，当遇到复杂问题时，很多同学提出多种假设，能用“可能是……也可能是……”的句式回答，这都有利于问题的解决。

３、认知策略的影响认知策略是指用来调节自己的注意，编码检查和思维等的技能。在问题解决中，思维的认知策略，是非常重要的，例如：如何寻找问题的有关特征，如何权衡那些假设的可能性等。容易解决问题的同学，他们敏感好奇，机动灵活，分析综合能力很强，有时还会向老师提出问题。在《物体的热胀冷缩》（第七册）一课中，当我呈现出“为什么瘪的乒乓球只要没破，用热水一烫就可恢复原样？”这一问题后，发现有些同学就可抓住问题的有关特征，迅速作出假设，并对各个假设作出判断。而有些同学则会走进死胡同，不知从何解决。

４、个性特征的影响。动机、气质、性格等是人的个性特征，它们是解决问题中不可缺少的因素。动机的过强过弱都不利于问题的解决。过强则过分焦虑，往往会限制认知活动，所谓欲速而不达。太弱则没有解决问题的积极性，也谈不上解决问题，只有动机强度适中时才有利于问题的解决。每每当我呈现问题以后，学生有时会瞪着眼睛想，却不能解决，你越是催他，越是不能解答。如果你能让他们稍微讨论一下，也许会收到很好的效果。气质和性格特点亦然。好动、大胆、自信和自知等特点也要适中，它们可以促阽果大胆接近冲动，自信近于专横，自知变成自贬，则对问题的解决将带来消极影响。在实际的教学中，教师要尽量控制客观因素，激发主观因素，使之产生最大的教学效果。

五．结束语问题解决法在学生的课堂学习中是一种高级形式的学习，它把学到的概念和简单知识以一定组合用来解决问题。在解决问题的过程中，很多教育家和学者提出了不同的模式，如：杜威的“五步模式”，华莱士的“四个阶段模式”。这些模式都有一定的道理，我们不可“一刀切”，“绝对化”，而是要吸取其中的精华，应用到自己的教学之中。影响问题解决的因素主要是主观因素，尤其是个体的认知结构因素，对问题解决的影响较大。科学教学应以问题解决为中心，这是优化课堂教学的方法之一。当然，任何的方法都必须以其它教学法合理结合，这在实践中也是十分必要的。

【主要参考文献】１、韩进之：《教育心理学纲要》，人民教育出版社，１９８９年版。２、《中国小学教学百科全书──自然卷》，沈阳出版社，１９９３年版。３、《“三激三知”程序导学法研究方案》，《教育天地》，吴县市教科室出版，１９９６年第１期。

【此文发表于《吴中教育》1999/2】

小学科学教学应以问题解决为中心