问题解决主旨下小学科学课程结构性思维教学策略研究

山东省青岛西海岸新区富春江路小学 朱先香

一、小学科学结构性思维教学的重要性

长期以来，小学科学教学中，学生习惯通过死记硬背的方式进行知识的记忆，无法进行知识框架和知识体系的构建。即使教师进行实验教学，也是以验证性实验为主，学生根据教师设置的步骤进行实验，很难出现意料之外的问题，当学生面对突发性问题的时候，很难有效应对，且在这样的教学模式中，学生会形成思维定势，无法对知识进行更深入的学习和理解，自主学习能力偏低，问题解决能力的养成也就无从谈起。

结构性思维教学是科学的教学方法，通过这种教学模式，可以指导学生将零散的知识衔接在一起，理清知识的逻辑关系，进行知识框架和体系的构建，对于学生逻辑思维的养成、自学能力的形成，以及问题解决能力的强化而言，有着明显的积极作用。

结构性思维是促进教学目标、教学内容、教学方法，以及教学评价结构化的科学方法，指导教师设置更清晰的教学目标，确定更高质量的教学内容，提供更科学的实验方案，对学生展开灵活的教学评价。在结构性思维教学中，设置问题和形成结构性思维是最重要的环节。基于结构性思维的问题解决能力，当面对问题的时候，习惯应用所学习的知识，通过结构化的方法，对问题的形式、表现，以及问题所折射出来的信息进行分析，探索信息之间的关系，找出关键因素。培养学生的结构性思维，可以让学生拥有科学观念、科学思维，以及科学态度，在进行科学知识习得、内化的过程中，其结构性思维也得到强化，学生的问题解决能力会随之提升，与此同时，学生的科学核心素养也得以形成。

二、小学科学结构性思维教学的基本策略

小学科学课堂中，小学生结构性思维的培养，需要通过可行的策略，策略要保证整体化、问题化和深度化。

（一）整体化——结构性思维教学的关键点

结构性思维教学的关键点在于整体化，需要教师指导学生拥有完整的学科知识、系统的学科思维体系、全面的学科方法。教师要先明确总目标，即促进学生科学素养的形成，然后从四个维度出发，确定每个环节的课程目标与课程内容，这四个维度分别是科学知识、科学探究、科学态度，以及科学、技术、社会与环境，在确定不同环节的课程目标和课程内容之后，将这些目标和内容衔接在一起，形成课程目标提纲结构图，基于结构图，从整体上确定教学的目标，确保教学目标和内容的整体性。

学科大概念统摄，科学教学内容整体化。大概念折射出学科知识结构化的思维模式，教师对大概念进行深入分析，能够设置简单但清晰的知识框架，明确教学内容和目标，对于学生而言，也便于对知识的理解和迁移应用。《课程标准》就小学科学课程，提出了十八个大概念，教师可以结合知识树、概念图等的方式，对这些概念进行解构，解构成开放性、立体性、整体性的科学知识框架，进行教学内容的优化完善，进行结构性思维的教学，从而能够促进学生结构性思维的形成。

实施主题单元教学，科学教学过程整体化。主题单元教学即以单元为教学对象，以单元主题为教学目标，以单元知识系统为教学内容的一种教学模式。对于低年级而言，科学教材中的每一单元，侧重于内容结构，以及每节课堂知识的衔接性，提出清晰的年段学习内容与目标；中高年级的科学教材，单元设置中，知识专业性在低年级之上，是对低年级科学单元主题的纵深，且在单元之间加以类结构关联，确定相似单元主题的知识类结构联系与概念进展序列，教师需要对每个单元的类结构联系进行深入分析，以单元为基础，设置整体学习、整体活动等方案。教师要执行主题单元教学，通过结构性材料、嵌入结构性思维工具等，将每个单元之间的关系衔接在一起，确保科学教学过程的整体性，指导学生在进行不同单元科学知识学习后，将前后知识串联在一起，不断完善自身的科学知识体系，教学过程是完整的、系统的、融会贯通的，是学生科学知识体系完整性、系统性的前提。

（二）问题化——结构性思维教学的切入点

结构性思维教学，需要教师设置各种可以引起学生关注的问题，对学生的思维展开训练。在陌生化的情境中，引起学生内心问题的产生，进一步形成认知差异冲突，促使学生通过问题化、思维化的方式去发现、习得和理解与内化新的知识，在这个过程中，学生对于知识的获取从被动变主动。

结构化的材料变式，破译迷思概念的思维支点。教师要创设问题情境，通过结构化的材料变式，调动学生对新知识获取的热情，在问题探索、解决的基础上，促进学生不断调整认知结构，促使学生的知识系统日益完善。比如，在探究“物体浮在水面的原因”这一问题的时候认为物体重是导致其下沉原因的学生有83%，这部分学生认为，物体之所以浮在水面上，是因为体重较轻，很大很重的物体是不会浮在水面上的，当物体变小，体重变轻的时候，便可以浮在水面上。对此，教师可以指导学生对橡皮进行切割，割下很小的一块放在水平中，观察“橡皮体积变小了，在水中是浮着还是下沉”，然后让学生思考，物体在水中的漂浮或者下沉，是否和重量无关呢？材料变式可以让学生对问题进行更深入的思考，指导学生对变量的“体积”进行控制，探索问题的答案。

学生基于科学知识，形成结构性思维，还需要教师设置结构化的问题链，与学生问题解决过程相关的结构性思维表现形式，便是问题链。

琼·梅克教授提出“问题连续体”理论，该理论围绕“问题定义”，设置了问题类型，包括单一性、再现性、参与性、开放性、引导性五类问题。问题链结构是完整的、连续的，将若干单一的问题串联在一起，形成了开放性、多元化的问题链。比如，在磁铁主题单元教学中，学生可以认识到磁铁存在两个磁极，同级相斥异极相吸的事实，并能够按照这一事实，根据条形磁铁悬挂法判断南北方向，这种分析判断证明学生的对磁特性质的认知处于浅层次状态，是单一再现性水平。为了让学生对磁铁有进一步的认知，教师可以选择与之前实验所用磁铁长条一样，但N、S极在两侧（厚度方向），两侧指向南北的结构化材料变式，让学生之前的认知发生冲突，然后提出结构化的问题链：“等悬挂的磁铁处于不动的状态后，同学们发现了什么？”“之前所学习的磁铁两极指向南北方向等相关知识，是不是存在误区？”“同学们可以通过水浮法尝试下，观察是否有新的现象？”通过结构化的问题链，引发学生不断动手，进行深入的思考，在认知冲突中，不断解决冲突，在习得知识的过程中，学生的结构性思维自然会形成。

（三）深度化——结构性思维教学的重难点

深度化结构性思维教学中，重点在于确定学习内容和学习方法。教师可以通过内涵丰富但是数量有限的核心概念，指导学生养成有效的问题解决方式，让学生在以后面对相似问题的时候，可以通过有效的方式高效率解决。深度化的结构性思维教学，是将结构性思维作为学科方法、学科能力而展开训练的一种教学方式。

聚焦问题。教师要提供多元化的工具与材料，组织学生开展有趣的活动，进行问题情境的创设，带领学生围绕中心问题进行探究，指导学生发现问题，根据已有证据和已掌握的知识对问题进行由浅入深的探究，并且指导学生在探究的时候，不断对自己的认识局限进行辩证、批判，在层层挖掘，层层推断中，深化对问题的认知。

深度探究。深度探究目的是加深对知识的理解，让学生能够将课本知识迁移到现实生活中，学以致用。深度探究要求学生创新科学思维，进行科学交流，形成科学态度与责任。深度探究中，要围绕“提出猜想与假设”“设计实验与验证”两个环节展开，合理界定知识学习与核心素养提升的比重，让学生在深度探究中，其情感、兴趣、意志、精神等都得到锻炼，在灵活的探究学习中，发现事情的真相，掌握事物的发展规律。

科学解释。科学知识的学习，其意义在于当面对各种现象、各种问题的时候，可以通过证据或者科学知识进行解读，包括对科学概念、科学原理等的解读。科学解释中，需要学生形成科学的思维，掌握科学的方法，能够通过不断的实验，基于实验中获得的数据，结合推理、对比、联系、分析等方式，发现数据中揭示的真相，基于“陈述-证据推理-结论”的结构方法，应用科学知识进行现象的解释。科学解释是学习结构性思维，以及将这种思维应用于现实活动的关键过程，拥有科学解释能力，是学生通过结构性思维方法解决问题、给出问题答案的前提。学生的科学解释形式有很多，比如，口头表达、书面表达、图画、戏剧表演、诗歌等。