良構(gòu)問(wèn)題劣構(gòu)問(wèn)題及其轉(zhuǎn)化策略

1、編者按：在科學(xué)課堂上，我們經(jīng)常看到這樣的情景：老師創(chuàng)設(shè)一個(gè)情景，引出需要孩子們探究的問(wèn)題；接著組織孩子們對(duì)問(wèn)題進(jìn)行思考、提出假設(shè)，如果假設(shè)比較多，老師一般會(huì)記錄并認(rèn)可后續(xù)活動(dòng)將要驗(yàn)證的假設(shè)，對(duì)后續(xù)不會(huì)驗(yàn)證的假設(shè)，要么置之不理，要么煞有介事地表?yè)P(yáng)孩子很聰明，并告知可以課下研究；然后引導(dǎo)孩子們針對(duì)“老師認(rèn)可的假設(shè)”，制訂探究計(jì)劃，開(kāi)展觀察或?qū)嶒?yàn)，收集、整理、分析有關(guān)事實(shí)、證據(jù)，并得出結(jié)論；最后，引導(dǎo)孩子們對(duì)探究的過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行表達(dá)和交流。孩子們經(jīng)歷的這樣的探究“流程”，往往被描述為“經(jīng)歷了完整的科學(xué)探究過(guò)程”。我們不能說(shuō)這樣的“科學(xué)探究”對(duì)促進(jìn)孩子們的發(fā)展沒(méi)有作用，但作用有多大？許多課堂上“老師認(rèn)

2、可的假設(shè)”往往都被證實(shí)，而沒(méi)有被證偽，探究原本應(yīng)該是這樣的嗎？這樣被精密設(shè)計(jì)的“嚴(yán)謹(jǐn)”的探究是真實(shí)的嗎？這樣的探究是不是讓人覺(jué)得，那些可愛(ài)的孩子們就像生產(chǎn)車間流水線上的員工，每個(gè)人都在按規(guī)定的流程，做著規(guī)定的事情？久而久之，孩子們會(huì)對(duì)他們的探究活動(dòng)會(huì)形成怎樣的認(rèn)識(shí)？孩子們的實(shí)踐能力和探究精神真的得到有效提升了嗎？質(zhì)疑遠(yuǎn)不止這些。華南師范大學(xué)附屬小學(xué)的吳向東老師和他的鳶尾花（IRIS）團(tuán)隊(duì)也對(duì)此提出了質(zhì)疑，他們認(rèn)為這種做法的實(shí)質(zhì)是用機(jī)械的“探究”步驟進(jìn)行知識(shí)傳授。為此，他們提出了“情境導(dǎo)向”模型。在這個(gè)模型中，劣構(gòu)問(wèn)題是一個(gè)非常重要的關(guān)鍵詞，它是相對(duì)于良構(gòu)問(wèn)題而言的。什么是良構(gòu)問(wèn)題和劣構(gòu)問(wèn)題？如

3、何依據(jù)現(xiàn)有教材進(jìn)行劣構(gòu)問(wèn)題的設(shè)計(jì)？教學(xué)時(shí)該如何開(kāi)展劣構(gòu)問(wèn)題的教學(xué)？在本期專題討論中，我們可以看到，他們?cè)谶@些方面進(jìn)行了深入的思考和探索。我們期待有更多的老師關(guān)注這些問(wèn)題，并開(kāi)展進(jìn)一步的討論。良構(gòu)問(wèn)題、劣構(gòu)問(wèn)題及其轉(zhuǎn)化策略吳向東一、教材設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題當(dāng)前的小學(xué)科學(xué)教學(xué)存在著過(guò)于注重通過(guò)教師嚴(yán)格控制的一步一步的實(shí)驗(yàn)得出知識(shí)結(jié)論的傾向。我曾在科學(xué)課2011年第7期上以控制與失控為題分析過(guò)這個(gè)問(wèn)題，認(rèn)為這種傾向的實(shí)質(zhì)是用機(jī)械的“探究”步驟進(jìn)行知識(shí)傳授。造成這種現(xiàn)狀的原因是多方面的，但主要有兩點(diǎn)：一是受兩千年來(lái)重傳授的教學(xué)文化的影響，科學(xué)探究學(xué)習(xí)并沒(méi)有在實(shí)質(zhì)上內(nèi)化為教師的以學(xué)生為探究主體教學(xué)行為；二是教

4、材主要以脫離真實(shí)情境的良構(gòu)問(wèn)題為主，實(shí)驗(yàn)步驟清晰，知識(shí)指向明確，按部就班地做就可完成任務(wù)，這樣的教材設(shè)計(jì)對(duì)教師的教學(xué)行為具有隱性的規(guī)定作用。從單元設(shè)計(jì)上來(lái)分析現(xiàn)在使用的教材，幾乎每個(gè)單元的每個(gè)課，均有一或多個(gè)包含同一知識(shí)結(jié)論的、具有確定的實(shí)驗(yàn)方法和步驟的實(shí)驗(yàn)，但每個(gè)課的實(shí)驗(yàn)，彼此間較孤立，欠缺能統(tǒng)整這些實(shí)驗(yàn)于科學(xué)概念的獲得和應(yīng)用的整個(gè)環(huán)節(jié)的真實(shí)情境。比如天氣單元，每個(gè)課被分解為天氣觀測(cè)儀器的使用和天氣現(xiàn)象的記錄，而學(xué)生急切想知道的卻是怎樣才能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)天氣。再比如學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單機(jī)械，分解為杠桿、滑輪、輪軸、斜面等知識(shí)的學(xué)習(xí)，單元內(nèi)的諸多課并沒(méi)有把重點(diǎn)放在讓學(xué)生做出一個(gè)巧妙機(jī)械的挑戰(zhàn)上。這在很大程度上

5、造成了科學(xué)課堂中一個(gè)實(shí)驗(yàn)接著一個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生疲于應(yīng)付教師安排的任務(wù)，匆匆忙忙得出結(jié)論，難以有充分的嘗試、修正、再嘗試的自主探究的時(shí)間和空間。這樣的教材設(shè)計(jì)難以反映兒童的日常生活和內(nèi)心需要，是脫離了兒童的真實(shí)生活情境的。其后果是，學(xué)生雖通過(guò)一定的方法步驟獲取了一定的科學(xué)知識(shí)，但解決現(xiàn)實(shí)生活中的科學(xué)問(wèn)題的能力不足，元認(rèn)知能力欠缺，面對(duì)真實(shí)情境的自信心不足，探究精神缺乏，信奉權(quán)威，容易從眾等。二、什么是良構(gòu)問(wèn)題和劣構(gòu)問(wèn)題良構(gòu)與劣構(gòu)問(wèn)題的研究并不是新近才有的，早在上世紀(jì)70年代即已開(kāi)始。在新課程改革嘗試10年后的今天，在小學(xué)科學(xué)教育改革遇到發(fā)展瓶頸并面臨大的調(diào)整的今天，我們將關(guān)注點(diǎn)多一些放到良構(gòu)與劣構(gòu)問(wèn)

6、題的研究上，應(yīng)該是恰逢其時(shí)。關(guān)于什么是良構(gòu)問(wèn)題的一個(gè)典型定義是：一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)良構(gòu)問(wèn)題只有一個(gè)滿意的解決方案（Simon, 1978）。而劣構(gòu)問(wèn)題則相反，往往會(huì)有多種解決方案，比如讓學(xué)生做天氣預(yù)報(bào)和做某個(gè)巧妙的機(jī)械，解決方案將五花八門。對(duì)于良構(gòu)問(wèn)題的解決，運(yùn)用一系列在課堂教學(xué)中獲得的概念、規(guī)則、方法和原理就可以了，但課堂中學(xué)到的這些“晶體化”的知識(shí)，學(xué)生還不清楚怎樣用到劣構(gòu)問(wèn)題解決的過(guò)程中。只有在遇到類似的問(wèn)題情境時(shí)，解決良構(gòu)問(wèn)題的技能才能得到遷移，而解決劣構(gòu)問(wèn)題的訓(xùn)練能促進(jìn)知識(shí)技能在新的情境中的遷移。普通人和專家解決良構(gòu)問(wèn)題的技能并沒(méi)有明顯的差異（Luszcz, 1984），但能力強(qiáng)的和能力

7、弱的學(xué)生在這樣的問(wèn)題解決活動(dòng)中卻有明顯的差異。根據(jù)情境認(rèn)知理論和美國(guó)知名教學(xué)設(shè)計(jì)專家D.H.喬納森的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的觀點(diǎn)，結(jié)合我們研究的對(duì)象、內(nèi)容和范圍等實(shí)際情況，可以對(duì)良構(gòu)、劣構(gòu)和真實(shí)情境等核心概念做如下的界定：1.良構(gòu)問(wèn)題的特征是：?jiǎn)栴}是為直接揭示科學(xué)概念而人為設(shè)計(jì)的；對(duì)問(wèn)題界定了限制條件，提供了解決問(wèn)題的規(guī)則和原理；提供了解決問(wèn)題的明確方法和步驟。2.劣構(gòu)問(wèn)題的特征是：?jiǎn)栴}來(lái)源于日常生活或是對(duì)真實(shí)場(chǎng)景的模擬；對(duì)問(wèn)題缺乏明確的界定，問(wèn)題的構(gòu)成存在不可知的部分；難以確定哪些規(guī)則和原理是解決問(wèn)題必須的；難以確定解決問(wèn)題的方法和步驟，需要通過(guò)嘗試不同的解決方案去尋找最佳的解決辦法。3.真實(shí)情境

8、是指：來(lái)源于日常生活或虛擬世界，包含有劣構(gòu)問(wèn)題，能激發(fā)學(xué)生科學(xué)探索熱情的情境。真實(shí)情境是情境認(rèn)知理論中一個(gè)重要的概念，認(rèn)為真實(shí)情境中的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生概念的理解、遷移和獲得解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力。按照這樣的核心概念界定來(lái)判斷，目前的教材設(shè)計(jì)是以良構(gòu)問(wèn)題為主的，其背后的假設(shè)是：以為通過(guò)良構(gòu)問(wèn)題獲得的科學(xué)知識(shí)和方法，可以遷移到日常生活情境中，去解決復(fù)雜的劣構(gòu)問(wèn)題。D.H.喬納森認(rèn)為，這是相當(dāng)錯(cuò)誤的，學(xué)校情境中的良構(gòu)問(wèn)題求解和日常生活中的劣構(gòu)問(wèn)題求解是兩回事，其間的關(guān)聯(lián)性和遷移性相當(dāng)有限。三、良構(gòu)問(wèn)題與劣構(gòu)問(wèn)題的關(guān)系在我們的研究中，原則上，我們把良構(gòu)問(wèn)題看做是解決劣構(gòu)問(wèn)題的知識(shí)基礎(chǔ)或支架。1良構(gòu)問(wèn)題作為知

9、識(shí)基礎(chǔ)這里的知識(shí)指布魯姆學(xué)習(xí)目標(biāo)分類2001版中所闡述的四類知識(shí)：事實(shí)性知識(shí)、概念性知識(shí)、程序性知識(shí)和元認(rèn)知知識(shí)。比如要學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)氣球小車，關(guān)于反沖或作用力與反作用力的概念性知識(shí)、關(guān)于如何控制反沖力大小和方向的程序性知識(shí)等，都是設(shè)計(jì)氣球小車時(shí)不可少的知識(shí)。2良構(gòu)問(wèn)題作為支架劣構(gòu)問(wèn)題的求解往往會(huì)包含對(duì)若干具體的良構(gòu)問(wèn)題的解決，良構(gòu)問(wèn)題的解決一方面提供了知識(shí)基礎(chǔ)，還提供了解決劣構(gòu)問(wèn)題的啟發(fā)。一次關(guān)于斜面的課上，我們準(zhǔn)備了一塊門板和裝滿了書的大紙箱，要學(xué)生把大紙箱搬到高高的講臺(tái)上，學(xué)生失敗了，因?yàn)殚T板搭的斜面太陡，紙箱太重，推不動(dòng)。這個(gè)時(shí)候就產(chǎn)生了研究斜面如何省力的必要，在此情境下通過(guò)對(duì)斜面的研究

10、獲得的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，就可以作為完成任務(wù)的支架想辦法把斜面搭平緩一點(diǎn)才有助于完成任務(wù)。后來(lái)學(xué)生先把門板搭在地面與課桌之間，把紙箱先推上桌面，然后把門板搭在課桌與講臺(tái)之間，就相當(dāng)省力地把紙箱推到了講臺(tái)上。四、良構(gòu)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為劣構(gòu)問(wèn)題的策略根據(jù)上述的認(rèn)識(shí)和多年的實(shí)踐，我們提出了情境導(dǎo)向的小學(xué)科學(xué)課程設(shè)計(jì)模型，見(jiàn)下圖，即通過(guò)對(duì)真實(shí)情境中劣構(gòu)問(wèn)題的長(zhǎng)時(shí)間探索，在合適的支架支撐下（劣構(gòu)問(wèn)題有難度，所以必須為學(xué)生提供支架），學(xué)生逐步獲得求解劣構(gòu)問(wèn)題的最佳方案，從而達(dá)成發(fā)展知識(shí)概念、能力和態(tài)度的科學(xué)教育目標(biāo)。遵循這個(gè)模型，本文以運(yùn)動(dòng)與力單元為例，闡述良構(gòu)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為劣構(gòu)問(wèn)題的策略。關(guān)于研究小車運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)與力單元是各

11、個(gè)版本教材幾乎都有的內(nèi)容，一個(gè)有代表性的單元設(shè)計(jì)是：1.我們的小纜車（重力與拉力）；2.用橡皮筋作動(dòng)力（彈力）；3.像火箭那樣驅(qū)動(dòng)小車（氣球與反沖力）；4.測(cè)量力的大?。◤椈蓽y(cè)力計(jì)的使用）；5.運(yùn)動(dòng)與摩擦力（摩擦力）；6.滑動(dòng)和滾動(dòng)（運(yùn)動(dòng)方式與摩擦力）；7運(yùn)動(dòng)與設(shè)計(jì)（摩擦力與運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)）；8設(shè)計(jì)小賽車（綜合運(yùn)用）。仔細(xì)分析教材內(nèi)容，除了第8課屬于劣構(gòu)問(wèn)題的設(shè)計(jì)外，前面7課均為實(shí)驗(yàn)步驟清晰的良構(gòu)問(wèn)題設(shè)計(jì)。另外，從概念學(xué)習(xí)來(lái)看，與摩擦力有關(guān)的內(nèi)容占了3個(gè)課，而小學(xué)生設(shè)計(jì)小車時(shí)實(shí)際涉及到的摩擦問(wèn)題好像并不多，概念學(xué)習(xí)的重點(diǎn)似乎有些偏離。那么怎樣改進(jìn)這個(gè)單元為劣構(gòu)問(wèn)題的設(shè)計(jì)呢？1根據(jù)對(duì)兒童生活的觀察，分

12、析解決劣構(gòu)問(wèn)題活動(dòng)的目標(biāo)觀察與思考小學(xué)生是怎樣玩玩具小車的，他們的關(guān)注點(diǎn)在哪？比如玩無(wú)動(dòng)力的小車，他們喜歡看到小車用力一推就跑得又快又遠(yuǎn)又筆直；玩沿斜坡下滑時(shí)，也是希望如此。玩電池驅(qū)動(dòng)的賽車時(shí)，他們會(huì)想方設(shè)法提升動(dòng)力，他們關(guān)注的是電池種類，不斷更換新的電池以提升動(dòng)力。據(jù)此，我們?cè)诖_定小車設(shè)計(jì)的目標(biāo)時(shí)，可以定在動(dòng)力、速度、距離和運(yùn)動(dòng)方向的控制上。2尋找容易實(shí)施且有大的探究空間的活動(dòng)上述7個(gè)活動(dòng)中，小纜車和橡皮筋動(dòng)力小車的設(shè)計(jì)可拓展的空間似乎不大，能改變的結(jié)構(gòu)不多，而用氣球做動(dòng)力的小車設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單易行，且容易玩出花樣可以探索出更多的解決問(wèn)題的方案。比如，氣球大小、形狀、彈力各不相同，造成動(dòng)力各不相

13、同；氣球口噴氣時(shí)容易搖擺，方向控制也要考慮；氣球太大容易與地面摩擦而跑不動(dòng)或造成大的空氣阻力；氣球難以固定在小車上，要尋找不同的固定辦法而且氣球成本很低，氣球的種類多，學(xué)生平時(shí)的接觸也多。于是，我們可以把本單元的活動(dòng)集中在氣球動(dòng)力小車的設(shè)計(jì)上，重力拉動(dòng)和橡皮筋動(dòng)力的小車可以作為本單元的拓展活動(dòng)來(lái)對(duì)待。3將單元中綜合性的問(wèn)題改造成劣構(gòu)問(wèn)題，并貫穿單元活動(dòng)的始終本單元綜合性的問(wèn)題是“設(shè)計(jì)小賽車”，即完成一個(gè)整車的設(shè)計(jì)并做比賽。因?yàn)檫x擇氣球做動(dòng)力的緣故，可以將本單元的劣構(gòu)問(wèn)題定為：設(shè)計(jì)一個(gè)跑得最好的氣球動(dòng)力小車，好的標(biāo)準(zhǔn)是快、遠(yuǎn)、直。單元內(nèi)所有的課的內(nèi)容設(shè)計(jì)都圍繞著這個(gè)問(wèn)題來(lái)。根據(jù)我這些年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)

14、和體悟到的教訓(xùn)，這個(gè)單元可以做如下設(shè)計(jì)。1.設(shè)計(jì)氣球小車（用畫草圖的方式商討設(shè)計(jì)）。做一個(gè)跑得最好的氣球小車，看怎樣使它跑得又快又遠(yuǎn)又直？2氣球的固定方法探索。例如：氣球吹大后放在粘在車身上的雙面膠上粘貼；橡皮筋捆扎；膠水粘牢3氣球的選擇。氣球的大小、形狀、回縮力（彈力）與噴射力量（反沖力）的比較。4噴嘴的設(shè)計(jì)。如何控制氣球的噴氣力量（噴嘴大小與反沖力的關(guān)系）和方向（力的方向）。5車體的斜坡測(cè)試。讓小車從斜坡上借助重力下滑（重力），測(cè)量車的輕重、輪與軸（摩擦力）等各種因素對(duì)車的啟動(dòng)和快、遠(yuǎn)、直的影響；用測(cè)力計(jì)（測(cè)力計(jì)的使用）拉動(dòng)小車上斜坡（拉力），從相反的視角認(rèn)識(shí)各種因素對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的影響。同時(shí)

15、，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果調(diào)整小車設(shè)計(jì)。6完善設(shè)計(jì)。通過(guò)改進(jìn)上述活動(dòng)了解到的影響因素，對(duì)氣球小車做調(diào)整，并記錄每一處的改進(jìn)和改進(jìn)緣由。7展示和分享。展示最終設(shè)計(jì)的氣球小車，互相分享經(jīng)驗(yàn)和提出進(jìn)一步的改進(jìn)意見(jiàn)；8設(shè)計(jì)各種各樣的小車。介紹各種動(dòng)力的小車，激發(fā)學(xué)生去研究。這樣的單元設(shè)計(jì)有如下幾個(gè)特點(diǎn)：1活動(dòng)來(lái)源于生活且富有挑戰(zhàn)性，但學(xué)生又不會(huì)感覺(jué)無(wú)法完成，容易激發(fā)興趣，維持探索的欲望；2單元類的每一課內(nèi)容都是在為研究氣球小車而努力，每個(gè)活動(dòng)的目的都是為了最終獲得（劣構(gòu)問(wèn)題求解的）最佳設(shè)計(jì)方案；3諸多關(guān)于力與運(yùn)動(dòng)的知識(shí)概念非常自然地穿插其中，學(xué)習(xí)這些知識(shí)時(shí)給學(xué)生的感覺(jué)是為了用于思考和解決問(wèn)題（良構(gòu)問(wèn)題作為知識(shí)基礎(chǔ)

16、或支架），而不是僅為獲取這些知識(shí)本身，使學(xué)生能感受到科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值。4體現(xiàn)“少就是多”的教學(xué)原則。這個(gè)原則是課改初期就經(jīng)常強(qiáng)調(diào)的“一英里深”而不是“一英里寬”的思想的體現(xiàn)，即學(xué)習(xí)得越深入，沉浸其中探究的時(shí)間越充分，就越容易遷移。整個(gè)單元都集中于氣球小車的研究上，就是為了遵循這個(gè)較為公認(rèn)的教育心理學(xué)研究成果。第8課的設(shè)計(jì)，也是期望學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間學(xué)習(xí)獲得的知識(shí)技能能遷移到新的情境中，并得到鍛煉。五、結(jié)語(yǔ)不少老師初次接觸劣構(gòu)問(wèn)題的教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)往往會(huì)疑惑：“從字面講，良構(gòu)問(wèn)題應(yīng)該是好問(wèn)題，劣構(gòu)問(wèn)題應(yīng)該是提問(wèn)質(zhì)量不好的問(wèn)題，怎么偏偏要研究不好的問(wèn)題？”“小學(xué)生能力有限，良構(gòu)問(wèn)題都沒(méi)解決好，怎么可能有能力去研究劣構(gòu)問(wèn)題？”對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題，是望文生義引起的誤解，難度適當(dāng)?shù)牧訕?gòu)問(wèn)題往往是一個(gè)好的問(wèn)題，設(shè)計(jì)難度適當(dāng)?shù)牧訕?gòu)問(wèn)題和相應(yīng)的學(xué)習(xí)支架，對(duì)老師們的教學(xué)智慧將是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。對(duì)于第二個(gè)問(wèn)題，本專題的后續(xù)文章試圖通過(guò)實(shí)際的研究進(jìn)行回答。 杜