小學生能夠理解的STEM問題研究

1.1研究目的對于STEM教育，其是上世紀末期美國政府所提出的新型教學模式，主要目標是培養(yǎng)經(jīng)濟社會發(fā)展所需的新型科技人才。它的基礎學科是科學、技術、工程以及數(shù)學,是培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才的重要依托。STEM教學策略，其是利用學生對所學知識的靈活運用開展探究學習，從而培養(yǎng)提升他們的綜合素質?，F(xiàn)階段，STEM教學理念被學術界所認同和接受，并大量運用于實踐教學當中，此種多學科融合的教學模式具有許多優(yōu)勢，贏得了師生的普遍認可和歡迎。從國內(nèi)來看，STEM教育在短期內(nèi)掀起了教育熱潮，在多方面因素的驅動下，國內(nèi)中小學校紛紛開展STEM教育，并且成果比較多，但目前仍有很多教育者對于STEM教育理念與政策方面的研究只停留在較淺的了解層面,這必然制約著國內(nèi)STEM教育的深入開展，更會影響到不同年齡段學生對于STEM課程本質以及學習內(nèi)容的理解程度和受益程度。因此,我們更應關心的是STEM教育實施層面的具體問題,并在實施過程中關注能夠時刻引導該年齡段學生學習的求知任務。所以,教育者要主動加強對STEM教育知識的學習，深入領會、掌握其應用方法，利用實施基于項目的STEM學習,并在課程中設計符合小學生年齡特征的問題,以此開展小學生能夠理解的STEM教育。1.3國內(nèi)外研究綜述在經(jīng)濟社會深入發(fā)展下，形成了龐大的創(chuàng)新復合人才的需求，各國的創(chuàng)客運動十分火熱，在此種情況下，項目式STEM學習也被引入到了國內(nèi)，并快速發(fā)展，當下國內(nèi)許多學校紛紛重視STEM教育模式，并加強了研究和學習，從而為新時代中國經(jīng)濟社會的發(fā)展培養(yǎng)出更多的創(chuàng)新人才，促進教育事業(yè)的發(fā)展完善。Herschbach十分關注STEM教育，并開展了大量研究，其將STEM教育學習模式進行了分類，具體分成了兩種：其一，相關課程學習模式。在此模式下，STEM教育中的各學科是獨立學科，在實際學習當中將各學科知識結合在一起運用。其二，廣域課程模式。在此模式下，利用各學科融合來順利實現(xiàn)教學目標。Sanders表示，STEM教育其出現(xiàn)并非偶然，是基于建構主義理論所創(chuàng)立，同時綜合分析了各學科項目，而跨學科整合是其最大的特征。Kageyama突出了這樣的觀點，從哲學方面分析看，STEM教育實際上是一種知識整合，是一種與時俱進的創(chuàng)新，從而幫助學習者更好的掌握和靈活運用知識，提升他們的綜合素質。從美國來看，STEM學校紛紛主動和政府、企業(yè)等開展合作交流，給學生提供良好的學習平臺，同時STEM中心網(wǎng)站也由此誕生，其是由MIT和明尼蘇達大學STEM教育中心聯(lián)合發(fā)起創(chuàng)立。整體來看，STEM教育當中，堅持“做”的教學，利用多學科融合，來引導學生主動去探索發(fā)現(xiàn)知識，并應用其來解決一些現(xiàn)實問題。從國內(nèi)的STEM教育研究來看，多是教學實踐方面，注重于教學模式研究，余勝泉等率先就STEM教育特征開展了分析，并成功分析了其主要特征，還建立起出了STEM教育模式。對于此種新型的教學模式，可促進國內(nèi)STEM教育的發(fā)展完善，并形成本土特色。在課程實踐方面的研究比較少一些，同時研究側重于與創(chuàng)客開展課程整合，在這里面，趙慧勤等參考核心素養(yǎng)要求，制定出了小學創(chuàng)客課程策略，從而幫助教學目標的實現(xiàn)。用跨學科知識融合來作為課程的基本內(nèi)容，用真實課程活動來打造出創(chuàng)客空間，用核心素養(yǎng)來建設出課程評價體系。一些研究側重于STEM教育、其他學科的整合，這也拓展了研究范圍。綜合可知，STEM教育理念在持續(xù)滲入基礎教育當中，這吸引了更多學者加入到這方面的研究工作當中，同時利用STEM教育在小學教育中的應用，由此來培養(yǎng)和提升學生的跨學科素質。但我國對于STEM課程在實施過程中進行的具體問題設計方面研究較少,并且對于基礎教育階段不同年齡段的小學生的問題設計的針對性不強。2.1.2STEM教育的歷史發(fā)展在上世紀八十年代，美國科學基金會與科學家、技術家、工程師和數(shù)學家在一起創(chuàng)立出了STEM教育，這也體現(xiàn)出了其跨學科融合的特征，對應著現(xiàn)實世界問題，是一種系統(tǒng)、科學的學習方式。創(chuàng)立STEM教育，主要為經(jīng)濟社會發(fā)展培養(yǎng)出擁有解決現(xiàn)實問題素質的創(chuàng)新人才，提高個體的發(fā)展競爭力。在STEM教育發(fā)展初期，美國政府高度重視，并為此出臺了多個政策措施來加速其發(fā)展，更好的滿足經(jīng)濟社會發(fā)展對于相關人才的需求。為使得更多學生獲得STEM教育機會，美國政府在2008年建設了100所STEM高中學校，此時這些學校的教育當中，并非為了培養(yǎng)出STEM高分學生、精英，此時側重于培養(yǎng)學生的STEM專業(yè)特長，從而支持學生獲得在進入STEM院校所需的相應數(shù)學、科學知識。另外，美國政府還計劃在2022年新增加百萬STEM畢業(yè)生，支持學生加入到STEM教育當中，從而培養(yǎng)出國家發(fā)展所需的高素質人才。在美國的STEM教育發(fā)展當中，獲得了多方主體的支持，同時實現(xiàn)了多主體的參與，利用法規(guī)、政策來加大投入，從而保障STEM教育的長期發(fā)展。從國內(nèi)情況來看，為加速發(fā)展STEM教育，教育部推出了《關于"十三五"期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見》，其中表示，在今后五年當中，要探索發(fā)展STEM教育在內(nèi)的新型教育模式，從而促進教育事業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。此外，2017年中科院的STEM教育研究中心專門對外發(fā)布了《中國STEM教育白皮書》，其中表示，STEM教育在國內(nèi)各地區(qū)快速發(fā)展，同時在理論研究、實踐方面都取得了重大成果。2.2基于項目的STEM學習背景介紹2.2.1探究學習的定義對于探究學習，其是上世紀六十年代基于發(fā)現(xiàn)式學習所創(chuàng)立出的一種教學方式。探究學習作為傳統(tǒng)教學方法的替代方法而得到發(fā)展,傳統(tǒng)的教學方法通過讓學生列記硬背來開展教學。探究學習是一種讓學生自己去探索問題和興趣的學習和教學方法,其主要途徑有:①提出有意義的問題;②計劃并執(zhí)行調查型策略;③從不同的源頭收集信息:④以具有生成性的展示方式討論信息:⑤反思自己的學習。2.2.2基于項目的STEM學習的定義基于項目的STEM學習,從本質層面分析，其是基于建構主義理論發(fā)出的探究學習方式，也是STEM教育實施的基本方式。[黃純國.基于項目學習的信息技術教育研究[D].華中師范大學,2004.]項目式學習側重于解決現(xiàn)實中的問題，同時解決問題時突破了學科限制，關注多學科知識的融合運用，同時項目式學習當中，將學生作為中心，突出學生的自主學習，主動加入到課堂當中，提高他們的學習主動性，創(chuàng)造性的開展學習，與STEM教育不謀而合?；赟TEM理念的項目學習模式，此時學生是整個學習活動的主體，突破了傳統(tǒng)學習中的教師主導，在整個過程中,學生始終站主導地位,他們要主動去探索現(xiàn)實世界的問題和挑戰(zhàn),而教師則是作為該過程中的促進者,只需進行適當引導，這促進了師生角色的變化發(fā)展，此時學生真正成為了學習的主體，有助于提升學生的創(chuàng)造性思維和綜合素質。2.2.3基于項目的STEM學習涉及的主要內(nèi)容巴克教育學院（2013）創(chuàng)立出了項目式學習的"黃金標準"，并確定出了項目式學習模式的核心內(nèi)容，具體有三方面，一個是學習目標，一個是項目基本元素，還有一個是教學實踐。對于基于STEM理念的項目式學習模式，此時的學習主體是學生，開展四大核心學科知識的教學，突出STEM元素，用現(xiàn)實問題來開展探究學習評價，基本流程為：問題趨動—項目設計—實踐探究—項目評價。下面將逐一闡述這些流程內(nèi)容。(1)問題趨動項目來源于問題,項目選題可來自自然科學、人文科學、社會科學，然而，在開展項目式學習當中，此時必須包含了STEM的核心學科內(nèi)容，這會一點毫無疑問。對于自然科學問題，其也是選題的重要來源，自然科學包括數(shù)學、物理、化學、地理、生物、天文等,其中的某一學科或是關聯(lián)多學科問題都可選擇為項目問題。從國內(nèi)的情況分析看，人文科學、社會科學的一些熱點問題都可選擇為項目問題，只要它們有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力就可以。從選題原則來看，需遵循三大原則，其一為真實性原則，其二為挑戰(zhàn)性原則，其三為開放性原則。對于真實性原則，此時問題必須的真實的，并且解決后可對生活產(chǎn)生實際影響，利用真實問題來培養(yǎng)學生求真意識。對于挑戰(zhàn)性原則，此時所選問題必須擁有一定難度，不能過于簡單，只有這樣才能刺激學生的興趣，去勇敢的挑戰(zhàn)問題，并在解決問題后提高自信心。對于開放性原則，要求所選問題擁有多渠道的解決方法，這樣學生擁有了更大的自主空間，沒有標準化的答案，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和能力。(2)項目設計項目設計工作，這是保障項目結果的基礎，要想設計完善，此時需確保論證的充分性，從而達到合理設計，讓項目整體順利的開展下去。具體來看，在項目設計中也需遵守一些原則，主要有三大原則，其一為可行性原則，其二為科學性原則額，其三為發(fā)展性原則。對于可行性原則，其展示為目標合理，要基于學生年齡段的不同來確定合適目標，不能設置過高的目標，否則最終無法實現(xiàn)。對于科學性原則，主要展示為設計需基于調研結果，具備客觀數(shù)據(jù)、調查結論的支持，從而降低主觀因素的影響，提升項目的合理性水平。對于發(fā)展性原則，其展示為預留空間，減少項目中的限制，給予學生更多的自深入研究空間，從而逐步的深入分析問題，找到解決方法。(3)實踐探究對于實踐探究，其是學生建構新知識體系的過程，在此過程當中，會持續(xù)突破原有認知，更新思想，多學科知識在腦中形成新聯(lián)結，從而加速學生的成長發(fā)展。對于實踐探究，也需遵守三大原則，其一為嚴謹性原則，其二為持續(xù)性原則，其三為深入性原則。對于嚴謹性原則，也就是選用科學方法開展探究，尊重客觀實際，根據(jù)科學探究流程開展探究活動，最好是需要問卷調查、實際調研，從而獲取一手的數(shù)據(jù)資料，開展科學的對比分析。對于持續(xù)性原則，其關注于過程、思考兩方面的持續(xù)。對于現(xiàn)實中的許多實際問題，其無法短期內(nèi)獲得解決，需長期堅持才可實現(xiàn)改進發(fā)展，考慮到實際問題的高度復雜性，此時持續(xù)思考十分重要，在實踐中客觀的分析問題，培養(yǎng)出良好的科學思維。對于深入性原則，也就是根據(jù)問題的表明來找到其本質，探索解決措施。(4)項目評價對于項目評價，多是以小組形式開展，同時需遵守三大原則，其一為客觀性原則，其二為鼓勵性原則，其三為反思性原則。對于客觀性原則，也就是要多維度的分析學生學習，如態(tài)度、合作情況、作品等，客觀看待學習的過程、結果。對于鼓勵性原則，也就是在評價當中要關注學生在學習當中的進步方面。對于項目式學習，其對學生的各方面素質要求很高，因此要考慮到學生的年齡、學習難度等方面，適當放寬評價標準，肯定學習所取得的進步，并指出學習中的突出問題。對于反思性原則，其是面向學習小組來說的，在學習完成后，開展反思活動有利于提升綜合素質在教師指導下，學生參與到項目式學習的各環(huán)節(jié)當中，要反思各環(huán)節(jié)的表現(xiàn)，認真進行總結，從而發(fā)現(xiàn)需改進的地方，這樣可提高學生的學習能力，并促進項目的后續(xù)改進發(fā)展。2.2.4探究學習與STEM項目學習中的問題學習內(nèi)容比較項目學習和探究學習都是積極主動的學習方法,二者的理論都根源于約翰?杜威的哲學觀,杜威的觀點是，教育起點應是激發(fā)學生的好奇心，這是后續(xù)有效教育的關鍵。對于探究學習法，此時問題+好奇心，應是課程中的主要內(nèi)容。教師鼓勵學生提出問題并對自己感興趣的主題開展研究,從而形成自己的發(fā)現(xiàn)。探究學習以問題開頭(多數(shù)是來自教師的問題),接下來便是調查,其過程可能會涉及收集數(shù)據(jù)和學生開展研究來形成新的知識。在結束時,學生對自己新發(fā)現(xiàn)的知識進行反思。對比來看,STEM項目學習在起始點就牢記項目的最后結果,通過明確的結果把PBL介紹給學生,接下來分層傳遞的是有關完成任務的明確期望和制約因素。在探究學習中,學生提出問題,開展研究,收集數(shù)據(jù)并推斷結果。通過研究,學生得出自已的發(fā)現(xiàn),而不是生產(chǎn)出具有現(xiàn)實生活應用之意義的成品或手工品,STEM的學習的不同之處在于它對學生手工制品的強調,要求學生通過完成手工制品己所學到的東西。與探究學習不同,模糊的任務考的是學生在學習結束時要情展手工制品或產(chǎn)品,這是解決現(xiàn)實世界問題的一種方法。此外,模糊的任務或者驅動性向題要有受教師制約的多種解決方案,所以不可能讓學生采用容易或懶惰的解決方案。典型的STEM項目學習不像探究學習方法那樣結構清晰,由于各小組都需組織自己的工作任務、材料、個人責任,還要管理自己的時間。因此,在STEM項目學習中,學生應掌控自己的學習并培養(yǎng)合作的技能。探究方法主要用于科學教育中,鼓勵動手活動,而且就真實的問題研究科學方法的應用。對照來看,典型的STEM項目學習更具跨學科的本質,跨學科課程從多學科的角度來研究一個問題,以滿足從學生需要和興趣出發(fā)的個人學習目標和標準。教師可能也會和社區(qū)的專業(yè)人士發(fā)展合作伙伴關系,來開發(fā)出更好更具參與性的項目。探究學習活動當中，此時是利用學生關注的問題來驅動，教師核心任務是引導學生去探索問題答案，并支持他們提出新問題。由于上課主要是由學生推動的,因此教師擔任著引導者的角色,確保每個人都在專心學習。與實施探究學習相同，此時在STEM項目學習當中，教師承擔的是引導角色，控制好項目步驟，保障各小組在合作中學習，最終順利完成項目。對比探究學習，此時教師角色的差異是：在STEM項目學習當中，此時教師引導學生在小組中發(fā)揮作用，找到問題的答案。比較來看,在探究學習中,教師提出引導性問題來幫助學生,而且教師更看重學生先前的知識、經(jīng)驗和興趣,因為新的學習或問題建基于這類知識和經(jīng)驗。但是在STEM項目學習中,學生應該研究的項目既不必以學生先前的經(jīng)驗為基礎,也不必要基于學生的興趣,但應該是現(xiàn)實世界的任務,而且能讓學生專心投入。因為學生被指派來解決來自現(xiàn)實生活的問題或項目,而且這些問題和項目都有現(xiàn)實生活的應用價值,因此學生必須進行調查、記錄、分析,并展示自己的研究發(fā)現(xiàn)。很自然地,"STEM項目學習的特點就是學生的主動權"。與探究學習相比,STEM項目學習給予學生更多的自由來討論、測試,并創(chuàng)造自己的解決方。此外,探究學習和STEM項目學習之間的一個主要區(qū)別,在于項目學習的每一步都涉及工程設計原則(如問題的識別、研究、概念形成、觀點分析、測試和優(yōu)化、元認知和溝通)。在解決現(xiàn)實世界問題時使用工程,這本身就給學生提供了機會來運用他們的數(shù)學、科學和技術課程來描述一些概念,否則學生會覺得這些概念難以想象。3.1問題概念的詮釋3.1.1問題概念辨析現(xiàn)階段，學術界的“問題學”探析有許多，逐步走向深入，這促進了相關學科的發(fā)展，此時就“問題”作出具體化界定，已是當下的一個緊迫性工作。國內(nèi)的何華燦在人工智能大會上表示，對于人的智能活動，尤其是思維過程，其具備相應的特殊規(guī)律、特征，然而均為視作為一個“問題求解”過程。綜合來看，問題的廣義界定是：某個智能活動過程的當下狀態(tài)與智能主體要求的目標狀態(tài)間的差距。對應之下，“問題求解”可界定為：設法消除某個智能活動當下狀態(tài)、智能主體要求目標狀態(tài)間的差距的過程。3.2小學生能夠理解的STEM問題3.2.1小學生不同年齡段的認知和生活經(jīng)驗的特點分析對于小學教育，此時是科學的啟蒙教育階段，是培養(yǎng)復合型創(chuàng)新人才、提升全面科學素養(yǎng)的重要階段，要想上好小學階段的STEM課程,則需教育者掌握各年齡段學生的認知特點。從低年級學生方面看，重點在于立足激發(fā)學習興趣,利用學生所擁有的良好可塑性特征，來積極培養(yǎng)科學探究習慣。具體而言，低年級學生思維具有自身的特征，多是形象思維，此時他們的科學思維是觀察、比較。對于觀察、比較，這是科學歸納的研究活動，利用所搜集資料開展研究，從而支持得出科學結論。由此可見，觀察、比較，這與低年級學生特征向匹配，是適合這類群體的科學思維方式。對于語言表達特征層面，此時低年級學生喜歡和他人開展交流，多是自身已做過事情，所以教師需在課上支持他們有條理的進行表達，培養(yǎng)科學用語習慣。在回答問題時，此時他們的語言多是比較簡單，同時還存在著順序顛倒的情況，此時教師要主要教授學生如何去進行表達。分析來看，低年級學生詞匯量比較小，在實際描述事物當中，需他人認真傾聽，找出其中不合邏輯之處，并進行相應糾正。將大量常用詞匯教授給學生，一些需作為概念來進行具體化的講解。對于小學高年級階段，此時是小學學習的最后時期。在低年級學習當中，學生適應了小學教育生活，步入高年級階段后，此時他們的心理、生理都已比較穩(wěn)定，形成了一定的發(fā)展基礎。在此階段當中，學生的認知水平得到了提升，逐步發(fā)展形成了抽象邏輯思維，并且他們的注意力、記憶力想象力都得到了很大發(fā)展。從學習來看，小學高年級學生已形成一定學習態(tài)度，同時主體意識開始覺醒，擁有了一定的自主能力，學習責任感持續(xù)增強。此外，此階段的學生，他們對學習形成了一定的負責態(tài)度，并認識到學習是自己的義務，并產(chǎn)生了一定的學習動機。對于小學高年級學生的認知特征，第一，注意力層面。他們的注意力，逐步的發(fā)展到有意注意，此時學習當中更多是是有意注意。同時在注意的集中性、廣度、分配等層面都獲得了比較大發(fā)展。第二，記憶力層面，此時有意記憶發(fā)展成了主導，而抽象記憶也取得了一定發(fā)展，然而，具體形象記憶還是非常突出。第三，思維層面。在學習當中，學生慢慢的掌握了分別概念中的本質因素、非本質因素，還有內(nèi)容中的主要、次要內(nèi)容，同時學會了初步的科學定義，可獨立開展簡單的邏輯論證，然而此時思維活動多是具象色彩。第四，想象層面。學生的想象力快速發(fā)展，并慢慢的匹配客觀現(xiàn)實，想象中的創(chuàng)造成分在持續(xù)的增加。3.2.2小學生的STEM問題特征素質教育理念下，倡導創(chuàng)新學習方法，并以此來加速教學改革的發(fā)展。自主合作探究學習法可給予學生更大的學習自主權，讓他們充分的發(fā)揮想象。在教學當中，教師占據(jù)了主導地位，此時教師也是探究學習活動的組織者、管控者，教師的教學設計對STEM教學具有決定性的影響。在教師的科學引導下，學生參與到探究學習當中，探索科學的奧秘。所以，在小學STEM教育中,教師要靈活發(fā)揮主導作用，就學生的心理取向、認知規(guī)律，來將STEM項目學習內(nèi)容設計成具體化的系列問題，引導學生的啟發(fā)思考，驅動他們思考相應問題，并基于問題來開展小組合作探究，大家在一起充分的探討、分析，并主動去思考問題，從而感知到知識所具有的應用價值，培養(yǎng)形成良好的分析問題能力。因此,STEM項目學習當中，教師是給出問題后，不會直接傳授知識內(nèi)容，是引導學生去開展自主學習，利用引導、管控學習過程，保障學習質量，并進行相應的科學指導。所以，教師在開展STEM項目學習當中，需認真對待問題選擇，這主要是由于問題質量會直接影響到小組討論質量，并關系到學生在學習中的興趣。考慮到各年級學生對復雜問題的接受度的不同，此時教師需綜合考慮，由此選擇問題?；谛睦韺W方面分析，小學低年級學生的心智還不健全，同時注意力無法長時間集中，心理不穩(wěn)定，然而，整體的可塑性非常強。所以，教師需認真分析各年齡學生的心理特征、教學內(nèi)容，設計出可行、合理的教學方案，從而匹配低年級學生的心理情感需求，并匹配他們的性格愛好，吸引他們主動加入到教學活動當中，為實踐活動開展提供支持。所以，在面對小學低年級學生時，此時必須關注其認知水平低的情況，并意識到他們的識別STEM問題關鍵特征、明確界定問題、有效解決問題能力比較有限，所以，教師應選擇結構化問題，輔助使用詢問指導，從而加速學生的發(fā)展變化，培養(yǎng)提升他們的科學探究能力。對于小學高年級學生，他們在幾年學習后已形成了一定的生活問題解決能力，所以在設計STEM問題時，教師應選擇結構不良的問題,從而在更高層次上訓練他們的認知能力、推理能力。但是，小學高年級學生雖具備了一定的抽象思維能力，然而具象思維能力依然占據(jù)主導地位，對于那些很難用語言表達的抽象知識點，或是那些危險性大的實驗，都不可讓學生動手操作。對此，要想實現(xiàn)教學預期目標，此時需根據(jù)小學高年級學生的認知規(guī)律，利用現(xiàn)代的多媒體教學方式來開展演示實驗，如，錄像。通過這樣的操作，可更好的表達、展示抽象的科學知識，并幫助學生更好的學習知識。3.2.3小學生能夠理解的STEM問題問題設計是STEM學習的核心,具有啟發(fā)性與導向性的問題設計是教學成功的關鍵。合理的STEM問題,能夠使學習對象準確理解任務核心,同時激發(fā)并保持學習者的興趣,在此基礎上他們通過努力尋找解決問題所需的知識和方法,促進學生思維的發(fā)展并可以改善自我學習和協(xié)作學習的能力。因此,STEM教學實施過程中,小學教師要重視問題的設計部分,采用什么樣的問題,如何設計、形成這樣的容易使小學生理解的問題,教學中設計的問題應注意以下幾點:1、細化關鍵問題每堂課都有待解決的關鍵問題,找準關鍵問題后,基于學生的最近發(fā)展區(qū),逐一細分為小問題。當小問題成功解決后，那么最終關鍵問題也會隨之得到解決。如，五年級科學中《橡皮泥在水中的沉浮》的關鍵問題為探究"橡皮泥排開的水量對其在水中沉浮情況的影響",對于這類全面性問題學生可能一時不知從何開始研究,所以教師可以先將該關鍵問題細化成以下小問題,如:a.相同重量、不同形狀的實心橡皮泥在水中是沉還是浮?b.你能測出上述橡皮泥排開的水量嗎?c.你有什么辦法讓橡皮泥浮在水面?d.比較各種形狀橡皮泥排開的水量,你有什么發(fā)現(xiàn)?e.實心鐵塊在水中是沉的,而那些鋼鐵制造的大輪船為何能在水里漂浮，并裝載萬噸貨物？以上五個小問題圍繞著關鍵問題,循序漸進的展開,當教師引導學生將這五個小問題逐一攻破后,發(fā)現(xiàn)關鍵問題就自然會被解決。2、設計的問題符合學生認知結構如果問題設計的再精巧有效,但因為不符合學生是知識儲備,也會導致學習者無法準確理解,思考與交流無法全面、有實際價值地展開。比如在《光的反射》這節(jié)課中,教師設計了一個"光除了會發(fā)生反射現(xiàn)象,還會發(fā)生什么現(xiàn)象?"的問題,但在實際教學中,由于這類問題大概率涉及到中學的知識,導致大部分學生可能會一臉茫然,最終變成執(zhí)教者的獨白。因此,問題的設計要充分考慮學情,尊重學生的原有認知,結合小學科學課程的學科特點,讓學生在最近發(fā)展區(qū)內(nèi)，高效的去建構知識。從相關心理學研究結果來看，當感性信息、個體已有認知結構產(chǎn)生了中等程度的不符時，也就是問題難度系數(shù)達到了50%，此時個體的學習興趣最強，并且擁有最強的學習動機。"也就是說,問題難度需保持適中水平，既能激發(fā)學生的挑戰(zhàn)欲望,又能夠通過努力獲得成功。如:《風的形成》一課中,學生利用熱氣球制造知道了空氣受熱后溫度升高，同時體積膨脹，從而實現(xiàn)了氣球上升，有了豐富的體驗和一定的知識基礎,再讓學生通過模擬器觀察可視化的煙霧,了解風的成因,進而設計問題讓學生嘗試解釋"自然界中的風是怎樣形成的?"。3、注重問題解決方法的滲透對于學會學習，即為學會自主學習、高效學習、掌握科學的學習方法，并將所學知識靈活的進行運用。只有會學習的人才不會被知識的洪流擊垮,才能跟上時代發(fā)展的步伐。因此,在問題設計時給學生留一定自主學習的空間,引導學生利用一定的方法解決問題,或者經(jīng)過學習總結出自己的學習方法(觀察的方法、小組匯報的方法、多次驗證得出實驗結論的方法)。如:在驗證五十毫升水能溶解多少克食鹽時,教師匯總各小組一份加多少克后,不用直接幫學生選出最佳方案,可以設計這樣的問題:"各小組能自己從中選出一種你認為最合適的方案嗎?"有的小組一會選擇一克一份加,有的小組會選擇兩克一份的加,有的小組開始可能會十克一份加食鹽,但是發(fā)現(xiàn)第二份十克的食鹽怎么攪拌也溶解不了,就算記錄數(shù)據(jù)也不準確,獲得反饋后學生會馬上去優(yōu)化自己的實驗方案。通過試誤的方式,自己總結出兩克一份加食鹽、或者先五克再兩克或者一克一份的加入食鹽更精確。這種滲透方法的問題設計引發(fā)的學習過程,是能讓學生真正理解、掌握并遷移的。再比如,學生在觀察一棵大樹時,教師可以問:"你想要按照什么順序觀察大樹?"引導學生要從整體結構觀察到局部觀察,觀察方法從宏觀簡單認識到微觀的深層認識,漸進深入,同時隱含了思維的變化。4、問題來源于學校、生活和社會根據(jù)杜威的教育思想,更加明確設計的問題與生活息息相關。在生活中的問題通常有多種解決方案。教學以問題開始,激活學生的想法,讓他們以自己的知識作為平臺,結合自身的生活經(jīng)驗,形成更準確的情境模型。這些問題都是圍繞著課程內(nèi)容,引發(fā)決策、分析和批判性思維,使問題更符合現(xiàn)實生活的情況。此外,在小學階段的STEM教學中,不同年齡