良構(gòu)問題劣構(gòu)問題及其轉(zhuǎn)化策略

1、編者按：在科學課堂上，我們經(jīng)常看到這樣的情景：老師創(chuàng)設一個情景，引出需要孩子們探究的問題；接著組織孩子們對問題進行思考、提出假設，如果假設比較多，老師一般會記錄并認可后續(xù)活動將要驗證的假設，對后續(xù)不會驗證的假設，要么置之不理，要么煞有介事地表揚孩子很聰明，并告知可以課下研究；然后引導孩子們針對“老師認可的假設”，制訂探究計劃，開展觀察或?qū)嶒灒占?、整理、分析有關(guān)事實、證據(jù)，并得出結(jié)論；最后，引導孩子們對探究的過程和結(jié)果進行表達和交流。孩子們經(jīng)歷的這樣的探究“流程”，往往被描述為“經(jīng)歷了完整的科學探究過程”。我們不能說這樣的“科學探究”對促進孩子們的發(fā)展沒有作用，但作用有多大？許多課堂上“老師認

2、可的假設”往往都被證實，而沒有被證偽，探究原本應該是這樣的嗎？這樣被精密設計的“嚴謹”的探究是真實的嗎？這樣的探究是不是讓人覺得，那些可愛的孩子們就像生產(chǎn)車間流水線上的員工，每個人都在按規(guī)定的流程，做著規(guī)定的事情？久而久之，孩子們會對他們的探究活動會形成怎樣的認識？孩子們的實踐能力和探究精神真的得到有效提升了嗎？質(zhì)疑遠不止這些。華南師范大學附屬小學的吳向東老師和他的鳶尾花（IRIS）團隊也對此提出了質(zhì)疑，他們認為這種做法的實質(zhì)是用機械的“探究”步驟進行知識傳授。為此，他們提出了“情境導向”模型。在這個模型中，劣構(gòu)問題是一個非常重要的關(guān)鍵詞，它是相對于良構(gòu)問題而言的。什么是良構(gòu)問題和劣構(gòu)問題？如

3、何依據(jù)現(xiàn)有教材進行劣構(gòu)問題的設計？教學時該如何開展劣構(gòu)問題的教學？在本期專題討論中，我們可以看到，他們在這些方面進行了深入的思考和探索。我們期待有更多的老師關(guān)注這些問題，并開展進一步的討論。良構(gòu)問題、劣構(gòu)問題及其轉(zhuǎn)化策略吳向東一、教材設計存在的問題當前的小學科學教學存在著過于注重通過教師嚴格控制的一步一步的實驗得出知識結(jié)論的傾向。我曾在科學課2011年第7期上以控制與失控為題分析過這個問題，認為這種傾向的實質(zhì)是用機械的“探究”步驟進行知識傳授。造成這種現(xiàn)狀的原因是多方面的，但主要有兩點：一是受兩千年來重傳授的教學文化的影響，科學探究學習并沒有在實質(zhì)上內(nèi)化為教師的以學生為探究主體教學行為；二是教

4、材主要以脫離真實情境的良構(gòu)問題為主，實驗步驟清晰，知識指向明確，按部就班地做就可完成任務，這樣的教材設計對教師的教學行為具有隱性的規(guī)定作用。從單元設計上來分析現(xiàn)在使用的教材，幾乎每個單元的每個課，均有一或多個包含同一知識結(jié)論的、具有確定的實驗方法和步驟的實驗，但每個課的實驗，彼此間較孤立，欠缺能統(tǒng)整這些實驗于科學概念的獲得和應用的整個環(huán)節(jié)的真實情境。比如天氣單元，每個課被分解為天氣觀測儀器的使用和天氣現(xiàn)象的記錄，而學生急切想知道的卻是怎樣才能準確地預測天氣。再比如學習簡單機械，分解為杠桿、滑輪、輪軸、斜面等知識的學習，單元內(nèi)的諸多課并沒有把重點放在讓學生做出一個巧妙機械的挑戰(zhàn)上。這在很大程度上

5、造成了科學課堂中一個實驗接著一個實驗，學生疲于應付教師安排的任務，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間和空間。這樣的教材設計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生活情境的。其后果是，學生雖通過一定的方法步驟獲取了一定的科學知識，但解決現(xiàn)實生活中的科學問題的能力不足，元認知能力欠缺，面對真實情境的自信心不足，探究精神缺乏，信奉權(quán)威，容易從眾等。二、什么是良構(gòu)問題和劣構(gòu)問題良構(gòu)與劣構(gòu)問題的研究并不是新近才有的，早在上世紀70年代即已開始。在新課程改革嘗試10年后的今天，在小學科學教育改革遇到發(fā)展瓶頸并面臨大的調(diào)整的今天，我們將關(guān)注點多一些放到良構(gòu)與劣構(gòu)問

6、題的研究上，應該是恰逢其時。關(guān)于什么是良構(gòu)問題的一個典型定義是：一般來說，一個良構(gòu)問題只有一個滿意的解決方案（Simon, 1978）。而劣構(gòu)問題則相反，往往會有多種解決方案，比如讓學生做天氣預報和做某個巧妙的機械，解決方案將五花八門。對于良構(gòu)問題的解決，運用一系列在課堂教學中獲得的概念、規(guī)則、方法和原理就可以了，但課堂中學到的這些“晶體化”的知識，學生還不清楚怎樣用到劣構(gòu)問題解決的過程中。只有在遇到類似的問題情境時，解決良構(gòu)問題的技能才能得到遷移，而解決劣構(gòu)問題的訓練能促進知識技能在新的情境中的遷移。普通人和專家解決良構(gòu)問題的技能并沒有明顯的差異（Luszcz, 1984），但能力強的和能力

7、弱的學生在這樣的問題解決活動中卻有明顯的差異。根據(jù)情境認知理論和美國知名教學設計專家D.H.喬納森的建構(gòu)主義學習環(huán)境的觀點，結(jié)合我們研究的對象、內(nèi)容和范圍等實際情況，可以對良構(gòu)、劣構(gòu)和真實情境等核心概念做如下的界定：1.良構(gòu)問題的特征是：問題是為直接揭示科學概念而人為設計的；對問題界定了限制條件，提供了解決問題的規(guī)則和原理；提供了解決問題的明確方法和步驟。2.劣構(gòu)問題的特征是：問題來源于日常生活或是對真實場景的模擬；對問題缺乏明確的界定，問題的構(gòu)成存在不可知的部分；難以確定哪些規(guī)則和原理是解決問題必須的；難以確定解決問題的方法和步驟，需要通過嘗試不同的解決方案去尋找最佳的解決辦法。3.真實情境

8、是指：來源于日常生活或虛擬世界，包含有劣構(gòu)問題，能激發(fā)學生科學探索熱情的情境。真實情境是情境認知理論中一個重要的概念，認為真實情境中的學習有助于學生概念的理解、遷移和獲得解決現(xiàn)實問題的能力。按照這樣的核心概念界定來判斷，目前的教材設計是以良構(gòu)問題為主的，其背后的假設是：以為通過良構(gòu)問題獲得的科學知識和方法，可以遷移到日常生活情境中，去解決復雜的劣構(gòu)問題。D.H.喬納森認為，這是相當錯誤的，學校情境中的良構(gòu)問題求解和日常生活中的劣構(gòu)問題求解是兩回事，其間的關(guān)聯(lián)性和遷移性相當有限。三、良構(gòu)問題與劣構(gòu)問題的關(guān)系在我們的研究中，原則上，我們把良構(gòu)問題看做是解決劣構(gòu)問題的知識基礎或支架。1良構(gòu)問題作為知

9、識基礎這里的知識指布魯姆學習目標分類2001版中所闡述的四類知識：事實性知識、概念性知識、程序性知識和元認知知識。比如要學生設計一個氣球小車，關(guān)于反沖或作用力與反作用力的概念性知識、關(guān)于如何控制反沖力大小和方向的程序性知識等，都是設計氣球小車時不可少的知識。2良構(gòu)問題作為支架劣構(gòu)問題的求解往往會包含對若干具體的良構(gòu)問題的解決，良構(gòu)問題的解決一方面提供了知識基礎，還提供了解決劣構(gòu)問題的啟發(fā)。一次關(guān)于斜面的課上，我們準備了一塊門板和裝滿了書的大紙箱，要學生把大紙箱搬到高高的講臺上，學生失敗了，因為門板搭的斜面太陡，紙箱太重，推不動。這個時候就產(chǎn)生了研究斜面如何省力的必要，在此情境下通過對斜面的研究

10、獲得的知識和經(jīng)驗，就可以作為完成任務的支架想辦法把斜面搭平緩一點才有助于完成任務。后來學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之間，就相當省力地把紙箱推到了講臺上。四、良構(gòu)問題轉(zhuǎn)化為劣構(gòu)問題的策略根據(jù)上述的認識和多年的實踐，我們提出了情境導向的小學科學課程設計模型，見下圖，即通過對真實情境中劣構(gòu)問題的長時間探索，在合適的支架支撐下（劣構(gòu)問題有難度，所以必須為學生提供支架），學生逐步獲得求解劣構(gòu)問題的最佳方案，從而達成發(fā)展知識概念、能力和態(tài)度的科學教育目標。遵循這個模型，本文以運動與力單元為例，闡述良構(gòu)問題轉(zhuǎn)化為劣構(gòu)問題的策略。關(guān)于研究小車運動的運動與力單元是各

11、個版本教材幾乎都有的內(nèi)容，一個有代表性的單元設計是：1.我們的小纜車（重力與拉力）；2.用橡皮筋作動力（彈力）；3.像火箭那樣驅(qū)動小車（氣球與反沖力）；4.測量力的大?。◤椈蓽y力計的使用）；5.運動與摩擦力（摩擦力）；6.滑動和滾動（運動方式與摩擦力）；7運動與設計（摩擦力與運動設計）；8設計小賽車（綜合運用）。仔細分析教材內(nèi)容，除了第8課屬于劣構(gòu)問題的設計外，前面7課均為實驗步驟清晰的良構(gòu)問題設計。另外，從概念學習來看，與摩擦力有關(guān)的內(nèi)容占了3個課，而小學生設計小車時實際涉及到的摩擦問題好像并不多，概念學習的重點似乎有些偏離。那么怎樣改進這個單元為劣構(gòu)問題的設計呢？1根據(jù)對兒童生活的觀察，分

12、析解決劣構(gòu)問題活動的目標觀察與思考小學生是怎樣玩玩具小車的，他們的關(guān)注點在哪？比如玩無動力的小車，他們喜歡看到小車用力一推就跑得又快又遠又筆直；玩沿斜坡下滑時，也是希望如此。玩電池驅(qū)動的賽車時，他們會想方設法提升動力，他們關(guān)注的是電池種類，不斷更換新的電池以提升動力。據(jù)此，我們在確定小車設計的目標時，可以定在動力、速度、距離和運動方向的控制上。2尋找容易實施且有大的探究空間的活動上述7個活動中，小纜車和橡皮筋動力小車的設計可拓展的空間似乎不大，能改變的結(jié)構(gòu)不多，而用氣球做動力的小車設計比較簡單易行，且容易玩出花樣可以探索出更多的解決問題的方案。比如，氣球大小、形狀、彈力各不相同，造成動力各不相

13、同；氣球口噴氣時容易搖擺，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，學生平時的接觸也多。于是，我們可以把本單元的活動集中在氣球動力小車的設計上，重力拉動和橡皮筋動力的小車可以作為本單元的拓展活動來對待。3將單元中綜合性的問題改造成劣構(gòu)問題，并貫穿單元活動的始終本單元綜合性的問題是“設計小賽車”，即完成一個整車的設計并做比賽。因為選擇氣球做動力的緣故，可以將本單元的劣構(gòu)問題定為：設計一個跑得最好的氣球動力小車，好的標準是快、遠、直。單元內(nèi)所有的課的內(nèi)容設計都圍繞著這個問題來。根據(jù)我這些年的教學經(jīng)驗

14、和體悟到的教訓，這個單元可以做如下設計。1.設計氣球小車（用畫草圖的方式商討設計）。做一個跑得最好的氣球小車，看怎樣使它跑得又快又遠又直？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噴嘴的設計。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車體的斜坡測試。讓小車從斜坡上借助重力下滑（重力），測量車的輕重、輪與軸（摩擦力）等各種因素對車的啟動和快、遠、直的影響；用測力計（測力計的使用）拉動小車上斜坡（拉力），從相反的視角認識各種因素對小車運動的影響。同時

15、，根據(jù)實驗結(jié)果調(diào)整小車設計。6完善設計。通過改進上述活動了解到的影響因素，對氣球小車做調(diào)整，并記錄每一處的改進和改進緣由。7展示和分享。展示最終設計的氣球小車，互相分享經(jīng)驗和提出進一步的改進意見；8設計各種各樣的小車。介紹各種動力的小車，激發(fā)學生去研究。這樣的單元設計有如下幾個特點：1活動來源于生活且富有挑戰(zhàn)性，但學生又不會感覺無法完成，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，每個活動的目的都是為了最終獲得（劣構(gòu)問題求解的）最佳設計方案；3諸多關(guān)于力與運動的知識概念非常自然地穿插其中，學習這些知識時給學生的感覺是為了用于思考和解決問題（良構(gòu)問題作為知識基礎

16、或支架），而不是僅為獲取這些知識本身，使學生能感受到科學知識的應用價值。4體現(xiàn)“少就是多”的教學原則。這個原則是課改初期就經(jīng)常強調(diào)的“一英里深”而不是“一英里寬”的思想的體現(xiàn)，即學習得越深入，沉浸其中探究的時間越充分，就越容易遷移。整個單元都集中于氣球小車的研究上，就是為了遵循這個較為公認的教育心理學研究成果。第8課的設計，也是期望學生長時間學習獲得的知識技能能遷移到新的情境中，并得到鍛煉。五、結(jié)語不少老師初次接觸劣構(gòu)問題的教學設計時往往會疑惑：“從字面講，良構(gòu)問題應該是好問題，劣構(gòu)問題應該是提問質(zhì)量不好的問題，怎么偏偏要研究不好的問題？”“小學生能力有限，良構(gòu)問題都沒解決好，怎么可能有能力去研究劣構(gòu)問題？”對于第一個問題，是望文生義引起的誤解，難度適當?shù)牧訕?gòu)問題往往是一個好的問題，設計難度適當?shù)牧訕?gòu)問題和相應的學習支架，對老師們的教學智慧將是一個新的挑戰(zhàn)。對于第二個問題，本專題的后續(xù)文章試圖通過實際的研究進行回答。 杜