在科学学科中，针对问题导向型的学习

基本理论

对尖子生来说，问题导向型的学习是一种非常有效的方式，可以研究科学中有创造力的领域，并且积极地参与处理一个现实中的问题。在每一个阶段，他们投入到大量的研究中，包括：观察、研究、数据分析、实验、假设和创造性思维等。

难度水平

所有年级适用。

应用

科学、数学、文学、调查和研究。

描述

按照一个最基本的水平，通过问题导向型的学习来研究一个现象或问题，并且询问以下问题：（1）我们知道什么？（2）我们需要了解什么？（3）我们怎样才能知道？

鉴于科学学科的调查研究性质，以及问题导向型的学习以研究和创造性思维为核心，对于学生来说，学习科学的最佳途径是，研究定义不清晰的问题。换句话说，当遭遇到一个他们想要了解的状况或问题时，只有通过对这种个状况或问题有一定了解，才有可能取得进展，进而解答问题，通常在开始阶段他们并不了解。在问题导向型的学习中，学生所遇到的问题定义不清晰，就像在现实生活中科学家所遇到一样，这是一个关键的理念，与传统的科学教学形成反差。传统的教学是在学生已经学会了解决问题所必需的知识之后才处理问题，这会给学生带来误解，使他们认为在科学和数学中发现的任何问题，都应该已经掌握了必要的知识和技巧。对于尖子生来说，问题导向型的学习是一个理想状态下的学习背景，因为它不仅询问某个问题的本质是什么，他们所不知道的是什么，而且还询问他们：在这里可以被运用的哪些知识基础、技巧、方法是他们所不知道的？换句话说，我需要知道什么？我需要知道哪些我还不知道的知识？通常， 定义一个问题和探讨其解决方案的过程会使我们了解到自己在哪些方面需要加深了解。

以下是五年级老师莉斯·菲也在一个与天气有关的教学单元中所遵循的方法。

知识水平    在预先对学生做出评估之后，她认识到，在问题导向型的学习过程的开始阶段，学生们需要其他的知识来做出明智的决定。通过示范、实验、研究、天气的新闻广播，她提供了背景信息和经验，使学生们准备得更加充分，能够应对将会在这种学习方法中探讨的各种问题。

未能清楚定义的问题    老师知道，学生们需要接触现实生活中与天气相关的问题。因此，她提出了在年底进行户外教学的时间安排。所带来的问题是：当地的天气将有可能对那一天的安排造成什么影响？如果有可能的话，可以做些什么呢？尽管学生们可以在网上查到所在地区的天气预报，但他们找不到学校区域的天气预报情况。当进行头脑风暴时，他们研究了不同的方法来理解和定义这个问题的性质。

提问    对学生们来说，在面对任何问题时，重要的是询问他们自己：“这个问题有什么令人感兴趣的地方？这个问题所造成的真正挑战是什么？我们需要搞清楚什么？”随着头脑风暴的继续进行，学生们提出他们构思还不完善的问题：“关于我们学校户外教学的那一天的天气情况，我们可以如何预测？”问题的提出使得这套学习方法起到了作用。学生们轮流担任组长，带领他们的小组来讨论天气预报。“天气预报包括什么？其步骤是什么？我们需要什么信息？它的准确度有多高？”这是老师提出的指导性提问，老师提供一些选项供学生考虑，并且指导小组的管理。

计划和制定策略    为了帮助学生拟定策略，老师可以询问：“你的计划是什么？为保证每个人都对自己的职责负责，你将如何组织你的小组？你们将怎样与彼此沟通？你发现了什么？你需要做什么其他的工作？”后续问题可能包括这些：“既然你决定了开展人物访谈，那你将会采访谁？从天气测量设备所搜集的数据和你找到的报告与统计数据，谁将会分析这些信息？你将如何记录这一情况？”

真实的结果    菲也老师的学生们通过研究云图、建立气象站、发明和创造天气测量设备、收集和分析数据、预测等手段，调查了他们所在地区的天气，然后评估他们的预测报告的准确度（关于户外教学那天的天气情况）。这一教学体验切实引起了他们的兴趣，在整个过程中，学生们表现出了高水平的批判性思维和自主能力。

学生的发明创造    尖子生喜欢处理实际的问题。有哪个孩子不喜欢搞些稀奇古怪的发明呢？他们喜欢给珍爱的宠物设计一个小窝，或是某个小孩子想在某个夏天发明一个新的捕蝇器来对付烦人的苍蝇。学生们对某个问题有个人的好奇和兴趣，激励着他们解决这个问题。菲也老师描述了在问题导向型的学习中，学生发明创造的影响力。特别需要提到的事实是，她所教的尖子生没有选择在互联网上查询信息作为他们创造发明过程的参考意见，她解释说：

我想说的是，尽管天才学生可以使用互联网来研究天气测量仪器，而且他们本来可以按照指南所指示的方式去制作，但他们通常选择按自己的方式去做。天才学生创建的一个非常棒的装置是风速计（一种测量风速的仪器），尽管在网上存在多种吸引人的设计，但这个小组选择不去网上调查，反之，他们按自己的想法设计了该装置。他们使用了一个一米长的管子、一个计时器、一些棉球。当他们去户外测量风速时，将棉球放在管子的一端，然后，向着风的方向放手，让棉球被风吹动，同时开始计时，他们测量出风速是每秒X米。这个发明简直是太简单了且太有创意了！

这是一段简短的概述，一名老师如何使用问题导向型的学习方法为尖子生展开科学课程教学。通常问题导向型的学习方法包括分享他们发现的结果，并且就发现结果如何最大程度上帮助学生理解该问题进行检验。这些发现还导致了研究更有创意的解决方案，包括开展讨论、验证、测试、探索等。