《科学课》2013年第6期专题文章

编者按：在科学课堂上，我们经常看到这样的情景：老师创设一个情景，引出需要孩子们探究的问题；接着组织孩子们对问题进行思考、提出假设，如果假设比较多，老师一般会记录并认可后续活动将要验证的假设，对后续不会验证的假设，要么置之不理，要么煞有介事地表扬孩子很聪明，并告知可以课下研究；然后引导孩子们针对“老师认可的假设”，制订探究计划，开展观察或实验，收集、整理、分析有关事实、证据，并得出结论；最后，引导孩子们对探究的过程和结果进行表达和交流。孩子们经历的这样的探究“流程”，往往被描述为“经历了完整的科学探究过程”。

我们不能说这样的“科学探究”对促进孩子们的发展没有作用，但作用有多大？许多课堂上“老师认可的假设”往往都被证实，而没有被证伪，探究原本应该是这样的吗？这样被精密设计的“严谨”的探究是真实的吗？这样的探究是不是让人觉得，那些可爱的孩子们就像生产车间流水线上的员工，每个人都在按规定的流程，做着规定的事情？久而久之，孩子们会对他们的探究活动会形成怎样的认识？孩子们的实践能力和探究精神真的得到有效提升了吗？质疑远不止这些。

华南师范大学附属小学的吴向东老师和他的鸢尾花（IRIS）团队也对此提出了质疑，他们认为这种做法的实质是用机械的“探究”步骤进行知识传授。为此，他们提出了“情境导向”模型。在这个模型中，劣构问题是一个非常重要的关键词，它是相对于良构问题而言的。什么是良构问题和劣构问题？如何依据现有教材进行劣构问题的设计？教学时该如何开展劣构问题的教学？在本期专题讨论中，我们可以看到，他们在这些方面进行了深入的思考和探索。我们期待有更多的老师关注这些问题，并开展进一步的讨论。

良构问题、劣构问题及其转化策略

吴向东

一、教材设计存在的问题

当前的小学科学教学存在着过于注重通过教师严格控制的一步一步的实验得出知识结论的倾向。我曾在《科学课》2011年第7期上以《控制与失控》为题分析过这个问题，认为这种倾向的实质是用机械的“探究”步骤进行知识传授。

造成这种现状的原因是多方面的，但主要有两点：一是受两千年来重传授的教学文化的影响，科学探究学习并没有在实质上内化为教师的以学生为探究主体教学行为；二是教材主要以脱离真实情境的良构问题为主，实验步骤清晰，知识指向明确，按部就班地做就可完成任务，这样的教材设计对教师的教学行为具有隐性的规定作用。

从单元设计上来分析现在使用的教材，几乎每个单元的每个课，均有一或多个包含同一知识结论的、具有确定的实验方法和步骤的实验，但每个课的实验，彼此间较孤立，欠缺能统整这些实验于科学概念的获得和应用的整个环节的真实情境。比如天气单元，每个课被分解为天气观测仪器的使用和天气现象的记录，而学生急切想知道的却是怎样才能准确地预测天气。再比如学习简单机械，分解为杠杆、滑轮、轮轴、斜面等知识的学习，单元内的诸多课并没有把重点放在让学生做出一个巧妙机械的挑战上。这在很大程度上造成了科学课堂中一个实验接着一个实验，学生疲于应付教师安排的任务，匆匆忙忙得出结论，难以有充分的尝试、修正、再尝试的自主探究的时间和空间。

这样的教材设计难以反映儿童的日常生活和内心需要，是脱离了儿童的真实生活情境的。其后果是，学生虽通过一定的方法步骤获取了一定的科学知识，但解决现实生活中的科学问题的能力不足，元认知能力欠缺，面对真实情境的自信心不足，探究精神缺乏，信奉权威，容易从众等。

二、什么是良构问题和劣构问题

良构与劣构问题的研究并不是新近才有的，早在上世纪70年代即已开始。在新课程改革尝试10年后的今天，在小学科学教育改革遇到发展瓶颈并面临大的调整的今天，我们将关注点多一些放到良构与劣构问题的研究上，应该是恰逢其时。

关于什么是良构问题的一个典型定义是：一般来说，一个良构问题只有一个满意的解决方案（Simon, 1978）。而劣构问题则相反，往往会有多种解决方案，比如让学生做天气预报和做某个巧妙的机械，解决方案将五花八门。对于良构问题的解决，运用一系列在课堂教学中获得的概念、规则、方法和原理就可以了，但课堂中学到的这些“晶体化”的知识，学生还不清楚怎样用到劣构问题解决的过程中。只有在遇到类似的问题情境时，解决良构问题的技能才能得到迁移，而解决劣构问题的训练能促进知识技能在新的情境中的迁移。普通人和专家解决良构问题的技能并没有明显的差异（Luszcz, 1984），但能力强的和能力弱的学生在这样的问题解决活动中却有明显的差异。

根据情境认知理论和美国知名教学设计专家D.H.乔纳森的建构主义学习环境的观点，结合我们研究的对象、内容和范围等实际情况，可以对良构、劣构和真实情境等核心概念做如下的界定：

1.良构问题的特征是：问题是为直接揭示科学概念而人为设计的；对问题界定了限制条件，提供了解决问题的规则和原理；提供了解决问题的明确方法和步骤。

2.劣构问题的特征是：问题来源于日常生活或是对真实场景的模拟；对问题缺乏明确的界定，问题的构成存在不可知的部分；难以确定哪些规则和原理是解决问题必须的；难以确定解决问题的方法和步骤，需要通过尝试不同的解决方案去寻找最佳的解决办法。

3.真实情境是指：来源于日常生活或虚拟世界，包含有劣构问题，能激发学生科学探索热情的情境。真实情境是情境认知理论中一个重要的概念，认为真实情境中的学习有助于学生概念的理解、迁移和获得解决现实问题的能力。

按照这样的核心概念界定来判断，目前的教材设计是以良构问题为主的，其背后的假设是：以为通过良构问题获得的科学知识和方法，可以迁移到日常生活情境中，去解决复杂的劣构问题。D.H.乔纳森认为，这是相当错误的，学校情境中的良构问题求解和日常生活中的劣构问题求解是两回事，其间的关联性和迁移性相当有限。

三、良构问题与劣构问题的关系

在我们的研究中，原则上，我们把良构问题看做是解决劣构问题的知识基础或支架。

1．良构问题作为知识基础

这里的知识指布鲁姆学习目标分类2001版中所阐述的四类知识：事实性知识、概念性知识、程序性知识和元认知知识。比如要学生设计一个气球小车，关于反冲或作用力与反作用力的概念性知识、关于如何控制反冲力大小和方向的程序性知识等，都是设计气球小车时不可少的知识。

2．良构问题作为支架

劣构问题的求解往往会包含对若干具体的良构问题的解决，良构问题的解决一方面提供了知识基础，还提供了解决劣构问题的启发。一次关于斜面的课上，我们准备了一块门板和装满了书的大纸箱，要学生把大纸箱搬到高高的讲台上，学生失败了，因为门板搭的斜面太陡，纸箱太重，推不动。这个时候就产生了研究斜面如何省力的必要，在此情境下通过对斜面的研究获得的知识和经验，就可以作为完成任务的支架——想办法把斜面搭平缓一点才有助于完成任务。后来学生先把门板搭在地面与课桌之间，把纸箱先推上桌面，然后把门板搭在课桌与讲台之间，就相当省力地把纸箱推到了讲台上。

四、良构问题转化为劣构问题的策略

根据上述的认识和多年的实践，我们提出了情境导向的小学科学课程设计模型，见下图，即通过对真实情境中劣构问题的长时间探索，在合适的支架支撑下（劣构问题有难度，所以必须为学生提供支架），学生逐步获得求解劣构问题的最佳方案，从而达成发展知识概念、能力和态度的科学教育目标。遵循这个模型，本文以《运动与力》单元为例，阐述良构问题转化为劣构问题的策略。

关于研究小车运动的《运动与力》单元是各个版本教材几乎都有的内容，一个有代表性的单元设计是：1.我们的小缆车（重力与拉力）；2.用橡皮筋作动力（弹力）；3.像火箭那样驱动小车（气球与反冲力）；4.测量力的大小（弹簧测力计的使用）；5.运动与摩擦力（摩擦力）；6.滑动和滚动（运动方式与摩擦力）；7．运动与设计（摩擦力与运动设计）；8．设计小赛车（综合运用）。仔细分析教材内容，除了第8课属于劣构问题的设计外，前面7课均为实验步骤清晰的良构问题设计。另外，从概念学习来看，与摩擦力有关的内容占了3个课，而小学生设计小车时实际涉及到的摩擦问题好像并不多，概念学习的重点似乎有些偏离。那么怎样改进这个单元为劣构问题的设计呢？

1．根据对儿童生活的观察，分析解决劣构问题活动的目标

观察与思考小学生是怎样玩玩具小车的，他们的关注点在哪？比如玩无动力的小车，他们喜欢看到小车用力一推就跑得又快又远又笔直；玩沿斜坡下滑时，也是希望如此。玩电池驱动的赛车时，他们会想方设法提升动力，他们关注的是电池种类，不断更换新的电池以提升动力。据此，我们在确定小车设计的目标时，可以定在动力、速度、距离和运动方向的控制上。

2．寻找容易实施且有大的探究空间的活动

上述7个活动中，小缆车和橡皮筋动力小车的设计可拓展的空间似乎不大，能改变的结构不多，而用气球做动力的小车设计比较简单易行，且容易玩出花样——可以探索出更多的解决问题的方案。比如，气球大小、形状、弹力各不相同，造成动力各不相同；气球口喷气时容易摇摆，方向控制也要考虑；气球太大容易与地面摩擦而跑不动或造成大的空气阻力；气球难以固定在小车上，要寻找不同的固定办法……而且气球成本很低，气球的种类多，学生平时的接触也多。于是，我们可以把本单元的活动集中在气球动力小车的设计上，重力拉动和橡皮筋动力的小车可以作为本单元的拓展活动来对待。

3．将单元中综合性的问题改造成劣构问题，并贯穿单元活动的始终

本单元综合性的问题是“设计小赛车”，即完成一个整车的设计并做比赛。因为选择气球做动力的缘故，可以将本单元的劣构问题定为：设计一个跑得最好的气球动力小车，好的标准是快、远、直。单元内所有的课的内容设计都围绕着这个问题来。根据我这些年的教学经验和体悟到的教训，这个单元可以做如下设计。

1.设计气球小车（用画草图的方式商讨设计）。做一个跑得最好的气球小车，看怎样使它跑得又快又远又直？

2．气球的固定方法探索。例如：气球吹大后放在粘在车身上的双面胶上粘贴；橡皮筋捆扎；胶水粘牢……

3．气球的选择。气球的大小、形状、回缩力（弹力）与喷射力量（反冲力）的比较。

4．喷嘴的设计。如何控制气球的喷气力量（喷嘴大小与反冲力的关系）和方向（力的方向）。

5．车体的斜坡测试。让小车从斜坡上借助重力下滑（重力），测量车的轻重、轮与轴（摩擦力）等各种因素对车的启动和快、远、直的影响；用测力计（测力计的使用）拉动小车上斜坡（拉力），从相反的视角认识各种因素对小车运动的影响。同时，根据实验结果调整小车设计。

6．完善设计。通过改进上述活动了解到的影响因素，对气球小车做调整，并记录每一处的改进和改进缘由。

7．展示和分享。展示最终设计的气球小车，互相分享经验和提出进一步的改进意见；

8．设计各种各样的小车。介绍各种动力的小车，激发学生去研究。

这样的单元设计有如下几个特点：

1．活动来源于生活且富有挑战性，但学生又不会感觉无法完成，容易激发兴趣，维持探索的欲望；

2．单元类的每一课内容都是在为研究气球小车而努力，每个活动的目的都是为了最终获得（劣构问题求解的）最佳设计方案；

3．诸多关于力与运动的知识概念非常自然地穿插其中，学习这些知识时给学生的感觉是为了用于思考和解决问题（良构问题作为知识基础或支架），而不是仅为获取这些知识本身，使学生能感受到科学知识的应用价值。

4．体现“少就是多”的教学原则。这个原则是课改初期就经常强调的“一英里深”而不是“一英里宽”的思想的体现，即学习得越深入，沉浸其中探究的时间越充分，就越容易迁移。整个单元都集中于气球小车的研究上，就是为了遵循这个较为公认的教育心理学研究成果。第8课的设计，也是期望学生长时间学习获得的知识技能能迁移到新的情境中，并得到锻炼。

五、结语

不少老师初次接触劣构问题的教学设计时往往会疑惑：“从字面讲，良构问题应该是好问题，劣构问题应该是提问质量不好的问题，怎么偏偏要研究不好的问题？”“小学生能力有限，良构问题都没解决好，怎么可能有能力去研究劣构问题？”

对于第一个问题，是望文生义引起的误解，难度适当的劣构问题往往是一个好的问题，设计难度适当的劣构问题和相应的学习支架，对老师们的教学智慧将是一个新的挑战。对于第二个问题，本专题的后续文章试图通过实际的研究进行回答。

杜威在1944年写的名篇《民主信仰与教育》中指出，把科学“作为一套现成的知识和技能来教”是有问题的，虽然他的论述是从民主主义教育的视角来讨论的，但这句话同样可以用以质疑当下的小学科学教育。良构问题正是把科学“作为一套现成的知识和技能来教”的，但这种脱离真实情境的教学还难以满足学生解决日常生活问题的需要。小学科学教育的改革从上世纪80年代算起，历经了30余年的洗礼，当前又处于新的革新关口，也许，从良构问题到劣构问题的教学转向，能为这一次的革新提供新的思路。

广东省广州市中山大道西55号华南师范大学附属小学（510631）