伯海英 （福建省廈門市教育科學(xué)研究院 福建廈門 361004）

問(wèn)題解決能力是學(xué)生素養(yǎng)中的核心能力，必須在問(wèn)題解決過(guò)程中形成和發(fā)展。有意義的學(xué)習(xí)離不開問(wèn)題解決，學(xué)生理解問(wèn)題情境中的關(guān)鍵信息，并應(yīng)用所學(xué)知識(shí)、技能進(jìn)行比較、分析、綜合、推理等解決問(wèn)題，有利于發(fā)展其高階思維，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。然而，當(dāng)前初中生物學(xué)教學(xué)囿于低階認(rèn)知目標(biāo)的現(xiàn)象仍普遍存在，有些教師認(rèn)為，對(duì)于初中學(xué)生而言，真實(shí)的問(wèn)題情境過(guò)于復(fù)雜，因此，對(duì)情境過(guò)度抽簡(jiǎn)精煉，或由教師對(duì)情境進(jìn)行詳析，以一種“簡(jiǎn)化”方式教給學(xué)生。實(shí)際上，少了“問(wèn)題表征”環(huán)節(jié)，對(duì)發(fā)展學(xué)生的問(wèn)題解決能力十分不利。問(wèn)題表征不到位已然成為初中學(xué)生解決生物學(xué)問(wèn)題的瓶頸，筆者通過(guò)課堂觀察和訪談對(duì)改善學(xué)生問(wèn)題表征問(wèn)題進(jìn)行了實(shí)踐探索。

1 對(duì)問(wèn)題表征能力的基本認(rèn)識(shí)

美國(guó)心理學(xué)家西蒙認(rèn)為，在解決問(wèn)題的過(guò)程中，當(dāng)需要解決的問(wèn)題起始狀態(tài)是A，目標(biāo)狀態(tài)是B，且A→B 的路徑未知或不夠清晰時(shí)，產(chǎn)生的認(rèn)知沖突狀態(tài)就是“問(wèn)題”；解決問(wèn)題需運(yùn)用知識(shí)、方法、策略等將已知信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化，打通A 到B 的通路，問(wèn)題表征是解決問(wèn)題的第1 步[1]。問(wèn)題表征是學(xué)生將情境信息與自身已有知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、解決問(wèn)題圖式等相結(jié)合，分析需解決的問(wèn)題是什么（目標(biāo)狀態(tài)），有哪些條件或限制（起始狀態(tài)），需哪些相關(guān)知識(shí)和方法（路徑）等。即問(wèn)題表征是學(xué)生對(duì)具體的問(wèn)題信息進(jìn)行感知提取、理解內(nèi)化、轉(zhuǎn)換表達(dá)的認(rèn)知過(guò)程，直接影響解決問(wèn)題的方向和效率。筆者在課堂觀察和學(xué)生訪談中發(fā)現(xiàn)，不少學(xué)生無(wú)法解決問(wèn)題不是因?yàn)橹R(shí)缺失，而是因?yàn)榭床欢}意、錯(cuò)失關(guān)鍵信息或理解偏差。

觀察和訪談的研究表明，學(xué)生表征初中生物學(xué)相關(guān)問(wèn)題時(shí)，主要受問(wèn)題情境、知識(shí)理解和結(jié)構(gòu)化程度及思維能力和方式的影響。問(wèn)題情境即呈現(xiàn)問(wèn)題的方式。學(xué)生對(duì)問(wèn)題情境的熟悉程度，以及在同類情境中解決問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)和技能，直接影響其問(wèn)題表征。在同等問(wèn)題難度下，呈現(xiàn)問(wèn)題情境的方式越新穎，學(xué)生問(wèn)題表征費(fèi)時(shí)越多，不完整表征的可能性越大；在相同新情境下，知識(shí)豐富且結(jié)構(gòu)化程度較高的學(xué)生，更容易捕捉關(guān)鍵信息，準(zhǔn)確關(guān)聯(lián)相關(guān)知識(shí)，快速形成對(duì)問(wèn)題的正確表征。

2 初中生物學(xué)問(wèn)題表征常用方法及應(yīng)用

為了方便討論，將學(xué)生需要解決的問(wèn)題分為2 類，一類是課堂學(xué)習(xí)任務(wù)，另一類是應(yīng)用知識(shí)解題。課堂學(xué)習(xí)任務(wù)具有一定的綜合性，需合作并展開解決問(wèn)題的過(guò)程；應(yīng)用知識(shí)解題，更多傾向于學(xué)生獨(dú)立思考的過(guò)程。這2 類問(wèn)題需要的問(wèn)題表征方法既有共性，也有不同。

2.1 標(biāo)注關(guān)鍵信息 這是解題最常見(jiàn)的策略之一，主要指向?qū)W生的字面表征，要求學(xué)生捕捉并理解問(wèn)題中的關(guān)鍵詞句。教師經(jīng)常強(qiáng)調(diào)在解題時(shí)應(yīng)標(biāo)注關(guān)鍵信息，但很少概括哪些是關(guān)鍵信息。實(shí)際上，學(xué)生真正困惑的是“哪些是關(guān)鍵信息？”關(guān)鍵信息是指題目情境中與答題有關(guān)的信息，選擇題往往涉及具體生物、約束條件、圖注信息、問(wèn)題落點(diǎn)等；非選擇題中信息更豐富，以科學(xué)探究類試題為例，往往涉及研究目的、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)變量、研究步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖表等。

例1，黃豆種子在萌發(fā)過(guò)程中，胚根發(fā)育成幼根需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要來(lái)自（ ）。

A.胚芽 B.胚根 C.胚乳 D.子葉

例1 是一道簡(jiǎn)單的選擇題，起始條件是“黃豆種子”“胚根發(fā)育成幼根需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)”；要解決的問(wèn)題是“營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)自哪里？”學(xué)生正確表征問(wèn)題時(shí)需進(jìn)行如下轉(zhuǎn)換：①黃豆是雙子葉植物；②黃豆種子的營(yíng)養(yǎng)主要儲(chǔ)存在子葉中；③胚根發(fā)育成幼根發(fā)生在種子萌發(fā)過(guò)程中。其中，關(guān)鍵信息是“黃豆是雙子葉植物”，一旦誤判就可能錯(cuò)答。

不同水平學(xué)生的字面表征能力有顯著差異，教師指導(dǎo)策略應(yīng)有不同。尤其是文字量較大的非選擇題，對(duì)于優(yōu)秀學(xué)生來(lái)說(shuō)，可在首次快速瀏覽題目時(shí)做一部分標(biāo)注，再結(jié)合設(shè)問(wèn)補(bǔ)充、確定關(guān)鍵信息；對(duì)于學(xué)習(xí)水平中等或較低的學(xué)生，應(yīng)先通讀題干，了解概要，再?gòu)膯?wèn)題出發(fā)有針對(duì)性地閱讀和標(biāo)注，甚至還需多次閱讀才能有效定位。研究表明，學(xué)生的字面表征能力與其閱讀能力相輔相成[2]。教師應(yīng)通過(guò)有針對(duì)性的訓(xùn)練提升學(xué)生科學(xué)閱讀的能力，使其掌握標(biāo)注信息的方法，提升問(wèn)題表征的速度和準(zhǔn)確性。

不同的試題呈現(xiàn)方式及標(biāo)注關(guān)鍵信息的策略不盡相同。例2 以圖解形式呈現(xiàn)資料，信息量較大。在快速通讀、大致了解內(nèi)容后，應(yīng)通過(guò)設(shè)問(wèn)反向閱讀，才能有針對(duì)性地標(biāo)注有效關(guān)鍵詞。

例2（2020 年福建省生物學(xué)中考第29 題），人類社會(huì)的發(fā)展史也是人類與傳染病的斗爭(zhēng)史。閱讀資料（圖1）并回答（問(wèn)題略）。

圖1 2020年福建省生物學(xué)中考第29題圖

2.2 運(yùn)用圖解分析 學(xué)生用圖解理解問(wèn)題的方式即圖解表征。在課堂學(xué)習(xí)和解題中均可運(yùn)用圖解進(jìn)行問(wèn)題表征。較常用的概念圖、思維導(dǎo)圖能幫助學(xué)生建立與解決問(wèn)題有關(guān)的概念、方法之間的相互聯(lián)系，提高解決問(wèn)題的水平。一般來(lái)說(shuō)，學(xué)生繪制的圖解越豐富概念表征的水平越高。

例3 是在復(fù)習(xí)課中設(shè)計(jì)的一個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生綜合所學(xué)知識(shí)為菜農(nóng)提高大棚番茄產(chǎn)量提出建議。學(xué)生在問(wèn)題表征時(shí)，首先，要明確問(wèn)題的起始狀態(tài)是在“溫室大棚”種植番茄，目標(biāo)狀態(tài)是“提高產(chǎn)量”；其次，在符合起始狀態(tài)條件下，圍繞提高產(chǎn)量這一目標(biāo)分析相關(guān)因素。多數(shù)學(xué)生能聯(lián)想到“提高光合作用強(qiáng)度”，部分學(xué)生能聯(lián)想到“降低呼吸作用強(qiáng)度”，其他因素則很容易被忽略。

例3，菜農(nóng)李伯伯在溫室大棚中種植番茄，如何提高番茄產(chǎn)量？請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)為李伯伯提幾點(diǎn)合理建議。

本例中，學(xué)生對(duì)于“提高產(chǎn)量”問(wèn)題的認(rèn)識(shí)是籠統(tǒng)、模糊的，經(jīng)小組討論逐漸完善圖解（圖2），將該主問(wèn)題分解為提高光合作用強(qiáng)度、降低呼吸作用強(qiáng)度、選擇優(yōu)良品種、合理施肥、防控病蟲害、松土及防澇等子問(wèn)題，激活與子問(wèn)題相關(guān)的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，并針對(duì)每個(gè)子問(wèn)題提出具體措施?？梢?jiàn)，圖解表征有助于學(xué)生激發(fā)思維、拓展角度，問(wèn)題表征越清晰、準(zhǔn)確，越有利于解決問(wèn)題。

圖2 提高大棚番茄產(chǎn)量的分析圖解

在教學(xué)過(guò)程中，教師可通過(guò)示范指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用不同的圖解將解決問(wèn)題的過(guò)程可視化，幫助學(xué)生在不同情境下靈活運(yùn)用，例如，在表征遺傳信息傳遞過(guò)程時(shí)運(yùn)用簡(jiǎn)易遺傳圖解；在表征不同類群生物特征時(shí)使用韋恩圖；在分析生物分類時(shí)采用二分法圖解等。教師還可通過(guò)分析學(xué)生所表征的圖解，掌握學(xué)生思維困難的節(jié)點(diǎn)，有針對(duì)性地提高學(xué)生的圖解表征能力。

例4，農(nóng)業(yè)部門在玉米產(chǎn)區(qū)推廣“糧改飼”，將全株青貯玉米制成飼料，解決糧食玉米供過(guò)于求和優(yōu)質(zhì)飼料不足的問(wèn)題，并有效控制焚燒玉米秸稈造成的大氣污染。請(qǐng)從環(huán)境保護(hù)和物質(zhì)循環(huán)的角度分析，青貯玉米作為飼料提供給牛、羊的好處。

例4 中，題干從環(huán)保角度提供了直接信息，學(xué)生比較容易作答。物質(zhì)循環(huán)角度的問(wèn)題表征如圖3 所示。

圖3 從物質(zhì)循環(huán)角度分析青貯玉米飼料

通過(guò)圖解可知，自然狀態(tài)下，玉米長(zhǎng)久堆放可被細(xì)菌、真菌等微生物分解，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)；如果被牛、羊取食、消化，可促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)；同時(shí)，玉米通過(guò)光合作用積累的物質(zhì)和能量，部分進(jìn)入牛、羊的體內(nèi)，物質(zhì)和能量被再次利用。這樣，從物質(zhì)循環(huán)的角度至少可分析得出2 個(gè)好處：①促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)；②提高能量利用率，使能量流向有利于人類的方向。上述圖解中，表征困難的學(xué)生往往容易缺失其中一條或數(shù)條，教師可根據(jù)學(xué)生的表征有針對(duì)性地指導(dǎo)。

2.3 使用數(shù)學(xué)符號(hào) 將情境信息轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)符號(hào)或公式以理解問(wèn)題的方式，稱為數(shù)學(xué)表征，常用于實(shí)驗(yàn)情境的題目。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析、轉(zhuǎn)化，學(xué)生理解問(wèn)題初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)之間的邏輯關(guān)系。

例5（2018 年福建省生物學(xué)中考第25 題改編），將某植物分別置于溫度為20℃和25℃的密閉環(huán)境中，均先持續(xù)光照12 h 后，測(cè)得光照下密閉環(huán)境中二氧化碳（CO2）的減少量；然后黑暗處理12 h 后，測(cè)得黑暗時(shí)密閉環(huán)境中CO2的增加量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1。

表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

請(qǐng)回答：

1）光照12 h 后，植物光合作用消耗的CO2總量較大的是 組。

2）24 h 后，植物積累有機(jī)物較多的是 組。

本題的情境較為復(fù)雜，教師可指導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行問(wèn)題表征：①將表格中“光照12 h CO2的減少量”設(shè)為M，“黑暗12 h CO2的增加量”設(shè)為N，根據(jù)題意，明確M、N都是實(shí)際測(cè)得的值。②假設(shè)光合作用12 h 消耗的CO2總量為X，呼吸作用12 h 產(chǎn)生的CO2總量為Y。默認(rèn)24 h 植物呼吸強(qiáng)度不變，則根據(jù)題意，Y=N，X=M+Y=M+N。

第1 小題問(wèn)“光照12 h 后，植物光合作用消耗的CO2總量”，即X，所以應(yīng)比較“M+N”的值，答案為乙組。第2 小題問(wèn)“24 h 有機(jī)物積累”，即“光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物總量－呼吸作用消耗的有機(jī)物總量”，可轉(zhuǎn)化為CO2的變化分析，即“光合作用消耗的CO2總量－呼吸作用產(chǎn)生的CO2總量”，植物光合作用消耗的總量為M+N，24 h 呼吸作用產(chǎn)生的CO2總量為2 倍的N，因此，第2 小題應(yīng)比較“M+N-2N”，即“M-N”，答案為甲組。

將題目信息轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)符號(hào)，結(jié)合生物學(xué)概念原理，能較清晰地表征問(wèn)題的已知條件及限制因素，例如，將本題的時(shí)間、光照等因素，建立已知和未知之間的正確邏輯關(guān)系，使問(wèn)題得以解決。

初中生物學(xué)探究類題目往往涉及較復(fù)雜的信息，可結(jié)合圖解和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，圖解用于分析題干中原理、步驟等關(guān)鍵信息，數(shù)學(xué)符號(hào)用于分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，除了以數(shù)學(xué)符號(hào)代表外，還可采用直方圖、曲線圖、餅圖等形式，使數(shù)據(jù)表征直觀化。

2.4 編制信息分析表 學(xué)生接觸到一個(gè)新問(wèn)題情境時(shí)，首先要界定問(wèn)題，分析已知和需要知道的信息，才能形成解決問(wèn)題的方案。例6 是一項(xiàng)課堂學(xué)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)論證自己的觀點(diǎn)。為此，學(xué)生需要調(diào)動(dòng)已有的知識(shí)、方法，通過(guò)繪制問(wèn)題表征圖解形成思路（表2）。

表2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路分析

例6，二氧化碳是否為光合作用必需的原料？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明你的觀點(diǎn)。

教師可通過(guò)不完全示范、巡視指導(dǎo)等幫助學(xué)生深度、全面分析。所謂不完全示范，就是在分析表中提供部分分析角度和信息，說(shuō)明其用意，以便學(xué)生模仿完成其他部分。此外，在巡視過(guò)程中，教師可采用啟發(fā)性、激勵(lì)性語(yǔ)言加以引導(dǎo)，例如，“我們已學(xué)習(xí)的……與此是否有相似之處？”“如果想要……應(yīng)該先知道什么？”“這個(gè)方法抓住了解決問(wèn)題的關(guān)鍵”等，為正確表征問(wèn)題予以必要的支持。

總之，教師應(yīng)重視通過(guò)具體方法引領(lǐng)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生問(wèn)題表征能力的訓(xùn)練，并將這種訓(xùn)練持續(xù)融入學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程。養(yǎng)成良好的問(wèn)題表征習(xí)慣并非一朝一夕之事，只有在日常學(xué)習(xí)中經(jīng)常面臨解決問(wèn)題的需求，不斷親歷問(wèn)題表征過(guò)程，學(xué)生才能真正提升解決新問(wèn)題的信心和能力。