基于问题解决的教学设计研究

湖南师范大学研究生课程论文

论文题目 基于问题解决的教学设计研究 课程名称 教学设计流派 姓 名 吴淑静 学 号 [1**********]5 专 业 教育技术学 年 级 12级 学 院 教育科学学院 日期(年月日) 2013-08-10

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湖南师范大学研究生处制

基于问题解决的教学设计研究

摘要：问题解决是人类高级思维活动的过程和高级形式学习的过程。教育的主要目标之一是帮助学生成为更有效的问题解决者，即在遇到新异问题时，能够生成有用的、独到的解法。基于 “问题解决”的教学设计以整体、综合的思维方式组织课程内容, 使学习与具体问题解决过程相一致, 为实现教学目标提供了一种动态、融合的机制。本文以基于问题解决背景对其教学设计的思路、原则和环节进行探讨，进而提高学生问题解决能力。

一、基于问题解决的教学现状和反思

教育的主要目标之一是帮助学生成为更有效的问题解决者，即在遇到新异问题时，能够生成有用的、独到的解法。我国的中学学科教学大纲、学科课程标准也都明确规定，要培养学生的分析和解决实际问题的能力。但是，如何培养解决问题的能力? 对此，教学实践似乎很难走出问题解决难学难教的阴影，于是“素质教育轰轰烈烈，应试教育扎扎实实”，“题海战术”屡批屡用，师生苦不堪言，这正是目前我国基于问题解决的教学现状。 问题解决教学困境产生的原因很多，从教育心理学理论的指导方面来看，大致存在两方面的原因：（1）问题解决的教学缺乏教学设计理论与方法的指导。在以往的教学中没有将问题解决作为一种有别于概念、规则的学习结果，一直将其作为隐性课程的一部分来看待， 为此对于问题解决的教学设计研究也很少， 造成了由于缺乏理论与方法的指导，使得问题解决的教学出现质量不高的局面。随着研究的深入，我们对问题解决的认识逐渐明朗起来，问题解决作为一种高级的学习结果， 应该对此进行专门研究。问题解决是一种高级复杂的学习过程， 涉及领域知识、结构知识、扩充技能、元认知、动机与态度等方面知识的综合运用，掌握了概念、规则的学习并不等于学会了问题解决，为此作为一种有别于其他学习结果的学习内容， 在学习的规律、学习的内外部条件设计中都会呈现出自身的特点与要求，如果将概念、规则教学的研究成果简单地转嫁于问题解决的教与学， 是非常不合理的。（2）对问题解决的教学设计过于简单化与程式化。心理学中有关问题解决的实质及问题解决的技能获得的探索已有很长的历史，特别是在计算机网络时代，技术的发展为问题解决的学习提供了多种途径与方法。这些有利的条件都为问题解决教学提供了参照与支持。但是在具体的问题解决教学中，现成的理论与模式必须与具体的学科教学整合，根据学科特色总结其特殊性和规律性，既不能将心理学中的理论和模式直接移植过来，生搬硬套地加以运用，简单地理解为心理学中的术语加上学科的例子即为问题解决的理论与实践的结合，也不能对问题解决的教学设计理解为程式化的设计过程，问题解决的教学设计也是在现有模式的指导下，可以灵活地加以应用。

二、基于问题解决的教学设计理念

自 20 世纪 80 年代以来， “问题解决”作为一种新的教育理念；被广泛应用于数学教育领域。G ·波利亚( Gourge Polya) 是让“问题解决”走进教学领域的有力倡导者。1980 年美国数学教师协会在 《关于行动的议程》( An Agenda of Action ) 中提出；“必须把问题解决作为学校数学教育的核心”。此后，世界各国纷纷响应，都把提高学生的问题解决能力作为数学教育的目标之一。问题解决在教学中的应用特点可归纳为：第一，让学生通过问题解决的实践活动来组织学习，基于问题解决的数学学习是以能力为本位的，而不是以知识为本位的；第二，通过问题解决尤其是具有实践意义的问题的解决，让学生充分认识学习的意义，并逐步树立起学习的信心；第三，强调问题解决过程本身的价值，重视数学的内在逻辑过程、学习者的经验和体验；第四，坚持学校教育的最终目标在于提高学生的问题解决能力，强调以学生的学习为中心，让学生主动参与，学会数学地思考，发展数学创造性思维能力。

教学设计是根据教学对象和教学内容，确定合适的教学起点和终点，将教学诸要素有序、优化地安排，形成教学方案的过程。教学设计必须确定教学目标，组织教学内容，优化教学过程，把握教师和学生的特点及经验，评价和调控教学质量等。将“问题解决”引入教学，将学生的学习置于复杂的问题情境中，可以有效地激发和调动学生的学习动机。同时，要以整体、综合的方式组织课程内容，以加强问题解决学习的系统性和内在逻辑性，提高问题解决的整合效益，通过解决问题让学生理解和掌握数学问题背后的知识及相关知识之间的内在联系，促进学生知识、技能和能力的有效迁移；改变传统教学设计中教学目标重视客观性忽视行为化和可操作性、教学过

程重视单向传递忽视生成性和选择性、教学评价重视学生的知识掌握而忽视其发展的弊病，让学生学会数学地思考和解决问题，获得灵活的数学知识和高层次的问题解决能力，增强自主学习、终生学习的意识和能力。

1.“问题解决”是教学设计的逻辑起点

强调以问题为导向，基于“问题解决”进行教学设计。通过呈现真实情景中的实际问题，激发学生的问题意识，鼓励学生积极探索问题解决的方法。问题解决是教学设计的起点和归宿，教学过程实质是学生在问题解决中认知能力和问题解决能力不断提升的过程。

2.教学的核心是培养学生的问题解决能力

基于问题解决的教学力图改变传统教学重知识传递、学生学习重知识获取、学科知识界限分明等弊端，强调有效教学和学生有意义的学习，重视培养学生综合运用知识解决实际问题的能力，围绕培养学生的问题解决能力开展教学活动。

3.问题解决认知过程体现课程的综合性和行为化

基于问题解决的教学设计重视课程内容的整合和知识的问题化处理，强调通过问题启动学习过程，激活学生原有的知识经验，活化知识。问题解决的过程是学生综合运用各种知识，进行策略、方法选择和取舍的行为化过程，问题解决中认知的整合和归纳过程也是生成具有综合性特点的课程过程。

4.问题解决过程是主体主动认知的过程

传统教学中的问题通常是既定的、客观的、抽象的，难以激发学生解决问题的内部动力。基于问题解决的教学力图通过开放性问题情境和问题解决过程的设计，激发学生的好奇心、求知欲。问题解决过程的可选择性和生成性，为学生创造了广阔的思维空间，学生的主体意识和创新意识得到不断强化。

5.教师是问题解决活动的引导者和促进者

基于问题解决的教学强调让学生承担起学习的主要责任。教师通过设计开放性问题情境，引导学生围绕问题展开探究学习活动，利用师生共建的合作交流、多维互动的课堂教学交互平台促进学生学习活动的深入开展。

三、基于问题解决的教学设计原则

1.整体性和结构化

围绕课程目标对现有课程资源进行有效开发和重组，以整体的、综合的思维方式组织课程内容，重视知识体系的内在联系和多重关系，以优化学生认知结构，求得知识和能力的整合效应和有效迁移；充分考虑课程的层次性和结构化，促进学生学习活动诸方面的内在联系、相互协调和整体发展。

2.预设性与生成性

预设性对课程的实施起定向、导航作用，它可以避免学习活动的形式化和严重偏离目标的现象；如果预设性太强，也会出现教师“牵着”学生走的现象课程的生成性要求为学生提供可选择的内容以及多层次、多类型的数学活动，以满足学生对不同学习内容和学习过程的需要，展示个体的思维特点及创造力。预设性通常体现在问题解决的目标规划和宏观定向方面，选择性和生成性则发生在具体问题的认知解决过程中。

3.探究性和有效性

以“问题”为起点，以“探究”为过程，追求数学学习的有效性。探究是指教师不把构成教学目标的有关概念和认知策略直接告诉学生，而是创造一种适宜的认知合作环境，让学生通过探索发现有利于开展这种探索的学科内容要素和认知策略。问题解决能够有效地激发学生的内在学习动机，培养其独立自主意识和创新精神。需要注意的是，必须纠正教学中过度追求重复人类发现过程而使学习效率低下甚至严重偏离教学目标的现象，注重教学活动的绩效，追求有效教学。

4.主导性和主体性

遵循“教师主导、学生主体”的教学原则，一方面，教师要通过对课程资源的有效整合进行教学设计；另一方面，要让学生从问题入手自主处理信息，通过相互讨论和自我反省获得知识。教师要进行预先的教学设计和具体的学习指导。同时，充分发挥小组学习共同体的作用，让学生共同承担起责任和任务，建立多边多向的交流和合作共建关系，满足学生自主学习和有差异学习的需要，使每一位学生都能参与到学习过程中来。只有发挥学生的自主性，教师的主导与促进作用才能真正落实到位。

四、基于问题解决教学设计环节

教学设计过程可以归结为解决三个问题：“我要去哪里？”；“我如何去那里？”；“我怎样判断我已到了那里？”(R.Mager，1968) 。依据目标导向教学理论，教学设计过程包括相继完成的四个环节：（1）明确并陈述教学目标，回答第一个问题；（2）分析学习任务；（3）选择教学方法与教学媒体，这两个环节可解决第二个问题；（4）评价学习结果，用于回答第三个问题。

（一）明确并陈述教学目标

由于问题解决及其学习的复杂性，决定了问题解决能力的形成与发展的长期性，故问题解决的教学目标应该是具有整体性、连续性的目标体系。中学毕业时要达到的最终目标由国家及地方政府制订的教学大纲、课程标准明确规定，而其分解则可由任务分析按两个维度进行。例如，高中物理问题解决的教学目标，横向可分解为力学、热学、光学、电学等各分支的教学目标，纵向包括各学期、阶段、章节、课时目标等。

在此，首先有一个什么可以作为问题解决的教学目标的问题，即什么可教的问题。May-er(1994)区分了狭义与广义的问题解决教学目标。据狭义的界定，问题解决教学目标是促进学生在只含常规问题(即完全相同或非常相似于学生在教学中所遇到的问题) 的保持测验中的操作。采用广义的界定，则间题解决教学目标在于促进学生在包含非常规问题(如学生先前未做过的题目) 的迁移测验中的操作。他认为“为迁移而教”的广义观比“为保持而教”的狭义观更符合间题解决的定义。因此，可将问题解决教学恰当地定义为教学生解决以前未解过的问题。而迁移研究发展到现在，人们已开始怀疑一般知识迁移与特殊知识迁移的对立，注意到一般与特殊知识在人类认知过程中的相互作用，提出应将一般策略知识教学与具体的领域知识教学结合起来。总之，在这一方面仍有许多问题需要进一步研究。我们应参照已有的研究成果，制定出切实可行的教学目标。另外，教学目标尤其是课时教学目标表述应适当具体，可用观察、测量的语言明确陈述学生学习后应习得解决什么问题的能力或成分技能，以及达到什么水平。

(二) 分析学习任务

由于问题解决及其学习、教学的复杂性，问题解决学习任务分析包括如下几个步骤：（1）确定学生的原有基础。（2）分析问题解决所涉及到的各种知识和问题解决过程。（3）分析知识的组织结构与问题图式。

1.确定学生的原有基础

依据认知心理学与建构主义的观点，学生的已有知识对于新的学习起着至关重要的作用。正如奥苏伯尔所说，学生的已有知识是影响学习的唯一最重要的因素，是组织教学的依据。因而，首先应当分析学生的与要学的问题解决有关的原有知识—有关的陈述性知识、程序性知识、认知策略及元认知、知识的组织情况、学习方法与学习动机等。既要分析原有知识是否巩固和清晰，以及与新知识的关系，更要分析原有经验是否与科学知识相矛盾。

2.分析成分与过程

认知心理学的研究表明，成功地解决问题必须具有：陈述性知识、程序性知识、问题情境特征知识和策略知识。这些知识，在问题解决中分别起着不同的作用，并且相互作用。对此，可依据加涅的智慧技能层次论分析问题解决学习的必要条件(使能目标) 及支持性条件。信息加工心理学家一般把问题解决过程分为四个阶段：1. 表征问题；2. 制订解题计划；3. 执行解题计划；4. 监控与调节。因此，需要分析其中各个阶段所要求的特殊技能技巧及学习条件。研究表明，构建恰当的问题表征是解决问题的关键。在解难题时，专家总是构建了有用的问题表征时才着手解题。熟练的解题者在解决问题的过程中，常常应用选择编码、选择结合与选择比较等元认知过程修改其心理表征。而对新手则需进行长期的专门教学。因此应加强这方面的分析。

3.分析图式

专家新手比较等研究表明，知识的结构性是学习与能力的核心。知识结构与认知过程之间存在着强有力的相互作用，因而应据此思考高水平胜任力问题。在解决问题的过程中，知识的组织性质是问题表征和知觉模式的基础，决定着问题表征的质量，进而决定进一步思维与学习的效能。研究发现，从表面水平的问题表征向深层结构表征的转化与领域专长同步生成。而初学者的学习困难往往可归因于其知识的组织特征。问题图式围绕原理或基本概念(如安培定律) 组织。每一问题图式都包含陈述性知识、程序性知识及典型的问题情境的特征要素；而层级组织则以物质和场作为两个最高水平的概念。他们的结论是两者互补而不矛盾。并且认为，问题图式是一种新手可用以组织知识以便应用的有效方式。因此，在分析学生的原有知识、分析学习任务时，应特别注意知识的结构性，关注问题图式的形成与发展。

(三) 选择教学策略与媒体

任务分析是优秀教学设计的必要条件，但不是充分条件(Jonassen，1999) 。好的教学设计还要求恰当选用教学策略与媒体等条件，从而为学生的学习创设优良的外部环境。应当指出的是，教学研究积累至今，教学方法、教学模型琳琅满目；随着现代教学技术的发展，尤其是多媒体、网络技术的发展，可供选用的教学技术产品更是令人眼花缭乱。笔者认为它们各有所长、所短，我们应当根据教学需要用其所长，避其所短，综合运用多种方法、媒体。就问题解决教学而言，应根据问题解决成分技能教学、知识整合与问题图式教学的需要，选用恰当的教学策略与媒体。

1.改进问题解决成分与过程的方法

依据学生的知识基础分析结果，在进行问题解决教学之前，首先应检查学生是否掌握了有关的从属概念、规则、图式和问题情境知识等。若有缺漏，须进行补救教学。如果查明学生的头脑中存在与所教内容有关的错误观念，还需要引用针对错误观念的特殊教学程序。依据成分与过程分析的结果，问题解决教学可分解为一些专门针对所需成分、过程的课时。Jonassen(1997)的结构良好的问题解决教学设计模型，就是专门针对解题过程所提出的。他提出的教学步骤是：(l)复习先决条件成分—概念、规则与原理。(2)呈现问题领域的概念模型或因果模型。

(3)出示样例。(4)呈现练习问题。(5)支持搜索解法。(6)反思问题状态与问题解法。

2.促进知识整合

为了帮助学生形成层级知识结构，应通盘考虑教学过程。加强促进知识之间联系的教学。为此，可选用奥苏伯尔的“先行组织者”技术。Novak(1990)依据奥苏伯尔的理论开发了概念地图技术，据称是帮助学生组织观念的有效工具。教师教学生画“地图”以连接其观念。学生在与教师相互作用的过程中，便获得了对于科学现象的更为整合而健全的理解。Linn 等(1996)总结了三种促进知识整合的主要方法：(l)提供表征或心理模型作为科学信息的组织者；(2)识别模型、程序、图式或供描摹的图样，作为要组织的信息的组块；(3)通过提供整合辅助，如概念地图，以鼓励对信息进行自主地组织。另外，鼓励反思亦可促进知识整合。

3.建构主义取向的方法

建构主义是认知主义的进一步发展，是近来颇为流行的、迅速扩大影响的理论。尽管在建构主义旗帜下存在着许多不同的观点，但建构主义者都强调，学习是学生主动建构的过程。多数建构主义者都同意学习有四个特征：

(1)学习者建构他们自己的理解；(2)当前的理解决定所建构的新知识；(3)社会交互作用促进学习；(4)有意义学习出现在真实学习任务中。依据这种学习观，建构主义取向的问题解决教学观主张，从下列五个方面帮助学生成为更好的问题解决者：(l)利用社会交互作用。鼓励学生在解题期间互相讨论与分析问题能增加理解，促进迁移。

(2)在有意义的情境中呈现问题。将问题嵌入真实的任务情境之中，可显著提高问题解决能力。(3)提供发现问题练习。界定问题对于解决问题最为重要，而学生常常没有机会练习发现并识别问题，这是应该改变的。(4)为问题解决新手提供支架。“设置支架”，指教师在新手试图解决具体问题时给予支持。(5)教一般问题解决策略。教师可通过出声思维进行示范，帮助学生采用一般策略进行思维。

（四）学习结果的评价

如何证明学生是否实现了预期的理解性学习目标？这是在教学实施前必须明确的问题。教师(设计者) 应根据已确定的理解性学习目标、学习的不同内容和不同阶段、学生的理解能力和接受水平，确定相应的理解性评价的系列标准和方式。评价标准要能反映出所评价内容的深度和广度。评价的方式有口头提问、观察、日常性的考试和考查、开放性的提问、通过实践运用加以评定以及学生的自我评价等。不同理解层次的学习内容需要不同的评价标准和方式。对于需要理解或持久理解的内容的评价，更应在实践性任务中看学生能否灵活地运用所学的知识解决问题。理解性评价标准和评价方式的确定不仅使评价学生的学习效果有了依据，使教师的教学目标和重点更加明确，而且使后续对学习活动的设计有了明确的方向。

评价包括形成性评价和总结性评价, 评价应贯穿于整个教学设计的始终。通过形成性评价及时发现问题并提供矫正处方, 以达到调节和完善教学活动的目的。通过总结性评价评定学生对预期学习目标的达成情况，总结存在的问题，吸取经验和教训。评价随时可以进行，但在单元教学中，设立几个重要的反思点是必不可少的，可以使学生和教师对自己的行为、学与教的效果有着清醒的认识。这几个重要反思点一般设在单元学习的开始、途中(单元中核心内容学习完毕) 、结束之时。通过师生在这些反思点上的自我评价，及时调整、修正设计方案中不合

理之处，矫正师生的行为，使教学活动朝着正确的方向前进。

参考文献：

[1] 梁平. 论问题解决的教学设计[N].华东师范大学学报(教育科学版) ，2000. （6）

[2] 徐英俊. 教学设计[M].北京:教育科学出版社,2001. 71.

[3] 朱德全. 基于问题解决的教学处方设计[J].高等教育研究，2006，（5）

[4] 陈小君. 基于问题解决的教学探讨[J].研究探索. 教学研讨.

[5] 胡小勇, 祝智庭. 问题化教学研究纵览:理论与流派[J].中国电化教育,2005,(2).

[6] 张筱兰. 基于问题解决的协同发展学习设计[J].电化教育研究，2006，（5）.