（课程与教学论专业论文）中学生物新课程中问题解决教学模式的应用研究.pdf

摘要 如何培养学生的问题解决能力是我国基础教育课程改革的重要内容。新课程注重学 生通过解决学科问题以及与学科相关的生活实际问题，获得新知识和信息。因而，倡导 学生“主动参与、乐于探究、勤于思考”，通过问题解决教学模式的应用，使学习成为 一种探索的行动或创造的过程。通过改革教学模式，从而影响学生的学习方法，突出交 流与合作、创新精神与实践能力的培养。 英国、美国、加拿大和日本等均已把提高学生问题解决的能力作为教育的主要目标 之一。 我国的问题解决研究发展也比较迅速。近年来，随着人们对问题解决认识的提高及 概念的转变，对于这一方面的研究正在逐渐深入，尤其是对问题解决在数学学科领域应 用的研究已经取得了很大的进展，但是在生物教学中的应用则起步较晚。重视学生问题 解决能力的培养是我国基础教育改革和发展的重要内容，更是生物新课程的要求。 本文结合当前生物科学的发展趋势，采用文献综述法、案例分析法，查阅了大量文 献资料，总结了有关问题的相关观点和理论依据，研究问题解决教学模式在中学生物教 学中的应用问题，探讨学科结合点和相应措施，通过问题解决教学模式在中学生物教学 中应用的研究，明确在新课程背景下，如何改变学生的学习方式，培养学生“学会学习” 以及社会适应能力。本文主要研究了以下三种问题解决教学模式及其在中学生物教学中 的应用： 1 、以科学概念的获得为目的的问题解决教学模式 2 、以科学方法的获得为目的的问题解决教学模式 3 、以问题意识的培养为目的的问题解决教学模式 论文运用心理学和教学论的理论分析了问题解决教学模式对培养学生观察能力、迁 移能力、思维能力等素质的作用，详细地叙述了具体的操作程序，并对教师如何应用问 题解决教学模式进行教学提出了一些建议。 关键词：普通中学；生物科学：课程；教学模式 a b s t r a c t t h ea b i l i t yo f p r o b l e m - s o l v i n ga m o n gs t u d e n t si s t h ei m p o r t a n ta s p e c to fn e wc o u r s e r e f o r mi no u rn a t i o na n di st h eb a s i c r e q u i r e m e n t sf o rc i t i z e ni ns o c i e t y w i t ht h ef a s t e rs p e e d o f k n o w l e d g eu p d a t i n gi nm o d e m i n f o r m a t i o ns o c i e t y , i ti sn e c e s s a r yf o rs t u d e n t st oa c q u i r e n e w k n o w l e d g ea n di n f o r m a t i o nb yr e s o l v i n gt h ec o u r s ep r o b l e m sa n dt h ea c a d e m yr e l a t e d p r o b l e m si nd a i l yl i f e t h e r e f o r e ，t h em o t i o no fp a r t i c i p a t i o ni n i t i a t i v e l y , i n q u i r ec h e e r f u l l y , t h i n k i n gf r e q u e n t l ys h o u l db ep r o m o t e di nt h en e w c o u r s et ot r e a tt h es t u d ya st h ed i s c o v e r y m o v e m e n ta n dt h ec r e a t i v e p r o c e s sb y t h ea p p l y i n go f p r o b l e m - s o l v i n g t e a c h i n gm o d e l ，w h i c h c a nm a k eg r e a ti m p a c to ns t u d ym e t h o da n dt r a i n i n go fc o n u n u n i e a t i o nm a dc o o p e r a t i o n ， i n n o v a t i v e s p i r i ta n dp r a c t i c ea b i l i t y i ti sc o m m o ni n b r i t a i n , a m e r i c a ，c a n a d aa n dj a p a nt or e g a r dt h ep r o b l e m s o l v i n g a b i l i t ya st h em a i ns t r e a ma n d t h ep r i m a r yt a s ki nc u r r e n te d u c a t i o n ，a n da l s oi ti so n eo ft h e m a i ne d u c a t i o n a lt a s k st oi m p r o v et h ea b i l i t yo f p r o b l e m s o l v i n ga m o n gs t u d e n t s t h e r ei s g r e a td e v e l o p m e n to ft h ep r o b l e m - s o l v i n ga b i l i t yi nc h i n a ，a n dr e c e n t l yt h e i n t e n s i v er e s e a r c ho ft h ep r o b l e m s o l v i n ga b i l i t y ，e s p e c i a l l yt h ea p p l i e dr e s e a r c ho fi ti nt h e f i e l do fm a t h e m a t i c st e a c h i n gh a sm a d eag r e a t e r p r o g r e s sw i t ht h ek n o w l e d g ei m p r o v e m e n t a n d c o n c e p ts h i f t i n g h o w e v e r , i ti ss l o w e ri nb i o l o g yt e a c h i n g t h e r e f o r e ，t h et r a i n i n go f t h e p r o b l e m - s o l v i n ga m o n gs t u d e n t si sn o to n l yt h ep r i m a r yt a s ko f b a s i ce d u c a t i o nr e f o r ma n d d e v e l o p m e n t i nc h i n a ，b u ta l s ot h en e w r e q u i r e m e n t s f o rb i o l o g yc o u r s e ，f u r t h e m l o r e t h et h e s i sc o m b i n e st h ec u r r e n tb i o l o g yd e v e l o p m e n t ，a d o p t st h em e t h o do fd o c u m e n t s s u m m a r i z i n ga n dc a s e - s t u d ym e t h o d ，c o n s u l t sal a r g ea m o u n to fd o c u m e n t s ，u t i l i z e st h ew e b r e s o u r c e s ，a n dm a k e sc o n c l u s i o n so f s o m er e l a t e dv i e w sa n dt h e o r e t i c a lf o u n d a t i o n ，t om a k ea r e s e a r c ho nt h et e a c h i n gm o d e l so ft h ep r o b l e m s o l v i n ga b i l i t yi nm i d d l es c h o o lb i o l o g i c a l t e a c h i n g ，a n df i n do u tt h el i n k a g eb e t w e e n r e l a t i v ec o u r s e sa n di t sm e a s u r e i nt h eb a c k g r o u n d o fn e w c o u r s e ，t h et h e s i sh a sa l s oc l a r i f i e dt h et a s ko fh o w t oi m p r o v et h el e a r n i n gm e t h o di n o r d e rt ot r a i n i n gt h es t u d e n t s g r a s p l e a r n i n ga n di t s a d a p t a b l ea b i l i t yi ns o c i e t y t h e r ea r e t h r e ek i n d so fp r o b l e m s o l v i n g t e a c h i n gm o d e l si n t h e a p p l y i n g m i d d l es c h o o l b i o l o g y t e a c h i n g ： 1a i m sa ts c i e n t i f i cc o n c e p t a c q u i r e dp r o b l e m s o l v i n gt e a c h i n gm o d e l 2a i m sa ts c i e n t i f i cm e t h o d a c q u i r e dp r o b l e m s o l v i n gt e a c h i n gm o d e l 3a i m sa tp r o b l e m r e l a t e dc o n s c i o u s n e s sa c q u i r e dp r o b l e m - s o l v i n gm o d e l t h et h e s i s a n a l y s et h ef u n c t i o no ft h ep r o b l e m s o l v i n gt e a c h i n gm o d e li nc u l t i v a t i n g s t u d e n t so no b s e r v i n ga b i l i t y , t r a n s f e r e n c ea b i l i t y , t h i n k i n ga b i l i t yi na c c o r d a n c ew i mt h e i i t h e o r yo fm o d e mp s y c h o l o g ya n dt e a c h i n gt h e o r y , s p e c i f yt h eo p e r a t e dp r o c e d u r e ，a n da l s o m a k e ss o m e a d a p t a b l et a c t i c sf o rt e a c h e r s ，i no r d e r t om a k eam u t u a ld i s c u s s i o n k e yw o r d s ：g e n e r a lm i d d l es c h o o l ，l i f es c i e n c e ，c u r r i c u l u m ，t e a c h i n gm o d e l l i t 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东北师 范大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同 志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：日期 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规 定，即：东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或其它复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：i ! 超指导教师签名：i 呈堑型丝 日期：翘：星日期：2 1 坐二 学位论文作者毕业后去向： 工作单位 通讯地址 电话 邮编 引言 学生问题解决能力的培养，是我国基础教育改革和发展的重要内容，也是牛物新课 程的要求。国务院关于基础教育改革与发展的决定提出要“充分利用各种课程资源， 培养学生收集、处理和利用信息的能力；开展研究性学习，培养学生提出问题、研究问 题、解决问题的能力。”2 0 0 1 年7 月颁布的全日制义务教育“生物课程标准”( 实验) 提出要“倡导探究性学习，力图改变学生的学习方式，引导学生主动参与、乐于探究、 勤于动手，逐步培养学生收集和处理科学信息的能力，获取新知识的能力，分析和解决 问题的能力，以及交流与合作的能力等，突出创新精神和实践能力的培养。” 问题解决能力也是现代社会对公民的基本要求，是一个社会成员所必须具备的能 力。现代信息社会知识更新速度快，学生在学校里所学知识进入社会后很快就需要更新， 甚至还未进入社会，就显得陈旧、过时，因此，学生必须通过解决学科问题以及与学科 相关的生活实际问题，获得解决问题的一般知识和能力，并将这种能力迁移到以后的生 活、工作和社会问题中。问题解决能力既是社会对未来公民的期望，又是社会对教育改 革的要求。 自1 9 8 0 年美国数学教师协会在关于行动的议程中提出“在解决问题方面的成 绩如何，将是衡量数学教育成败的有效标准”以后，世界各国纷纷响应，英国、美国、 加拿大和日本等均己把“问题解决”看作当前教育的主流及中心任务，把提高学生问题 解决的能力作为教育的主要目标之一。 我国的问题解决研究发展也比较迅速。近年来，随着人们对问题解决认识的提高及 概念的转变，对于这一方面的研究正在逐渐深入，尤其是对问题解决在数学学科领域应 用的研究已经取得了很大的进展，但是在生物教学中的应用则起步较晚。 回顾改革开放以来我国生物教育的发展历程，我们不难发现，长期以来教师在传授 生物知识和技能的同时，也比较重视培养学生解决问题的能力。但由于课程目标的局限， 加之“应试教育”的负面影响，问题等同于书面试题，不少试题既脱离学科发展和社会 实际，义有繁、难、偏之嫌，习题的“重复演练”现象十分严重，抑制了学生学习的主 动性和探究性，阻碍学生问题解决能力的提高和全面素质的发展。 新一轮基础教育课程改革要求重新审视问题解决教学在教育实践中的应用。本文结 合当前生物科学的发展趋势，研究问题解决教学模式在中学生物教学中的应用问题，提 出如何通过问题解决教学实现科学概念获得、科学方法获得和问题意识培养三个方面的 目标。通过问题解决教学模式在中学生物教学中应用的研究，明确在新课程背景f ，如 何改变学生的学习方式，培养学生“学会学习”以及社会适应能力。 第一章研究背景 一、主要概念界定 1 、问题( p r o b l e m ) “问题”这个概念含义很广。早在1 9 4 5 年，卡尔登克尔( k a r ld u n c k e r ) 就曾 提出有关问题的定义：“问题产生于当某一生物具有一个目标，但不知如何达到这一。目 标之时”。 美国哲学家杜威也指出，问题存在于人们遇到困难时。 目前西方心理学界比较流行的是由美国的纽厄尔和西蒙对问题所下的定义：“问题 足这样一种情境，个体想做某件事，但不能马上知道对这件事所需采取的一系列行动， 就构成问题。” 从现代认知心理学的观点来理解，问题不是发问或提问，而是指存在着至少一种目 标，然而却尚未找到达成目标的途径这样一种心理状态。因此，问题就是个人所面临的， 不能用已有的知识经验直接加以处理的那种情境。 简言之，问题就是尚未直接达到目标时所处的情境。 2 、问题解决( p r o b l e ms o l v i n g ) 卡尔登克尔( k a r ld u n c k e r ，1 9 4 5 ) 曾经这样解释“问题解决”：“当一个人不能 简单地通过行动从一既定的情景进入所求的情景时，就不得不进行思考”，而且“这种 思考的任务是设想出某些能成为现有情景与所求情景之间中介的行动”。 波利亚( p o l y a ，1 9 8 1 ) 将问题解决定义为“发现一种摆脱困难的途径，一种绕过 障碍物的途径，以达到无法在瞬间达到的目标”。 纽厄尔和西蒙1 9 7 2 年在开发计算机模拟的问题解决时将问题解决定义为寻求某一 问题的既定状态与目标状态之间的路径。 梅耶( m a y e r ，1 9 9 0 ，1 9 9 2 ) 则总结了问题解决定义的三个方面：问题解决是认知 性的，因为它发生在问题解决者的认知系统内部；问题解决是一个过程，因为它包含问 题解决者对知识的操作与应用；问题解决是可以指导的，因为问题解决者尝试去达到若 干目标。 因此，笔者认为问题解决就是由一定的情境引起的，运用有认知成分参与的一系列 的心理操作解决某种疑难的过程。 3 、教学模式( t e a c h i n gm o d e l ) 现代汉语词典把模式定义为“某种事物的标准形式或使人可以照着做的标准样 式。”在科学研究中，人们常常将“模式”看成是对某一过程或某一系统的简化与缩微 陈志伟，贾秀英：中学科学教育，浙江大学出版社2 0 0 1 。 2 式表征，以帮助人们能形象地把握某些难以直接或过于抽象的事物。1 在英语中，模式 和“模型”意义相同。苏联学者瓦托夫斯基在模型一书中认为模式是一个实体，又 是一种行动方式，它不仅提出未来的某个科学目的，而且说明达到这个目的的手段。英 国学者丹尼斯麦奎尔和瑞典学者斯文温德尔则从传播学角度将模式看作是“用图象 形式对某一事项或实体进行的一种有意简化的描述。”将“模式”一词引进教学研究中 来，目的在于解决教学理论和教学实践的关系问题。 在国外，较有影响的教学模式的定义是美国哥伦比亚大学的b 乔伊斯和m 威尔在 1 9 7 2 年出版的教学模式一书中将教学模式定义为：“构成课程的课业、选择教材、 提高教师活动的一种范型或计划。”标志着对教学模式的概念理论研究的发端。 另外安德鲁斯和古德森( d a n d r e w s & f g o o d s o n ，1 9 8 0 ) 也曾指出：“一种教学模式就是 一组综合性成分，这些成分能用来规定完成有效的教学任务中的各种活动和功能的序 列。” 在我国，关于教学模式的定义主要有以下几种观点。 ( 1 ) 教学模式是一种教学结构。如：“教学模式，又称教学结构，它是在一定的教 学思想指导下建立的比较典型和比较稳定的教学程式”( 于深德、朱学思，1 9 8 9 1 4 1 ) ；“教 学模式是人们为了特定的认识目的对教学活动的结构所作的类比的简化的假定的表达” ( 熊川武，1 9 9 3 1 6 ) 。 ( 2 ) 教学模式是教学过程的模式，或是一种有关教学程序的策略体系、教学式样。 如：“教学过程的模式，简称教学模式，它作为教学理论里的一个特定的科学概念，指 的是：根据客观的教学规律和一定的教学指导思想而形成的、师生在教学过程中必须遵 循的比较稳定的教学程序及其实施方法的策略体系”( 柳海民，1 9 8 8 1 5 】) ；“教学模式是 指具有独特风格的教学样式，是就教学过程的结构、阶段、程序而言的，长期的、多样 化的教学实践，形成了相对稳定的、各具特色的教学模式”( 刁维国，1 9 8 9 1 3 1 ) 。 ( 3 ) 教学模式属于教学方法的范畴，是教学方法或多种教学方法的综合。( 杨小微， 1 9 8 7 1 1 2 】) 。 基于以上认识，可以将教学模式定义为在一定教学理论或教学思想指导下，在实践 中所建立的比较典型的、稳定的教学程序或结构。 4 、问题解决教学模式( p r o b l e m - s o l v i n gt e a c h i n gm o d e l ) 问题解决教学模式的定义为“在教学过程中，教师通过有目的的提出系列的不同类 型的问题或任务，引导学生主动发现、积极探索、实践体验，解决问题，以便深层理解 并掌握和运用基本知识，实现从能力到人格的整体发展，成为有效的问题解决者的一种 教学模式。” 2 1 在当代和当前的教育界，为了突破在传统教学中只注重现成知识、技能的传授，而 忽视开拓和创新能力培养的缺陷，人们提出了一些很有价值的新型学习理念，如”发现 学习”、”探究学习”、”研究性学习“等等，许多人将它们等同于问题解决学习，不仅在 【。1 周小山，严先元：新课程的教学设计思路与教学模式，四川i 大学出版社，2 0 0 2 。 陈爱茁：课程改革与问题解决教学，首都师范人学出版社，2 0 0 4 。 3 概念上出现了混用的现象，而且在教学漫计、实施和评价方面都表现出较大的随意性， 难以达到合理的教学效果。下面对一些典型的与问题解决学习有关的概念加以分析。 2 0 世纪中期课程改革运动兴起和广泛传播的时期，美国的布鲁纳从掌握学科的基本 结构出发，大力提倡发现学习。所谓发现学习是就指人通过对自然、社会现象或文字材 料的观察、阅读，发现问题，搜集数据形成解释并对这种锯释进行交流、检验与评价的 过稗( 文吉人民教育2000 年第12 期) 。它是一种以发现新知识为目的的探究 学习。发现学习的一般过程是：( 1 ) 学生自己发现问题、提出问题，或自己创设问题 情境；( 2 ) 把这些问题分解为若干需要回答的问题，使自己体验到某种程度的不确定 性，以便激起探究，明确发现的目标或中心；( 3 ) 提出解决疑问的多种可能的假设或 答案，以便明确自己思考的方向，推测出各种结论；( 4 ) 收集和可用来下断语的有关 资料，尽可能提出发现的依据；( 5 ) 仔细审查这些资料，从而得出应有的结论；( 6 ) 用分析思维去证实结论，对假设或答案从理论和实践上进行检验、补充和修正，最后使 问题得到解决。由此可见，发现学习是以问题解决学习为基础提出的。 在布鲁纳大力提倡发现学习的同时，芝加哥大学的施瓦布从了解科学的性质出发大 力倡导探究性学习。所谓探究性学习是指学生在学科领域或现实生活的情境中，通过发 现问题、调查研究、动手操作、表达与交流等探究性活动获得知识、技能和态度的学习 方式，它包括科学探究、技术探究、社会探究、学习探究等不同的类型。探究性学习的 一般过程是：形成问题、建立假设、制定研究方案、检验假设、作结论。发现学习的整 个过程大致上相当于探究性学习的前两个阶段，因此，从这个意义上说，探究性学习包 括发现学习。探究性学习属于问题解决学习。问题解决学习体现知识问题化与问题解决 知识化的思想，以问题构筑教学的主题，以主题体现教学的精髓；而探究性学习离不开 问题，探究是在有效发现问题过程中的探究，也是有效解决问题过程中的探究。问题解 决学习有赖于教师对知识的活化，有赖于教师对问题情境的创设以及对问题的呈现方 式；而探究性学习有赖于学生对知识与认知背景的调用，有赖于学生对问题解决的认知 风格和学习方式。 所谓研究性学习泛指学生主动探究问题的学习，在目前的实践中，主要是指学生在 教师指导下以类似科学研究的方式获取知识、应用知识、解决问题。这种学习方式通常 要围绕一个需要探究解决的特定问题展开，所以也称之为“主题研究学习”。( 胡兴宏上 海教育科研20 0 0 年第l 期) 。研究性学习是一种特殊的探究性学习类型，是发现 探究和设计探究的综合。它来源于问题解决学习，是以问题解决学习为基础的进一步发 展，遵守或运用杜威所提出的五阶段，现在国内一般把这五阶段表述为：( 1 ) 发现问 题，即要善于抓住矛盾、提出问题。( 2 ) 明确问题，即所谓构成问题表征，正确地表 述问题。( 3 ) 提出假设，即提出解决问题的可能方法和途径，或某种可能是正确的结 论。( 4 ) 验汪假设，即在实际操作或智力操作中，采取一定的步骤，淘汰不正确的假 设，肯定正确的假设。( 5 ) 作出结论，即假设的正确性一经证实之后，就可以据此而 作出结论。 4 二、国内外研究现状分析 1 、国外研究现状分析 国外最早对问题解决给予专论的当属威廉詹姆斯( w i l l a mj a m e s ，1 8 9 0 ) ，他将解 决问题描述成通向结局的手段和没有发现结果时的一种探索。随后问题解决便得到了进 一步的发展，而其在教育领域的应用可以追溯到进步教育运动。 美国著名教育家约翰- 杜威( j o h nd e w e y ) 是实用主义论者，他认为知识源于实际 的活动，在活动中，人体经由观察所得之纯理论观念与实际行动所得之知识，均在思维 的过程巾相互连结，互相辅助，由此便产生知识。他认为，问题解决是个体为达目标所 做的思考过程。1 9 3 3 年在思维术( h o ww et h i l l l ( ) 一书中，杜威提出解决问题的五 个步骤，此问题解决模式成为日后探究教学法及问题解决教学法的理论基础。此五项步 骤如下：呈现问题、界定问题、建立假设、考验假设、选择方案。杜威基于问题解决的 理解，拓展了其在教育领域中的应用范围，对实现问题解决的自身价值和应用价值起着 不可忽视的作用。 1 9 4 4 年著名的数学家与数学教育家波利亚( p o l y a , g ) 曾提出过著名的“怎样解题” 表。在2 0 世纪7 0 年代，美国数学指导委员会( n c s m ) 也提出过“学习数学的主要目 的在于解题”。然而，明确的提出“问题解决”作为“学校数学的核心”，则是美国数学 教师协会( n c t m ) 予1 9 8 0 年4 月公布的文件关于行动的议程( a n a g e n d a f o r a c t i o n ) 。 该文件指出：“8 0 年代的数学教学大纲应当在各年级都介绍数学的应用，把学生引进问 题解决中去”，“数学课程应当围绕问题解决来组织”，“数学教师应当创造一种 使问题解决得以蓬勃发展的课堂环境”，而“在解决问题方面的成绩如何，将是衡量数 学教育成败的有效标准”，指出8 0 年代的数学大纲，应当在各年级都介绍数学的应用， 把学生引进解决问题中去。针对美国全国性的数学测试表明，绝大多数学生事实上不会 运用数学概念解决现实世界的问题。针对这一现象，n c t m 才做出上面决定，目的是培 养学生的创造性和解决问题的能力。以后问题解决的指导思想被全美各年级所接受。 随后，“问题解决”已经成为国际教学改革的热点。在英国，1 9 8 2 年以c o c k c r o f t 为首的咨询委员会就英国中小学数学教育问题向英国政府写了一篇报告( 即著名的c o c k c r o f tr e p o r t ) ，呼吁“应将问题解决作为课程论的重要组成部分”，强调数学只有在能解决 实际问题的情况下才是有用的。英国1 9 9 9 年的课程改革纲要中也明确指出，培养学生 六项技能之一就是解决问题的能力。在德国，教育当局已经在应用“问题解决”培养教 师。他们认为这等于帮助教师学习和掌握未来在课堂上开发学生智力的方法。在日本， 教育家们集中力量研究“一个问题的答案不是唯一的，而是开放性的”这一理论，他们 在探讨提出这类问题的途径。日本的教育家们认为，这是未来不断开发新技术人才必须 具备的思维模式。日本学习指导纲要1 9 8 9 年3 月发布了新的修订本，正式将“问题 解决”思想以法律的形式固定下来。韩国在1 9 9 7 年的课改中也以解决问题的能力为宗 旨。 随着计算机多媒体和网络技术在教学领域的应用和发展，教学心理学和教学设计专 家更加关注问题解决教学设计的研究，提出了问题解决教学设计模型( j o n a s s e n ，1 9 9 7 ) ， 呼吁“现在是使问题解决脱离隐陛课程，纳入到学校各学科的显著可见部分的时候了” ( m a y e r , 1 9 9 7 ) ，并把研究的焦点集中到解决问题的思维策略训练和学科问题解决能力 的培养| 二，他们更关注不同类型的知识对问题解决的影响。 2 、国内研究现状分析 我国古代的数学专著九章算术，就是以解决一个个问题作为主线贯穿全书而名 垂于世。这本书提出2 4 6 个问题，按照“问题解法原理”的理序，一个问题接一个 问题进行教学，问题解决完成即掌握了数学的基础知识。三国时期魏人刘徽在公元2 6 3 年前后为九章算术作注。在此之后，“问题中心，从例中学”的教育模式得到了初步 发展。 由于我国古代封建王朝的“独尊儒术”在一定程度上限制了教育的发展，直到2 0 世纪7 0 年代，随着我国与西方国家在各人领域的泛深入交流，问题解决教学模式才 能受到广大学者的关注，并渗透到教育实践中去。我国山东省“问题解决”研究课题组 1 9 7 6 年7 月得到了原国家教职工教委师范教育科研目的的经费资助，对数学学科进行了 研究。 1 9 9 2 年1 2 月，我国著名数学教育家张奠宙先生在他执笔撰写和数学素质教育设 计( 草案) 一文中，在我国首次提出了将问题解决教学作为改革我国数学教育突破口 的设想。李红婷在“问题解决教学”的理论与教学结构( 中学数学教学参考2 0 0 1 ，6 ) 一文中系统地介绍了原国家教委“师范教育科研课题”一“问题解决教学”的研究理论 及相应的教学结构，从课程论、教学论、学习论等不同角度精辟地分析了“问题解决教 学”理论的先进性，并从战略的高度提出了“问题解决教学”形式的数学教学结构的四 个基本环节。 中共中央国务院关于深化教育改革，全面推进素质教育的决定( 1 9 9 9 ，6 ) 提出 基础教育“智育工作要转变教育观念，改革人才培养模式要让学生感受、理解知识 产生和发展的过程。培育学生的科学精神和创新思维习惯，重视培养学生收集处理信息 的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力”。 国务院关于基础教育改革与发展的决定( 2 0 0 1 ，5 ) 提出要“继续重视基础知识、 基本技能的教学并关注情感、态度的培养；充分利用各种课程资源，培养学生收集、处 理和利用信息的能力；丌展研究性学习，培养学生提出问题、研究问题、解决问题的能 力”。 基础教育课程改革纲要( 试行) ( 2 0 0 1 ，6 ) 中也提出要“改变课程实际过于强 调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手， 培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流 与合作的能力。”在新课程中，课堂教学的传统模式一教师教和学生学，将不断让位于 师生互教互学，彼此形成一个真正的“学习共同体”。教师不再仅仅是教学过程的控制 者、教学活动的组织者、教学内容的制定者和学生学习成绩的评判者，教师担负着帮助 6 学生学会思考、学会学习的责任；学生的学习不再仅仅是把知识装在自己的头脑中，更 重要的是要对问题进行分析和思考，从而把知识变成自己的“学识”，变成自己的“主 见”，自己的“思想”。而问题解决的过程，实际上是实现师生互动及教学过程的重要手 段，也是培养学生独立探索和独立思考能力的一条重要途径。 我国台湾省也在课程改革中指出：培养学生科技与资讯，主动探索和研究，独立思 考和解决问题的能力。 三、问题解决教学模式与新课程改革 问题解决教学作为一种教学模式，它的实施可以自然而然地使教学走进新课程，因 为它有利于实施我国基础教育课程改革的具体目标，实现新课程在目标、结构及学习方 式等方面的改变。 1 、问题解决教学模式有利于新课程的目标的实现 课程改革所要构建的课程目标是：“改变课程过于注重知识传授的倾向，强调形成 积极主动的学习态度，使获得基础知识与基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确 价值观的过程。”该目标表明新课程摒弃以往偏向单一的课程目标，即在重视学生掌握 基础知识和基本技能的基础上，着眼于学生技能、情感、态度和价值观等的整体发展。 问题解决教学的终极目标是培养有效的问题解决者。为此，问题解决教学必须使学生掌 握坚实的基本知识( 能够深层理解并运用知识) 、提升其思考技能( 能够分析与综合信 息等) ，发展其研究能力( 能够搜集、处理和利用信息等) ，精炼其沟通技术( 学会表达、 说服、多媒体呈现等) ，增强其学习能力( 会利用自己的智能强项解决问题，会反思等) ， 促进其实践能力( 动手操作) 和创新精神( 能以灵活、多样、新颖、非常规的方式解决 问题) 的发展等等。可见，有效的问题解决者所应具备的品质是综合性的。在问题解决 教学中，由于问题是系列的多类型的体系，它把基础知识、基本技能的掌握与能力培养 结合起来，把书本知识与经验的改造或生长结合起来，把一般能力与创造能力结合起来， 这正是我国基础教育课程改革所孜孜追求的目标。 2 、问题解决教学模式有利于新课程的结构的构建 新课程在课程结构方面的改革目标是：“改变课程结构过于强调学科本位、科目过 多和缺乏整合的现状，整体设置九年一贯的课程门类和课时比例，并设置综合课程，以 适应不同地区和学生发展的需求，体现课程结构的均衡性、综合性和选择性。”打破学 科之间的界限，加强相关学科内容上的联系和整合，开设综合性课程，是当前课改的重 要趋势，它不仅可以精简学习科目，而且可以灵活的与各地区或学生的实际需求相结合， 给他们以更多的选择空问。问题解决教学中，问题是系列的，封闭型问题通常仅限于一 个学科领域，但随着问题走向开放，面向现实和生活实际，问题解决活动就必然超越单 一学科，进入跨学科或综合学科领域，以利于实现单学科与综合学科的平衡。在专设的 综合实践活动课程中，开放性问题解决就成为该课程主要的教学形式。可见，问题解决 教学与课程改革所追求的课程结构的均衡性、综合性和选择性是相适应的。 3 、问题解决教学模式有利于新课程的学习方式的倡导 在学习方式上，新课程提出：“改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械 训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能 力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。”问题解决教 学本身最本质的特点就是使学生在“问题”的驱动下，自行探究，通过搜集信息，处理 信息，积极思考，合作交流来解决问题，增长知识与才干，发展健全的个性。而这恰恰 是新课程所倡导的学习方式。 随着中国基础教育课程改革的不断推进，新课程理念逐渐深入人心，“一切为了学 生的发展”已成为新课程背景下教师教学的主要指导思想。生物课程不仅要求学生掌握 基本的生物知识和技能，更重要的是在学习生物知识的同时，学会运用所学的生物知识、 理念、思想去认识社会和自然，去分析和解决各类问题，并在解决问题的过程中提高生 物科学素养，养成良好的品质。因此，全日制义务教育“生物课程标准”( 实验) ( 2 0 0 2 ) 提出要实现学生知识、能力和情感态度与价值观的目标。在生物新课程的目标中，科学 知识的学习是生物学课堂教学的最基本任务。科学概念是组成科学知识的基本单元，是 科学知识结构的基础，因此，科学概念的教学是科学知识最基本、最重要的内容之一。 生物新课程目标同样强调学生能力培养目标的重要性。在中学生物学教学中，重视与加 强学生基本技能的培养和训练，很重要的一点就是重视学生科学方法的训练，通过向学 生渗透科学方法教育，提高学生的科学素质，使学生自觉地运用科学方法，不断地取得 实际工作所需要的新知识，新技术。而问题又是科学研究的出发点，是生长新方法、新 知识的种子，现代学习方式强调通过问题来进行学习，把问题看作是学习的动力，学 生“问题意识”的培养有利于学生对知识的主动构建。因此，本文根据生物新课程的三 维目标，从旨在培养学生科学概念获得、科学方法获得和问题意识培养三个方面的能力， 探讨问题解决教学模式在中学生物教学应用的研究。 第二章问题解决教学模式的理论基础 一、哲学基础 “什么知识最值得教? ”这是教育最基本也是最重要的问题。进步主义和重建主义 主张学校的知识应该反映社会现实，学生应学习问题解决及适应社会环境的能力。这利t 主张提供了问题解决教学最佳的理论基础。 1 、进步主义 进步主义采取生物进化的观点，认为宇宙是一个变局，宇宙间自然没有一成不变的 事物，因此教育本身也是变动的、进步的、推陈出新的。他们的教育理念主要在于满足 新时代儿童的教育需求。进步主义的学者认为知识是“整理经验”的工具，用来掌握瞬 息万变的生活情境。因此，对抽象知识的追求，应转变为一种主动的教育经验。学生如 果想真正理解社会及政治观念，那么教学环境本身就应该变成民主社会的实验历程。美 国的教育学者k n e l l e r ( 1 9 7 1 ) 认为透过解决问题而进行的学习，优于教材的传授。杜威 虽然并不排斥传统学科内容，但是他认为人类生活情境，在不断的变化中，因此教育不 应局限在教师或教科书的范畴而已。所以，“问题解决”不应当只被视为只是纯粹知识 追求，而应该是一种对教材“永久的掌握”。进步主义所提倡的教学方法( 设计教学法) 特别重视实际问题的学习历程，属于杜威提出“问题解决法”与“做中学”的具体教学 方式，学生在设计各种学习情境下，将能学习到控制自己及面对各种情况的能力，使学 生学习成为学习者生活需要的经验，让学习者从参与、设计、合作中，既知且行、学做 并重。 2 、重建主义 重建主义宣称本身就是危机时代的哲学，认为当时人类文化正面临严重危机，过去 及当代的学说思想都无法满足当时革命性时代的需求，唯有重建社会文化才能拯救人类 的危机；而教育是社会文化的重要因子，因此，重建主义学者企图以教育的途径协助推 动文化、社会的重建：并积极地运用生物学、社会学、人类学、心理学、政治学、经济 学等学科的知识，拟订各阶段具体可行的步骤，搭建未来理想社会的蓝图。重建主义者 认为教育的唯一目的在于重建新社会与新文化，以挽救时代与文化危机。学校町以扮演 改造社会的重要角色，学校除应强调个人知识与个人反省的能力外，还应当培养学生关 心社会、政治、经济等意识形态的问题。重建主义学者在教学方法上除了沿袭运用进步 主义的“问题解决法”外，更提出“社会共识法”，以求达成“社会自我实现”。认为学 校的课程应教导学生分析地方、国家及国际的问题，建议学校的课程应讨论种族、性别 及贫穷等问题。“老师和学生有权利透过自由沟通，表达对问题的态度，并且提出最佳 的理由支持自己的观点。”根据重建主义者的主张，教师与学生在学习过程中应扮演更 9 积极的角色，不仅应提出对个人对社会问题的主张，更应将主张化为行动，成为促进社 会进步的动力。 二、心理学基础 1 、格式塔学习理论 格式塔理论自1 9 1 2 年由韦特海墨提出，是心理学中为数不多的理性主义理论之一。 格式塔心理学家们主要对知觉和解决问题的过程感兴趣。他们认为学习是次要的和派生 的现象，是无需特别关心的，而学习到的东西只是知觉组织的结果，并取决于知觉的组 织律；个体所表现的行为取决于在解决当前问题时心智对眼前的情景结构的分析，依赖 于对过去经验的利用。学习就是知觉的重新组织。这种知觉经验变化的过程不是渐进的 尝试与错误的过程，而是突然的顿悟。之所以产生顿悟，一方面是由于分析当前问题情 境的整体结构，另一方面是由于心智能利用过去经验的痕迹，心智本身具有组织力的作 用，能够填补缺口或缺陷，因此服从于知觉的组织律。格式塔学习理论强调整体观和知 觉经验组织的作用，关切知觉和认知( 解决问题) 的过程。他们探讨记忆是如何反映知觉 组织的，以及在理解学习任务之中，或在重建模糊的记忆中，或在把学习原理迁移到新 情境中，解决问题的能力是如何产生的。 2 、信息加工理论 信息加工理论从信息加工转化的角度来分析问题解决的过程，该理论将问题解决看 成是信息加工系统将最初的信息经过加工转换成最终的信息状态的过程。在这方面最有 代表性的研究者当属纽厄尔和西蒙，他们将问题解决看作人类认知的三类基本信息加工 过程( 再认、问题解决和学习) 之一。在解决问题的过程中主体会遇到各种问题情境， 这些问题情境的综合就构成了问题状态。问题状态可以分为初始状态、目标状态以及从 初始状态到目标状态的一系列中间状态。问题解决的目的就是设法从问题的初始状态 步步转变为目标状态。将一种问题状态转化为另一种状态的操作称作算子，因此，问题 解决的过程就是利用算子从初始状态转变到目标状态的过程。 3 、类比迁移理论 类比作为一种指向发现与发明的方法，是支撑人的创造性的重要方法之一，类比的 基本模式是：a 对象具有性质a 、b 、c 、d ，b 对象具有性质a 、b 、c ，而a 与a 、b 与b 、c 与c 相似，则推断b 也一定有性质d 。波利亚在有关数学方法论的研究中， 将“类比”比作数学猜想过程“一。个伟大的引路人”，康德也曾指出“每当理智缺乏可 靠论证的思路时，类比这个方法往往能指引我们前进”。【lj 根据类比迁移理论问题解 决者通常先运用关于先前已解决问题的现存知识( 通常可作为“起始域”) 去指导新问 题的解决( 可作为“目标域”) 。为进行类比迁移，问题解决者必须先认定一个类比物作 为起始点，并对源于目标域且符合起始域的相关信息进行抽象，然后绘制出解决问题的 程序，用作达到目标的原始资料。这种利用类比迁移理论解决问题的方法，实际上是试 张奠宙、过伯祥：数学方法论稿，上海教育