舍菲尔德影响问题解决的四要素

1、舍菲尔德影响问题解决的四要素LT舍菲尔德影响问题解决的四要素一、影响数学问题解决的因素影响问题解决的要素是指对问题解决过程有着较大影响的一些成分.由于问题解决是一个复杂的心理过程,它需要学生必须对问题的条件进行加工处理,从熟悉问题的根本关系与特征开始重新组织概念、定理,调节问题中根本元素的关系,探索和猜测问题解决的策略和方法.因此,影响问题解决的因素有很多,如知识、经验、动机、信心、思维水平、元认知等,总体说来,可归为以下三类：(1)(1)经验因素,包括解题者的个人特征和问题的情境要素.如知识结构、关于解题策略的熟悉程度、问题的陈述方式等.(2)(2)认知因素：如直觉、想象、抽象、概括、推理、

2、分析、综合、元认知等多种智力因素.力因素.经验因素、认知因素和情感因素三者之间并没有严格的界限,它们是相互联系,相互补充和制约的,其关系如图 2 23 3：(3)(3)情感因素：如关心、欲望、动机、兴不意志、信念等非智二、舍菲尔德影响问题解决的四要素19741974 年秋天,正在从事拓扑和测度论研究的舍菲尔德,阅读了波利亚的名著?怎样解题?.他惊奇地发现,书中所描述的问题解决策略与他在数学研究中所采用的策略竟是如此的相似.这使他非常兴奋,同时也感到十分的遗憾：波利亚的书 19451945 年就出版了,但是那些有用的策略在他的学生时代竟然没有人介绍过,如果有人在他大学一年级时就介绍这本书,那他就

3、可以少走许多弯路.第二天,他问一位担任普特南数学竞赛培训工作的同事是否用波利亚的书,得到的答复是：“没有,它没什么用.这使他很惊讶,他知道这位同事在数学竞赛培训上卓有成效,他说的话也许不无道理;但同时,他也肯定波利亚作了一件很有价值的事.他觉得这中间一定存在着分歧.从那时起,两个问题一直萦绕在他的脑中:象、 分析水平、 逻辑推理水平H题的熟知年龄、数学素养、 解题策略的熟知度、对图23影响问题解决的诸因素数学式的思维表示什么意思?我们如何帮助学生进行数学式的思维？这两个问题促使舍菲尔德开始了长达十年的实验和研究.19741974 年至 19851985 年,他在波利亚思想的启发下对数学问题解决

4、进行了深入、 透彻和系统的研究.他在常年开设关于数学问题解决课程的同时,进行了大量的有创意的实验和案例分析,并在此根底上进一步开展了波利亚的数学问题解决的思想,系统论述了影响问题解决的四个要素(熟悉的资源、探索法、限制、观念),提出了许多具有普遍意义的观点和建议,其主要成果都聚集在 19851985 年出版的名著?数学解题?(MathematicalProblemSolving)(MathematicalProblemSolving)中.这本书使他成为在国际数学教育界有重要影响的数学问题解决专家.舍菲尔德通过长期的实验研究和个案分析,认为在众多影响数学问题解决的因素中的主要因素为：熟悉的资源、

5、探索方法、调节和观念系统.(1)(1)熟悉的资源即解决问题时个体所拥有的数学知识、已掌握的事实和算法.显然,问题解决以一定的知识为必要条件,但舍菲尔德强调的是知识的表述方式,知识的良好组织.事实上,波利亚也曾明确地提出了这一思想：货源充足和组织良好的知识仓库是一个解题者的重要资本.良好的组织使得所提供的知识易于用上,这甚至可能比知识的广泛更为重要.学习的认知理论把学习者头脑中的数学知识结构称为数学认知结构.数学认知结构是指学习者头脑中的数学知识,按着自己的感觉、知觉、记忆、思维等认知特点,组合成的一个具有内部规律的整体结构.人的思维依赖于必要的知识和经验.数学知识正是数学解题思维活动的出发点与

6、凭借.但是,仅仅在头脑中存在知识,并不能保证它能得到有效的应用,丰富的知识并加以优化的结构才能为题意的本质理解与思路的迅速寻找创造成功的条件.即良好的认知结构才有利于在问题解决过程中信息的提取和运用.LawsoLawson n 和 ChinnapanChinnapan(1994)(1994)对愿意学习而成绩不佳者的问题解决行为进行了研究.他们采用测试后让学生自由回忆和提取回忆的方法,发现优生能够唤起大量的相关的知识并能有效地利用之,而学习困难生不仅唤起的知识量少而且也不能有效地利用之.即学习困难生的知识结构联系质量不高,或是某种联系建立得不够完善,没有联系的知识不能被激活,而联系微弱的知识不容

7、易被激活,知识组织不良易导致问题解决的失败.而数学优秀生大多会自觉地、不断地建立知识之间的联系,使之在内化过程中成为一个有机的整体的、 网状的或立体结构状的结构.例如,数学优秀生会把函数图像与 x x 轴的相交与方程和不等式的解统一起来考虑,于是,解析式与图像、 函数与方程、 交点与解都成为同一研究对象的不同侧面,或不同表达方式,而不是不同的对象.2 2探索方法即处理非熟悉或者非常规问题的策略与技术,是影响问题解决的重要要素.包括画出图形、引进适当的符号、探索相关的问题、重新表述问题、进一步考虑、试验与确定程序等.舍菲尔德在?数学解题?中,不但结合解题的过程详细地指明了各阶段的探索法那么请参考

8、第三节,还集中地对如何使探索法具体化的问题进行了探讨.舍菲尔德指出：对某一探索法那么进行描述以使学生能认出并欣赏这一法那么的应用,并不等于学生本人即能有效地应用这一法那么去解决问题.事实上,后者要比前者困难得多； 但这却又正是探索法教学更为一般地说,就是数学教学所应实现的目标.舍费尔德认为,为了实现这一目标,探索法的教学就应更为细致.例如,为了帮助学生较好地掌握特殊化的方法,舍费尔德列举了如下例子：例2 24:4:两个边长为5 5的正方形叠合放置,其中一个的中央恰好位于另一个的一个顶点之上,试确定重合局部的面积的可能范围？考虑特殊情形,即如图 2 24 4、图 2 25 5 所示的情况图2T(

9、3)(3)调控调控是指对于所从事的解题活动的自我意识、 自我分析和自我调整,有人也称为元认知.包括解题者运用已有知识的效率；熟悉资源和解题策略的选择；对整个解题过程的调节、 监控与评价.可以说对调控的突出强调,是波利亚以图2T来问题解决理论研究所取得的重要进展之一.元认知(metacogNtion(metacogNtion, ,又译为反省认知),),是描述个人对自己认知过程的自我意识和自我调节、 监控的术语.这一术语最初是由弗雷威尔提出的,它强调信息加工过程中个人的主观意识.元认知对整个加工过程起到限制、执行的功能,是影响个体能否有效地加工信息、解决问题的关键.正由于如此,它受到心理学家越来越

10、多的重视,以至斯腾伯格提出的智力成份理论将元认知作为一个重要的成份.舍菲尔德通过学生和数学家实际解题过程的比拟研究发现：学生往往不加思考地采取某一方法或解题途径,或总是在各种可能的解题途径之间徘徊,却始终未能构思出一个较为明确的解题方案； 另外,在沿着某一解题途径走下去时,那么又往往不能对自己目前的处境做出清醒的评估并由此而做出必要的调整,而只是 J 股劲地往前走直至最终陷入了僵局,而一无所获.与此相反,数学家在具体采用某一方法或解题途径前,往往对各种可能经过了仔细的考虑；在整个解题过程中显得心中有数,即清楚地知道自己在干什么和为什么这样干；他们并能对目前的处境做出清醒的评估,并由此去做出必要

11、的调整.即使在出现错误的情况下,他们也不会简单地抛弃已有的工作,而是力图从中吸取有益的成分；最后,在成功地解决了问题以后,他们又能自觉地对所进行的工作进行回忆,特别是考虑是否还存在更有效的解题途径.由此说明调控的在问题解决中的重要性.(4)(4)观念系统既解题者对数学本质及如何思考的总体看法,包括解题者关于数学； 关于自己；关于环境；关于课题等的熟悉,也可以说是一个人的数学世界观.其中不仅涉及到了对于什么是数学、应当怎样去从事数学研究、应当怎样去解决问题等问题的熟悉,而且也包括了对对于自身数学水平的熟悉等多种成分.有不少美国数学教育工作者曾从这样的角度对美国学生的现状进行过分析,其所得出的结论

12、应当引起我们的高度重视和深刻反思.例如,以下就是美国学生中十分普遍的一些观念：只有书呆子才会喜欢数学；数学是无意义的,即与日常生活毫无联系;学习数学的方法就是记忆和模仿,你不用去理解,也不可能真正搞懂；教师的责任是给予,学生的责任那么是接受；没有学过的东西就不可能懂,只有天才才能在数学中做出创造创造；教师所给出的每个问题都是可解的,我解不出来是由于不够聪明；问题中所给出的条件对于这一问题的解决来说一定是恰好的,即为了解决这一问题,你必须用到所给出的每一个条件,另外,如果真正用到了每一个条件,那么就一定可以解决这一问题；每个问题都只有唯一的正确解答；每个问题都只有唯一的正确解题方法；每个问题都只需花费 5 51010 分钟就可解决,否那么就不可能单凭自己的努力而获得