第三章-问题解决及其教学(2011下学期)..ppt

1、问题解决及其教学,第3章:,问题解决,解决问题是我们日常生活的重要组成部份，而且是重要的教育目标，要重视学生问题解决能力的培养。 “教育课程的重要的最终目标是教学生解决问题数学和物理问题、健康问题、社会问题以及个人适应性问题。” 教育心理学家加涅,问题解决,研究性学习策略,2,本章概要,学科领域的问题解决策略,问题解决,第1部份,怎么把它们连起来呢？,在事实的初始状态和想要达到的目标状态之间存在障碍的情境。,一、问题解决的内涵,（一）什么是问题？,九点连线 要求：笔不离纸，用三条或四条直线把九点连在一起,构成问题的基本成分,所有的问题都包含3个基本的成分： (1)给定信息：问题的起始状态 (2

2、)目标：问题要求的答案或目标状态 (3)障碍：给定与目标之间的隔阂物，通过思维可以寻找解决的方法。 如果你已经知道怎样根据已知的情境去行动，那你实际上就不存在问题。 只有当你不知道采取什么步骤达到目标，或者必须采取中介行动时，你才算遇上问题。,问题解决是思维的一种形式。运用一系列方法扫除障碍，将问题的初始状态转化为目标状态的过程。,（二）问题解决,问题解决类型：常规性问题解决和创造性问题解决 常规性问题解决，指有固定答案的问题，只需要使用现成的方法来解决；创造性问题解决，指没有固定答案的问题，是通过发展新方法、新步骤实现的。 常规性问题与创造性问题往往是相对的，有些问题，对新手来说可能是创造性

3、的，但对专家而言，可能只是常规性的。,（三）问题解决的基本过程,1、试误法 2、爬山法 3、手段-目标分析 4、逆推法 5、类比法 6、头脑风暴法,二、问题解决的策略,对如何从初始状态到达目标状态，没有任何线索、也没有理论指导。只能盲目尝试。,1. 试误法 （trial and error）,二、问题解决的策略,鸡兔同笼,一共5个头，16条腿，请问在笼子里有几只鸡，几只兔？ 5鸡0兔 52+04=1016 4鸡1兔 42+14=1216 3鸡2兔 32+24=1416,1. 试误法,使用要点 对如何解决一无所知的情况下 逐个尝试每一种可能性 儿童在最初的问题解决中较多采用 随着学习和成熟，逐渐

4、减少,1. 试误法,二、问题解决的策略,如果我们第一次来到西大，同学们发起登缙云山的活动，如何到达缙云山的狮子峰呢？,2.爬山法,二、问题解决的策略,限于条件，对初始状态和目标状态之间差距缺乏足够清晰的认识，只能走一步说一步，不断缩小与最终目标之间的距离。,2.爬山法,科考队员登珠峰,3.手段目标分析法,河内塔问题 请把圆盘从1号木棒上移到3号木棒上，移动规则：（1）一次只能移动一个圆盘；（2）小的圆盘必须放在大的圆盘上面。,3.手段目标分析法,人们对问题情景中的初始状态和目标状态之间的差距认识非常清晰，只需要根据目标，选择具体手段来缩小差距。 将目标划分成许多子目标，将问题划分成许多子问题，

5、寻找解决每一个子问题的手段。 与爬山法的差别：对问题空间认知程度的差异。 爬山法限于条件，只能走一步说一步；手段目标分析则可以直接设计需要的方式。,二、问题解决的策略,3. 手段目标分析法,峨眉山登山线路,上午：五显岗-清音阁-一线天-生态猴区-洪椿坪-九十九道拐（20公里） 下午：九十九道拐-仙峰寺（九老洞）-遇仙寺-九岗子-洗象池（16公里） 清音阁- 一线天 1.5 - 洪椿坪 4.5- 九老洞 15.0- 洗象池 12.5- 雷洞坪 7.5- 接引殿 1.5 洗象池-雷洞坪（步行7.5公里）,逆推法是设置一个目标状态，由此出发，想出相应的步骤退回到当前状态，在实际操作时又反过来，从当前

6、状态走到目标状态。 适合问题：从初始状态出发有多种可能；但对目标而言，只有一种可能方法的问题。 解决几何证明题很有效,二、问题解决的策略,4. 逆推法,A,B,C,D,如果我能证明三角形ACD等于三角形BDC，我就能证明 AD=CB。”这样，学生就会证明线的全等推出要证明三角形全等。他进一步还会推想，如果能够证明两条边和夹角相等，那么，就能证明三角形ACD和三角形BDC全等。,例如，已知矩形ABCD，如图93所示，求证 AD = CB 在解决这个问题时，学生会自问：“怎样才能证明 AD=CB呢？,二、问题解决的策略,遇到新问题时，通过将它与我们以前解决过的熟悉问题联系起来而找到解决的方法。 化

7、学家凯库勒一次做梦梦见一条蛇咬着自己的尾巴旋转，他醒后以这一梦境做类比，提出了苯的结构就是一个碳原子环。,5. 类比法,鲁班爬山时，手不小心被一种丝茅草割破，疼痛之余，他惊诧柔弱的小草竟如此锋利，他怀着浓厚的兴趣研究、琢磨小草的构造，终于找到了秘密所在：草叶边缘的毛刺就是“利器”。用同样的方式处理一下铁片，岂不可以断木如泥？锯子的雏形就这样产生了。 “原型”：当我们进行创造性想象时，往往会从其他事物中得到启示，从而找到解决问题的方法和途径。 人们通过对鸟翅膀构造的研究，设计飞机机翼；通过对蝙蝠超声波定位的仿效，制造出雷达；通过对狗鼻子构造的分析，发明了比狗鼻子更灵敏的电子嗅觉器,5. 类比法,

8、二、问题解决的策略,6. 头脑风暴法,基本步骤： 定义问题 产生尽可能多的解决办法，无论多么神奇 确定从中选择合适方法的标准 运用这些标准，从中选择最好的方法、 如：一个不敢在课堂上当众发言的学生，教师如何解决这一问题？,九点连线的两种答案：,小结：问题解决的方法,1试误法 2爬山法 3手段-目标分析 4逆推法 5、类比法 6、头脑风暴法,是不是我们了解了问题解决的内涵，问题解决的策略，问题解决的阶段我们就一定能解决我们面临的问题呢？,在一次讨论会上，有一位老师要向大家介绍他的科研成果。刚开始的时候，他就发现第一张幻灯片在屏幕上的位置太低了，于是大家就帮他想办法。一位教授大声问大家：“谁有一本

9、书或是其他什么东西？”有个人说他有一本书，那位教授又对大家说：“不行啊，这本书太厚了，这样幻灯片的位置就会太高了。有没有薄一点儿的？”于是大家又赶紧找薄一点儿的书。过了一会儿，另一位教授喊道：“天哪！我简直不敢相信！” 然后他走到幻灯机前，拿起那边书，从中间翻开，垫在幻灯机下面。随后他看了看所有的人，摇着头说：“我简直不敢相信这一屋子的博士中，居然没人会翻书！”,三、影响问题解决的因素,三、影响问题解决的因素,呈现刺激的模式,问题表征是在头脑中对问题信息进行记载、理解和表达的方式。 特点: (1)一般分为语言表征和表象（视觉）表征。 (2)根据所要解决的问题不同，两种表征形式各有优劣。 (3)

10、 当问题的呈现方式越符合人们的经验或知觉的习 惯，人们就越易于知觉问题情境，问题的解决也就越容易,问题表征的方式,三、影响问题解决的因素,例：用六根火柴搭成四个等边三角形,要求： 用三条首尾相连的直线将四个五角星连起来。 限时1分种。,当看到四个点时，首先想到的答案是什么？有没有不停地在框里打转？,三、影响问题解决的因素,功能固着指仅仅从物体正常功能的角度来思考物体的定势。 克服的措施：重新认识初始条件，变化问题空间,功能固着,利用现有的工具将点燃蜡烛固定在墙壁上。,在现有条件下，如何同时抓住两根绳子？,公安局长在茶馆里与一位老头下棋。正下到难分难解之时,跑来了一位小孩,小孩着急地对公安局长说

11、:“你爸爸和我爸爸吵起来了。”老头问:“这孩子是你的什么人?”公安局长答道:“是我的儿子。”请问:这两个吵架的人与公安局长是什么关系?,思维定势,三、影响问题解决的因素,公安局长是女的；吵架的一个是她的丈夫，即小孩的父亲；另一个是公安局长的父亲，小孩的外公。 有人曾将这题对100人进行了测验，结果只有两人答对；后来对一个三口之家进行了测验，结果父母猜了半天拿不准，倒是他们的儿子（小学生）答对了。,是个体先前的思维活动形成的心理准备状态对后继同类思维活动的决定趋势。 以最熟悉的方式作出反应的倾向。 在问题解决过程中，如果以前曾以某种方法解决某类问题并多次成功，则以后遇到同类问题，也会重复同样的方

12、法。,思维定势,当对一个问题百思不得其解时，把它搁置一边几小时、几天或者几星期后，再来解决这个问题，往往很快发现解决问题的途径，这种现象称为“酝酿效应”。 阿基米德发现浮力定律,三、影响问题解决的因素,酝酿效应,你面前有四条小链子，每条链子有三个环。打开一个环要花2分钱，封合一个环要花3分钱。开始时所有的环都是封合的。你的任务是要把这12个环全部连接成一个大链子，但花钱不能超过15分钱。”,实验中的三组被试都用半小时来解决问题： 第一组，半小时中有55的人解决了问题； 第二组，在半小时解决问题中间插入半小时做其他事情，结果有64的人解决了问题； 第三组，在半小时中间插入4个小时做其他事情，结果

13、有85的人解决了问题。 在这个实验中，主试要求被试大声说出解决问题的过程，结果发现第二、三组被试回头来解决项链问题时并不是接着已经完成的解法去做，而是像原先那样从头做起Silveira，1971）。因此，可以认为，酝酿效应打破了解决问题不恰当思路的定势，从而促进了新思路的产生。,紧张程度降低 摆脱思维定势和既有知识束缚的过程 动机水平下降 大脑的内隐加工 其他事件的启发,三、影响问题解决的因素,酝酿效应,三、影响问题解决的因素,动机,三、影响问题解决的因素,专家是指具有某一领域的丰富知识并经过长期专业训练的人。 新手指具有某一领域的必要知识，但未经长期专业训练的人。,知识经验：专家与新手,目的

14、：探讨国际象棋大师高棋艺的实质。 被试：国际象棋大师和棋力较弱的棋手。 任务：复盘 结果：专家的复盘更好。 原因：专家拥有的棋位模式更多。,de Groot（1965）的实验,1、专家与新手在知识数量上存在差异,专家与新手,2、专家与新手在知识组织方式上的差异,专家解决问题的特征,1、专家只在自己的专业领域中表现出色 2、专家以较大的意义单元加工信息 3、专家执行专业技能的速度快 4、专家的短时和长时记忆容量大 5、专家倾向于在更深的、更具有原理性的水平上表征专业问题 6、专家花大量时间从质的方面对问题进行分析 7、专家有更好的自我监控技能,四、问题解决能力的培养,（一）、问题解决的一般原理

15、1、在试图解决某个问题前，要先对它进行明确的阐述和规定 2、要超出某些显而易见的东西 3、要避免把注意力只局限于问题的一个方面 4、要当心和避免产生功能固着和负迁移的可能性 5、要放弃无希望的线索并寻找另外的可行途径 6、要探索一下你所得到的材料有多大的信度和代表性 7、要弄清楚任何前提所依据的假设 8、要明确区分数据和推论 9、要利用由未经证实的假说中得到的信息 10、要谨慎的接受同你自己意见一致的结论,（二）、让学生掌握问题解决的常规步骤 1、分析问题 2、产生一个问题解决的计划 3、回忆已有的信息或获得的新信息 4、产生一个问题解决的方案 5、检验问题解决的过程和验证问题解决的方案 6、

16、及时反馈和及时补救,四、问题解决能力的培养,四、问题解决能力的培养,（三）、教学实际中问题解决能力的培养 1、培养学生主动质疑（提出问题）和解决问题的内在动机 2、问题的难度要适当 3、帮助学生正确表征问题（画图、列表等方式） 4、帮助学生养成分析问题的习惯 5、辅导学生善于从记忆中提取信息 6、鼓励学生从不同的角度去看问题 7、训练学生陈述自己的假设及步骤,问题解决教学指南,1、如果学生确信他们理解了问题时： 问他们能否区分有关信息和无关信息 问他们是否意识到自己正在做假设 鼓励他们对问题进行图解 要求他们向别人解释问题 2、鼓励从不同角度看问题 教师提出几种不同的可能性，然后要求学生再提供

17、一些 思考平常物体的不平常的用途 让学生练习接受一个问题的不同观点,问题解决教学指南,3、帮助学生考虑可选方案 解决问题时大声思维 常常问：“如果就会发生什么？” 把各种假设做成一张表 4、教授启发式方法 要学生解释解决问题所采取的每一步 运用类比去解决问题，想想其他类似的问题是如何解决的 运用反推法安排一个活动 5、让学生思考，不要仅仅告诉他们答案 既有个别提问，也有小组提问，以便每个学生都有机会练习。 学生的答案错了，如果他们能给出好的解释，就不要把分数全部扣掉，给一部份分。 如果学生被问题难住了，不要提示太多，让他们仔细思考这个问题。,问题解决,研究性学习策略,2,本章概要,学科领域的问

18、题解决策略,学科领域问题解决策略的三阶段模型,研究方法：优差生思维过程对比 传统方法：让优生介绍学习经验,为什么会不同？ 看看心理学上是怎么研究的,1.善于在阅读题目之后，分析问题并与过去的解题经验或知识点相联系； 2.善于否定自己不适合思路并寻找其他思路； 3.对多种思路善于评价； 4.善于进行双向推理等等。,从这个案例的设计到最后的分析，给大家展示了心理学上是如何进行学科问题解决策略的研究。 重视的是思维过程的差异，细节的不同。而这些往往是一般人容易忽略的。原来优差生他们解题的不同，可能从他们第一眼看到题目开始差异就出现了，他们看到的问题虽然一样，但分析的入口就不同了。,三阶段模型,分析题

19、意 解答习题 反思总结,审题,解决问题,反思,解答习题的思维策略,1）充分进行双向推理 顺序思维:从已知向未知前进，具有自由联想的意味。但我们读到已知条件时，就联想到有关的公式、定律等。其缺点是思维方向不明确并且容易使我们一旦走上错误的思维方向而迷途难返，或者一旦产生了错误的“定势”便很难再考虑其他方法。 逆向思维：从未知指向已知的思维，特点是方向明确。缺点是和已知量的关系很难接通。因为它与已知条件相距甚远。【证明题、走迷宫】,2）发散性思维 发散式思维是指思维能不拘一格地从已有的信息中尽可能地扩展开，通过多种思考，开拓途径、寻找可能解决问题的办法。 流畅性、变通性、独特性均是针对发散性思维的

20、。,解答习题的思维策略,上课时间到了小张还没到,原因是,生病,请假,堵车,懒惰,做好人好事,睡过头了,发散性思维训练,1、流畅性训练 用词流畅性训练：成语接龙 联想流畅性训练：“yi zhi” 表达流畅性训练：造句 观念流畅性训练： “如何提高学生的创造力”,发散性思维训练,2、变通性训练 物体功能变通性训练：桌子、毛巾的用途 遥远联想变通性训练：蝴蝶和海啸、恐龙和桌子 问题解决变通性训练：一题多解；以少胜多的战役 结构扩散：日加一笔变个字；8 的一半是多少？ 形态扩散：列举绿色的物品 方法扩散：用“敲”能解决的问题。,3、独特性训练 命题的独特性训练： 后果推测独特性训练： 故事结尾独特性训

21、练： 问题解决独特性训练：,发散性思维训练,如果没有了法律,反思总结的思维策略,1）思考自己是否已把握与习题有关的知识结构； 2）回忆自己的解题思维过程，找出其中的问题； 3）思考还有没有更简捷的思路和更佳的解决方法。,几何问题思维策略的训练,1、实验方法,几何问题思维策略的训练,策略1：直觉判断题 策略2：充分利用已知条件 策略3、4：使已知和未知取得联系 策略5：解题后的反思,几何问题思维策略的训练,研究结果 1、学校1、2：习题班和常规班差异不显著 三个实验班的成绩优于习题班 2、学校3、4：实验班成绩优于习题班,第三部份 研究性学习策略,研究性学习的特点与意义 研究性学习指导策略,一、

22、研究性学习的特点与意义,接受式学习 首先，你不必考虑“学什么” 你也不必操心在什么地方跟谁学 当然，也没有太大的空间让你去思考怎么学 最终，你也没有权利决定学到什么程度,一、研究性学习的特点与意义,研究性学习的特点 “学什么？” “怎么学？” “学到什么程度？”,一、研究性学习的特点与意义,研究性学习的含义 在教师指导下，学生以个人或小组形式，从自然、社会和生活中选择和确定专题进行研究，并在研究过程中主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动 研究性学习是国家教育部2000年1月颁布的全日制普通高级中学课程计划（试验修订稿）中综合实践活动板块的一项内容。,一、研究性学习的特点与意义,研究性学

23、习的含义 不再强调纯粹的书本知识的传授 让学生参加实践活动，在实践中学会学习和获得各种能力。 实践：社会调查，收集资料，选题，制定研究计划，到大学、科研机构请教专家学者，撰写研究报告等一系列的过程。,一、研究性学习的特点与意义,研究性学习的特点 综合性:“节水洁具的设计” 实践性 开放性：内容，解决办法，学习方式和地点，解决结果（产品、图画、报告、小品等） 创新性 差异性：选题，分析解决问题，成果,二、研究性学习指导策略,发现问题的指导策略 指导学生选择课题及策略 实施阶段的指导,二、研究性学习指导策略,发现问题的指导策略 1. 指导学生通过批判思维发现问题：重的物体比轻的物体落得快？ “角的

24、初步认识”的练习课，在图中找出有几个角时，我装作认真地数了一遍，然后说：“图上共有6个角。”大多数同学认同老师的说法，没有表示异议，而个别学生却嘀咕开了。我请他们发言，学生激动地说：“老师数错了！是8个角。” 在学习“圆柱上下两个圆面一样大”。我有意板书：“上下两个圆面一样大的就是圆柱。”学生根据生活经验。提出疑问：“腰鼓上下两个圆面一样大，它是圆柱体吗？”从而更加深了对圆柱体特征的认识,二、研究性学习指导策略,发现问题的指导策略 2. 指导学生通过求异思维发现问题 “还有其它解决的方法吗？” “从另一个角度看还是这样吗？” “5个苹果平均分给两个同学，能不能分？”我为学生批判地思考问题感到惊

25、喜。我鼓励全体学生讨论。结果有两种意见：一种认为“每个同学分得两个半苹果”，另一种认为“两人分别得两只，剩下一个谁也不吃”。,二、研究性学习指导策略,发现问题的指导策略 3. 提出前瞻性的问题：浮力问题,二、研究性学习指导策略,发现问题的指导策略 4. 提出现实中存在的问题 “重庆的长江为什么会污染”，“如何治理重庆长江的污染 “重庆的交通为什么这样拥挤、如何有效地解决交通拥挤 花为什么会散发出香味、植物为什么会有光合作用而动物没有光合作用,二、研究性学习指导策略,发现问题的指导策略 5. 采用别人提出的问题,二、研究性学习指导策略,问题从哪里来 爱因斯坦说问题不是一个一般化的问题，而是可以进

26、行研究的问题即课题,二、研究性学习指导策略,问题从哪里来 1.要认真对待日常学习生活、社会生活和自然界中的现象 新奇的现象是指在客观世界中刚出现的新鲜、奇特的现象。新奇的现象大致可分为两种，即新鲜的现象和奇特的现象 华佗的故事，发现苔鲜胶,二、研究性学习指导策略,问题从哪里来 重复的现象是指同一事物在一定的时空里或以一定的形式多次性地出现的现象。 花开花落，候鸟徒迁，雄鸡啼晓，四季轮回，潮汐涨落 微生物的发现:荷兰显微镜专家和生物学家列文虎克,二、研究性学习指导策略,问题从哪里来 密集的现象是数量很多的相同或相似的事物集聚在一定的时间、空间里，同时存在或短时间内先后相继出现。密集的现象后面往往

27、涵含着事物的规律，因此，我们对密集的现象要经常问：这些现象的出现意味着什么,二、研究性学习指导策略,问题从哪里来 密集的现象 1878年，法国 白色的石灰水和蓝色的硫酸铜溶液混合在一起，喷到葡萄上， 波尔多液。,二、研究性学习指导策略,问题从哪里来 2. 要学会观察与思考，养成不断提问的习惯 异中之同和同中之异,二、研究性学习指导策略,问题从哪里来 3.要建立一个自己的问题库,二、研究性学习指导策略,问题从哪里来 4.学会从一个主题出发，多角度、全方位地提出各种问题 “美元贬值” “美元贬值到什么程度了” “贬值的原因是什么 “美元贬值对我国有什么影响” “美元贬值对我国哪些方面有影响” “我

28、国采取什么方式应对美元贬值”,二、研究性学习指导策略,问题从哪里来 4.学会从一个主题出发，多角度、全方位地提出各种问题 “酸雨” “酸雨是什么?” “为什么会形成酸雨，形成酸雨的条件是什么?” “世界上最早出现酸雨是什么时候?在哪个地方?” “为什么酸雨越来越严重?” “酸雨对环境有何影响?” 如何减少酸雨的产生?,（二）指导学生选择课题及策略,宏观方面的策略：价值性和可行性 1）价值性：一是指选取的研究课题应当满足社会和科技发展的需要，二是指选取的课题应当满足学生自身发展和提高的需要。 氧化铜处理汽车尾气中的一氧化碳的研究,（二）指导学生选择课题及策略,宏观方面的策略：价值性和可行性 2）

29、可行性：主要指学校或者学校附近是否提供科研的必需条件。选题不能好高骛远。例如研究“如何攻克癌症”。有价值但不可行！ 一是大和小的关系 二是难和易的关系,（三）实施阶段的指导,研究实施阶段 确定及搜集资料时的指导 知识上的指导 研究方法的指导 思维方法的指导 心理素质的指导,（三）实施阶段的指导,研究实施阶段 资料整理及分析中的指导 资料筛选方法的指导 材料的分析和提炼的方法指导 结论的产生,（三）实施阶段的指导,研究实施阶段上应注意的问题 对研究活动进行管理 指导学生进行分工合作,地球变暖了,目的： 1. 通过活动学生认识地球变暖的根源，知道什么是“温室效应”以及“温室效应”造成的危害和消除“

30、温室效应”的方法。 2. 培养学生的初步的考察能力和分析综合能力。 3. 向学生进行保护大气环境的教育。 4. 继续培养学生利用网络进行学习的意识和能力，并初步学会在科学探究网上记录和发布综合实践活动的过程和成果。,地球变暖了,1. 变暖的原因 2. 居民的烟囱 3. 机动车 4. 环保部门,地球变暖了,1. 居民的烟囱 数一数学校附近有多少工厂的大烟囱和居民炉灶的烟囱，这些烟囱冒出什么颜色的烟？是什么气味的等？ 周围烟囱污染情况研究分析 小组成员：曹怡婷 时间：2004年6月19日 地点：_集镇 根据考察情况，请完成下面的填表： 烟囱个数烟的颜色烟的气味 附近工厂烟囱 9个 黑白 难闻 附近

31、居民住户烟囱 36 个 黑白 难闻 根据以上情况，我们的建议是：_工厂进行技术改造居民家鼓励使用液化气和西气。,地球变暖了,2. 机动车 数一数学校附近的公路上10分钟内大约有多少辆机动车驶过？它们排出的尾气是什么颜色？有什么气味等？ 机动车污染情况研究分析小组成员： 史洁燕等 时间：20040516 地点：学校大门口 根据考察情况，请完成下面的填表： 车辆10分钟内驶过的车辆 尾气颜色 尾气气味摩托车 89辆 黑白刺鼻 汽车 24辆 黑白刺鼻 其它车辆 103辆无 根据以上情况，我们的建议是：上学时间实行交通管制鼓励同学步行上学向同学和同学家长发倡议书宣传大气保护的知识等。,地球变暖了,3. 环保部门 走访本地有关环保部门等，了解本地区空气中二氧化碳的排放量以及控制空气污染所采取的措施等。 周围烟囱污染情况研究分析小组成员：王倩等 时间2004年5月12