“問題解決”教學模式及教學策略

1、“問題解決”教學模式及教學策略溧陽市教育局教研室 朱勤章一、“問題解決”教學中問題的定義和分類問題是一種情景，在這種情景中個體知道想做某件事，但不能馬上知道這件事所需采取的一系列行動。因此問題解決就是由一定情景引起的，按照一定的目標，應用各種認知活動、技能等，經(jīng)過一系列思維操作，使問題得以解決的過程。（1）問答式的問題，它具有陳述性和簡單性。例如：在真空中，聲音傳播的速度是多少？能使學生學習或回憶陳述性知識，（2）求解式的問題。它具有程序性和復雜性，必須通過周密的思考，借助某些特定的有效程序，經(jīng)過主觀努力才能完成的。能使學生在知道陳述性知識的同時，學習程序性知識或促使陳述性知識向程序性知識轉(zhuǎn)化

2、。（3）應用與綜合性的問題。它具有應用性與綜合性，必須綜合運用知識，聯(lián)系實際情況，解決實際問題，要求學生對實際生活、科技發(fā)展、工農(nóng)業(yè)實際情況的發(fā)生和變化有所了解，并能綜合所學知識進行分析、論證、推理、判斷。在現(xiàn)實中有這樣的課堂：教師提出的問題很多，回答得也很熱鬧。一堂課下來，課堂內(nèi)沒有學生靜靜思考問題的時間。實際教學中：教師的課堂提問次數(shù)很多，讓學生思考的時間很少。從問題類型來看，事實性問題太多，理解性問題極少，應用與綜合性的問題幾乎沒有。其實，這樣的教學不是“問題解決”教學。究其原因，就是沒有搞清什么是“問題”？教學的組織中，只有盡量減少問答式的問題，增加求解式的問題，才能在課堂上增加學生的

3、思維力度。 二、“問題解決”的含義 (1)問題解決是心理活動。問題解決“指的是人們在日常生活和社會實踐中，面臨新情境、新課題，發(fā)現(xiàn)它與主客觀需要的矛盾而自己卻沒有現(xiàn)成對策時，所引起的尋求處理問題辦法的一種心理活動”。(2)問題解決是過程。“問題解決是把前面學到的知識運用到新的和不熟悉的情境中的過程”。 (3)問題解決是教學類型?！皢栴}解決”的活動形式可以看做是教或?qū)W的類型，可以考慮將“問題解決”作為課程論的重要組成部分。 (4)問題解決是目的。學習物理的主要目的在于問題解決。 (5)問題解決是能力。把物理用于各種情況的能力，叫做問題解決。 上述各種解釋，在形式上似乎并不一致，但是我們應看到它們

4、所強調(diào)的共同的東西，即“問題解決”不應僅僅理解為一種具體的技能，它貫穿在整個物理教育中，應該是物理教育所體現(xiàn)的一條主線。 三、問題的功能（1）“問題”有助于擺脫思維定勢我們的思維容易受先人之見的影響，因為人的大腦“有把信息和材料安放在內(nèi)存模式中的歸檔能力。”思維還常會陷入滯澀與休眠狀態(tài)?！皢栴}”的出現(xiàn)，往往造成某種不確定性，使思維活躍起來，打破定勢。（2）“問題”促使思維進入“后反省狀態(tài)”當一個人碰到令自己感到困惑的問題時，他就會受到刺激，去進行反省性探究。因此，思維是從一種懷疑或混淆的“前反省狀態(tài)”，進入一種滿意或以對先前讓自己感到懷疑和困惑的情景的控制為特征的“后反省狀態(tài)”。在這種狀態(tài)轉(zhuǎn)換

5、過程中，智力活動總是嘗試性的，始于問題的提出，終于問題的解決。（3）“問題”的解決帶來“頂峰”的體驗心理學家研究表明，難易適中且富有挑戰(zhàn)性的問題足以激勵學生向下一階段發(fā)展。在實施探索為本的教育中，要求教師指導學生學會“如何發(fā)現(xiàn)有意義、有價值的問題，而不是簡單地去尋找答案”。這種對問題的探索與思考，以及“運用交流技巧將研究結果向?qū)＜乙约安皇煜ぴ擃I域的聽眾報告”，將使大學生深受鼓勵，同時領略一種“頂峰”體驗。這種體驗常常由于百思不得其解和長期忍受疑惑的困擾而感受尤其強烈。貝爾納對此有極為精辟的說明：“那些沒有受過未知物折磨的人，不知道什么是發(fā)現(xiàn)的快樂。”（4）“問題”可促使“頓悟”的產(chǎn)生 

6、;阿基米德為了測定王冠含金的純度，廢寢忘食，苦無所得，未料在洗澡時不經(jīng)意間發(fā)現(xiàn)了“浮力定理”。德國化學家凱庫勒夢見苯分子像一條蛇咬著尾巴旋轉(zhuǎn)，悟出六個碳原子苯環(huán)的概念。雖然人們至今尚未破譯“靈感”、“頓悟”之謎，但是不妨大膽猜測，當某一問題已不受直接注意時，潛意識在某種程度上仍然保持對問題的思索狀態(tài)。精神高度集中地考慮一個問題，有時可能造成思路的堵塞或誤入歧途。而一旦松弛下來，倒可能產(chǎn)生稍縱即逝的思想火花。其實，沒有對“問題”的魂牽夢繞、鍥而不舍的探究，沒有“眾里尋她千百度”的執(zhí)著，也就不可能有“驀然回著”時的驚喜。四、一個“好問題”應具有以下一個或幾個特征：（1）有與它有關的簡單的、學生能夠

7、理解和解決的問題；（2）在學生已有的知識和能力范圍內(nèi)有多種解決途徑；（3）學生能據(jù)此導出其他類似的問題；（4）包含的數(shù)據(jù)或資料能組合、分類、制表或分析；（5）能借助于觀察或?qū)嶒灲鉀Q；（6）學生有直接的興趣或有一個有趣的答案；（7）能用學生已有的知識和方法或通過探索可達到的知識和方法進行推廣。五、“問題解決”教學模式的一般流程與結構到目前為止，許多學者提出了多種“問題解決”模式。杜威將“問題解決”過程分為五個階段：感覺問題的存在、確定問題的性質(zhì)、提出各種可能的解決辦法、考慮各種辦法的可能結果、選擇一種解答的方法；波利亞（POlya）則將其分為四個步驟；理解問題、擬訂計劃、實行計劃、回顧解答；瓦拉

8、斯（GWallas）提出問題解決四階段：準備、沉思、靈感、驗證；布朗斯福特和斯特恩（BransfordStein）開發(fā)了五步問題解決模式：問題識別、問題表征、策略選擇、策略應用、結果評價。上述這些問題解決模式的實質(zhì)是個體（或?qū)W生）在解決問題時所采用的全部可能步驟、階段或過程，是依據(jù)個體(或?qū)W生)解決問題時的心理認知程序進行劃分的。“問題解決”教學模式就是依據(jù)上述“問題解決”模式在教學中的具體應用。如杜威的“問題解決”教學模式：疑難的情境確定問題提出假設推理驗證；當代美國的“問題解決”教學模式：選擇問題明確問題尋找線索解決問題；巴班斯基的“問題解決”教學模式：創(chuàng)設問題情境組織集體討論證實結論提出

9、問題作業(yè)。總結以上各教學模式，根據(jù)教學實際情況提出以下“問題解決”教學模式：創(chuàng)設問題情境提出問題分析問題解決問題總結規(guī)律遷移應用?；窘虒W模式的程序如下:(1)創(chuàng)設情境,引入問題教師精心設計難度適當而又有助于學生形成認識沖突的問題,讓學生產(chǎn)生一種認識的困惑,以形成積極的探究動機,創(chuàng)設最佳的問題情境。（2）提出問題，在創(chuàng)設問題情境的基礎上，由教師或?qū)W生根據(jù)根據(jù)問題情境中的知識提出問題。（3）分析問題 ,收集信息學生回想舊知識,自學新知識,形成解決問題的知識網(wǎng)絡,以架設問題和目標之間聯(lián)系的橋梁。（4）解決問題，尋找方法,設計解決思路使問題情境中的命題與認識結構聯(lián)系起來,以激活有關的背景觀念和先前所

10、獲得的解決問題的方法,探索解決問題的途徑。（5）總結、評價（或驗證假設）,得出結論對問題解決過程、方法進行總結、評價,優(yōu)勝劣汰,獲得新結論?；蛴蓪W生收集、整理有關假設的材料,經(jīng)分析、概括得出結論。（6）遷移應用，把總結得到和方法、規(guī)律應用到新知識中 ,產(chǎn)生遷移將,然后把它用于同類問題的新問題解決之中,反饋矯正,使教學重點突出。本課題組研究方案初步構建如下物理“問題解決”的程序模式：猜測試錯肯定物理問題概念規(guī)律方法應用結果問題解決反饋在研究過程中，嘗試運用這種模式進行實驗研究，逐步完善并構建新的程序模式。六、“問題解決”教學的課堂實施策略“問題解決”教學的教學形式是教師和學生互相合作來提出問題、

11、解決問題的過程。培養(yǎng)學生的問題意識，除了要有良好的教育教學環(huán)境外，還要特別注意采用啟發(fā)式教學，精心設置問題環(huán)境，為學生問題意識從無到有，從少到多的培養(yǎng)提供科學的方法。有人認為，培養(yǎng)學生的問題意識，只要多問幾個“為什么”就能達到目的，于是在短暫的時間里給學生提很多問題，而這些所謂的“問題”，多數(shù)不具備問題的價值。教師在教學過程中，不能把“問題”強加學生，而是要通過啟發(fā)式教學，精心設置問題情境，來培養(yǎng)學生的問題意識，讓他們自己主動提出問題。（一）營造課堂教學的民主氛圍問題教學是培養(yǎng)與發(fā)展學生創(chuàng)新思維能力的一種重要的教學方法。創(chuàng)造思維的發(fā)展必須有一種民主和諧的課堂教學氣氛，在這樣的課堂上學生的思維活

12、躍，大腦始終處于興奮狀態(tài)。因此，教師必須要有教學的民主觀、現(xiàn)代意義的學生觀和教學質(zhì)量觀。在這些前提成立時，問題教學才有可能實施。激發(fā)學生問題意識的關鍵是創(chuàng)設良好的教育環(huán)境和氣氛，增進教學民主，加強師生交往，鼓勵學生質(zhì)疑問難。青少年學生好奇心強，求知欲旺盛，這正是問題意識的表現(xiàn)，教師在教學活動中要充分愛護和尊重學生的問題意識，師生之間要保持民主、平等、和諧的人際關系，消除學生在學習中、課堂上的緊張感、壓抑感和焦慮感，從而在輕松、愉快的氣氛中展現(xiàn)個性。有了這樣的適宜環(huán)境，學生的問題意識就可以獲得充分發(fā)揮和顯示，各種奇思異想、獨立見解就會層出不窮。反之，教師對學生大膽的發(fā)問、質(zhì)疑不予重視或視為刁難、

13、搗亂、鉆牛角尖，并加以批評、訓斥甚至諷刺挖苦，毫無疑問不僅扼殺了學生的問題意識，同時扼殺了學生的創(chuàng)新精神。因此，當學生問“問題”時不能輕視，不能嘲笑。要滿腔熱情地接受和喜愛學生提出的“問題”。凡是能提出“問題”的學生都要想盡辦法進行“合理”地表揚；凡是“問題”中的合理成份，要重在肯定，對不合理成份用積極地態(tài)度指正。在“問題解決”教學的開始階段，為了使學生敢問問題，可以采用寫紙條的方法：上課前每位學生預發(fā)一張小紙條，讓學生把問題寫在紙條上，教師集中后再把學生提出的問題放在實物展示臺上展示?？傊?，“問題解決”教學中的課堂是師生平等地面對問題，平等地設法處理問題和解決問題的教學組織形式。（二）設置問

14、題情景，培養(yǎng)學生的問題意識1、通過實驗演示，設置問題情景 物理學是一門實驗科學，大部分物理概念和規(guī)律的得到都離不開實驗。而且通過實驗演示，設置問題情景，學生的興趣很高。例如2、聯(lián)系生活實際，設置問題情景物理學作為自然科學的基礎學科，與每個人都有著十分密切的聯(lián)系，可以這么說，我們每時每刻都在自覺不自覺地和物理現(xiàn)象發(fā)生一定的關系。在課堂上聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際設置物理問題情景，學生會感到具體、親切，有助于利用學生已有的生活經(jīng)驗，同時也有利于培養(yǎng)學生勤觀察、思考的良好學習品質(zhì)。3、抓住事物的假象與學生的認識錯誤，設置問題情景學生在學習物理時，經(jīng)常會碰到一些“前概念”的影響，如：速度大的物體慣性

15、大，力是使物體運動的原因等。在課堂教學中充分展現(xiàn)這些假象，通過討論引起學生爭論，設置問題情景。再如在“牛頓第三定律”的教學中，教師可以先讓學生討論這樣一個問題：普通人與身體健壯的運動員撥河時必輸無疑，是否因為運動員隊的拉力大于普通人隊的拉力呢？學生往往給予肯定回答，教師則予以否定，抓住學生的認識錯誤，使學生的心理進入非平衡狀態(tài),發(fā)生思維沖突,從而產(chǎn)生問題情景。4、復習舊知識，設置問題情景教師通過對舊知識的再現(xiàn)，建立新舊知識的聯(lián)系，設置問題情景，由舊知識的拓展引出新問題。例如在“楞次定律”的教學時，復習產(chǎn)生電磁感應的條件和法拉第電磁感應定律，結合閉合電路的歐姆定律，就可確定感應電流的大小，但電流

16、的方向呢？部分學生會根據(jù)初中學過的知識回答：根據(jù)右手定則可確定電流方向。勤于思考的學生馬上會反問：若導體與磁場間沒有相對運動的情況，感應電流的方向又該怎樣確定？ 5、習題教學中，展示原型題，設置問題情景習題教學是中學物理教學的重要組成部分。在習題教學中，學生往往容易成為解題的機器，教師出示一題，學生思考后在教師的指導下，解決一題。我們可在習題課教學中改變一下模式，教師出示的是一原型題，要求學生通過變化產(chǎn)生盡可能多的新問題。七物理問題解決過程 多數(shù)心理學家認為問題包括三個基本成分：給定條件、目標和障礙。學生可以利用的已有知識和經(jīng)驗與行動目標之間出現(xiàn)空缺時，根據(jù)題目的給定條件采取一定的轉(zhuǎn)換方法克服

17、障礙達到目標，這就是問題解決。問題解決的過程，很多學者提出了不同的模式，一般都由這樣幾個環(huán)節(jié)組成，問題識別、問題表征、選擇及執(zhí)行策略、結果評價。具體到物理問題，可以分為如圖所示的三個相互聯(lián)系的環(huán)節(jié)：審題活動、解析活動、實際解決活動。其中既有認知成分的參與，也有心智技能的參與。前者包括相應的物理基礎知識、問題類型結構知識及有關的策略性知識；后者為各種自動化的程序性知識 。其中物理問題解決策略的選擇和應用主要發(fā)生在解析活動中。從不同的視角，根據(jù)不同的內(nèi)容，可以構建不同的“問題解決”教學過程模式，本課題組研究方案從物理學科的特點出發(fā)，提出一種物理“問題解決”的基本過程模式：讀審建構驗討求解在研究中，

18、以這種過程模式作為出發(fā)點，在實踐中構建適用于不同情境和內(nèi)容的過程模式。2物理問題解決的一般策略問題解決策略是學生運用已有的陳述性知識和程序性知識對問題進行界定、選擇解決方法時需要運用的認知策略。不同研究者對問題解決策略的分類不盡相同，有的從問題解決的過程將其分為問題表征策略、問題分析策略、問題解決過程中的監(jiān)控策略和問題解決后的反思策略；有的則從思維特征和問題的類型方面去討論。由于物理問題類型比較繁雜，相應的問題解決策略也較為雜亂，筆者將散見于各類資料中的物理問題解決策略進行了歸納整理，現(xiàn)將最常用的幾種策略分述如下。21 類比策略：類比策略是指設法將當前的新問題轉(zhuǎn)化為與已有知識經(jīng)驗相似的問題原型

19、，通過比較在二者之間建立聯(lián)系，從而利用已有問題的解決方法來解決新問題的一種策略。以原電池問題為例，只要識記教材中的銅鋅原電原電池模型，理解正負極的反應原理。遇到原電池問題，即可進行原型匹配，找出解決方法。 運用類比策略，一要積累豐富的問題原型；二要善于對新問題進行轉(zhuǎn)換，去粗取精，排除無關或次要的特征，抓住深層的相似性；三要特別注意通過比較找出新問題與原型的相異點，找出深層的相似性，防止機械套用。如22 分解策略：分解策略是指按照一定的原則將問題分解為一系列相互聯(lián)系、具有一定層次結構的子問題，通過子問題的解決逐步解決問題的一種策略。對于一些復雜的問題，運用分解策略可以降低問題的難度，更容易找出問

20、題的解決思路。如問題“設計以廢鋁屑、稀硫酸、氫氧化鈉溶液制取氫氧化鋁的最佳方案”。根據(jù)鋁及其化合物的性質(zhì)關系，把問題分解成如下幾個子問題分別加以解決 運用分解策略要注意的是，在分解前，需要對問題作整體理解，避免盲目把問題分解成互不相干的幾個子問題，在子問題解決后，要進行比較歸納總結，使問題最終得到解決。有時，還可以在解決子問題的同時，對所給可能選項進行篩選排除，簡化問題。23 目標遞歸策略。目標遞歸策略也稱手段目的分析法，是指按照一定的方向?qū)栴}中的所有信息進行全面分析、層層推進，逐步縮短起始狀態(tài)與目標狀態(tài)的距離的一種策略。遞歸策略是最常用的一種策略，如由幾種氣體組成的混合氣體依次通過一系列溶

21、液，最后剩余成分的判斷問題。24 逆推策略：有些物理問題，不知道起始狀態(tài)，或從起始狀態(tài)出發(fā)進行分析很煩瑣，甚至難以解決。如果采用逆推策略，則往往能另辟蹊徑，使問題迎刃而解。逆推策略經(jīng)常用于有機合成方案設計或元素化合物的推斷題的解答中。25 探究策略：探究策略是探究性學習中常用的一種策略，根據(jù)對給定問題的分析，提出科學假設，然后設法通過收集事實或理論推斷，確定問題的答案。26 等效轉(zhuǎn)換策略即將一個陌生的或復雜的物理問題根據(jù)一定的關系轉(zhuǎn)換成另外一個等效的物理問題的策略。27 具體化策略一些抽象的物理問題，在分析的時候不易與已有的知識和經(jīng)驗聯(lián)系起來，如果將其轉(zhuǎn)化為一個具體的物質(zhì)，則有利于對問題進行分

22、析和理解。28 整體思維策略整體思維策略是指拋開問題的某些方面、部分或具體細節(jié)，抽象出問題的本質(zhì)特征或變化實質(zhì)，從而從整體上理解問題并尋求解決問題的獨特方法。整體思維策略多用于對結構復雜又存在著一定內(nèi)在關系的問題的分析和解決過程中，如晶胞組成計算、連續(xù)反應或循環(huán)反應等。整體思維策略往往需要解答者能夠排除出問題表層現(xiàn)象的干擾，從整體的角度審視問題，常常會涉及到質(zhì)量守恒、原子守恒、電子守恒和溶液電荷守恒思想。29 心理練習策略4：或稱想象練習策略，是在大腦中運用先前獲取的動作經(jīng)驗和動作表象在對某一活動進行模擬練習，從而解決問題的一種策略。在物理實驗問題的解決過程中，心理練習策略可以通過表象重組將題給實驗逼真地再現(xiàn)，有利于找出完整的實驗步驟、實驗現(xiàn)象。210 雙向推理策略：又稱中間遞歸策略，是指問題解決者從問題的起始狀態(tài)和目標狀態(tài)同時出發(fā)，把各個信息向縱深處延伸，當兩者相遇時，使問題得到解決。雙向推理使正向思維和逆向思維相結合，更有助于頓悟或靈感的突然出現(xiàn)，更有利于解題思路明朗化。多用于元素化合物的推斷題中，也適用于復雜的物理計算問題。.問題解決策略的教學 雖然沒有人否認策略學習對提高問題解決能力的重要性，但不少人認為策略性知識是個體在長期練習中悟出，并隨著個體成熟而發(fā)展起來的，不需要專門進行教學培養(yǎng)。這也是我們一直不重視問題解決策略教