問題化學習及信息技術支撐的方式

問題化學習及信息技術支撐的方式英國科學哲學家波普爾認為：“科學和知識的增長永遠始于問題，終于問題，越來越深化的問題，越來越能啟發(fā)新問題的問題?！币?、研究的背景在鄧小平與李政道的一次談話中，李政道向鄧小平建議在國內(nèi)設置博士后。鄧小平詢問，“博士不是知識很淵博了嗎？為什么還要博士后呢？”李政道說，“假如我們培養(yǎng)大學生是讓他們具備解決問題的能力，這些問題可能是一些老問題，那么我們培養(yǎng)碩士生就是希望他們解決一些新問題，培養(yǎng)博士生希望他們解決一些疑難問題，復雜問題，但這樣還不夠，我們需要一種更高層次的人才，那就是他們自己能發(fā)現(xiàn)新問題，那就是博士后?！薄瓕Υ?，華東師范大學祝智庭教授指出，在高等教育中固然需要不同層次的問題解決能力，但如果我們在基礎教育中就進行問題化學習，在教學過程的各階段，從小學、初中到高中，從課時、單元到學期的不同周期，滲透問題化教學的思想，讓學生不斷經(jīng)歷學解老問題、解決新問題、解決疑難題和發(fā)現(xiàn)新問題的學習循環(huán)，就可能找到創(chuàng)新教育的突破口。祝教授稱之為“創(chuàng)新教育猜想”。本課題正是沿著祝教授的“創(chuàng)新教育猜想”思路展開研究的。事實上，人類從出生開始，總是伴隨者問題生存著，對于問題的探索與學習是一種本能，問題是孩子們自主探索的小舟；“學”和“問”是聯(lián)系在一起的；問題化也是知識組織、課程組織的方式；最后，問題/主題/項目，都將是未來人參與社會活動的結(jié)構模式。既然圍繞問題的活動如此普遍，我們研究問題化學習就有了廣闊的現(xiàn)實意義，另外，從鄧小平與李政道談話所獲得的啟示，我們更意識到在基礎教育中培養(yǎng)問題解決能力的迫切性。這是我們研究本課題的思想源泉與理念基礎。另外，人們對于信息技術在問題解決過程中所起到的作用，目前還缺乏深入的實證研究。比如，如何運用認知工具，使得問題解決的田式可視化，有大量形象思維參與，其中包括對問題的表征與形成問題空間的過程；再比如，網(wǎng)絡頭腦風暴如何促進問題解決的團體知識建構；信息技術如何支持問題解決中的原型啟發(fā)；網(wǎng)絡技術如何實現(xiàn)問題解決的生成性目標與過程性評價等等。信息技術將作為資源搜集的空間、交流協(xié)作的空間、以及知識建構、思維建構的空間將在問題為中心的學習中大有作為。上述，都成為我們應用信息技術支持問題化學習研究的理由。二、什么是問題化學習1.什么是問題——“如果你想做什么，但你不知道如何去做，那你就碰到了問題。”——所謂問題，是指客觀事物之間的矛盾在人的頭腦中的反映?！獑栴}就是指在信息和目標之間有某些障礙需要加以克服的情境。（現(xiàn)代認知心理學）從認知心理學觀點看，一個問題可以分為客觀與主觀兩個方面。問題的客觀方面，反映問題的客觀存在，包括問題的任務領域（taskdomain）。問題的主觀方面，是解題人對問題的主觀理解，也就是問題空間9廠。61005口2。6）。所謂表征問題，就是問題解決者在頭腦中以某種理解來呈現(xiàn)問題，使問題的任務領域轉(zhuǎn)化為問題空間。問題空間是問題解決的一個基本范疇，是個體對一個問題所達到的全部的認知狀態(tài)。問距空間一般包括以下三個基本成分：1）給定（條件）一一任務的初始狀態(tài)，即問題所給定的條件。2）目標（答案）一一任務的目標狀態(tài)，即問題最終要達到的目標，是指關于構成問題的結(jié)論的明確描述。3）障礙（方法、途徑）一一有的心理學家稱為完成任務的算子（operator）,即從初始狀態(tài)向目標狀態(tài)轉(zhuǎn)化的操作。2.什么是問題化學習“問題化”這一概念基本上是東方語言思維的產(chǎn)物，在西方國家的文獻中極少使用“義義化”之類的說法。它與“信息化教育”，“電子化產(chǎn)品”、“數(shù)字化校園”一樣，“化”表示一種狀態(tài)與特征。意指圍繞問題的學習是一種無處、無時不在的行為狀態(tài)。簡單的說，問題化學習就是通過問題來建構自主學習過程的活動，它要求學習活動以問題的發(fā)現(xiàn)與提出為開端，用問題主線來貫穿學習過程和整合各種知識，井把對問題的思考、解決、感悟，作為對學習目標的追求與對學習結(jié)果的檢驗。其次，問題化學習強調(diào)學習行為的持續(xù)性，通過系列化問題的解決，追求學習的有效遷移，實現(xiàn)知識的連續(xù)建構。最后，從研究范圍看，問題化學習中的問題涉及事實性問題、經(jīng)驗性問題、創(chuàng)造性問題等，因此是一種廣義的問題解決。在學習理論中，與問題化學習概念最接近的是教育心理學中狹義的“問題解決”與“基于問題的學習”，從學習方式的角度看，三者并沒大大區(qū)別，都是通過問題來建構自主學習過程的活動。但問題解決是指涉及高級思維水平的智慧技能，基于問題的學習則側(cè)重于復雜的、真實性、劣構性問題的自主合作解決，從學習類型來說，它也屬于狹義的問題解決。三者主要的區(qū)別在于：A.研究范圍不同?！?a的陽，生理君睥鹿打蜘!B.問題化學習強調(diào)一種持續(xù)的學習行為，即圍繞問題的學習是一種無處不在的連貫狀態(tài)。通過系列問題的解決，促進學習的有效遷移，實現(xiàn)知識的連續(xù)建構。因此，與“基于問題的學習”和狹義的“問題解決”相比，除了范圍更廣，它更側(cè)重研究一連串問題解決的學習行為，探索一連串問題之間的相互關系，研究由一連串問題形成的問題化學習鏈的學習規(guī)律、教學策略、評價方式等等，而不是單個問題解決的研究。三、關于問題的類型在心理學的經(jīng)典研究中有字謎游戲問題、謎箱問題、接棒問題、容器倒水問題等；有單一解答“收斂性”(convergent)問題、多重解答“發(fā)散性”(divergent)問題、開放性(open-end)問題、封閉性(closed-end)問題、良構(Well-structured)問題，劣構(Ill-structured)問題。為了便于實踐操作，祝智庭教授對問題分類進行高度精煉，提煉出“五何”問題分類，目的不在于窮盡，在于為問題化學習的實踐提供靈活的思路。1)是何(what)：一些表示事實內(nèi)容的問題，說明是什么，有關本質(zhì)、實質(zhì)、要素，在答案中含有事實性要素。學習的基本方式：信息搜集、記憶。2)為何(why)：一些表示目的與理由的問題，說明為什么，有關目的、價值、意義、理由的問題。學習的基本方式：信息搜集，也可以通過探究獲得。3)如何(how)：一些表示方法、遺徑與狀態(tài)的問題，說明怎么樣，用什么方法、手段、途徑；處于怎么樣的狀態(tài)或情況等問題。如果是表示一種方式，通常需要了解其過程。如果是表示一種狀態(tài)，通常需要了解其具體的程度。學習的基本方式：做中學，通過經(jīng)歷獲得經(jīng)驗。4)若何(if)：一些表示情境條件變化的問題，當條件發(fā)生變化時，“如果”、“要是”、“是否”、“即使”等情況下的問題。學習的基本方式：猜想，情境中學習，發(fā)散與創(chuàng)造性地學習。5）由何（where/when/who）：表示問題發(fā)生的條件、來歷、起因，通?？梢酝ㄟ^分析問題產(chǎn)生的情境（context）,并由此進一步確定問題的性質(zhì)以及問題解決的方式。如在學習中，我們假設問題解決的過程可以是循序漸進、螺旋上升的：1）學解老問題：對學習者來說，面對呈現(xiàn)過或類似的問題情境，運用自己熱知的方式或規(guī)則來建構類似的問題空間，解決問題。2）解答新問題：對學習者來說，面對未曾呈現(xiàn)過的問題情境，運用各種方式或規(guī)則來建構新的問題空間，解決問題。3）解答疑難題：對學習者來說，面對未曾呈現(xiàn)過的復雜性問題情境，綜合運用一些方式或規(guī)則建構新的問題空間，解決復雜性問題。4）發(fā)現(xiàn)新問題：對學習者來說，發(fā)現(xiàn)了無法用原有的方法與規(guī)則解決新出現(xiàn)的問題，暫時無法建構自己的問題空間進行解決。還有一些更多的問題分類：布盧姆莫利克拉克和斯塔布朗和埃特爨森，國內(nèi)學者知識性間翹事實性問題認知記憶性問題記憶性問題窕解性間題經(jīng)驗性問題■收斂性問題推理性問題應用性問題分析性問題綜合性問題創(chuàng)造性問題顰散性問題創(chuàng)造性問題評價性詞題評價性問題評價性問題評價性問題管理性問即...最后，科學所從事的問題解決，是實用化、自動化、技術化的……，但是，對于人文問題的感情與思索過程，也許就不是線性與分析性的，而是彌漫的，豐富的，是一種理想化、情感化、意象化、藝術化的立體過程。我們在課題中大膽地假設一種人文問題的思索藍圖：內(nèi)省.了解：問題解讀，體會表層意思。.神入：深度進入問題情境，進入其他人情感和世界觀內(nèi)部的能力。.領悟：解出問題涉及的深層含義，說明、解說、轉(zhuǎn)述，從而闡明某種意義，弦外之音。.內(nèi)?。涸趩栴}情境中悟出適于自我的人生哲理和永恒意義。.評價：對問題情境中的事、人、文，具有批判性思維的洞察力。.審美：感悟問題情境中的文、事、人，獨特的魅力與表現(xiàn)風格，美的意蘊/意象。四、課程中的問題化學習及建議.從主題一一專題一一問題：提供一種課程與教學設計的思路在目前的課程設計中，很多課程設計采取了以主題為設計之核心，主題的選擇既可以側(cè)重社會問題，又可以側(cè)重學術問題，還可以側(cè)重學生問題，最佳選擇是能將社會、學術和學生問題聯(lián)系起來，形成統(tǒng)一的主題，將學生活動的目的、內(nèi)容和方式綜合起來，通過主題研究或問題的解決體現(xiàn)學生活動的目的、內(nèi)容和方式。用主題活動加問題操作，來實現(xiàn)高水平、高效益的教學。具體的步驟：選取主題一一主題分解一一設計問題，如圖所例：2.“解決者問題一一解決新問題一一解決疑難題一一發(fā)現(xiàn)新問題”系列化學習設計通常，解決老問題一一解決新問題一一解決疑難題一一發(fā)現(xiàn)新問題可以在一堂課中實現(xiàn)，但更適合整個單元的學習。解決老問題、解決新問題、解決疑難題以及發(fā)現(xiàn)新問題的區(qū)別主要表現(xiàn)在問題的情境與條件、解決的方法與規(guī)則，以及答案與解決方案。

差異學解老問題廠葡等新問題?解答疑難題發(fā)現(xiàn)新問題情境與條件呈現(xiàn)過或類似的問題情境：一些老的條件3未曾呈現(xiàn)過的問題情境;條件變4t或出現(xiàn)新條件力問題情境中含有兩難問題或條件不充分、胸難條件或有無關條件干擾0自己在新的問題情境中發(fā)現(xiàn)問題條件◎解答方法與規(guī)則直接使用相同或類似問題情境中的方法與規(guī)則解答問題口可以用老方總解答新問題，也可以在解答過展中珀成新方法二方法、規(guī)則與解答的途徑是密方面或者條件不充分因此方法開政的.因此需要創(chuàng)造性的解答口未知答案或解決方案答案是明確的或者說是可以預見|的口答案不能直接預見,答案的不腺定性.或者答案為開放的。未知面對不同的問題類型，它們也存在著差異，比如:

學解老問題解答新問題解答疑難題發(fā)現(xiàn)新問題能夠直接由記需要查找資料多角度、塞途:發(fā)現(xiàn)了一個問憶中尋找到事才能獲取事實徑獲取答案，題,經(jīng)驗擊找是何實內(nèi)容廠內(nèi)容口,或通過推理才能獲取事實內(nèi)容Q與推理都無法獲取：室內(nèi)容。熊勵直接找到需要探究才能第角度1委途發(fā)現(xiàn)了一個間反映目的與理獲得反映目的徑獲取答案，題，經(jīng)驗、查找為何由的證據(jù)C與理由的證據(jù).或通過推理才能獲取反映目的與理由的證據(jù)。與推理都無法獲取反映目的與理由的證據(jù)口體驗過做此類需要在新的?可問題情境中含發(fā)現(xiàn)」一個問事的經(jīng)歷，因題情境中俅驗有閾難問題等題，無法獲取如何此也就能直接過程中才能鑄復雜性條件變經(jīng)驗，逋過猜尋求到方法0求到方法口量，需要多需度的體限尋求到方法口康或量海都無,法獲取相應的方法口條件變髦明確條件變量明確條件變量不麗自己提出條件已知，呈現(xiàn)在已知，呈現(xiàn)在確、復雜或不變整，提供猜已有或類似的新的問題情境充分，呈現(xiàn)在想，且是前人問1a情境中，中，答案則通新的問題悄境未曾發(fā)現(xiàn)的。的答案則通過類似的經(jīng)驗他獲過類似的經(jīng)驗或只能通道新的猜想瞼證而獲得口中，答案需要綜合運用通過不同角度的猜想驗證而獲得口3.關于問題化學習的課堂操作1）問題從哪里來：從哪里去質(zhì)疑呢?讓學生產(chǎn)生學習的問題，你啟發(fā)的線索在哪里？2）誰來提出問題：由教師提出問題?還是由學生提出問題?如何讓學生提出問題，如何設計引導性問題?老師可以啟發(fā)學生從哪幾個角度去提出問題。3）如何篩選問題：如何實現(xiàn)問題聚焦，如何進行篩選，或如何引領你的學生共同篩選？如何分類，去粗存精，還是提取主干問題，井月.做到保護其他人的積極性。4）如何創(chuàng)設問題情境：如何更有挑戰(zhàn)性，能夠激發(fā)學生的探究欲，適合學生的知識背景。5）怎樣進行問題化學習的教學組織：這個過程本身也是了解學生的過程，激發(fā)學生主動學習、質(zhì)疑問難的過程。包括能否在師生互動的過程中，將問題的討論引導深入。6）如何為不同的學生提供不同的問題思考與解決的支架。7）包括問題解決過程中教師的作用探尋等…….問題化學習的評價1）對問題的評價：無論是教師設計的問題還是學生產(chǎn)生的問題都要思考：①適切性（與課程目標、教學內(nèi)容及過程的適切性）。②思維性（是否利于培養(yǎng)學生的思維能力）③層次性（是否利于不同學生不同發(fā)展）④開放性（問題條件、方法、答案不唯一）⑤情境性（是否激發(fā)學生學習興趣）⑥整合性（與現(xiàn)實生活的整合）⑦漸進性（問題鏈是否關注學生的認知水平的發(fā)展）⑧展性（是否利于學生自主提出問題）2）對問題化學習過程與效果的評價：①學生對問題的理解②學生自主探究的意識、品質(zhì)③學生交往合作能力④學生問題解決過程中運用方法、策略的能力（如觀察、操作、歸納、類比、猜測等方法的運用）⑤學生問題解決的能力（如問題解決的準確性、合理性、開放性、多樣性與創(chuàng)造性等）⑥學生思考能力的發(fā)展（如歸納、類比、猜測的推理能力；如有條理的思考，以及對結(jié)論的合理闡述等）。3）在問題化學習中對教師教學的評價：①課堂氛圍的調(diào)控②課程資源整合運用③學與教的互動交流④師生關系的融合⑤預設和生成的把握。.不同課程中的教學設計建議（略）五、信息技術支撐的問題化學習.利用認如工具支持問題表征的顯性可視化1）圖式理論與問題表征所謂圖式，也故稱為是知識圖式或心理圖式，它是指一組相關事件、知識或信念所構成的穩(wěn)定的心理結(jié)構或網(wǎng)絡。這種心理結(jié)構的形成主要依靠于后天習得，它是事件、客體、觀念或概念在時間與空間上的接近、重復或語義聯(lián)系的固定化、概括化。這些要素具有穩(wěn)定的結(jié)構性聯(lián)系，一旦圖式被激活就會有一系列聯(lián)想，或者其中某些要素被知覺系統(tǒng)覺察，它就會激活田式。所謂問題宏征，就是問題解決者在頭腦中以某種理解來呈現(xiàn)問題。問題表征是問題解決的關鍵甚至全部，它是指對問題初始條件、目標任務及其構成要素的覺察和理解，也是近來關于問題解決研究的核心。問題表征分外部表征和內(nèi)部表征，外部表征指問題情境的成分和結(jié)構，包括物理符號、物體、維度，以及外部規(guī)則、約束條件或邊界條件等，它對問題的內(nèi)部表征具有引導或定向作用；內(nèi)部表征是問題解決者構建的關于問題的認知結(jié)構，是對覺察到的問題初始條件、約束條件的解釋，通俗或簡單地說就是對問題及問題結(jié)構的理解。正因為圖式概念在問題解決研究中具有獨到的意義，所以一些文獻中把與問題解決有關的圖式稱為是問題圖式。2）問題圖式可視化事實上，提出同樣一個問題，不同的人對它會有不同的理解，理解的內(nèi)涵并不相同，關注的角度也會有所不同。在當前教學現(xiàn)狀中，書本預定義的問題與學生實際問題、老師轉(zhuǎn)述出的問題與學生實際問題之間有很大的差距，這就意味著在教學中應該讓問題表征顯性化、可視化。問題表征顯性化，可以通過相應的問題模板和問例來進行啟發(fā)或訓練。選用包括信息化在內(nèi)的適當工具，將有利于問題的顯性化、可視化。例如：概念圖、問題本、頭腦風暴等。以概念圖（ConceptMapping）為例，它是一種直觀易用的認知工具，可以將有關某一主題不同級別、類型、關聯(lián)的思維要素（概念、條件、關系等）進行圖化，再以各種線條相連而形成關于該主題的概念網(wǎng)絡。這種形象化的方式可以用來進行問題表征，制作問題圖式，實際上也是用來制作問題解決的思維腦圖（也稱思維導圖）。好處是可以迅速加深學生對問題的理解，使問題解決的隱性智慧顯性化。.利用網(wǎng)絡多媒體支持問題的情境體驗化當前有著這樣的教育教學怪現(xiàn)象：學習者知道了問題和解法，卸不知道問題產(chǎn)生的情境。這是因為：書本知識脫離生活情境，將問題從情境中剝離出來。因此，我們需要創(chuàng)設與當前學習主題相關的、盡可能真實的情境。情境創(chuàng)設應分兩種情況：一種是學科內(nèi)容有嚴謹結(jié)構的情況（數(shù)學、物理、化學等理科內(nèi)容皆具有這種結(jié)構），這時要求創(chuàng)設有豐富資源的學習環(huán)境，其中應包含許多不同情境的應用實例和有關的信息資料，以便學習者根據(jù)自己的興趣、愛好去主動發(fā)現(xiàn)、主動探索；另一種是學科內(nèi)容不具有嚴謹結(jié)構的情況（辣文、外語、歷史等文科內(nèi)容一般具有這種結(jié)構），這時應創(chuàng)設接近真實情境的學習環(huán)境，在該環(huán)境下應能仿真實際情境，從而激發(fā)學習者參與交互式學習的積極性，在交互過程中去完成問題的理解、知識的應用和意義的建構。在這兩種環(huán)境中均應有“help”系統(tǒng)，以便為學習者在學習過程中隨時提供咨詢與幫助。在問題的情境體驗化方面，信息技術能夠克服物理課堂時空受限的缺陷，把課外情境、生活情境帶人課堂，至少在某種程度上能夠?qū)⑦€擬真（authentic）的問題情境還給學習者。通過選用適當?shù)男畔⒒ぞ?，特有利于問題的情境體驗化，例如：虛擬實驗、角色扮演、微型世界、電子教學游戲等古等。具體應用與案例：數(shù)學Z+Z平臺，JAVA插件，科學Discovery揮知學堂應用與案例。（略）.基于網(wǎng)絡的問題化學習基本理念：網(wǎng)絡學習平臺的設計以問題為中心，作為學習資源與學習過程組織的基本線索與邏輯起點，其中包括問題鏈、學習鏈、知識鏈的設計，體現(xiàn)問題思考、解決的系列化過程。附網(wǎng)站設計方案：一、問題形成區(qū)（可擴展的逐步生成的問題課程）操作要點：學生填寫問題條，遞交網(wǎng)上系統(tǒng)。平臺提供一個問題產(chǎn)生器，即頭腦風暴區(qū)，進行問題接龍，教師的引導性問題，以及學生產(chǎn)生的，包括問題的內(nèi)化、生成、深入。問題分類器：之后可以合并同類項，形成研究專題。根據(jù)活動任務的過程產(chǎn)生不同類型的問題，教師可進行篩選，用分類罪進行適當分類，便于整理學生的反饋信息。邏輯結(jié)構器：邏輯結(jié)構化，關鍵還能展示其相互關系，并形成問題課程的內(nèi)容框架。二、專題研究區(qū).解決方案路線圖：構建自己的問題圖式操作要點：*提供inspiration軟件，上傳圖片，形成圖式庫，優(yōu)選圖式，可有投票系統(tǒng)進行優(yōu)選。*提供cmap模式網(wǎng)上支持，進行在線協(xié)商。止匕外，這些完成的專題將來可以優(yōu)選到拓展訓練營去。.基于網(wǎng)絡的問題化學習檔案袋：個人以及小組的檔案資料，可以包括問題發(fā)現(xiàn)、問題解決、成果展示；解決老問題，解決新問題，解決疑難題，發(fā)現(xiàn)新問題等記錄，因此是一個記錄思維的檔案。.規(guī)則與評價：包括活動規(guī)則，自我評價表。.網(wǎng)絡資源區(qū)：主要是專題研究需要的網(wǎng)絡信息資源，可有教師推薦與學生自主提交相結(jié)合。三、拓展訓練營一些預設