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1、问题解决教学策略在生物学教学过程中的运用摘要: 现代认知心理学关于问题解决的研究已经取得了重大成果，运用这些研究成果指导生物问题解决教学,必须增加生物开放型习题的数量；加强解题策略训练；采用问题解决模式学习生物新知识,从而提高学生的创造性问题解决能力关键词:问题解决教学策略生物学教学实践运用效果显著问题解决能力是学生生物学科能力的重要构成之一,培养学生生物问题解决能力,是生物教学中实施科学素质教育、发展学生创造能力的重要途径然而,在我国目前的中学生物教学中,由于缺乏有关生物问题解决的研究,学生的问题解决过程往往变成了简单的解题操作,并没有真正形成学生的问题解决能力为此,我们必须借鉴现代心理学关
2、于问题解决的研究成果,开展关于生物问题解决教学的实践与研究1 问题及问题解决什么是问题?一般来说,问题是指需要解决的某种疑难具体地说,就是当一个人希望达到某一个目标,但又没有可供使用的现成方法时,这个人就面临一个问题换句话说,问题就是认识主体在认识过程中的目标状态与当前状态的差距,这是客观存在的事物与人的主观意识之间的矛盾在思维过程中的反映根据解决问题的认识方式不同,可以将问题划分为两类,即常规性问题和非常规性问题常规性问题一般是封闭型的,也就是说,都有一个确定的已知答案,而且给出了所有必要的已知信息学生解题方式主要从已有认知结构中提取,体现为常规性、复现性而不是探索性在加涅和奥苏泊尔看来,这
3、类问题并不是真正的问题非常规性问题的特点是,它们通常是开放型的,没有确定的答案,还缺乏很多有关信息在这种情况下,学生解决问题不能直接用已知经验来处理当前的情景,而是需要以原来的认知结构作为思维素材,通过独立思考形成新的高级的认知结构,以用于解决问题由此可见,解决非常规性问题的方式更多地体现为创造性和探索性在生物教学中,从掌握书本知识角度看,学生需要通过一定数量的常规性问题的训练, 以巩固所学知识从培养学生的创新能力的角度看,则更需要一定数量的非常规性问题,以培养学生运用所学生物知识解决问题的能力总之,生物教学中的问题要满足探索性、巩固性的要求,两类问题必须兼而有之所谓问题解决,是指从问题的起始
4、状态出发,经过一系列有目的、有指向的认知操作,达到目标状态的过程问题解决是一种高级学习活动(加涅),现代认知建构主义也主张“通过问题解决来学习”建构主义认为,人的认知本质是主体的“建构”过程,即通过新、旧知识经验的相互作用而完成的在问题解决这种高水平的思维活动中,学习者要不断地围绕当前的问题解决活动获取有关的信息,同时又要不断激活原有的知识经验,来对当前的问题作出分析和推论、综合和概括,进而形成自己的假说和解决方案在此过程中,新、旧知识经验的合理性又在问题解决中得到检验所以,问题解决的结果往往导致新、旧知识经验的整合,就主体而言,通过问题解决这一有目的、有指向的认知活动过程, 从而促使主体作出
5、有意义的发现和新的认知结构的建构根据现代认知心理学的研究,问题解决过程一般包括以下4个环节:(1)问题表征就是将问题转化为内部的心理表征,其实质就是对问题的主动的建构与理解；(2)策略选择就是选择特定的问题解决的方法或程序；(3)策略运用就是执行一个解题方案,包括在策略选择中所决定的各种操作和策略；(4)结果评价就是运用元认知对解题过程、结果是否得当作出评估研究表明,影响学生问题解决的主要因素有解题技能、学科知识、解题策略等,其中关键因素是学生是否具有解题策略,所以,生物教学中必须加强对学生的解题策略的训练2 生物问题及解题教学生物问题包括常规性问题和非常规性问题通过问题解决教学,不仅有利于学
6、生对书本知识的掌握和巩固,而且也有利于学生探索发现, 通过问题解决形成创造性问题解决能力但是,在实际的解题教学中还存在以下问题:(1)题型的封闭性表现为完备的条件和单一的答案,不需要或很少用到假设进行推理和判断；(2)解题教学的机械重复性表现为题目多有雷同, 进行大运动量的反复练习,以应付考试为主要目的；(3)解题过程的被动性习惯于老师讲解例题,学生模仿操练,或者学生在大量的解题中寻找答案,很少自觉运用解题策略,很少运用元认知进行自我评价和反馈监控这种解题教学不利于发展学生的独立思考和创新能力,而是把学生训练成对习题作出习惯性反应的解题机器；(4)解题研究的局限性表现为侧重于解题方法的探讨或思
7、路的分析在生物教学研究中对问题解决没有引起足够的关注,没有进行解题策略的训练,这又进一步强化了学生的机械操作,削弱了学生的问题意识和策略意识,不利于培养学生的问题解决能力当然,生物解题教学仅仅是生物问题解决教学的重要环节我们在生物教学中,还必须全面加强问题解决教学,以全面提高学生的素质3 生物问题解决教学的有效策略根据以上分析,为了提高学生的问题解决能力,必须运用问题和问题解决理论,加强生物问题解决教学为此,就要采用以下几种有效策略:3.1 增加生物开放型习题的数量 生物开放型习题是相对于常见的封闭型习题而言的,其主要特征是:条件、解题方法策略和结论的不确定性,即条件、方法策略和结论的开放性例
8、如:(1)你认为克隆人会产生什么后果? (结论开放题)；(2)已知多指由显性基因S控制,一对夫妇生了一个多指白化病的女孩,问其父亲、母亲的基因型如何?(条件开放题)等等一般地说,生物开放题具有以下特征:(1)常常由实际现象提出问题,主体必须用生物知识将其转化为生物模型；(2)问题的不确定性,需要转化和收集信息,界定问题的存在；(3)没有现成的解题模式；(4)需要从多角度进行思考与探索；(5)答案的不确定性；(6)条件的不确定性；(7)能激起学生的好奇心,主体积极参与解题过程；(8)能转化为新的问题3.2 加强解题策略训练 教会学生解题策略是提高学生解题能力的关键所谓解题策略,即是解决问题的一般
9、路径和方式,或解决问题的思维策略在问题解决的不同环节,都有相应的解题策略例如,在策略选择环节常采用以下解题策略:(1)逆向思考策略它是指通过反向推理,找到解决问题的线索,使问题得以解决例如,“治疗镰刀型细胞贫血症的根本措施是什么?”此题如果单从贫血因素、红细胞变形、营养缺乏等方面探究,将一无所获如果进行由现象到本质、由蛋白质到RNA再到DNA的逆向推导,就可以推出:镰刀型细胞贫血症是基因突变引起的,治疗的根本措施就应该是改变其遗传物质,即采用基因治疗方法(2)联想推理策略它是根据当前问题,联想以前自己学过的知识和解过的问题, 找到与当前问题的相同或相似点,并借用该题的解题方法例如,“一个生物体
10、有12对同源染色体,且每对同源染色体上都有一对等位基因,那么该生物可能产生的配子类型是多少种?”按常规方法解此题,要先画出遗传图解,然后再作出统计,这种方法不仅复杂,而且极易出错如果引导学生联想数学中的组合方法,不难发现,此题的答案是n个C21乘积,即(C21)12=212此外,生物解题中还常用简化提炼策略、图解策略、审题策略、元认知策略等3.3 采用问题解决模式学习生物新知识问题解决教学是当前教学研究的一个热点问题解决教学模式要求以问题为中心组织教学,就是要使教学过程发端于问题,推进于问题,归宿于问题(即学生提出问题和解决问题),其一般程序是:呈现问题寻求解法得出结论知识迁移即在教师的指导下
11、,根据教学的具体情况,提出问题,使学生处于问题的发现者和研究者的地位学生经过对问题的分析、探索、讨论等一系列“再发现”的认知操作过程,寻求问题的解法,达到问题的解决,并运用所获得的知识原理解决新问题,以实现知识的迁移例如,在高中生物“基因分离规律”的教学中可以设计如下教学程度并围绕以下问题展开教学:(1)呈现问题:豌豆的性状是根据什么规律传递给子代的?(2)分析问题:什么叫相对性状?什么叫性状分离?F1配子比例和F2分离比是多少?(3)寻求解法:孟德假说的要点是什么?什么叫等位基因?杂合体中等位基因遗传行为如何?何谓测交?测交的意义是什么?(4)得出结论:基因分离规律的实质是什么?分离规律的细
12、胞学基础是什么?(5)知识迁移:分离规律在植物育种上有什么意义?分离规律与人类遗传病有何关系?4 问题解决教学的优点和局限通过问题教学的实践研究，发现问题教学的优点主要表现在：（1）能够激发学生的学习热情，调动学生学习的积极性.和讲述教学法相比，问题教学更能关注学生的学习需求，考虑学生学习兴趣的调动(2)学生在学习中有较多的参与机会.对话、交流和互动是当今教学的关键问题，问题教学能使学生在课堂教学中借助问题的探讨，与同学或者教师有更多的沟通机会(3)有效的培养学生问题解决的能力问题教学围绕问题的提出、分析、解决展开，这种教学过程中，学生增强了自己的问题意识，把握问题解决的基本步骤，逐渐提升自己
13、解决问题的能力(4)学生嫩牢固地掌握问题教学中的知识点在问题教学中，学生经过了独立思考、合作探究等学习环节，对问题教学中承载的知识比教师讲解记忆的更加牢固(5)有助于学生养成问题探究的学习习惯连续不断的问题教学使学生逐渐形成善于捕捉问题、分析问题、解决问题的思维习惯和学习方式，这种品质对其后独力学习和工作会有较大的帮助但是问题教学也有自身的局限，如：问题设计较为困难；教学中不确定性较强；教师所需的技巧要求较高；学生获取的知识缺乏系统性；问题系统性较难保证等等这些问题教师要加以关注，并在教学中扬长避短，与其他教学方法综合使用总之,在上述问题解决教学过程中,先将问题呈示给学生,引导学生围绕问题自学、思考、讨论,掌握知识结构,再引导学生通过实例分析,实现知识迁移,从而培养学生创造性问题解决能力参考文献1 普莱斯顿D费德恩,罗伯特M沃格尔著，王锦，曹军，徐彬译教学方法应用认知科学，促进学生学习上海：华东师范大学出版社，2006,9.2 郑金洲教学方法应用指导上海：华东师大学出版社，2006,12.3 高文.一般的问题解决模式.外国教育资料,1999(6)4 张建伟，陈琦.简论建构性学习和教学.教育研究,1999(5)5 袁维新.运用实例和问题解决模式教学的实验.生物学通报,1994(12)
