韩朋成++徐作英

摘 要 提高学生的科学素养是新课程改革的要求和方向，科学素养的最终追求应是以创新精神与实践能力为核心的问题解决能力。在日常教学中，教师设计的问题结构过于良好，影响了学生在问题解决时的实践深度。因此，尝试在教学活动中运用案例教学、模型建构、元认知训练等策略，来提高学生的问题解决能力和科学素养。

关键词 科学素养；结构不良问题；生物教学

中图分类号：G642.4 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2014）08-0096-02

提高学生的科学素养是新课程改革的要求和方向。因长期受应试教育的影响，当前大部分学生的科学素养结构存在明显缺陷。究其根源，在于传统课堂教学呈现给学生的问题往往是结构过于良好的问题，正如著名教学专家德波诺曾经指出的：“学校课本上的问题通常是封闭型的，也就是说，都有一个确定的已知答案，而且给出了所有必须的已知信息。”而实际生活中的问题却往往是开放的，没有确定的答案，有时还缺少很多有关的信息。

教师在教学中提出的问题，一般也会对知识进行简单化处理，甚至认为某个经典的例题就是问题，但这些问题一般都是条件、目标明确，解决问题的方法唯一的结构良好问题。学生在谋求这些问题的解决时，甚至能够脱离问题情境进行表征，依靠前期建立的图式和策略，采取特定步骤得到确定的答案。因此，问题过于简单化，往往会导致学生对知识的理解简单、片面，甚至僵化，妨碍其将其学习的知识广泛而灵活地迁移在各种具体情境中，不利于学生高级知识的获得，影响教学的有效性。

认知弹性理论作为建构主义理论的新发展，其思想对教育研究的影响非常深远。认知弹性理论揭示了学习者在学习过程中的主动性，突出了意义建构在学习中的作用；强调学习的社会文化互动和情境性，并按照学习所达到的深度和水平（而非年龄）的不同，将学习分为初级知识获得与高级知识获得；强调高级知识的获得往往依赖于结构不良问题的解决，需要在对知识的深层理解基础上着眼于知识的综合联系和灵活变通。本文正是依据认知弹性理论的相关观点，探索结构不良问题解决的相关策略。

1 结构不良问题的界定

结构不良并不是指问题本身有什么错误或是不恰当，而是指它没有明确的结构或解决途径。问题的结构不良程度可以有所不同，既可以在某一方面具有结构不良的特征，也可以在所有方面都具有结构不良的特征。基于乔纳森、刘儒德等专家对结构不良问题的研究，本文中的结构不良问题主要是指具有具体生活情境、解决途径多样、跨学科、答案开放的或者根本没有答案的问题。

2 结构不良问题解决的过程

人类的绝大部分学习活动都包括了问题解决的过程。杜威、布兰斯福德和斯坦恩、基克等人都对一般性问题的解决过程提出过自己的理论。本文依据问题解决的一般过程，将结构不良问题的解决分为以下几个基本步骤。

表征问题空间 问题解决的首要环节就是对问题情境建构起一个心理模型，也就是问题空间。个体对问题内在的问题空间可能包含多种表征形式，如结构化知识、程序性知识、反思性知识等。知识是能力的载体，知识包括事实、概念、原理、方法等，在问题表征时有多种表达形式，如文字、符号、图形、模型等，它们虽然形式不同，但在描述同一对象时，因其本质属性是一致的，所以彼此可以互相转换。

结构不良问题大多数都有具体的情境。因此，对于结构不良问题的问题空间表征，要求问题解决者不能简单地从记忆中提取概念，而需要结合具体问题情境，对相关概念、原理进行整合。结构不良问题的解决必须建立多元表征，多元表征是结构不良问题解决的核心。问题解决者可以从多个角度、不同立场来认识问题的各方面条件，以获得对问题的正确认识。对问题不同的表征会激活不同的图式，通过多次表征，就有机会找到问题解决的最有效策略。

生成问题解决方案并执行 在明确问题空间基础上，问题解决者需要重新描述问题，使之与熟悉问题更类似，同时整合相关领域知识（概念、公式、原理、规则等）之间的联系，以帮助学习者获得与问题相关的大量信息，将其灵活地运用到各种具体情境中，并基于对问题限制条件的认识去搜寻一种自认为概念与情境最可行的联系。当表征完成并选好方案之后，下一步就要执行计划。

评估解决方案及结果 结构不良问题的解决所涉及的概念、规则和原理等都不明确，解决方案可能存在多种，评价标准也是多样化的。因此，在解决结构不良问题的过程中，问题解决者要随时监控和评估问题解决方案的设计，弄清楚问题的表征是否准确？是否忽视了某一个重要的变量或者限制条件？思路是否正确？解决方案的效果如何？对问题解决的每一个步骤都要进行反思监控，随时调整、修改、完善方案。

3 结构不良问题的解决策略

提供相关案例 知识通常是以案例的方式进行理解。教学者通过提供案例，组织学生对案例进行调查、阅读、思考、分析、讨论和交流等活动，能够促成问题解决者在某一个维度的问题表征，多个案例就可以形成多个维度的表征。

能否通过各种案例的提供来提高学生对结构不良问题的解决能力，很大程度上取决于案例材料的选取。案例应具有深度和综合，“深度”强调的是对事物的连续过程及其深层因果关系进行透视；“综合”强调案例本身具有多侧面、多层次、动态性。只有在这种复杂案例的基础上找到一些重要的结论，才能提高学生分析和解决问题的能力。

同时，还应避免以一个大案例来包含问题的方方面面。事实证明，大量小的案例比单一的大案例更有助于学习的迁移。因为提供多个案例，可以让学生主动去探索、挖掘案例中存在和潜在的各种问题，进行多元表征。

运用建模思想 美国学者维纳（Norbert Wiener）认为：“模型在科学研究的程序中是最为重要的。”高中生物教科书必修1中对模型的定义是：“模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。”模型的形式很多，包括物理模型、概念模型、数学模型等。

某种程度上，模型虽然不包括原型的全部特征，但能描述原型的本质特征。因此，运用建模思想，如数形结合的数学建模、直观呈现的物理建模等，结合生物学理论知识，可以提高学生运用观察、分析、综合等科学方法从原型中提取出有用的信息，然后运用抽象、概括、类比、联想等科学方法构建模型，进而解决问题的能力。

以数学模型中的曲线图形为例，学生在之前的问题解决中已有解决坐标曲线问题的相关图式，如在获取曲线信息时：一要明标，即横、纵坐标表示的含义；二要识点，特别是一些关键点，如曲线的起点、转折点、终点；三要析势，即曲线的变化趋势及其含义。在此基础上去解决这类问题条件隐藏于数学模型中的结构不良问题时，学生运用建模思想，就可以快速、准确地从图形中提炼出有用的信息，抓住问题的本质，找到解决问题的途径。

强化元认知训练 结构不良问题可能存在很多的解决方案，因此，问题解决者必须对自己的观点和所选择的解决方案说明理由。同时，如果结构不良问题具有足够的复杂性，那么就会对问题解决者的计划和监控技能提出较高的要求。因此，元认知能够保证学习者在解决结构不良问题的过程中不断地自我调节和修正，促使问题得以顺利解决。

结构不良问题的解决过程中充满了不确定性，这就要求问题解决者会准确监控与核实自己的状态，持续不断地对问题可能的状态、结果等进行评估，去判断什么样的问题理解方式和问题解决策略最有效。一旦在实施过程中出现新的状况，要及时做出相应的思维调整。

因此，在解决结构不良问题的过程中，可以借助问题单，让学生在认知过程中进行自我提问或两人之间相互提问的训练，以提高学生的元认知技能。

鉴于结构不良问题本身的复杂性，本文在教学实践中主要是从帮助学生进行多元表征、构建问题空间、建立新的问题图式及训练学生的元认知技能等方面进行尝试，但如何评价相关策略对解决结构不良问题的效果，还需要进一步开展相应的研究。

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