“问题解决”教学模式及其应用

作者： 何世明

来源：《文理导航·教育研究与实践》 2013年第3期

重庆市綦江区石角中学 何世明

本文探讨内容，首先涉及“什么叫问题”?现代汉语词典给出了四种含义（包括要求问答或解释的题目；须要研究讨论并加以解决的矛盾、疑难；关键；事故或麻烦），一般常指第二种含义，海斯（Hayes）对“问题”这一术语进行了界定：“无论在什么时候，你目前的状态和你所要到达的状态之间总会出现一定的差距，而你不知道用什么方法才能跨越这一差距时，你就产生了问题。”多数情况下，值得探究的问题（即课题）都存在于一个基本结构中，如包含在“疑项、基质(主题)、问题的解”三要素之中或“给定成分、目标成分、障碍成分”三要素之中。

什么叫问题解决？现代认知心理学指的是对问题空间的搜索，一个从已知状态到目标状态的“探求的过程”，这个过程包含着一系列指向目标的认知成分的操作。对于如何更好地解决问题，心理学家们提出了多种问题解决模式。限于篇幅，现仅介绍其中一种——班斯福德等人的IDEAL模式。

1.班斯福德等人的IDEAL模式（问题解决模式）包括以下五个步骤：

1.1．确认问题和机遇

首先要确认一个问题的存在，将之视为一个机遇，开始解决问题的进程；

1.2．确定目标、表征问题

正确地表征问题是正式解决问题的第一步，对问题的表征方式决定着解决问题的方式。欲正确的表征问题，确定解题目标，需做好以下几步：

⑴集中注意。必须将注意力集中在相关的信息上，而忽略无关的细节。在这个问题中的相关信息是什么？

⑵理解句意。表征问题的第二步是语义理解，即懂得每名话的意思是什么？

⑶解决整个问题。表征一个问题的第三步是通读所有的相关信息和句子，得出对整个问题的准确理解。

⑷表征和图式训练。如何能促进学生的表征和图式选择呢？须从领域（如不同学科）特殊性问题的解决策略中获得启发。梅耶（1982年）提出了三种改进特殊领域问题图式的方法：一是对不同类型的问题进行识别和分类；二是用不同的方式表征问题，如用图片、符号、图表或词语来表征；三是选择、确定问题中的相关信息和无关信息。即是主要步骤包括，分析、理解问题的条件、要求（目标）、障碍，在头脑中形成整个问题的结构。建构表征之寻找解决方案的过程中可能有两种（成功或失败）结果，若经评估（如验证），试图解决的方案最终失败，则需继续建构表征或寻找解决方案（见下图1）。

1.3．寻找可能的策略

如果你没有一个可以直接解决问题的现有图式，就必须采取图中的路径来搜索时，有以下两种程序通常用于搜索有效策略。

⑴算式法。就是采取一步步的程序达到目标的解决办法，具有领域特殊性。

⑵启发法。就是使用一般策略去解决问题。现简介几种有效的启发式法：①手段——目的分析法。该法将问题分成很多中间目标或子目标，然后找出每个目标的达成办法；②逆向思维。这种策略要求从目标状态出发，反向移向最初的问题。如探寻一个容量较大的课题，经常需要“顾后瞻前，突破一点，顺藤摸瓜，逆推顺展”；③类比思维。当面对某种问题情境时，先寻求与此情境相似的问题解决方案。当然有效类比的前提是，很了解问题和类比物；④联想思维。已知某事物（或其某属性）A1，以此出发，按照相似、相反或互补的思维途径，而想到

A2...An；⑤语言、文字并行化。当你向别人解释一个问题时，易在头脑中忽然产生一个合适的解决方案，如果把你的问题解决方案落实为文字，并找出选择这种解决方案的原因，均很有利于问题的解决。

以下依次为第4步（预期结果和行动）及第5步（反思和评价），具体略。

2.“问题解决”教学模式的具体操作

“问题解决”是一种以问题为主线，引领学生以探究合作的方式在问题解决过程中领悟知识、发展能力、培育情感的教学方法。从实践操作中，教师课前预设问题（往往设计成问题群或问题链当然还需在课堂激活情境中反馈问题）。

有了问题作为目标（路标）进行学习导引，学生全身心投入到体验性课程的自我感悟过程中，以独立思考为基础和前提，继以相互合作，通过同化或顺应，建构起自己的认知结构。具体见图2。

2.1运用于化学基本概念、基本理论（原理）的教学

重要的概念或定理的教学，因其抽象而难于理解，经常是中学化学教学的难点，但只要注意运用“问题解决”教学模式，常能使问题迎刃而解、化难为易，现举几例介绍运用该模式时需重点注意之处：

2.1.1注重分解目标，降低思维坡度。如必修2中“用电子式表示物质粒子的形成过程”这一问题（任务），学生总是顾此失彼地老犯错误，原因是需要注意的子课题易忘易错环节（问题）太多，且内容抽象难以理解，为此我给出了如下情景（电子转移）的示意图3，在此基础上并将大问题分解成几个环节的若干递进性子问题，具体逐步垫设台阶的办法：⑴如何表示原子的电子式？⑵如何表示离子的电子式（包括阳离子和阴离子）？⑶如何表示某种物质的粒子的电子式？⑷如何表示某种物质的粒子的形成过程？果然学生掌握效果大大改善，这充分说明问题需要在一定情境中才能发挥其应有的作用！

2.1.2尽可能采用探究性教学，充分发挥化学实验的激趣功能。如对原电池的教学，刚一上课就利用所示实验(如图4)展示认知冲突，具体如下：铜不能与稀硫酸发生化学反应，锌能与稀硫酸反应，并能置换出氢气这是学生所熟知的。当演示右边实验时，学生一个个表现出十分惊讶和不可思议。铜片上怎么会有氢气冒出，锌片上反而没有氢气冒出，这是怎么回事?将铜片和锌片用导线(导线中间接入一个电流表)怎样会有电流通过?“是呀，这是怎么回事?让我们一起探究探究。”

2.1.3尽可能利用生活素材，通过恰当类比，以化抽象为具体，促进有序迁移。如选修4《化学反应原理》的序言教学，同学们感到难以理解活化分子、有效碰撞、活化能三个概念及其关系，笔者结合图示描述讲解姚明、林书豪（就读于哈佛之美籍华裔篮球球星）为何成为NBA赛场神投手！跳得很高（具有足够能量，是“活化分子” ）、跳起后空中投篮“手感“好即投篮的力量和角度取得很好！然后给出了如下几个概念的关系示意图5。

2.1.4注重利用“先行组织者“，使目标同化（或顺应）于“先行组织者”中。如在教学弱电解质溶液的稀释（或能水解盐溶液的稀释）时，其弱电解质的电离程度（或能水解盐的水解程度）增大，不少同学感到难于理解？笔者在不违反科学性的前提下，教学中将电离方程式作了适当改变：

不妨将0.1mol.L-1CH3COOH的电离方程式改写为：

CH3COOH+H2O=CH3COO- + H3O+

由于对CH3COOH的电离方程式作了“明修栈道”的“小修补”，巧借学生已经掌握一条关于在化学平衡中物质转化率的规律性知识——“增加其中一种物质的用量，能提高另一种反应物的转化率”，便可“暗渡陈仓”地应用“关于物质转化率的规律性知识”。可见，对相似易混需透彻比较，求同中正向迁移，求异中深化理解，让模仿与创造接轨。

3.应用于元素化学的教学

元素化学的教学几乎都可能采用“问题解决”教学模式，限于篇幅，仅举例说明。如必修1（人教版）第四章第四节之硫酸的教学。

教学思路是主要采用比较法进行教学，首先将浓硫酸与稀硫酸进行比较，教学操作流程如下，先展示样品（体积相同且已失去标签的两瓶样品），后逐级提问引导探究：

问题1：若要制取硫酸铜，选用铜与稀硫酸反应来制取的方法可行吗？选用铜与浓硫酸来制取的方法又行不行？请观察如下实验：

演示一：必修1（人教版）第101页之实验4-9

问题2：在书写的这个反应中，浓硫酸表现出何种性质？（提示：通过分析得出，浓硫酸表现了强氧化性和酸性）

问题3：还能想到哪些铜的化合物（举例出具体化合物之物质）与硫酸反应可生成硫酸铜？（提示：通过回忆酸的通性进行联想思维）

问题4：浓硫酸与稀硫酸相比，除了能与铜等不活泼反应这个特殊性质外，还有其它特性吗？请观察如下实验：

演示二：取20g蔗糖于50ml烧杯中，加入2ml水，搅拌均匀，再加入50ml浓硫酸，迅速搅拌，静置。观察实验现象，并思考该过程中表现了浓硫酸的哪些性质？（提示：通过实验现象分析得出表现浓硫酸的脱水性、强氧化性）

问题5：⑴取少量硫酸铜晶体于试管中，加入约1mL浓硫酸，振荡、静置，约10分钟后观察，有何现象？（固体由蓝色变成灰白色，溶液颜色不变）；⑵用温度计醮一下浓硫酸，发现什么现象？（提示：通过演示二和问题5，对比浓硫酸的脱水性和吸水性）

问题6：⑴浓硫酸常用作气体的干燥剂，常用来干燥哪些气体，为什么？（提示：①能够干燥：HCl、SO2、CO2、 H2、Cl2 、O2等；②不能够干燥还原性气体H2S、HI、HBr和碱性气体如NH3）；⑵实验室里用金属与酸反应制取氢气时，往往用稀硫酸或稀盐酸，而不用浓硫酸或硝酸，这是为什么？

问题7：现有失去标签且体积相同的浓硫酸、浓盐酸各一瓶,你能想出哪些方法进行鉴别? （提示：以此问题为导引，逐步总结出硫酸的通性及浓硫酸的特殊性质强氧化性、脱水性、吸水性、钝化性）

4.“问题解决”在习题新课教学中的应用

实例：实验室需要22.4L（标准状况）二氧化硫，化学小组的同学们取65.0克锌粒与98%的浓硫酸（ρ=1.84g.cm-3）110mL充分反应，锌全部溶解后，即将收集的气体全部送至实验室，不料经老师检测存在严重的质量问题，气体随即被返回。

（1）化学小组所制得的气体中混有的主要杂质气体可能是什么（填化学式）？产生该杂质的主要原因是什么？（请用化学方程式配以必要的文字说明）；（2）为证实相关分析，化学小组的同学们设计了如下实验（见装置图6），对退回的气体（X）进行了认真探究。

①组装好仪器后，盛放药品之前，必要的一个操作是什么？（答名称）；②B中的试剂可能是什么？作用是什么？D中加入的试剂可能什么？作用是什么？③请分别回答可证实气体X中混有较多某杂质气体的实验现象是什么？F中？G中？④G、H装置分别的作用是什么？

提示分析：对这样典型实验综合探究题目，在高一阶段学生不会做情有可原，但是在高一、高二都作了细致评讲，到了高三年级的重庆市二诊测试，很大部分同学仍然因不懂而不会做，问题出在师生都总是在“抢”进度，都觉得瞬间老师一讲就全清楚了，何必去多花时间探究呢？高一讲清楚了，高二又大讲特讲，即使不会做或做错了，也未作深刻细致的反思。笔者对本题

以图1、图2所示理论为指导，结合图7给学生仅作提示性分析，着重进行反思性引导，使学生印象深刻得多！

现仅作四点提示，第一、“锌与浓硫酸的反应化学方程式”即是图示中的“原型”，依“原型”便容易计算出二氧化硫气体的体积（标准状况下），恰好就是22.4L，为何“将收集的气体全部送至实验室，不料经老师检测存在严重的质量问题”？显然“原型”的匹配未成功；第二、为什么“化学小组所制得的气体中混有的主要杂质气体” 呢？此时就需要“联结重组”，原来锌虽反应完，但通过粗略模算可知，随着反应的进行，浓硫酸的浓度降低，很可能浓硫酸变成了稀硫酸，那么锌与稀硫酸之间的反应为Zn+H2SO4 == ZnSO4 + H2↑，所以生成的22.4L（标准状况下）气体实际上是SO2和H2组成的混合气体；第三、F中发生的反应为H2+CuO = Cu + H2O，通过称量F（或G）在反应前后的质量变化，即可借助反应方程式计算出H2的量，其余易解，具体略；第四，注重引导反思领悟，训练学生思维求异性。思维求异、方法求优是化学面临的永恒主题，教师要善于设计“开放型”问题（情景开放型、条件开放型、策略开放型、结论开放型，其中策略开放型如一题多解、多题一解等）、“挑战型”问题，以及最佳方案的设计与评价等问题来激发学生的求异思维。让学生从问题的解决中，学会选择思维路径，将所学知识进行分解、迁移、转换（联想、类比、模仿、改造）、重组等，以最佳途径解决问题；并且要求学生在解决问题之后，常用以下问题引导学会反思调控：①你是怎样想到这个方案的？②不用这个方案行不行？③还有没有其它方案？④那一种方案较好？⑤获得了什么样的体验和对策？

【参考文献】

[1]中国社科院语言所词典编辑室.现代汉语词典[M] .北京：商务印书馆，2000.

[2] 沈德立.高效率学习的心理学研究[M] .北京：教育科学出版社，2006.