生物教學(xué)中結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題的解決策略

韓朋成++徐作英

摘 要 提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是新課程改革的要求和方向，科學(xué)素養(yǎng)的最終追求應(yīng)是以創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力為核心的問(wèn)題解決能力。在日常教學(xué)中，教師設(shè)計(jì)的問(wèn)題結(jié)構(gòu)過(guò)于良好，影響了學(xué)生在問(wèn)題解決時(shí)的實(shí)踐深度。因此，嘗試在教學(xué)活動(dòng)中運(yùn)用案例教學(xué)、模型建構(gòu)、元認(rèn)知訓(xùn)練等策略，來(lái)提高學(xué)生的問(wèn)題解決能力和科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 科學(xué)素養(yǎng)；結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題；生物教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2014）08-0096-02

提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是新課程改革的要求和方向。因長(zhǎng)期受應(yīng)試教育的影響，當(dāng)前大部分學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)結(jié)構(gòu)存在明顯缺陷。究其根源，在于傳統(tǒng)課堂教學(xué)呈現(xiàn)給學(xué)生的問(wèn)題往往是結(jié)構(gòu)過(guò)于良好的問(wèn)題，正如著名教學(xué)專(zhuān)家德波諾曾經(jīng)指出的：“學(xué)校課本上的問(wèn)題通常是封閉型的，也就是說(shuō)，都有一個(gè)確定的已知答案，而且給出了所有必須的已知信息?！倍鴮?shí)際生活中的問(wèn)題卻往往是開(kāi)放的，沒(méi)有確定的答案，有時(shí)還缺少很多有關(guān)的信息。

教師在教學(xué)中提出的問(wèn)題，一般也會(huì)對(duì)知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單化處理，甚至認(rèn)為某個(gè)經(jīng)典的例題就是問(wèn)題，但這些問(wèn)題一般都是條件、目標(biāo)明確，解決問(wèn)題的方法唯一的結(jié)構(gòu)良好問(wèn)題。學(xué)生在謀求這些問(wèn)題的解決時(shí)，甚至能夠脫離問(wèn)題情境進(jìn)行表征，依靠前期建立的圖式和策略，采取特定步驟得到確定的答案。因此，問(wèn)題過(guò)于簡(jiǎn)單化，往往會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解簡(jiǎn)單、片面，甚至僵化，妨礙其將其學(xué)習(xí)的知識(shí)廣泛而靈活地遷移在各種具體情境中，不利于學(xué)生高級(jí)知識(shí)的獲得，影響教學(xué)的有效性。

認(rèn)知彈性理論作為建構(gòu)主義理論的新發(fā)展，其思想對(duì)教育研究的影響非常深遠(yuǎn)。認(rèn)知彈性理論揭示了學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主動(dòng)性，突出了意義建構(gòu)在學(xué)習(xí)中的作用；強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的社會(huì)文化互動(dòng)和情境性，并按照學(xué)習(xí)所達(dá)到的深度和水平（而非年齡）的不同，將學(xué)習(xí)分為初級(jí)知識(shí)獲得與高級(jí)知識(shí)獲得；強(qiáng)調(diào)高級(jí)知識(shí)的獲得往往依賴(lài)于結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題的解決，需要在對(duì)知識(shí)的深層理解基礎(chǔ)上著眼于知識(shí)的綜合聯(lián)系和靈活變通。本文正是依據(jù)認(rèn)知彈性理論的相關(guān)觀(guān)點(diǎn)，探索結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題解決的相關(guān)策略。

1 結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題的界定

結(jié)構(gòu)不良并不是指問(wèn)題本身有什么錯(cuò)誤或是不恰當(dāng)，而是指它沒(méi)有明確的結(jié)構(gòu)或解決途徑。問(wèn)題的結(jié)構(gòu)不良程度可以有所不同，既可以在某一方面具有結(jié)構(gòu)不良的特征，也可以在所有方面都具有結(jié)構(gòu)不良的特征?；趩碳{森、劉儒德等專(zhuān)家對(duì)結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題的研究，本文中的結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題主要是指具有具體生活情境、解決途徑多樣、跨學(xué)科、答案開(kāi)放的或者根本沒(méi)有答案的問(wèn)題。

2 結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題解決的過(guò)程

人類(lèi)的絕大部分學(xué)習(xí)活動(dòng)都包括了問(wèn)題解決的過(guò)程。杜威、布蘭斯福德和斯坦恩、基克等人都對(duì)一般性問(wèn)題的解決過(guò)程提出過(guò)自己的理論。本文依據(jù)問(wèn)題解決的一般過(guò)程，將結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題的解決分為以下幾個(gè)基本步驟。

表征問(wèn)題空間 問(wèn)題解決的首要環(huán)節(jié)就是對(duì)問(wèn)題情境建構(gòu)起一個(gè)心理模型，也就是問(wèn)題空間。個(gè)體對(duì)問(wèn)題內(nèi)在的問(wèn)題空間可能包含多種表征形式，如結(jié)構(gòu)化知識(shí)、程序性知識(shí)、反思性知識(shí)等。知識(shí)是能力的載體，知識(shí)包括事實(shí)、概念、原理、方法等，在問(wèn)題表征時(shí)有多種表達(dá)形式，如文字、符號(hào)、圖形、模型等，它們雖然形式不同，但在描述同一對(duì)象時(shí)，因其本質(zhì)屬性是一致的，所以彼此可以互相轉(zhuǎn)換。

結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題大多數(shù)都有具體的情境。因此，對(duì)于結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題的問(wèn)題空間表征，要求問(wèn)題解決者不能簡(jiǎn)單地從記憶中提取概念，而需要結(jié)合具體問(wèn)題情境，對(duì)相關(guān)概念、原理進(jìn)行整合。結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題的解決必須建立多元表征，多元表征是結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題解決的核心。問(wèn)題解決者可以從多個(gè)角度、不同立場(chǎng)來(lái)認(rèn)識(shí)問(wèn)題的各方面條件，以獲得對(duì)問(wèn)題的正確認(rèn)識(shí)。對(duì)問(wèn)題不同的表征會(huì)激活不同的圖式，通過(guò)多次表征，就有機(jī)會(huì)找到問(wèn)題解決的最有效策略。

生成問(wèn)題解決方案并執(zhí)行 在明確問(wèn)題空間基礎(chǔ)上，問(wèn)題解決者需要重新描述問(wèn)題，使之與熟悉問(wèn)題更類(lèi)似，同時(shí)整合相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)（概念、公式、原理、規(guī)則等）之間的聯(lián)系，以幫助學(xué)習(xí)者獲得與問(wèn)題相關(guān)的大量信息，將其靈活地運(yùn)用到各種具體情境中，并基于對(duì)問(wèn)題限制條件的認(rèn)識(shí)去搜尋一種自認(rèn)為概念與情境最可行的聯(lián)系。當(dāng)表征完成并選好方案之后，下一步就要執(zhí)行計(jì)劃。

評(píng)估解決方案及結(jié)果 結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題的解決所涉及的概念、規(guī)則和原理等都不明確，解決方案可能存在多種，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也是多樣化的。因此，在解決結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題的過(guò)程中，問(wèn)題解決者要隨時(shí)監(jiān)控和評(píng)估問(wèn)題解決方案的設(shè)計(jì)，弄清楚問(wèn)題的表征是否準(zhǔn)確？是否忽視了某一個(gè)重要的變量或者限制條件？思路是否正確？解決方案的效果如何？對(duì)問(wèn)題解決的每一個(gè)步驟都要進(jìn)行反思監(jiān)控，隨時(shí)調(diào)整、修改、完善方案。

3 結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題的解決策略

提供相關(guān)案例 知識(shí)通常是以案例的方式進(jìn)行理解。教學(xué)者通過(guò)提供案例，組織學(xué)生對(duì)案例進(jìn)行調(diào)查、閱讀、思考、分析、討論和交流等活動(dòng)，能夠促成問(wèn)題解決者在某一個(gè)維度的問(wèn)題表征，多個(gè)案例就可以形成多個(gè)維度的表征。

能否通過(guò)各種案例的提供來(lái)提高學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題的解決能力，很大程度上取決于案例材料的選取。案例應(yīng)具有深度和綜合，“深度”強(qiáng)調(diào)的是對(duì)事物的連續(xù)過(guò)程及其深層因果關(guān)系進(jìn)行透視；“綜合”強(qiáng)調(diào)案例本身具有多側(cè)面、多層次、動(dòng)態(tài)性。只有在這種復(fù)雜案例的基礎(chǔ)上找到一些重要的結(jié)論，才能提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。

同時(shí)，還應(yīng)避免以一個(gè)大案例來(lái)包含問(wèn)題的方方面面。事實(shí)證明，大量小的案例比單一的大案例更有助于學(xué)習(xí)的遷移。因?yàn)樘峁┒鄠€(gè)案例，可以讓學(xué)生主動(dòng)去探索、挖掘案例中存在和潛在的各種問(wèn)題，進(jìn)行多元表征。

運(yùn)用建模思想 美國(guó)學(xué)者維納（Norbert Wiener）認(rèn)為：“模型在科學(xué)研究的程序中是最為重要的?！备咧猩锝炭茣?shū)必修1中對(duì)模型的定義是：“模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象所做的一種簡(jiǎn)化的描述，這種描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具體的實(shí)物或其他形象化的手段，有的則通過(guò)抽象的形式來(lái)表達(dá)?！蹦Ｐ偷男问胶芏?，包括物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型等。

某種程度上，模型雖然不包括原型的全部特征，但能描述原型的本質(zhì)特征。因此，運(yùn)用建模思想，如數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)建模、直觀(guān)呈現(xiàn)的物理建模等，結(jié)合生物學(xué)理論知識(shí)，可以提高學(xué)生運(yùn)用觀(guān)察、分析、綜合等科學(xué)方法從原型中提取出有用的信息，然后運(yùn)用抽象、概括、類(lèi)比、聯(lián)想等科學(xué)方法構(gòu)建模型，進(jìn)而解決問(wèn)題的能力。

以數(shù)學(xué)模型中的曲線(xiàn)圖形為例，學(xué)生在之前的問(wèn)題解決中已有解決坐標(biāo)曲線(xiàn)問(wèn)題的相關(guān)圖式，如在獲取曲線(xiàn)信息時(shí)：一要明標(biāo)，即橫、縱坐標(biāo)表示的含義；二要識(shí)點(diǎn)，特別是一些關(guān)鍵點(diǎn)，如曲線(xiàn)的起點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、終點(diǎn)；三要析勢(shì)，即曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)及其含義。在此基礎(chǔ)上去解決這類(lèi)問(wèn)題條件隱藏于數(shù)學(xué)模型中的結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題時(shí)，學(xué)生運(yùn)用建模思想，就可以快速、準(zhǔn)確地從圖形中提煉出有用的信息，抓住問(wèn)題的本質(zhì)，找到解決問(wèn)題的途徑。

強(qiáng)化元認(rèn)知訓(xùn)練 結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題可能存在很多的解決方案，因此，問(wèn)題解決者必須對(duì)自己的觀(guān)點(diǎn)和所選擇的解決方案說(shuō)明理由。同時(shí)，如果結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題具有足夠的復(fù)雜性，那么就會(huì)對(duì)問(wèn)題解決者的計(jì)劃和監(jiān)控技能提出較高的要求。因此，元認(rèn)知能夠保證學(xué)習(xí)者在解決結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題的過(guò)程中不斷地自我調(diào)節(jié)和修正，促使問(wèn)題得以順利解決。

結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題的解決過(guò)程中充滿(mǎn)了不確定性，這就要求問(wèn)題解決者會(huì)準(zhǔn)確監(jiān)控與核實(shí)自己的狀態(tài)，持續(xù)不斷地對(duì)問(wèn)題可能的狀態(tài)、結(jié)果等進(jìn)行評(píng)估，去判斷什么樣的問(wèn)題理解方式和問(wèn)題解決策略最有效。一旦在實(shí)施過(guò)程中出現(xiàn)新的狀況，要及時(shí)做出相應(yīng)的思維調(diào)整。

因此，在解決結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題的過(guò)程中，可以借助問(wèn)題單，讓學(xué)生在認(rèn)知過(guò)程中進(jìn)行自我提問(wèn)或兩人之間相互提問(wèn)的訓(xùn)練，以提高學(xué)生的元認(rèn)知技能。

鑒于結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題本身的復(fù)雜性，本文在教學(xué)實(shí)踐中主要是從幫助學(xué)生進(jìn)行多元表征、構(gòu)建問(wèn)題空間、建立新的問(wèn)題圖式及訓(xùn)練學(xué)生的元認(rèn)知技能等方面進(jìn)行嘗試，但如何評(píng)價(jià)相關(guān)策略對(duì)解決結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題的效果，還需要進(jìn)一步開(kāi)展相應(yīng)的研究。

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