生物教學中結構不良問題的解決策略

韓朋成++徐作英

摘 要 提高學生的科學素養是新課程改革的要求和方向，科學素養的最終追求應是以創新精神與實踐能力為核心的問題解決能力。在日常教學中，教師設計的問題結構過于良好，影響了學生在問題解決時的實踐深度。因此，嘗試在教學活動中運用案例教學、模型建構、元認知訓練等策略，來提高學生的問題解決能力和科學素養。

關鍵詞 科學素養；結構不良問題；生物教學

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2014）08-0096-02

提高學生的科學素養是新課程改革的要求和方向。因長期受應試教育的影響，當前大部分學生的科學素養結構存在明顯缺陷。究其根源，在于傳統課堂教學呈現給學生的問題往往是結構過于良好的問題，正如著名教學專家德波諾曾經指出的：“學校課本上的問題通常是封閉型的，也就是說，都有一個確定的已知答案，而且給出了所有必須的已知信息。”而實際生活中的問題卻往往是開放的，沒有確定的答案，有時還缺少很多有關的信息。

教師在教學中提出的問題，一般也會對知識進行簡單化處理，甚至認為某個經典的例題就是問題，但這些問題一般都是條件、目標明確，解決問題的方法唯一的結構良好問題。學生在謀求這些問題的解決時，甚至能夠脫離問題情境進行表征，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，問題過于簡單化，往往會導致學生對知識的理解簡單、片面，甚至僵化，妨礙其將其學習的知識廣泛而靈活地遷移在各種具體情境中，不利于學生高級知識的獲得，影響教學的有效性。

認知彈性理論作為建構主義理論的新發展，其思想對教育研究的影響非常深遠。認知彈性理論揭示了學習者在學習過程中的主動性，突出了意義建構在學習中的作用；強調學習的社會文化互動和情境性，并按照學習所達到的深度和水平（而非年齡）的不同，將學習分為初級知識獲得與高級知識獲得；強調高級知識的獲得往往依賴于結構不良問題的解決，需要在對知識的深層理解基礎上著眼于知識的綜合聯系和靈活變通。本文正是依據認知彈性理論的相關觀點，探索結構不良問題解決的相關策略。

1 結構不良問題的界定

結構不良并不是指問題本身有什么錯誤或是不恰當，而是指它沒有明確的結構或解決途徑。問題的結構不良程度可以有所不同，既可以在某一方面具有結構不良的特征，也可以在所有方面都具有結構不良的特征。基于喬納森、劉儒德等專家對結構不良問題的研究，本文中的結構不良問題主要是指具有具體生活情境、解決途徑多樣、跨學科、答案開放的或者根本沒有答案的問題。

2 結構不良問題解決的過程

人類的絕大部分學習活動都包括了問題解決的過程。杜威、布蘭斯福德和斯坦恩、基克等人都對一般性問題的解決過程提出過自己的理論。本文依據問題解決的一般過程，將結構不良問題的解決分為以下幾個基本步驟。

表征問題空間 問題解決的首要環節就是對問題情境建構起一個心理模型，也就是問題空間。個體對問題內在的問題空間可能包含多種表征形式，如結構化知識、程序性知識、反思性知識等。知識是能力的載體，知識包括事實、概念、原理、方法等，在問題表征時有多種表達形式，如文字、符號、圖形、模型等，它們雖然形式不同，但在描述同一對象時，因其本質屬性是一致的，所以彼此可以互相轉換。

結構不良問題大多數都有具體的情境。因此，對于結構不良問題的問題空間表征，要求問題解決者不能簡單地從記憶中提取概念，而需要結合具體問題情境，對相關概念、原理進行整合。結構不良問題的解決必須建立多元表征，多元表征是結構不良問題解決的核心。問題解決者可以從多個角度、不同立場來認識問題的各方面條件，以獲得對問題的正確認識。對問題不同的表征會激活不同的圖式，通過多次表征，就有機會找到問題解決的最有效策略。

生成問題解決方案并執行 在明確問題空間基礎上，問題解決者需要重新描述問題，使之與熟悉問題更類似，同時整合相關領域知識（概念、公式、原理、規則等）之間的聯系，以幫助學習者獲得與問題相關的大量信息，將其靈活地運用到各種具體情境中，并基于對問題限制條件的認識去搜尋一種自認為概念與情境最可行的聯系。當表征完成并選好方案之后，下一步就要執行計劃。

評估解決方案及結果 結構不良問題的解決所涉及的概念、規則和原理等都不明確，解決方案可能存在多種，評價標準也是多樣化的。因此，在解決結構不良問題的過程中，問題解決者要隨時監控和評估問題解決方案的設計，弄清楚問題的表征是否準確？是否忽視了某一個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？對問題解決的每一個步驟都要進行反思監控，隨時調整、修改、完善方案。

3 結構不良問題的解決策略

提供相關案例 知識通常是以案例的方式進行理解。教學者通過提供案例，組織學生對案例進行調查、閱讀、思考、分析、討論和交流等活動，能夠促成問題解決者在某一個維度的問題表征，多個案例就可以形成多個維度的表征。

能否通過各種案例的提供來提高學生對結構不良問題的解決能力，很大程度上取決于案例材料的選取。案例應具有深度和綜合，“深度”強調的是對事物的連續過程及其深層因果關系進行透視；“綜合”強調案例本身具有多側面、多層次、動態性。只有在這種復雜案例的基礎上找到一些重要的結論，才能提高學生分析和解決問題的能力。

同時，還應避免以一個大案例來包含問題的方方面面。事實證明，大量小的案例比單一的大案例更有助于學習的遷移。因為提供多個案例，可以讓學生主動去探索、挖掘案例中存在和潛在的各種問題，進行多元表征。

運用建模思想 美國學者維納（Norbert Wiener）認為：“模型在科學研究的程序中是最為重要的。”高中生物教科書必修1中對模型的定義是：“模型是人們為了某種特定目的而對認識對象所做的一種簡化的描述，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物或其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式來表達。”模型的形式很多，包括物理模型、概念模型、數學模型等。

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特征。因此，運用建模思想，如數形結合的數學建模、直觀呈現的物理建模等，結合生物學理論知識，可以提高學生運用觀察、分析、綜合等科學方法從原型中提取出有用的信息，然后運用抽象、概括、類比、聯想等科學方法構建模型，進而解決問題的能力。

以數學模型中的曲線圖形為例，學生在之前的問題解決中已有解決坐標曲線問題的相關圖式，如在獲取曲線信息時：一要明標，即橫、縱坐標表示的含義；二要識點，特別是一些關鍵點，如曲線的起點、轉折點、終點；三要析勢，即曲線的變化趨勢及其含義。在此基礎上去解決這類問題條件隱藏于數學模型中的結構不良問題時，學生運用建模思想，就可以快速、準確地從圖形中提煉出有用的信息，抓住問題的本質，找到解決問題的途徑。

強化元認知訓練 結構不良問題可能存在很多的解決方案，因此，問題解決者必須對自己的觀點和所選擇的解決方案說明理由。同時，如果結構不良問題具有足夠的復雜性，那么就會對問題解決者的計劃和監控技能提出較高的要求。因此，元認知能夠保證學習者在解決結構不良問題的過程中不斷地自我調節和修正，促使問題得以順利解決。

結構不良問題的解決過程中充滿了不確定性，這就要求問題解決者會準確監控與核實自己的狀態，持續不斷地對問題可能的狀態、結果等進行評估，去判斷什么樣的問題理解方式和問題解決策略最有效。一旦在實施過程中出現新的狀況，要及時做出相應的思維調整。

因此，在解決結構不良問題的過程中，可以借助問題單，讓學生在認知過程中進行自我提問或兩人之間相互提問的訓練，以提高學生的元認知技能。

鑒于結構不良問題本身的復雜性，本文在教學實踐中主要是從幫助學生進行多元表征、構建問題空間、建立新的問題圖式及訓練學生的元認知技能等方面進行嘗試，但如何評價相關策略對解決結構不良問題的效果，還需要進一步開展相應的研究。

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