在計算機輔助下構建問題導向型學習情境

黃李

摘要：目前對于采用問題導向型學習模式的研究，大多數文獻都側重于對學生學習成果的論述，而針對中學生物教學過程中問題設計的研究則少之又少。2006年，Hung為中學生物教學中的問題設計提出了3C3R模式。本文以高中生物課程中人類免疫系統的相關知識為例，采用3C3R模式在計算機輔助下構建問題導向型的學習情境，并對其進行詳細介紹，以期完善中學生物教學。

關鍵詞：高中生物；計算機輔助；問題導向型學習；3C3R模式

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2018）07-0105

一、前言

生物學是一門研究人類和其他生物關系的學科，對人類生活產生了巨大的影響。然而，生物學又是學習者在學習過程中遇到問題最多的學科之一。大量研究表明，我國很多中學依然采用傳統方法進行教學，這使得學生無法解決他們所面臨的問題。在這一背景下，中學生物學課程開始以學生為中心，采用建構主義學習方法進行編寫。建構主義學習方法認為，學習者通過感覺器官從外部世界中構造對象、事件和概念，并根據他們以往經驗進行解釋的過程即是學習。建構主義強調使用各種教學方法營造出能夠發揮學生積極性的學習情境。而最能夠反映建構主義特點的教學方法就是使學生能夠“基于問題”進行學習。Krynock和Robb于1999年指出，問題導向型的學習模式是建構主義教學的本質。近年來，教育技術的發展將研究者引向利用技術進行基于問題學習的研究，這兩者之間存在著互補關系。問題導向型的學習模式認為學習發生在某一特定環境中，學習者在此情境中能夠利用以往的經驗構建新知識，而技術恰好為學習者營造了這一特定環境。2002年，Jonassen指出，電腦作為技術手段之一，可以運用各種方式——如圖像、模擬、動畫等，將抽象知識轉化為具體的視頻，圖形，聲音和文字，以反映真實情況、問題或情境，因此能夠使學生在現實世界中獲得真實的經驗，從而促進學生理解抽象的概念。大多數研究表明，計算機輔助下的問題導向型學習模式能夠改善學生對抽象概念的理解、建立概念間的聯系。總之，本文在撰寫之際查閱相關文獻發現，計算機輔助下的問題導向型學習的研究數量少之又少。在我國，計算機輔助下的問題導向型學習大多運用于大學教學以及生物學以外的各個學科。

雖然影響問題導向型學習成功應用的因素很多，但由于問題情境的作用相當于學習背景與新知識之間的橋梁，能夠激發學習者的積極性，促進其推理、假設、思考。因此，構建良好的問題情境對問題導向型學習的成功應用起著關鍵性作用。通過對中學生物教學的研究發現，多數研究者通常都將重點放在最終的學習效果上，而對于教學過程中問題設計的研究則相當有限。由此可見，目前的文獻無法為教育工作者提供一個具有指導意義的問題設計模型。 在這一點上，Hung于2006提出的3C3R問題設計模型則能夠為此提供一個系統的概念模型。

3C3R模型主要由兩個部分組成，即核心部分和處理部分。 核心部分包括內容（content）、情境（context）和連接（connection），用于輔助內容或概念的學習。處理部分包括研究（researching）、推理（reasoning）和思考（refection），注重于學習者的認知學習過程和解決問題的能力。這是一個全新的教學方法，且尚未有相關文件研究此方法在中學生物課程教學中的應用。

“人類免疫系統”這一節被多數教師看作是與生活息息相關卻又是學生最難掌握的內容之一。對于該內容的研究發現，高中生對激素向靶器官傳遞的認知基本都是錯誤的，且多數學生并不懂得激素在反饋機制中的作用，而教師往往也需要借助相關的視覺材料進行授課。針對這一現象，本文根據3C3R模型，采用計算機輔助技術來構建問題導向型學習情境，充分調動學生研究、提問、思考和解決問題等的各項能力。下文是關于3C3R模型的介紹。

二、3C3R模型

3C3R模型主要由兩個部分組成，即核心部分和處理部分。 核心部分包括內容（content）、情境（context）和聯系（connection），用于輔助內容或概念的學習。處理部分包括研究（researching）、推理（reasoning）和思考（refection），注重于學習者的認知學習過程和解決問題的能力。

1. 內容

問題導向型學習模式可以使學生在解決問題的過程中獲得知識，它與其他教學方式一樣，首先需要確定學生所需掌握的概念。在問題導向型學習環境中，這一步至關重要。

2. 情境

由于提供給學生的問題與他們未來從事的職業和接受的高等教育息息相關，因此，問題情境的選擇與相關性決定了學生對問題的接受程度。但由于中小學教育包括了太多基礎信息，所以問題導向型學習中構建問題的情境顯得至關重要。為了提供良好的情境，這一情境要能夠盡可能貼近真實生活。

3. 聯系

各部分之間的聯系是將不同內容整合到問題情境的關鍵。換言之，也就是需要設計者在問題情境與概念中建立聯系。Hung提出可以使用不同的方式在構建問題情境時建立聯系，如預處理、重疊操作等等。本文所使用的方法是重疊操作。“人類免疫系統”中所涉及的概念之間并不存在層次關系，因此，需要將這些概念分組，使之在不同的問題情境中出現。

4. 研究

問題導向型學習模式中，信息的分析研究也是最為重要的環節之一。在此過程中，如果未能引導好學生，他們的關注度就會從所需學習的概念上偏移。因此，研究環節的設計將直接導致能否成功將學生引向目標內容的學習。

5. 推理

推理能夠促使學生運用研究環節中所獲得的信息，使其分析數據的特征和相互之間的關系，在新舊信息中搭建橋梁，重組內容。事實上，推理環節能夠深化解決問題的能力。研究和推理往往同時或反復進行，它們之間是互補的關系。因此，在設計問題時，需要將這兩個環節組織好。在計算機輔助下所構建的問題導向型學習環境中，問題就是學生的向導，能使其在研究環節運用其推理能力。

6. 思考

在解決問題的過程中，學生有機會通過思考其獲得的知識對其進行重組，從而建立更加系統的概念框架。思考環節的作用就是一個認知向導，而在學生解決問題的過程中運用蘇格拉底式反詰法可使學生思考其獲得的知識。

三、計算機輔助下的問題導向型學習環境的構建

本文以“人類免疫系統”為例，在計算機的輔助下構建問題導向型學習環境。在此過程中，首先將相關信息編輯好后傳到網站上，然后學生按照下列步驟完成相應任務：1. 檢查問題情境（觀看影片或閱讀）；2. 檢查任務；3. 采用蘇格拉底反詰法進行解釋；4. 檢查研究項目（如觀察現象、實驗結果、初步結論等）；5. 收集數據并做好記錄；6. 采用蘇格拉底反詰法進行解釋；7.如有需要可重復上述步驟。

在互動界面，學生可以通過點擊鏈接獲得關于問題導向型學習的相關信息。“問題背景”鏈接應包含關于“人類免疫系統”的問題；“預期”中應包含學生在解決問題過程中所需做的任務；“學習規劃”中包含學生解決不同問題所需花費的時間。學生點擊“問題背景”時將遇到三個問題。若選擇“圖片中的人是真實的嗎？”這一問題時，可以觀看視頻資料。點擊“任務”鏈接，學生可以了解到他們在解決問題過程中所扮演的角色。總之，在計算機輔助下所構建的問題情境，能夠使學生運用研究問題中所獲得的信息對問題進行深度思考。在此過程中，學生不僅能夠表達自己對問題的見解，而且還能再度檢驗這些問題。

四、總結

目前對于采用問題導向型學習模式的研究，大多數文獻都側重于對學生學習成果的論述，而針對中學生物教學過程中問題設計的研究則顯得少之又少。為了最大化問題導向型學習模式的效果，教學過程中問題的設計顯得尤為重要。因此，本文以高中生物課程中“人類免疫系統”為例，采用3C3R模式，在計算機輔助下闡述問題的設計。最后，希望本文能夠為生物教師提供一些教學上的參考，從而有助于他們在教學過程中對問題的設計。

作者簡介：黃 李，1987年畢業于重慶師范大學生物系，從事生物教學教研30余年。四川省教育學會生物專委會理事，眉山市教育學會副會長，眉山市高中生物中心組組長。多次評為眉山市高中教育先進個人，東坡區優秀教育工作者。多篇教育教學論文在公開刊物發表或獲省市一二等獎。

參考文獻：

[1] Hung， W. The 3C3R Model： A conceptual framework for designing problems in pbl[J]. The Interdisciplinary Journal of Problem-based Learning， 2006（1）.

[2] Jonassen， D. Integration of problem solving into instructional design. In R. Reiser & J. Dempsey （Eds.） Trends and issues in instructional design and technology[M]. Upper Saddle River， NJ： Merrill/Prentice Hall. 2002.

[3] Krynock， K.， & Robb， L. Problem solved： How to coach cognition[J]. Educational Leadership， 1999（3）.

[4] 朱 紅.高中生物學教學中計算機輔助教學的現在調查研究[D].曲阜：曲阜師范大學，2003.

[5] 柏 剛.多媒體技術在高中生物教學中的應用[J].讀與寫，2012（7）.

（作者單位：四川省眉山市東坡區教育局 620000）