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1、第一节 问题解决与知识的综合运用问题解决模型中的知识类型及其作用数学问题解决过程及其知识类型分析写作过程及其知识类型分析专家和新手解决问题能力的差异第1页/共50页1 问题解决模型中的知识类型及其作用1 1背景命题（背景命题（background propositionsbackground propositions）。指学生认知结构中与当前问题的解答）。指学生认知结构中与当前问题的解答有关的事实、概念和原理。有关的事实、概念和原理。2 2推理规则（推理规则（rules of referencerules of reference）。推理规则是作出合理结论的逻辑规则。）。推理规则是作出合理结论
2、的逻辑规则。在进行逻辑思维的过程中，存在着各种外显的或内隐的规则。3 3策略。解决问题的策略通常指为了便于填补问题的空隙，选择、组织、改变或者操策略。解决问题的策略通常指为了便于填补问题的空隙，选择、组织、改变或者操作背景命题的一系列规则。作背景命题的一系列规则。策略的功能就在于减少尝试与错误的任意性，节约解决问题所需的时间，提高解答的概率。第2页/共50页2 数学问题解决过程及其知识类型分析问题表征问题表征,指形成问题空间，包括明确问题的给定条件、目标和允许的操作。指形成问题空间，包括明确问题的给定条件、目标和允许的操作。设计解题计划设计解题计划,指确定解题的一般步骤，如重新描述问题，使之转
3、化为更类似于熟悉的指确定解题的一般步骤，如重新描述问题，使之转化为更类似于熟悉的问题，建立问题的子目标的层次关系。问题，建立问题的子目标的层次关系。执行解题计划执行解题计划,指问题解决者采取一系列行动贯彻解题计划，如进行运算或其他操作。指问题解决者采取一系列行动贯彻解题计划，如进行运算或其他操作。监控监控,指问题解决者分析问题解决的过程并确定自己采取的行动是否适合解题计划。指问题解决者分析问题解决的过程并确定自己采取的行动是否适合解题计划。第3页/共50页地砖按每块0.72元出售。地砖每边长30厘米。用这种地砖铺满长7.2米宽5.4米的房间，需花多少钱购买地砖？第4页/共50页2.1 问题表征
4、 1问题表层理解。指解题者逐字逐句读懂描述问题的每一个句子。读懂的标志是他能用自己的话重复问题的条件。需要两种知识：词语知识,事实知识.2问题深层理解。也称问题综合，指在问题表层理解的基础上，进一步把问题的每一陈述综合成条件和目标统一的心理表征。包括两个方面：识别问题类型，区分问题中的有关信息与无关信息。问题深层理解需要问题图式的知识。通过问题综合，解题者形成的问题的内部表征有时可以用图解的形式外显出来.第5页/共50页甲、乙、丙、丁四个村庄在一条直线上。从甲庄到丁庄的距离为甲、乙、丙、丁四个村庄在一条直线上。从甲庄到丁庄的距离为6400064000米。从乙庄到丙米。从乙庄到丙庄的距离为庄的距
5、离为1600016000米。小明和张华两人自甲、丁两庄同时出发，相向而行。小明每小时米。小明和张华两人自甲、丁两庄同时出发，相向而行。小明每小时走走30003000米，张华每小时走米，张华每小时走20002000米。当小明走到丙庄时，张华刚好走到乙庄。问他们各米。当小明走到丙庄时，张华刚好走到乙庄。问他们各走了多少路？走了多少路？第6页/共50页2.2 设计解题计划与监控计划是在理解了问题的条件和目标之后，设想出一套解题方案。设计解题方案包括把终点目标分解成一系列子目标。解题方案的建构和子目标的分解总是受解题者的总目标调节与控制的，所以有效的解题计划的形成是解题者受问题终点目标指引，同时考虑已
6、知条件，选择合理的运算步骤的过程。认知策略是由人们掌握的关于如何学习、记忆、思维和解决问题的方式方法的知识构成的。第7页/共50页2.3 执行解题计划执行解题计划是利用数学计算规则进行一系列的数学运算，最后求得正确的答案。学校教学中的一项重要任务就是要在学生认知结构中输入适当的运算法则，这些法则通过反复练习和使用，变成一种熟练的、能自动激活的程序。学生解决数学问题的能力可以分解为应用三类知识的能力。第8页/共50页3 写作过程及其知识类型分析3.1 写作过程1.构思,也称计划，指从长时记忆中，从要写的题目和刚刚所写的东西中搜寻信息并用以建立写作计划。由三个亚阶段构成:生成从长时记忆中提取有关的
7、信息。组织选择所提取出来的最有用的信息，并使这些信息组成一个有结构的书面计划。确定目标建立指导执行写作计划的一般标准。第9页/共50页2.表达。把写作计划付诸实践，形成符合文法规范的文章初稿。3复看与修改。改进文章初稿的过程。复看指复阅文章初稿，发现文章中的问题；修改则是改正已发现的问题。第10页/共50页Hayes和Flower(1980)对典型作者的写作过程的大声思维的原始材料作了分析。整个记录有14页，共458句。这些句子是作者大声思维的结果。研究者把整个记录分成三部分。第一部分116句，第二部分154句，第三部分188句。研究者再把每一部分的句子按生成信息（G）、组织信息（O）、表达（
8、T）、复看与修改（R）分类统计。在写作的第一阶段，作者思考的重点是生成信息，但偶尔也进行复看和修改；在第二阶段，作者的思考重点是组织信息；第三阶段，作者的思考重点是表达。虽然每一阶段都有复看和修改，但所占比例不大。第11页/共50页3.2 三类知识在写作过程中的作用人们在写作时，大部分的时间用于构思写作计划。中学生大约有1/22/3的时间用于构思写作计划小学生，学生一般能在上句写完之前，预先想到56个词。低年级儿童倾向于自言自语，四年级以上儿童在写作时很少出声，但在停顿时出声思维。写作的开头有整体的计划，句段之间还有局部计划。计划涉及审题、选择信息和组织信息。第12页/共50页复看与修改贯穿写
9、作的全过程，尽管所占时间比例不大，但它涉及作者对自己思维成品的反省，需要应用元认知知识。表达受下列因素限制字词句子用词正确，不写错别字；句法句子符合语法规则，文句通顺；语义句子能向读者清晰表达自己想表达的意义；篇章结构句子前后连贯，形成完整的段和篇；体裁风格句子与文章的体裁、风格相一致。第13页/共50页 Glynn等(1982)人的实验:实验组学生在写文章初稿时，只需注意文章的内容，可以只用34个词的短句，尽量表达自己所要表达的想法，不必考虑文章的机械方面，如标点、句子的顺序、完整等。要求控制组学生在写文章初稿时尽量注意文章的内容、逻辑、句子的完整和其他机械方面，如标点、语法、错别字等。学生
10、熟练掌握运用语言文字的程序性知识对提高写作能力有重要作用。第14页/共50页学生不易发现自己文章中的错误，但比较容易发现他人文章中的错误。巴特利特（1982）让四年级和五年级学生修改他们自己的和教师的文章。两篇文章都包含句法错误和指称错误（如代词所指代的人含糊不清）。发现指称错误,句法错误数量均少于他人文章.在作文教学中应加强学生发现并改正自己文章错误的策略训练。第15页/共50页4 专家与新手解决问题能力的差异4.1 有意义的知觉模式的差异.给被试呈现某个方面的信息，然后请他复现这些信息。国际象棋,儿童棋手4.2 短时记忆和长时记忆的差异通过专门训练，人的短时记忆容量可以扩大。专家在他熟悉的
11、领域有较优越的长时记忆能力.第16页/共50页4.3 技能执行速度的差异某一领域的专家，对基本技能的掌握已达到高度熟练的程度，有的已达到自动化的程度。除了基本技能熟练之外，专家有时解决问题速度快的另一个原因是，他们不必一步一步地进行推理。机遇推理。4.4 用于表征问题的时间差异在解决常规问题时，专家比新手快得多；但在解决困难的新问题时，专家用于表征问题的时间比新手要长一些。原因是，他们有更多可供利用的知识，他们需要思考与当前问题最有关的是什么知识。第17页/共50页4.5 表征的深度差异当遇到一个新问题时，专家能很快抓住问题的实质，根据问题的内在结构表征问题.将物理学问题分类.4.6 自我监控
12、技能的差异专家倾向于更频繁地检查自己对问题的解答，而且这种检查的效果比新手更好。第18页/共50页第二节 研究性学习及其教学一、研究性学习的含义广义，泛指学生探究问题的学习，可以贯穿在各科各类学习活动中。狭义，它是指学生在教师的指导下，从自然现象、社会现象和自我生活中选择和确定研究专题,并在研究过程中主动获得知识、应用知识、解决问题的学习活动。第19页/共50页相近的概念发现学习（Discovery learning）。所谓的发现学习，是指学生在学习情境中，经由自己的探索寻找而获得问题答案的一种学习方式。以问题为基础的学习（Problembased learning）。是通过理解或解决问题所进
13、行的学习。以项目为基础的学习（Projectbased learning）。让学生亲自参与对真实问题的研究来获得学习。探究性学习（Inquiry learning）。学生自己或者集体探究一个虚拟的或真实的现象，并得出结论。是一种需要学生设计研究、收集信息、分析资料、建构证据、然后围绕从证据中得出的结论进行争论的一种学习方法。第20页/共50页二、研究性学习的条件（一）内部条件研究性学习更多地需要以学生的求知欲好奇心兴趣等内在学习动机为前提,是自觉主动发现问题的学习。从学习过程看，研究性学习需要高水平的认知技能，包括批判性思维、创造性思维和实用性智能等。第21页/共50页（二）研究性学习的外部条
14、件学习的内容必须具备可研究性。学习的内容必须对学生构成问题学习内容必须具备研究的可能性学习内容要具有研究的必要性构成问题的学习内容还必须具备研究的现实性研究性学习需要教师的指导而不是讲解研究性学习更需要小组协作(不同时间段空气质量的影响因素)第22页/共50页三、研究性学习的心理过程（一）发现问题研究性学习是以问题为基础的学习,是一种问题解决的活动;(硕士生对地震的预测)在学习中,基于已有的知识技能主动提出问题,进而运用旧知识,技能生成问题解决规则或思维产品的过程.发现问题的制约因素是否具有主动探究问题的习惯和好奇心；是否具有充分的相关背景知识；是否投入足够的时间去深入考虑问题的实质及其已有的
15、答案；是否具有一定的发散思维能力。第23页/共50页（二）界定和表征问题界定明确问题,目标明确、解决问题所需要的所有信息已得到直接或间接呈现，并且只有一个正确答案的问题；物理、化学、数学界定不明确问题，目标不明确，解决问题所需要的信息缺乏或者存在几种可能的解决方案的问题。答案是开放的，如何做一个好学生，什么是好老师，如何学习好，日常的写作第24页/共50页（三）确定问题的解决策略如果学生把问题确认为是良好的问题，一般需要选取以规则为基础的问题解决策略，如计算草坪面积如果学生把问题确认为是不良的问题，由于没有合适的策略保证问题得到解决，一般需要选择启发式；如如何赢得同学的尊重第25页/共50页（
16、四）执行策略策略的执行是否成功，在很大程度上取决于学生对问题的界定和表征是否合适，选取的策略是否适当。（五）评价问题解决的结果。策略执行完后，学生要核查执行的结果与预定的目标是否一致。界定明确,答案是依据界定不明确,没有对错,只要学生获得问题解决得经验,增长知识,技能问题解决的过程不是单一线形的过程第26页/共50页四、研究性学习的教学指导研究性学习的维度学习内容的性质课程性质在学科教学中对界定明确的问题的研究性学习；在学科教学中对界定不明确的问题的研究性学习：研究性学习课程中对界定明确问题的探究学习；研究性学习课程中对界定不明确问题的探究学习。第27页/共50页（一）学科教学中的研究性学习界
17、定明确问题的研究性学习指导需要利用概念或规则来解决的问题,87-14*5+3旨在获得概念、规则或原理的问题,如液体受热和遇冷时的变化.如果现有的规则不可用，组合已有规则，如六根火柴的问题V=V11,V1=X1,X11=V11,V1=11界定不明确问题的研究性学习指导问题的起点、目标明确，也知道有若干种解决问题的办法，但不知道采用哪种办法最好；高考作文问题问题的起点、目标明确，但是不知道解决问题的办法；秦与隋的异同只有问题的起点明确、问题解决的目标和达到目标的途径和方法都不明确。教育问题，环境保护问题三类问题的对应指导方法第28页/共50页请以“某人推出花茶新工艺，但很快被模仿，市场上出现了不少
18、假冒伪劣，他担心会破坏这一市场。于是公开工艺流程、并制定行业标准。最终规范了市场，自己也成了致富带头人。”为材料，根据材料自拟题目，写一篇800字的作文。你感觉怎么样？俗话说，有话则长，无话则短。有人却说，有话则短，无话则长别人已说的我不必再说，别人无话可说处我也许有话要说。有时这是个性的彰显，有时则是创新意识的闪现。第29页/共50页（二）研究性学习课程中的教学指导对界定明确问题的研究性学习指导由于解决这类问题需要明确的目标和途径，一般要求学生或教师事先确定好研究的目标和方法，设计好研究的计划，然后按照计划深入到生活中进行实际调查研究，通过分析得出结论，最后还需要学生或教师对结论作出综合评价
19、。(新能源车的问题)对界定不明确的问题的研究性学习指导一日三餐的学问,如何教育孩子等课题、研究方案、探究场所、研究时间、结果评价等方面均可以灵活掌握。第30页/共50页必须加强对学生的研究指导和监督，避免学生在探究学习中放任自流及流于形式；要鼓励学生更多地到社会生活和大自然中选择研究的课题，以获取书本以外的知识和技能；应该注意帮助学生掌握不同类型的不良问题的解决方法和步骤；不要过分重视研究结果的好坏和价值，只要学生通过探究获得了知识、技能，增强了研究能力即可。第31页/共50页第三节 创新性学习与教学一、创新学习的实质创新学习是指能够产生新颖而有价值的思维产品的学习活动。与常规学习的根本区别是
20、学习结果中蕴含了原创性、适用性的新观念。特征：学习结果具有原创性；学习结果具有适应性；是人们对问题的质疑和探究过程中出现的；牛顿,爱因斯坦第32页/共50页研究性学习与创新性学习的区别从教育目标看，开展研究性学习的重点是培养学生的研究能力，帮助学生学会研究问题的方法；创新学习是为了培养学生的创新思维能力，为从事创造性地解决问题奠定基础；从学习结果上，研究性学习不一定具有创新性，而创新学习，必须具有创新性；第33页/共50页二、创新学习的心理机制（一）维果茨基的联想论创新是一种组合能力，他以头脑中已有的印象为基础；每种印象都是由若干独立成份构成的复杂整体。为了进行创新想象，个体必须打破各成份之间
21、最初形成的自然联想；这种把复杂整体分解成若干构成部分或者把某些部分从背景中剥离出来的过程就是分离。创新就是整合那些已被分离和改变过的元素，使之成为一个复杂的表象系统。两种联想：元素来自原现实，但组合不切实际；元素来自于现实，组合也与真实现象相对应。第34页/共50页（二）激活论问题解决过程亦即语义网络中信息或信息组块之间的激活扩散过程；这种激活扩散或导致一个含有先前没有关联的知识成份的新观念的形成第35页/共50页（三）生成论生成探索模型，将创新认知活动分成两个过程，一个是生成过程，一个是探索过程；生成过程，提取各类信息，如具体的例证、一般的概念性知识、表现和类比等，概念和表象的联合和组合的过
22、程，如概念组合、心理综合、心理转换等；经过探索过程，个体会生成一个前创新结构，不一定是当前问题的创新解答方法，但蕴含着心影响和解答问题的可能性；第36页/共50页探索过程是对前面所建构的心理表征做出各种解释和评判，包括属性探索、功能推断、假设检验、寻找局限等；通过这一过程，个体逐步确定具有适用潜能的备选方案，并对它进一步进行修改和完善。第37页/共50页第38页/共50页三、课堂中缺乏创新性学习的根源（一）教学方面的原因课堂教学倾向于窄化学生的学习过程。课程和标准强制性，教材内容相对稳定性，教学评估指标客观性记忆和分析成为了学习的主要过程，而创新的机会变得少见第39页/共50页（二）教师方面的
23、原因在学生生成观点的新颖性和适用性方面，教师倾向于优先选择后者；教师担心创新活动影响教学进度；教师不太喜欢与生成相关的个性特质；教师倾向于喜欢谦恭、守时、遵从、人缘好、愿意接受权威的学生，不喜欢思维敏捷而富有想像力的学生；冲动性、冒险性、独立性、自我决定等与创新相关的个性特质，往往诱发学生做出令教师头痛的行为。教师往往把成绩优秀的学生等同于高创造者，而把富于观点生成和创新的学生视为“行为不端者”。第40页/共50页（三）评价方面的原因教师评价创新活动时，由于缺乏关于创新过程本身的评估指标，通常只采用结果定向的评价方式，把学生回答结果或作业的好坏对错作为唯一评估标准。对学生生成过程中缺乏诸如“具
24、有自己的思考”、“提出独立见解”等评价性反馈，学生就难以意识到生成过程本身的价值，就不会自觉主动地从事创新活动。第41页/共50页四、创新学习的教学策略（一）创设创新学习的条件运用非常规问题非常规问题的解答需要重构现有问题，需要生成新的观念，更有利于创新思维。哥伦布与杨立伟的异同设计生成任务通过引导学生从事“想像”、“假定”、“改造”、“设计”、“假设”、“推测”等生成任务，可以有效地激发他们的创新学习；如为某个故事改写结尾，创造一个情境对话，假定哥伦布在中国登陆，推测汉语和日语为什么有很多相似的词汇等。引导合作学习在合作学习中，学生的知识可以做到相互支持、相互补充，有利于知识嫁接和新知识结构
25、的形成。如“名言也有局限性第42页/共50页（二）示范创新策略任务补充策略把没有完成或可以延续的认知任务进一步完善化。如故事接龙，续写滥竽充数拓展策略把已有的知识经验迁移运用到新情境中。拓展不会改变个体的概念结构，但它使个体面临新的问题情境，可以激发创新性的思维产品。如蝇眼照相机三种形式：向现实拓展、自我拓展（所学知识对自身的意义）、向未来拓展。第43页/共50页概念组合策略通过整合原来没有关联的概念，或者重组现有概念中构成要素而生成新的知识结构的过程。如血液循环的发现，多功能手机，轮船，抽象策略从认知对象中发现其中的结构、规律、模式或组织的心理过程。如进化论的创立建构策略综合头脑中多个领域的知识以产出具有新颖特征和功能的思维产品的过程。如，建筑师、音乐家、科学家、刀刀的作品，扮演历史上重要任务，解决现代问题等。第44页/共50页第45页/共50页堪萨斯城图书馆第46页/共50页第47页/共50页（三）褒奖创新活动明确把是否提出新观念、新视角、新结论、新方法作为作业评估的一个独立标准，让学生意识到好的作业分数不仅限于答案的正确，还取决于思维的新颖性和独特性；教师也要注意评价生成的尺度，不必过分追求评价标准的客观性。第48页/共50页智力情感动机，内部动机与外部动机个性环境第49页/共50页感谢您的观看！第50页/共50页