首页 -> 2008年第12期
浅谈基于问题解决的计算机学习环境设计模式
作者：吴忠良 李文君
关键词 问题解决 学习环境 设计模式
培养学生的问题解决能力，促进其思维的发展，已成为了各国教育改革中备受关注的重大问题。而帮助学生成为有效的、成功的问题解决者，则成为了教育的一个主要目标。依据现代学习理论的观点，创设恰当的学习环境将起到至关重要的作用。
(一)基于问题解决的计算机学习环境的定义
布朗斯福特与斯特恩的问题解决模式包括问题识别、问题表征、策略选择、策略应用和结果评价这五个步骤。高文教授认为，问题解决就是使所面对的问题得到解决的认知过程，也是问题解决者与任务环境相互作用的过程。
在教学论中，教学环境、学习环境这两个术语可以互相取代。教学环境往往被定为“由学校和家庭的各种物质因素所构成的学习场所”或“课堂内各种因素的集合”，其主要内容是家庭、学校、课堂中的物质因素。何克抗等人对学习环境下的定义为：学习资源和人际关系的一种动态的组合。其中既有丰富的学习资源，又有人际互动的因素。
基于问题解决能力的学习环境，除了应该具备学习环境的一般特征，如学习资源(学习材料、认知工具)、学习空间等以外，还应具备专门的培养学习者的问题解决能力的策略、工具和资源等。教师在教学过程中，要引导学习者主动发现问题，在遇到困难时，应鼓励他们迎难而上；思维堵塞时，要帮助他们梳理思路，以明确问题的起因，或提供类似案例，以帮助他们获取相关经验；学习者分工合作时，要为他们提供交流、讨论的工具，以便集思广益，获取问题的完整意义；制定问题解决的方案时，要提供收集、处理信息的工具，帮助他们做出决策；成功地解决了问题后，要提供反思的工具，帮助他们总结经验教训等。
基于问题解决的计算机学习环境还具有一般学习环境所不具备的优势，如丰富的学习资源，便于自由探索；便捷的交流方式，便于协作交流；强大的处理能力，可以减轻重复劳动，从而集中精力进行高级思维；丰富的表现力，可以使学习者获取更多的有用信息，等等。这样，就创造了一个人工的学习时空，使学习者摆脱了现实世界中时间、场所、资金、人力等局限，从而按照自己的需求、方式进行学习。总之，在这样的环境下进行学习，实现了以学习者为中心，并充分体现了他们的主体地位，达到了促进学习者的意义建构的目的，切实提高了他们的问题解决能力。由此可见，基于问题解决的计算机学习环境是以计算机为手段，是一个培养学习者的问题解决能力的虚拟学习空间。
(二)基于问题解决的计算机学习环境设计的过程模式
运用以学为中心的方法进行基于问题解决的计算机学习环境的设计，是以明确教学目的为起点，其设计过程如图1所示，包括教学目的的确定、教学目的的分析、从属技能分析、入门技能确定、学习者分析、问题情境创设、教学策略设计、信息资源设计、学习工具设计、问题解决案例库设计以及评价和修改等环节，且各个环节都是围绕学习者的问题解决来进行的。如图，学习者处于问题解决的中心位置，同时也处于教师设计的学习环境当中。为了解决某个问题，学习者通过与学习环境中的各个要素相互作用，并经过问题识别、问题表征、策略选择、策略应用和结果评价等一系列的操作步骤，最终完成了问题解决。图中单线箭头标示的流程就是教师设计学习环境的过程。
1、教学目的的确定。教学目的(instructionalgoal)又称为教学总目标，是在教学或学习完成后，对于预期学习者能够做什么的一个总体描述。确定教学目的是整个学习环境设计的第一步，是后续设计步骤的指南。
(1)教学分析。为了确定当前必须学习和掌握的知识“主题”(即与基本概念、原理、方法或过程有关的知识内容)，需要分两个步骤进行教学分析：目的分析和从属技能分析。其中，目的分析是为了便于确定学习者应掌握的知识和技能，从而将其分解成为若干个子目的。分析的第一步是将教学目的归类，第二步则要说明在达到目的时，学习者应继续做什么。而从属技能分析就是明确学习者为了达到教学目的所需要掌握的相关知识和技能，它为确定教学内容及其顺序奠定了基础，其输出是关于学习者要达到每个子目的所应掌握的知识和技能的全景图。
(2)入门技能分析。从属技能是学习者应该掌握的，但不全是本次教学所要教授的。因此，没有必要从头开始，而需要根据实际情况来确定教学起点，即入门技能。入门技能的上位知识和技能是需要教授和学习的，而下位知识和技能则是学习者在学习当前内容时就已经具备了的。
(3)学习者分析。学习环境的设计应和学习者的特点相匹配，只有这样，才能有效地促进学习。该分析包括：①学习准备的分析，即认知发展水平与一般特征分析和学习者的起点水平分析。②学习风格的分析。“学习风格是指对学习者感知不同刺激、并对不同刺激做出反应这两个方面产生影响的所有心理特性。”还有人认为，“学习风格是学习者持续一贯的、带有个性特征的学习方式，是学习策略和学习倾向的综合。”实践证明，学习者的学习风格和偏好存在个体差异，而要实现真正意义上的个别化教学，就必须了解他们的学习风格，并在此基础上为每一个学习者提供适合其特点的学习计划、资源和环境。
2、问题情境的创设。问题情境是学习者在学习环境中进行问题解决的起点。当学习环境为学习者呈现了一个真实的问题情境后，就会立刻激起他们解决问题的欲望，从而引发一系列的问题解决的步骤，如识别、表征、选择解决策略、应用策略、评价问题解决的结果等。当然，这种问题解决的一般步骤需要在学习环境中得到必要的指导和参考后，才能掌握，如图中所示的相关问题解决的案例库和教学策略中的问题解决策略的指导等。
此外，问题情境的选择和确定都应基于学习者应该掌握的知识和能力。在问题情境的设计中，教师可以有意识地提供与这些知识、能方相关的线索和任务，引导学习者进行主动学习。这一点在内容镶嵌策略中也有所体现。
3、教学策略设计。教学策略是教师在学习环境中的指导作用的重要体现，是学习者成功完成学习的重要保证。它包括以下几个方面：
(1)内容镶嵌策略。在通常的教育情境中，学习者常常以孤立的、脱离情境的形式来获得知识，而难以用于问题解决。通过教师精心设计的问题情境，能促使学习者为了解决某个问题而去学习并运用这些知识，这种知识具有很强的可迁移性，在以后遇到类似的问题时，就可以立即投入使用。
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