建筑学核心解决复杂问题论文

工程科学是基础科学与工程的桥梁工程科学不是新名词，早在19世纪末20世纪初已经形成并有其深刻内涵。以下是小编精心整理的《建筑学核心解决复杂问题论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

建筑学核心解决复杂问题论文 篇1：

PBL教学法及其在高职学前教育专业“学前心理学”中的应用

摘要：PBL教学法倡导探究式学习，其主要特征是以教师引导为前提、以学习者为中心、以问题解决为指向，这与当前高职“学前心理学”课程实施中以教师为主导、重理论和概念知识学习、轻实际问题解决的现象形成鲜明对比，在“学前心理学”中引入PBL教学法可谓“对症下药”。在实践中，基于“问题创设”开展教学案例研究，可以有效阐释PBL教学法的实操程序，也有利于提升学生应用学前心理学解决问题的能力。

关键词：PBL教学法;学前心理学;问题解决;案例分析

“学前心理学”是高职学前教育专业学生必修的专业基础课程，其主旨在于使学生初步掌握幼儿园教学工作必需的心理学知识，特别是幼儿心理的年龄特点、发展趋势，以及运用这些知识解决实际教学问题的初步能力，逐步树立热爱幼教事业的专业思想和提高自身素质的自觉性。但笔者发现，“学前心理学”的教学实践普遍存在“学以致用”水平较低、与教育教学生活联系不够紧密等缺陷。因此，将PBL教学法引入“学前心理学”教学实践不失为一种值得探究的尝试。

一、何谓“PBL教学法”

“PBL教学法”是以问题为基础，学生积极参与收集资料、解决问题为目的，教师引导、小组讨论为形式的教学方法[1]。PBL教学法（Problem-Based Learning，也译作“基于问题的学习”）是美国神经病学教授Barrows于20世纪60年代在加拿大麦克马斯特大学创立的一种医学教学法，后因其以学习者为中心、倡导问题导向和真实学习情境等特征而逐渐流行于其他教育教学领域。

由此可以看出，首先，PBL教学法的最大特征在于将以教师为主导的教学模式转变为以学习者为中心的探究式学习活动。其次，PBL教学法中的问题不是一般的问题，而是真实情境中具有开放性和复杂性的问题，且这些问题没有现成的解决方案，需要学生在合作交流的基础上分析问题情境、运用更多的问题解决方法才能解决，并需要小组以不同形式汇报学习成果。最后，在PBL教学法的实施过程中，教师是一名帮助者、协助者，旨在激发学生已有的学科背景知识，帮助学生明晰解决问题的策略和过程，引导学生自我反思和评价，从而提高问题解决的有效性。所以，在PBL教学法中，无论是教师还是学生，都是在解决问题的监控下进行的，教师受制于学生解决问题的过程，学生解决问题的过程又受制于问题的解决，任何一方都不能偏离有待于解决的问题，整个学习过程始于问题、终于问题。

经过60多年的发展，当初只是为了帮助医科大学学生为将来的临床医学实践做好实战准备的PBL教学法，现如今已经被许多教学研究证明有助于提高学生的自主学习能力[2][3][4][5]。当前，PBL教学法在心理学、地理学、建筑学、教育学、工程学等很多领域被广泛应用，在培养学生综合能力上显示出了较大的优势，学前心理学的教师也理应实事求是地分析教学中存在的问题，以及教学变革的条件和需求，积极借助PBL教学法来优化教学过程，提升教学效能。

二、PBL教学法有助于破解“学前心理学”的教学困境

以学习者为中心的探究式学习或者说“基于问题的学习”是PBL教学法的核心和灵魂，其对于破解“学前心理学”的教学困境主要表现为以下几方面。

第一，“基于问题的学习”以实际应用为导向，有利于改变“学前心理學”重理论轻实践的教学困境，增强学生理论联系实际的能力。“学前心理学”是学前教育专业的核心基础课程，既要求学生掌握学前心理学的基本理论，更要求学生具备基本的儿童研究能力，以在未来职业生涯中依据“学前心理学”的知识和方法解决幼儿教育的实际问题。在现有的教学考评制度下，以教师为主导的教学方法有助于教师清晰地理解并把控课程与教学目标的完成，但学生的课程获得感却与教师预期存在较大差异：进入实际教学情境中时，之前所学的“学前心理学”几近完全失效，即使在遭遇幼儿教育问题时偶尔联想起“学前心理学”的某些理论或概念学习的印象，也无法应用其解决实际问题，止步于理论联系实际的门槛之外。长此以往，“学前心理学”成了学生口中难学且无实际意义的课程，所以引入PBL教学法来改善其教学困境、提升学生应用学前心理学解决实际问题的能力迫在眉睫。

第二，“基于问题的学习”将学生置于真实情境，有利于促进学生与现实世界的真实互动，并增强其求知欲和学习动力。在PBL教学法倡导的学前心理学课堂中，教师为了帮助学生更好地理解幼儿心理发展的规律，掌握独特的看待幼儿世界的视角，会更多地运用各种视频资料、案例教学来达到理想的教学目标。而质量较高的、与每一章节紧密联系的幼儿视频少之又少，案例往往又缺乏时效性，所以看似能解决实际问题的教学方法却收效甚微。学生往往一回到真实的情境问题，又无从下手。其实，知识是学习者与情境互动的产物。只有把学生置于真实的相应问题情境中，才能让学生对章节内容的学习有更强的求知欲和学习动力，从而达到理想的学习目标。

第三，“基于问题的学习”能够化抽象为直观，有利于学生洞悉幼儿思维状况，并在此基础上建构“心理互通”。从学前心理学课程中的知识内容来看，很多知识内容较为抽象，传统的讲授法很难取得良好的教学效果。以学前儿童想象力的培养为例，想象力是人在已有形象的基础上，在头脑中创造出新形象的能力。对幼儿而言，想象力是在儿童头脑中创造一个念头或思想画面的能力，在幼儿的判断认识方面起着不容忽视的重要作用，是人类创新的源泉。因此，培养幼儿的想象力，是未来幼儿教师应当具备的重要品质和能力。但是，幼儿想象力的特点是无法直观看到的，所以在课堂上很难用传统的教学法来让学生形象、直观地了解幼儿的想象力，而通过“基于问题的学习”模式，可以很好地解决这个问题。

三、“学前心理学”应用PBL教学法的案例分析

（一）问题创设的条件

问题创设是在“学前心理学”中应用PBL教学法的关键，决定着学生的学习活动能否有价值地进行，问题的创设应满足以下几个条件。

第一，设置的问题情境应根据本课教学目标，紧密结合学生未来工作中可能会遇到的实际问题，贴近幼儿生活。比如在上幼儿想象力的培养这一课时，教师选择了现场连线，让学生从现场中发现问题，描述并定义问题。只有如此真实的问题才更容易激发学生学习的兴趣和解决问题能力的潜力开发，增强学习的目标性和实用性。

第二，问题的答案应是多样的，角度可多变，能促进学生多种思维火花的碰撞，寻找解决问题的最佳方案。这样的问题正因为没有绝对正确的答案，组内和组间成员在讨论问题时，才能有话可说，敢于尝试，从而逐渐形成自己解决幼儿问题时的完备逻辑思维方法和解决问题的思维方式。

第三，问题的难度要恰当、中等，符合学生的最近发展区，并能引导学生利用多学科知识来共同寻找解决问题的最佳方案。否则太难、太易、单一学科的问题都不能调动学生现有的知识储备，不能促进学生积极地思考，也不能有效地引导组内和组间成员的合作与分享。

第四，设置的问题要有较强的可操作性。要想让“基于问题的学习”模式在学前心理学课堂中出彩，关键就在于教师能否把问题设置得容易操作。学生通过观看幼儿的实际生活，发现问题，调动学生探究问题的兴趣。如“为什么有的孩子把已画好的家全部涂上了黑色？”学生惊讶之余，主动性、积极性自然释放，参与解决问题的热情势必高涨。

（二）案例的剖析

1.问题情境：创设与选取。教师在讲授新课之前，提前给学生布置一些和新课内容相关的问题，问题的选择要和学生今后从事的职业相关。让学生在解决问题的同时，对于抽象难懂的学前心理学的理论知识有理论运用到工作实际的体会，进一步让学生认识学前心理学知识运用到幼儿园工作的必要性和现实性。比如，在儿童想象力的问题选取中，教师让学生在智慧实训室实时观察了美术活动中一名幼儿的表现：兰兰拿起纸和笔画画，画之前她自言自语地说：“我想画小猫咪。”她先画了猫头、猫耳朵，再画猫眼，边画边说：“哎呀，不像不像！像什么呀？像小火车！”这时她又突然想起来：“小猫还没画嘴呢！也没画胡子！”于是又画了起来。问题是在此情境中，幼儿的想象力呈现出什么特点？让学生不自觉地跟着幼儿的表现状态思考起来，这也是学生今后职业生涯中经常会遇到的情况。

2.小组合作：探索与解决。为了保证解决问题的质量，教师将兴趣意愿相似的学生分成一组，全班形成多个小组，让学生在各自小组内通过头脑风暴，集思广益，发挥小组中各成员不尽相同的知识储备，参与到问题的实际解决中。每个小组内设组长、记录员、汇报员各一名。组长负责明确问题，统筹安排。记录员负责随时记录各成员的想法。汇报员则将本组的交流结果汇报给老师和全班同学。本节课中，各小组通过设计任务表格、视频回放、查找资料、与幼儿园老师和幼儿电话沟通交流，整理出了幼儿想象力呈现的特点。

3.汇报成果：评价与运用。针对学前儿童想象力的问题，每组的汇报人员在课前就将问题讨论好并在课堂上汇报给老师和全班同学。教师首先对每组同学的汇报给予评价，对于合理的观点进行表扬与肯定，对于误区给予点拨与指导，并让学生明确幼儿想象力的特点。其次，教师对问题进行变通，让学生思考如何解决。在学生了解幼儿想象力特点的基础上，教师提出如何正确对待幼儿想象中出现的各种问题，再让学生举例说明幼儿想象中出现问题时教师的正确做法。只有如此，才能让学生将学到的知识运用到今后的工作实际中去，并且深化理解。

4.课堂小结：反思与巩固。在课堂教学结束时，教师应该让学生总结本节课中学到的知识、解决的问题、遇到的困惑、得到的体会，最后布置作业。作业内容仍结合现实生活情境，要求学生搜集幼儿绘画作品，并利用本节课知识对幼儿的绘画作品进行分析。

在这节课的设计中，讨论的问题来源于幼儿真实场景，整节课都在明确的学习目标下围绕该问题不断深入探讨、分析、思考。“基于问题的学习”模式的探索，让学生深刻理解了幼儿想象力的特点，并在此过程中提高了学生的自主学习能力、自主解决问题的能力，学生获得了很强的学习成就感。

四、总结

PBL教学法由弱结构化、开放性的问题而引发，有明确的学习目标，通过个体探究、协作共享、对话来认知和理解，实现了问题的解决[6]，在提高学生实践应用能力方面确实起着不可替代的作用，但是我们并不能因此荒废传统教学法。同样多的教学内容，“基于问题的学习”模式所需要的课时远多于传统教学法，而且要求学生具备解决问题和自主学习的能力。所以在“学前心理学”这门课程中，教师要有效结合传统教学法和“基于问题的学习”模式，根据各章节内容的特点来适时安排这两种教学法。对于涉及贴近幼儿生活的内容，如幼儿观察力、记忆力、想象力等，教师尽量采用“基于问题的学习”模式，提高学生解决幼儿问题的能力，为将来的职业生涯做好充分的准备。对于涉及学前心理学各流派的学说，还是采用传统的教学法，这样能获得较高的效益。同时，教师还应该具备丰富的课程知识，提高指导学生解决问题的能力，做好一名协助者、指导者、引导者，保证PBL教学更好地服务于“学前心理学”这门课程。

参考文献：

[1]KANTER SL.Fundamental concepts of problem-based learning for the new facilitator[J]. Bull Med Libr Assoc， 1998（3）.

[2]付連国，姚荣英，韩慧，等.学生个人能力对以问题为基础学习教学效果的影响[J].中华医学教育杂志，2015（1）.

[3]KAUFMAN DM， MANN KV. Basic sciences in problem-based learning and conventional： students’ attitudes[J]. Med Educ， 1997（3）.

[4]ALBANESE MA， MITCHELL S. Problem-based learning： a review of literature on its outcomes and implementation issues[J]. Acad Med，1993（1）.

[5]NORMAN GR， SCHMIDT HG. The psychological basis of problem-based learning： a review of the evidence[J]. Acad Med， 1992（9）.

[6]胡先锦.基于“问题解决”的高中化学教学设计与思考——我们需要什么样的化学课堂[J].化学教学，2019（3）.

责任编辑：陈向阳

*本文系第四期江苏省职业教育教学改革研究课题一般立项“基于问题解决的《学前儿童发展心理学》教学方式创新研究”（项目编号：ZYB225）阶段性成果。

收稿日期：2021-07-20

作者简介：王小娜，常州幼儿师范学校（江苏常州，213100）讲师，主要研究方向为儿童心理学、儿童教育学;方红，常州幼儿师范学校（江苏常州，213100）副教授，主要研究方向为儿童心理学、职业心理学、道德心理学。

作者：王小娜?方红

建筑学核心解决复杂问题论文 篇2：

杜善义院士：工程科学与科技强国

工程科学是基础科学与工程的桥梁

工程科学不是新名词，早在19世纪末20世纪初已经形成并有其深刻内涵。

20世纪初，以克莱因、普朗特为代表的科学家提出了数学、力学等要面向应用解决工程问题;在力学方面形成应用力学派，普朗特的学生冯·卡门、铁木辛柯等力学家继承应用力学派思想，而冯·卡门的学生钱学森先生对此有所发展，明确提出工程科学（也有人称之为技术科学）思想。自然科学重在“探索”与“发现”自然界已经存在的事物，并在此基础上形成基础知识体系。工程则是构建自然界不存在的事物，前者属于认识自然，而后者则是利用与改造自然。

然而，自然科学形成的知识体系并不能直接应用在工程科学中，这就产生一个如何用知识达到构建事物的问题，从而需要有一个桥梁，这个桥梁就是工程科学。

工程科学的任务是要将自然科学应用在工程中，解决工程中提出的新理论及方法、技术问题。

因此，按照钱学森先生的说法——工程科学是自然科学与工程的桥梁，工程科学范围很广，如应用数学、力学、电工学、材料学、建筑学、水力学、电子信息学、热能核能学、化工学、仪器仪表学等都应属于工程科学范畴。

早在15世纪，意大利天才科学家与艺术家达芬奇就指出：理论脱离实践是最大的不幸，实践应以好的理论为基础，这实际上即是工程科学理念。这样看来，从事工程科学的科技工作者就是一支庞大队伍。

1947年，钱学森回国探亲，分别在清华大学、上海交通大学、浙江大学做报告，讲的内容主要是工程科学。

他指出，工程科学家的任务有三个方面：工程方案的可行性怎么样;如可行，实现这个方案的途径是什么;如失败，原因是什么，如何补救。并在报告中明确提出：为使纯科学家与从事实用工作的工程师密切合作的需要，将产生一个新的职业——工程科学研究者或工程科学家。

工程科学在解决工程中理论与技术问题的作用

工程目标的构建重在集成，但并非要把科学家形成的知识体系直接照搬即用，在工程目标实现中仍会有一些理论、关键技术、方法、试验等问题需解决，工程中关键、短板问题的解决要靠工程科学家创造性运用最新自然科学成果及所具有的工程经验，使工程目标得以实现，这是工程科学的任务与作用。

工程科学作为纯科学与工程的桥梁，在整个工程目标的实现中不仅要有技术创新，同时也有理论或知识创新。

不同领域不同工程，虽目标大小、复杂程度和层次有差别，但是任何一个工程目标都是一个系统，涉及多领域多学科，所以工程科学要解决工程问题需体现系统科学与工程思想及多学科的交叉与融合。钱学森先生在20世纪70年代通过航天实践提出的系统工程理论的思想，也是工程科学任务的应用与实践。可以用几个例子进行说明：

第一个例子是固体火箭发动机。过去固体火箭发动机的燃烧室是由高强钢做成的压力容器，会出现打压试验时的低应力爆破，这是一个简单工程装备问题，产生问题的原因是焊接时出现的裂纹，解决这个问题，涉及力学理论、材料与焊接工艺三个方面。

第二个例子是工程装备的结构效率问题。对任何一个工程装备，尤其是空天飞行器，在保证安全性前提下，提高结构效率或结构轻量化是永恒的主题。

1961年，钱学森先生在给中国科学技术大学力学系学生讲授“星际航行概论课”时有一句名言是“航天器一个零件减少一克重量都是贡献”。轻量化是在给定的技术边界条件下，实现所需功能的系统最小质量化，并且确保整個产品生命周期内系统的可靠性。

解决这个工程问题要从设计、制造与材料三个工程科学因素方面综合考虑才能实现，设计是关键，先进制造是保证，而高性能材料则是物质基础。碳纤维增强的树脂基复合材料应是首选材料，航天器材料已实现复合材料化，航空器正在努力实现结构复合材料化。

这正是工程科学的研究内容，要研究先进复合材料在航空航天器能用、会用、用好，这需解决设计、力学、材料、制造等工程科学问题才能实现结构复合化，进而达到结构轻量化，从而提高结构效率。

第三个例子是高超声速飞行问题。这是人类对时空运用的颠覆性技术。世界各科技大国均在进行研究，从高超声速的科学理论到工程实现，这中间有许多属于工程科学的问题要解决。

高超声速飞行是在20～100千米的临近空间飞行，这个飞行环境与空中及太空环境有区别，必须解决一些新的理论与技术问题，如高速空气动力学、先进推进理论与技术、自主控制理论与方法和面对高超声速飞行引起的新热障下的防护材料结构等问题。

每个科学和技术问题都具有挑战性，这里仅以新热障问题为例，高超声速带来热障问题与传统热障问题不同，后者主要是铝合金等金属材料，在飞行速度达三个马赫数左右时，飞行器表面温度达300℃左右，金属材料在此温度下力学性能大幅度下降，要解决的是在这种温度下的材料与结构问题。

而高超声速飞行器表面温度超1000℃或更高，在这种情况下不被烧蚀，甚至还要重复利用。这中间热环境，热防护材料与结构，热响应以及热模拟试验等一系列问题，涉及力学、热学、化学以及电磁学等学科交叉问题。

上述三个例子所解决的理论、方法及技术等问题，具有一定普适性，这也充分体现工程科学在工程中的重要应用。

工程科学是科技强国建设的重要抓手

目前，要更加重视工程科学的运用与工程科学家的培养，这是科技强国建设的重要抓手。

根据联合国教科文组织一项调查表明：人类知识更新速度不断加快，18世纪时更新速度为80～90年，19世纪初为30年，20世纪60年代为5～10年，20世纪80至90年代为5年，进入21世纪只有2～3年。

快速出现的新理论、新方法与新技术属工程科学范畴，只有重视工程科学，才能使科技发展跟得上。建设科技强国是我们的科技梦，对于高科技含量的工程装备特别重要。

过去主要是解决有无问题、是跟跑，很少领域达到并跑。至于领跑仅是极个别领域，许多领域以数量论均是第一，但大而不强。

重视工程科学，以实现关键核心技术自主可控，并通过创新产生新的理论、方法和前沿技术，甚至颠覆性技术，使中国在重要的工程领域达到并跑与领跑的水平，这是科技强国的重要标志。

科技强国建设，人才是关键，从事工程科学研究的科技队伍，应提高科学理念与工程意识，重视工程需求，用科学（基础科学）所形成的知识体系，通过创新解决工程中所提出的理论、方法、技术等问题，产生原创性成果，从而为科技强国梦的实现作出贡献。

作者：杜善义

建筑学核心解决复杂问题论文 篇3：

论PBL教学中问题的有效设计

摘要：有效的问题设计是基于问题学习（Problem-based learning，简称PBL）教学成功的关键要素。本文通过分析讨论PBL教学中有效问题的设计要素，提出问题的有效设计一方面应注重教学内容、知识情境及知识整合等核心要素，以促进学生知识和概念的习得；另一方面应考虑PBL教学中学生探究、推理及反思等过程要素，以促进学生问题解决技能和创新能力的培养。

关键词：PBL教学；问题设计

一、问题提出

基于问题的学习（Problem-based learning，简称PBL）作为一种基于建构主义学习理论的教学模式，主张教学设计以核心问题为基础，互动地联系各种教学活动，激发学生的学习动力，培养学生独立学习、终身学习以及创新能力。通过近半个世纪的理论研究和实践探索，PBL在世界范围内的医学、工程教育、管理学、建筑学、教育学、心理学、法学等诸多学科得到了广泛应用并取得卓越成效。当前学界关于PBL的研究囿于教师角色、学生感知、分组技能及学习结果等，而对有效的问题设计关注甚少。事实上，PBL教学中有效的问题设计是影响教学成效的关键因素。教师开展PBL教学中应如何进行有效的问题设计？问题设计过程中应着重考虑哪些因素？本文拟对以上问题展开探讨。

二、PBL教学问题设计的核心要素

1.内容知识的匹配性。PBL教学中有效的问题设计应考虑问题的广度与深度，并在两者之间取得平衡。首先，有效的PBL问题设计应具有合适的广度。教师可以对教学目标和初步拟定的PBL问题进行任务分析以确定两者相匹配的程度。在此基础上，为了更好地促进学生习得内容知识和发展技能，教师应对问题的广度进行适当调整。同时，基于教学任务的性质，可以运用学习层级分析法等任务分析方法对主要概念、信息和认知技能进行具体化分析，亦有助于选择确定具体的PBL问题。其次，PBL问题设计应具有合适的深度。其中涉及的两个关键要素是复杂性和结构不完整性。研究表明，问题的复杂性很大程度上有助于丰富教学内容，而结构不完整性有助于学生深化对内容的理解。其原因在于结构不完整的问题暗含多元推理路径及解决方法，这有助于学生寻求多种解决问题的方法，从而有助于其更深入地理解教学内容并培养问题解决技能。同时，有效的问题设计亦应考虑习得知识与培养问题解决技能之间的平衡。毋庸置疑，PBL有助于学生发展问题解决技能，亦能促进学生构建相应的知识基础。学生在解决问题的过程中习得相应的知识，而内容知识的习得是进行推理并解决问题的前提，两者在PBL过程中同等重要。因此，PBL教学在强调培养问题解决技能的同时也应重视内容知识的习得。在设计PBL问题时亦需对此加以考虑。

2.知识情境的适切性。研究表明，在一定的情境中运用知识能更容易掌握知识并培养相应的技能。为了促进知识的有效运用，教学应该围绕具体问题并在生活类似的情境中展开。学生要掌握某个领域问题的解决技能，不但需要丰富的内容知识，更需要具体的情境知识，情境知识对于问题的有效解决至关重要。换言之，PBL教学问题中的情境性信息有助于学生将知识建构及技能获得与真实生活中的相关情境联系起来，而情境性知识的缺乏则会导致学生论PBL教学中问题的有效设计将知识运用于实际生活中存在困难。在设计PBL问题的情境要素中，首先，PBL中的问题应该尽可能真实。问题的真实性很大程度上是由问题中的情境性信息决定的。每个真实生活情境的独特性会呈现不同的思维方式及其实践。同时，PBL问题的评价依据是问题中的情境是否有助于完成既定的教学目标。因此，PBL问题的情境有效性评价依据是情境与学生未来发展的相关性，并且这种相关性应该在问题中进行明确的阐述。其次，应注意情境化程度。PBL问题的过度情境化会给学生提供一些不必要信息，而情境化不足则会导致学生无法在特定情境中理解问题。因此，情境化程度取决于对学生已有及未来发展环境的大致预测。最后，应激发学生的动机。研究表明，当激发学生内在的动机，诸如对问题的好奇和兴趣，学生会表现出对问题的最大化理解。而问题情境的真实性对于激发学生的动机非常重要。可见，情境的相关性会影响学生思考问题的程度，亦将决定学生参与问题解决过程的程度。

3.知識整合的充分性。为了有效解决结构不完整的问题，学生不但应具备扎实的知识，而且必须将不同知识相互联系整合成一个有效的知识网络体系。同时，学生只有获取相互联系且交织整合的知识，他们才可能有效地运用相关知识解决真实生活情境中类似的问题。因此，PBL问题设计的关键在于引导学生将其已有知识整合到概念完整的知识基础中，并理解概念及变量在不同情境中的具体运用。具体而言，PBL问题设计中的知识整合充分性应该注意：其一，PBL问题的设计应该从易到难。更加复杂的问题应该建立在之前呈现问题的已有概念和信息基础上。概念之间的结构关系的有序性和层级性有助于学生认识不同水平的概念之间的联系。其二，必须根据一系列问题对概念进行分组。PBL问题设计中的同一个概念往往会出现在几个问题中，促使学生能掌握每个概念与其他概念的关系。通过理解多重问题中的多重概念，学生便能将这些概念网络整合到一个更大更完整的知识体系中。其三，概念或变量的特征会随着情境的变迁而发生变化，因此，在设计问题时可以将同样的概念整合到不同的情境中，这有助于学生理解变量的多重功能进而更加充分地整合各自的知识体系。

三、PBL教学问题设计的过程要素

为了达到理想的教学成效，PBL强调教学作为学生积极、有意义的参与过程，而学生的积极探究、推理和反思是其中的重要环节。因此，有效的问题设计应对其加以考虑，以促进学生对科学探究和问题解决过程有意义的参与，培养其有效学习及解决问题的创新技能。

1.激发学生积极探究。PBL教学中，问题解决的起点在于理解问题并界定问题边界。因此，学生首先必须对教师所呈现问题的关键信息进行探究分析。由于问题设计的结构不完整性通常会出现开放性的解读，如果教师没有进行恰当的指导，学生在理解问题时很容易背离既定的学习内容。因此，在问题的设计中需要体现目标和情境的具体化。首先，问题的目标应具体化，没有清晰、具体的目标陈述，学生很难积极参与到问题的探究过程中，只有界定具体的目标才能促使学生聚焦知识领域。其次，问题的情境应具体化，由于大部分专业知识是高度情境化的，有些概念或原理对某些专业是通用的，但在不同领域的应用中却大不相同。学生不同的文化背景会形成对问题的特定关注点，因此，在问题设计时应尽量将具体问题限定于具体的情境之中。

2.引導学生有效推理。在对问题进行探究解读之后，学生会进一步参与到解决问题的认知活动中。这些活动通常涉及分析所有变量的性质及其相互关系、将新习得的知识与已有知识相联系并构建知识基础、通过因果推理理解各变量及其潜在机制之间的关系、通过逻辑推理形成假设及界定可能的解决办法等。很显然，这些推理过程需要高级的思维技能。事实上，大部分学生通常并不具备这些能力，而是需要通过充分的训练才能发展这些技能。同时，PBL问题中的推理水平设计需要根据学生不同的认识水平进行相应调整。对于认知能力较高的学生，如果PBL问题中涉及的信息不够，他们往往能根据关键信息进行探究并建立其逻辑关系；而对于认知能力较低的学生则应该给予他们更加完整的信息。因此，确定解决问题所需的推理水平尤为重要。教师在设计问题之前需要对学生的探究和推理能力进行预测及大致分类。如自由探究的问题适用于具有较高探究和推理能力的学生，学生能独立地对相关信息进行探究和整合。

3.促进学生自我反思。PBL问题中的反思能培养学生独立的原认知技能，培养自我反思的习惯。因此能提升学习效果并能培养其自主学习技能。PBL问题设计时考虑的反思通常涉及形成性反思和总结性反思两种类型。形成性反思应该贯穿于PBL整个过程中，学生依据是否达到了PBL问题既定知识的宽度、内容的深度、方法的有效性、推理的逻辑性、问题解决策略的有效性等进行自我评价并进行相应的调整。总结性反思通常是在发现解决问题的办法之后，促使学生的学习成为一个递进的、深化的和拓展的过程，有助于鼓励学生深入探讨问题的好奇心、培养自我学习的意识和能力。

PBL教学中问题与知识内容的匹配性、知识情境的适切性和知识整合的充分性是设计有效PBL问题的基础，唯有如此，PBL的问题才能充分且准确地体现既定的教学目标、促进知识情境化且促使学生形成整合的知识体系。同时，PBL问题的有效性还取决于问题设计对教学关键环节的促进，有效的问题设计能激发学生积极探究、引导学生有效推理并促进自我反思，从而实现理想的教学成效。

参考文献：

[1]杜翔云，安奈特·科莫斯，等.基于问题的学习：理论与实践[M].北京：高等教育出版社，2013.

[2]黄钢，关超然.基于问题的学习（PBL）导论[M].北京：人民卫生出版社，2014.

[3]Kimberly S. Scott. A Multilevel Analysis of Problem-Based Learning Design Characteristics[J].Interdisciplinary Journal of Problem-based Learning，2014，（8）.

[4]Nachamma Sockalingam. Characteristics of Problems for Problem-based Learning：The Students’ Perspective [J]. Interdisciplinary Journal of Problem-based Learning，2011，（5）.

[5]Brett D.Jones. The Effects of a Collaborative Problem-based Learning Experience on Students’ Motivation in Engineering Capstone Courses[J].Interdisciplinary Journal of Problem-based Learning，2013，（7）.

作者：李爽 王晓晖 刘双丽