基于問題解決的計算機學習環境的定義與構成

摘要 培養學生的問題解決能力，是教育的重要任務。在探討問題解決和學習環境概念的基礎上，提出基于問題解決的計算機學習環境的特征與概念，并指出其由計算機和互聯網硬件環境、問題解決學習資源環境以及學習者心理環境三部分構成。

關鍵詞 問題解決；學習環境；基于問題解決的計算機學習環境；心理環境

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1671-489X（2008）20-0008-03

在學校教育教學中，培養學生的問題解決能力，并促進其思維的發展，已成為各國教育改革中備受關注的重大問題，而幫助學生成為比較有效的、成功的問題解決者，則成為教育的一個主要目標。依據現代學習理論的觀點，創設恰當的學習環境將對學習者的學習起到至關重要的作用。

1 問題解決和學習環境

布朗斯福特與斯特恩問題解決模式包括問題識別、問題表征、策略選擇、策略應用、結果評價這5個步驟。高文教授認為，問題解決就是所面對的問題得到解決的認知過程，也是問題解決者與任務環境相互作用的過程[1]。筆者認為，問題解決可以界定為：學習者在為達到預期狀態而陷入困境時，主動運用已有知識、技能的內部心理操作過程和支配外部行為操作過程。內部過程和外部過程是彼此依賴、相互作用的，缺一不可。問題解決能力就是指學習者在這個問題求解的過程中所表現出來的認知操作技能和對問題的成功解決有重要意義的意志品質。

在教學論中，教學環境、學習環境這兩個術語可以互相取代。教學環境往往被定為“由學校和家庭的各種物質因素構成的學習場所”或“課堂內各種因素的集合”，主要內容是家庭、學校、課堂中的物質因素。何克抗等給出的學習環境定義：學習環境是學習資源和人際關系的一種動態的組合。其中既有豐富的學習資源，又有人際互動的因素。學習資源包括學習材料（即信息）、幫助學習者學習的認知工具（獲取、加工、保存信息的工具）、學習空間（如教室或虛擬網上學校）等。人際關系包括學生之間的人際交往和師生間的充分的人際交往[2]。

2 基于問題解決的計算機學習環境的定義

基于問題解決能力的學習環境除了應該具備學習環境的一般特征，如包括學習資源（學習材料、認知工具）、學習空間等，還應該具備專門培養學習者問題解決能力的策略、工具和資源。應該能夠引導學習者去主動發現問題，遇到困難時鼓勵學習者積極迎難而上；在學習者思維堵塞時幫助梳理思路以明確問題，或提供類似案例以獲取相關經驗；在學習者分工合作時提供交流討論的工具，以便集思廣益，獲取問題的完整意義；制定問題解決方案時提供信息收集、處理的工具，幫助學習者決策；成功完成問題解決任務時提供反思工具，總結經驗教訓等。

基于問題解決的計算機學習環境則是要充分利用計算機的優勢，如大存儲量、高處理速度、快捷的交互、豐富的表現力，在互聯網的支持下還擁有豐富的資源、提供迅速多樣的信息交流途徑等，創造一個人工的學習時空。這樣可以擺脫現實世界中的許多局限，如時間、場所、資金、人力等，使學習者可以按照自己的需求、方式進行學習。另外，計算機學習環境還具有一般學習環境所不具備的優勢，如豐富的學習資源，便于學習者自由探索；便捷的交流方式，便于學習者之間協作交流；強大的處理能力，可以減輕學習者低級的重復性勞動，集中精力進行高級思維；豐富的表現力，可以讓學習者獲取更多的有用信息等等。基于問題解決的計算機學習環境以學習者為中心，可以充分體現學習者的主體地位。它的最終目的是促進學習者的意義建構，提高他們的問題解決能力。因此，基于問題解決的計算機學習環境是以計算機為手段，培養學習者問題解決能力的虛擬學習空間。

3 基于問題解決的計算機學習環境 的構成

基于問題解決的計算機學習環境不僅包括構成計算機系統的硬件、構成互聯網的各種介質等物理硬件設施，還包括基于硬件的各種軟件、各種策略等一切影響學習活動的條件和因素。筆者認為，基于問題解決的計算機學習環境由計算機和互聯網硬件環境、問題解決學習資源環境以及學習者心理環境3部分構成(如圖1所示)。

3.1 硬件環境硬件環境主要是指構成計算機學習環境的物理設施部分，由多媒體計算機、因特網、城域網、校園網、教室網等構成，其基本功能是實現數據存儲、處理、通信、資源共享和分布處理。

3.2 問題解決學習資源環境問題解決學習資源環境是在計算機學習環境中，對培養學習者問題解決能力的學習活動起直接的支持作用的數字資源和相關策略，包括存儲、運行于多媒體計算機中的智能輔導系統、學習工具以及發布在互聯網絡中豐富、多樣化的網絡學習資源和工具等等。教師可以根據問題解決學習活動的需要將這些資源進行整合和組織，便于學習者探索學習。

3.3 學習者心理環境學習者心理環境是指在計算機學習環境中，學習者進行問題解決的學習活動時所感受到的氣氛以及自己心理所產生的內部狀態。由圖中可以看出，有5個方面可以對學習者的心理環境產生影響。

1）學習者與媒體的交互。媒體的交互性、可操控性、表現力等特性可以影響學習者的情感狀態。

2）學習者與問題的交互。問題的真實性（與學習者或現實的聯系緊密程度）、難度等因素可以影響學習者的情感狀態。

3）學習者內部問答。學習者在問題解決的學習過程中經歷認知操作往往以自問自答的形式出現，這是元認知的表現形式之一。元認知水平越高就越容易進行這種問答。因此，學習者的內部問答和元認知也可以影響學習者的情感狀態。

4）學習者與教師的交互。學習者在學習過程中難免會遇到困難和挫折，教師如能及時給予指導和幫助，那就會對學習過程起到較大的推動作用；即使不給予指導，學習者也會因為教師的存在而有一種潛在的安全感。另一方面，教師的存在也對學習者的學習具有一定的督促作用。

5）學習者間的交互。學習者間的交互可以有效地消除計算機學習環境中的孤獨感，讓學習者感受到和現實學習中相似的歸屬感。

這3部分中，只有問題解決學習資源中某些因素是可以設計的，如問題情境的創設，學習工具、策略的設計等，這些因素的設計可以影響到學習者的心理環境，而硬件環境中可設計的內容很少。這3個部分彼此互相聯系、互相作用。

基于問題解決的計算機學習環境，是以信息技術迅速普及、高度發展為前提，現代學習理論和教育觀念指導下的產物。在教學設計者和教師的精心安排下，可以充分發揮學習者的積極主動性，體現學習者學習的主體地位，快速扎實地培養學習者的問題解決能力。

參考文獻

[1]高文.一般的問題解決模式[J].外國教育資料，1999(6):24

[2]何克抗.教學系統設計[M].北京:北京師范大學出版社，2002:190-191