电子书包促进问题解决能力发展的应用模式及效果验证*

王芹磊

（广东技术师范学院 教育科学与技术学院，广东 广州510665）

电子书包促进问题解决能力发展的应用模式及效果验证*

王芹磊

（广东技术师范学院 教育科学与技术学院，广东 广州510665）

学生的问题解决能力是21世纪技能的重要组成部分,电子书包作为一种智慧学习工具，可有效支撑问题导向式教学的改善，以促进学生问题解决能力的提升。针对问题导向式教学存在的难题，通过文献分析与实践活动相结合，发掘电子书包支持问题导向式教学的优势功能与作用。基于此，围绕小学高年段数学简单应用题解决能力的发展，构建了电子书包支持的问题导向式教学模式，并进行了效果验证。结果发现，电子书包支持的问题导向式教学不仅能提升小学生的简单应用题解决能力，而且，通过与传统的问题导向式教学对比，证明电子书包教学应用明显促进了学生问题解决能力的发展。

问题导向式教学；电子书包；简单应用题解决能力；教学模式

一、问题提出

学生的问题解决能力是21世纪技能的重要组成部分，越来越受到人们的重视，问题解决能力的培养也逐渐成为研究热点。在研究发展与深入过程中，问题导向式教学被认为是培养学生问题解决能力的最有效手段之一。由于问题导向式教学需构建一个复杂真实的问题情境，充分发挥学生个体及小组的主动性，在教育实践中常会遇到一些问题：问题过于结构化、教师指导不到位以及小组合作低效等。在此背景下，问题导向式教学亟需有利的教学条件进行支持。电子书包被认为是实现智慧学习、个性化学习的有效认知学具，针对问题导向式教学的特点及实施难题，电子书包在支持问题情境创设、问题分析、提升评价效率、增强教师针对性指导方面显现出不可替代的优势，可有效促进学生个性化学习，改变学习方式，凸显学生的主体地位。

二、相关研究

1.国内外问题导向式教学相关研究

“问题导向式教学是指采用问题导向式学习策略的一种教学型态，它强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情境中，通过学习者的合作来解决真正的问题”[1]。通过在多个数据库中运用关键词“问题导向式教学”“基于问题的学习”查找文献，可发现国内研究注重问题导向式教学模式的具体过程步骤，从教学目标定位、学习切入点、师生关系和课堂组织形式三方面阐述对我国教学改革的启示；“结合我国教育体制和传统教学”[2][3]，“探索这种新教学模式在教学改革中的推广与应用”[4]，但关于对问题导向式教学内涵及具体实施策略的论述比较薄弱。相比之下，国外更加重视问题导向式教学的实证研究，比较典型的是“分析影响问题导向式教学效果因素的研究”[5]，探索“问题导向式教学策略改变学生态度的研究”[6]，以及“从更宽广范围探索问题导向式教学促进元认知技能的获取和运用的研究”[7][8]。通过以上分析，可以借鉴已有的研究思路来探索问题导向式教学实践及实证研究，以丰富国内关于问题导向式教学研究理论及实践。

2.电子书包教学应用相关研究

随着电子书包应用的快速发展，多数人认为电子书包是指包括教师电子书包终端、学生电子书包终端、无线网络、投影展示设备和教师教学控制软件、电子课本、学习资源、服务器平台的信息化系统。国内关于电子书包应用，通常表现为“存储设备、学习工具和个性化学习环境三个层次”[9]；从功能支持方面来看，电子书包应用表现为“移动终端、立体化资源、个性化反馈与多元化评价”四个方面。国外关于电子书包教学应用研究主要关注新技术对认知活动的支持，尤其是对开放性学习活动的支持，具体表现为“在线搜索应用”[10]、“学习表达支持”[11][12]、“互动交流支持以及知识管理应用”[13]。以上研究为电子书包应用于问题导向教学中提供了灵活的思路，电子书包可作为个性化学习工具支持学习者认知活动，从而促进学生问题解决能力提升。

三、电子书包支持问题导向式教学的功能与作用

“问题解决是问题导向式教学的核心任务，学生在完成学习任务的过程中，主要进行以下活动：界定问题、收集信息、提出结论、选择一种结论、在问题的各种限定因素中形成结论、汇报经验”[14]。在以往研究的基础上，可将问题导向教学过程归纳成问题情境、问题分析、问题解决、作品形成和评价反思五个环节。

电子书包在教学应用中的功能支持主要体现为5个方面：基于大数据的学情分析，丰富的学习资源，多维互动讨论，个性化的学习资源推送与个性化学习指导，元发展性学习评价。此外，电子书包终端安装有一个虚拟课堂软件，师生每人拥有一个账号密码去登录自己的班级空间，登录后，可随意利用服务平台提供的认知工具及交互支持。

针对问题导向式教学在教学实施中出现的难题，可借助电子书包的优势功能，从问题的设计、自主学习、小组合作、教师指导、发展性评价、知识管理等方面发掘电子书包在问题导向式教学实践中的优势功能支持，如图1所示。

图1 电子书包支持问题导向式教学的功能与作用

1．电子书包支持问题情境的功能与作用

电子书包支持问题情境的功能主要包括基于检测统计的学情分析和交互性资源支持的情境创设：①基于检测统计的学习分析是指应用电子书包的统计分析功能对学生的学习情况进行分析，检测出学生出错较多的知识或者普遍反映不会的内容，从而有针对性地提出学习过程中存在的问题。②由于问题学习需要复杂真实的学习情境，教师应用电子书包可通过视频、动画、案例等丰富的媒体资源创设问题情境，而学生人手一台电子书包的学习终端，可以随意进行人机交互，所以交互性较好的资源更能促进学生进入问题情境。

2.电子书包支持问题分析、解决的功能与作用

在问题分析与问题解决的过程中，学生主要通过自主、探究、合作学习活动进行问题分析和解决，从而掌握主要学习内容，而教师除组织学习活动外，还需进行针对性指导。电子书包对该环节的功能支持主要依托微课、互动空间和在线自测等实现，包括：①基于微课的自主分析是指学生可通过电子书包观微课，学习问题解决的方法，了解问题的基本结构，然后进行问题分析与方案的制定。②在问题导向式教学的实施过程中，通过电子书包的互动讨论空间可以设置虚拟小组、明确个人分工，允许每个人（小组）与任何人（小组）互动讨论，可实现每个人的作品展示与共享，从而改善问题导向式教学中小组合作低效的现状。此外，在此环节教师可记住电子书包的实时监控与及时反馈功能进行针对性的学习指导。

3.电子书包支持作品形成的功能与作用

问题导向式教学过程中的作品形成发生于问题解决后，学生通过问题解决基本理解了要学习的内容，为进一步巩固所学内容，需要进行学习作品的形成，可包括练习、总结、设计或创作等。该环节电子书包的作用主要通过在线自测与互动空间等功能体现。①在线自测支持的分层练习是指学生通过电子书包的在线自测，检查自己练习的正误，可根据自己的学习情况，在教师或者电子书包的提示下进行针对性的练习，从而实现分层练习。②互动空间不仅可支持合作学习，还可支持学习作品的共享与互评，学生将自己的学习作品上传到班级互动讨论空间，任何一位师生都可以查看并点评该学习作品，从而实现多维的互动与共享。

4.电子书包支持评价反思的功能与作用

针对性评价和指导贯穿于问题导向式教学整个过程，电子书包支持的针对性评价主要是依托错题集、实时监控和即时反馈功能实现的。①错题集支持是指学生进行知识学习、练习后整理自己出错的问题，并上传到电子书包的错题集模块，从而实现个性化的反思与评价。②即时反馈支持的形成性评价是指通过电子书包的即时反馈功能对学习情况不断进行反馈，从而调整教学进度，改变教学策略。③实时监控支持的针对性指导是指教师通过电子书包实时监控学习动态，记录学习过程，分析过程中典型问题，并进行针对性的指导。

此外，在问题导向式教学过程中，电子书包对拓展延伸有着较为明显的功能优势，主要表现为师生应用电子书包提供的个人空间进行知识管理。教师通过个人空间记录教学反思，整理优秀的学生作品案例，发布拓展学习材料。学生通过个人空间收集自己喜欢的认知工具，整合与学习相关的拓展材料等。

四、电子书包促进问题解决能力发展的教学模式

根据问题解决的性质进行划分，简单应用题是小学高年级（4～6年级）数学最常见的问题形式，同时对于学生来说也是难度比较大的内容。针对上述问题，为提升小学高年级简单应用题解决能力，本部分以小学高年级数学教学研究与实践为例，提出电子书包支持的问题导向式教学模式，并在教学实践中推广应用。

“简单应用题即一步计算的实际问题，它是小学数学应用题教学的开端，对于培养学生问题解决的能力，深化学生数学思维品质具有重要意义”[15]。针对该类问题的特点，在问题导向式教学过程中，一方面应向学生提供探索、分析、演算和解决问题的各种机会，注重演算方法在实际问题中的应用；另一方面，小学数学教育必须考虑到所有学生的需求，充分考虑不同学生的学习需求，有效实施分层教学。通过系统分析，可发现电子支持的问题导向式教学包括问题、学生、教师、电子书包四个要素，由于电子书包在教学应用中包括教师终端和学生终端，学生与教师的部分活动都会涉及电子书包的功能支持，因而将电子书包支持的问题导向式教学模式分为电子书包的学习支持、电子书包的教学支持和问题导向式教学三个部分，如图2所示。

图2 电子书包支持的问题导向式教学模式

1.创设情境，引入问题

在该环节师生应用电子书包的统计检测功能进行学情诊断，分析并明确学习问题。然后教师利用丰富的学习资源创设问题情境，从而激发学生思考。学生通过思考问题，观察问题情境，从而发现学习问题，明晰学习任务。

2.自主学习，分析问题

学生在该阶段将学习问题自主分解为各个子问题，明确学习目标，并初步探索问题解决的方法与技巧。每位学生可观看电子书包的微课，充分利用这些支架分析问题并寻求解决方法。还可将自己的疑问发布到互动讨论空间寻求帮助。教师在该阶段可为学生提供学习框架或展示案例，给予适当的方法指导。

3.合作探究，解决问题

合作学习是问题导向式教学中不可或缺的环节，学生应用电子书包的多维互动、自动反馈功能支持进行协作探究。学习小组在互动讨论空间建立虚拟小组，明确自己的分工，将讨论结果、搜集的材料在互动空间共享。最终将问题的解决方案或结果以小组为单位发布到互动讨论空间。

4.实际应用，深化问题

小学数学的学科特点在于要与实际生活相关联，在合作探究出问题的解决方法后，学生应及时在实际问题情境中应用。在此环节，学生可应用电子书包检测自己的学习情况，自主安排练习进度，进行分层学习。教师应用电子书包进行实施监控，有针对性地对每个层次的学生进行指导。

5.成果展示，共享交流

学生应用所学知识解决实际问题后，教师应组织学生进行成果展示，展开共享交流活动，促进学生构建出自己对知识内容及方法的理解。学生可以在电子书包的互动讨论空间对其他同学（小组）的作品进行留言评价，也可回复来自于同学对自己（小组）的评价，针对自己（小组）的学习情况，可以建立相应的错题集，并与大家共享交流。教师也可以通过电子书包展示具有代表性的学生作品作为点评案例，从而达到巩固提高的效果。

6.评价反思，发现新问题

在该阶段，学生首先要反思成果展示阶段的共享交流活动，发现自己的学习还存在哪些问题，然后再回顾自己整个学习过程的知识内容，查看新问题并记录到错题本中，最后学生还要根据教师提供的电子量规进行自我学习方法的评价。教师在此过程中应鼓励学生发现新问题，并在电子书包与大家共享，从而构建一个高效的学习共同体。

五、电子书包促进问题解决能力发展的效果分析

本次实验选取广州市某电子书包教学应用实验学校，采用上述电子书包支持的问题导向式教学模式，进行为期9周的教学实践，按照不相等实验组控制组前后测准实验设计模式，通过编制简单应用题解决能力的试卷测试小学生的简单应用题解决能力的变化，目的是比较基于电子书包的问题导向式教学与传统的课堂教学实践之间的效果差异，也即电子书包支持的问题导向式教学是否起作用。

1.实验设计

（1）实验假设的建立

在小学高年级数学课堂教学中，采用电子书包支持的问题导向式教学模式比采用传统的问题导向式教学更能提高小学生的简单应用题解决能力。

（2）准实验模式的设计

表1 实验模式：不相等实验组控制组前后测准实验

（3）实验内容

本次实验选取的研究对象是该学校四年级（1）和四年级（2）的师生，四年级（1）班为实验班，共43名学生；四年级（2）班为对照班，有41名学生。两个班级学生的计算能力均处于一般水平。实验内容为小学数学四年级上册的《两位数乘法》《除数是两位数的除法》《角的度量》三个单元，共9个学时。

（4）变量

自变量：X=电子书包支持的问题导向式教学模式

因变量：Y=小学生的简单应用题解决能力

干扰变量：小学生问题解决能力的自然成长、电子书包应用的操练程度

（5）测量工具

根据问题能力评价指标体系设计相应试卷，试卷包括判断题（20%）、推理题(40%)和归纳题(40%)，总分为100分。在学生做完试卷后测验学生的成绩，据此来分析学生在问题分析、推理、解决能力等方面发生的变化。

2.实验过程

在进行准实验研究前，通过测试、访谈相结合的方式对学生问题解决能力进行前测，以确保实验对象的问题解决能力原有水平基本相同。

（1）前测

在前测的过程中，实验班为四年级（1）班，控制班为四年级（2）班，测量的内容是学生的问题解决能力，实验情境为常规课堂（45min/课时）。具体的操作过程是采用“简单应用题解决能力”测量试卷对四年级(1)班学生和四年级二（2）班学生进行测试，根据作答情况分析学生在问题解决能力方面的起始水平，然后运用独立样本t检验进行数据分析，如表2所示。

通过表3可知，P=0.090，属于“不可否认无效假设”，因而两组差别无显著意义。通过上述p值可得到t检验结果中的sig(双侧)值为0.073，显著性差异值大于0.05，所以可得知两个班级的学生在简单应用题解决能力这一方面没有显著性差异。

表2 组统计量

表3 独立样本t检验

（2）后测

通过实施上述教学模式进行9周教学试验，采用针对简单应用题解决能力所设计和开发的量表，对实验班和控制班学生进行后测，分析两个班级学生在通过相同时间的教学试验后，其简单应用题解决能力是否存在差异。

表4 组统计量

表5 独立样本t检验

通过表4分析可知，四年级（1）班的43份有效量表，四年级（2）班有40份有效量表。其中，数据显示P=0.715，属于“不可否认无效假设”，因而两组差别无显著意义。通过上述p值可得到t检验结果中的sig(双侧)值为0.016，显著性差异值小于0.05，所以两个班级的学生的问题解决能力存在显著性差异。通过分析均值发现，实验班的简单应用题解决能力均值为47.51，而对照班均值为44.93，因而实验班明显高于对照班。

3.实验结果

通过分析实验数据可发现，采用电子书包进行问题导向式教学的班级，学生的简单应用题解决能力有明显的提升，跟不采用电子书包的班级相比，有着显著性的优势。因而，可发现采用电子书包进行问题导向教学可有效提升学生的问题解决能力，电子书包的功能支持可有效提升教学效果。

六、结论

问题导向式教学是促进学生问题解决能力提升的有效教学策略，电子书包作为一种智能学习技术势必会在发展问题导向式教学中充分发挥更大的功能优势。本研究针对问题导向式教学存在的问题以及电子书包的功能优势探讨了以下几方面的内容。

1.发掘电子书包在问题导向式教学中的多种支持功能

针对问题导向式教学中存在的问题，根据问题导向式教学过程，从教和学两个方面分析电子书包的支持功能。在学习支持方面，电子书包在问题分析、问题解决、作品形成和评价反思过程中的作用主要包括基于微课的自主学习、基于互动讨论空间的合作学习、基于在线自测的分层练习与错题集的个性化支持等；在教学支持方面，电子书包对问题导向式教学的支持主要包括即时反馈支持的形成性评价、动态监控支持的针对性指导和基于个人空间的知识管理等，这些功能支持不仅与问题导向式教学活动相融合，更有效地与问题导向式教学中存在的问题设计不当、教师指导不到位、小组合作效率低等问题相呼应。

2.构建电子书包促进问题解决能力发展的教学模式并验证其有效性

本研究在问题导向式教学理论的基础上，融合电子书包的功能支持，以小学数学学科为例，构建了提升小学生简单应用题解决能力的教学模式，并在应用该模式的过程中进行了效果验证。结果证明，采用该模式不仅可有效提升学生的简单应用题解决能力，而且，电子书包支持的问题导向式教学模式与传统的问题导向式教学模式相比，小学生问题解决能力明显较高，并由此可证明电子书包可促进学生问题解决能力的提升。

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（编辑：鲁利瑞）

G434

A

1673-8454（2017）16-0074-05

广东省省级教学团队“职业技术师范教育教学团队”（广东省教育厅自然科学基金）。