一、课题提出的背景
传统教学注重将科学的知识体系系统地传输到学生的头脑中，学生大多数时间都用来记忆这些事实，当面临一个新的问题情境时，却往往束手无策，不知如何解决。这样的教育远远落后于时代的要求，不能满足社会对人才的要求。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(XX-2020年)》指出“坚持以人为本、全面实施素质教育是教育改革发展的战略主题”，战略主题的重点是“面向全体学生、促进学生全面发展，着力提高学生服务国家服务人民的社会责任感、勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力。”
作为一种学校教学模式，基于问题解决的学习在20世纪50年代中期就开始出现在美国医学教育中，但它的正式提出是在1980年美国数学教师协会的《关于行动的议程》一文中，议程强调“问题解决必须处于学校数学教学的中心”，并给出了一些以问题解决为中心的课程和许多具体实施建议。新加坡小学数学教学大纲突出强调问题解决的作用，明确指出“通过数学问题解决发展他们的数学思维和推理技能”。日本中小学教学中已基本形成了比较稳定的问题解决学习模式，通过问题解决，学习历史、地理、国语和各种理科知识，从教材的开发和编制都服从于学生问题解决的实际情况。在我国，从孔子的启发式教学中可以看出问题教学的影子。到了近代，陶行知受杜威的影响，大力提倡生活教育，在我国形成了一定的影响。尽管实践中已经存在着问题解决教学的思想，但明确提出问题解决教学却是在20世纪90年代初。目前，我国开始注重对问题解决学习的研究，从理论到实践都有可喜的发展。理论上，在基于问题解决的学习的机制、条件、途径、模式等方面都有较深入的研究。实践上，广大教师开始将基于问题解决的学习理论自觉地用于课堂教学中，发表了一系列的研究文章。但是总的来说，我国的研究基础比较薄弱，研究水平与国外相比有明显的差距，主要表现为：基于问题解决的学习主要处于理论研究阶段，研究成果主要是引进的国外的理论，没有本土化，缺乏自己的理论体系;针对学科问题解决的研究不均衡。数学学科研究较多，例如，在数学问题的表征、数学解题策略、数学解题能力的心理结构、数学解题的迁移、数学解题中的元认知因素等方面，我国学者都有着不同程度的探究和成果。
理科中针对物理学科的研究则非常少;国内目前问题解决研究成果和学科教学实践之间的脱节仍非常明显，有些各行其是，理论研究和实践操作之间仍然是“两张皮”。因此，本课题组试图通过研究，寻求适合高中物理课堂问题解决的教学模式，并利用身处教学一线的条件进行尝试，为打造高效课堂和改革物理教学做出自己的贡献。
二、课题核心概念的界定
(一)问题
格式塔心理学家卡尔·登克尔在1945年提供的问题定义至今仍然可以采用，他说：“当一个有机体有个目标，但又不知道如何达到目标时，就产生了问题。”这个定义包含了如下三个要点。第一，实验者设定的实验任务，对于一个特定的被试不一定是个问题。实验任务是否构成问题，依赖于被试的知识及使用相关知识的能力。第二，如果一个人改变了目标，该问题就不再存在，或者不用解决。第三，只有当这个人辨别出他的目标与他所处情境的差异时，才真正形成问题。可见，“问题”是一种相对存在，问题有目标指向性。从现代认知心理学的观点来理解，问题不是发问或提问，而是指存在着至少一种目标，然而却尚未找到达成目标的途径这样一种心理状态。[1]
那么，什么是物理教学中的“问题”呢?我们认为能够激起学生的探究欲望，并能够使学生主动地建构新知识，运用已有的知识，通过逻辑思维、形象思维、灵感思维等或通过设计实践活动探索完成的任务就是问题。
(二)问题解决
问题解决是一系列的有目的指向性的认知操作活动过程。这是认知心理学家公认的问题解决定义。该定义包括三点：一是问题解决具有目的指向性，前面在界定问题时已说明了这一点;二是问题解决是一系列的操作，问一个成人“1+1=?”，他立即就能说出来，这算不上问题解决;三是这种操作必须是认知操作，也就是说问题解决本质上是一种思维活动。[2]
因此，本研究中的问题解决是指：学生有一定的知识基础，有可能解决，但又必须通过有目的的心理努力和认知操作才能完成。
(三)问题解决教学模式
问题解决教学模式是问题解决在教学中的具体应用，“如杜威的问题解决教学模式：疑难的情境-确定问题-提出假设-推理-验证;当代美国的问题解决教学模式：选择问题-明确问题-寻找线索-解决问题;巴班斯基的问题解决教学模式：创设问题情境-组织集体讨论-证实结论-提出问题作业。”[3]问题解决教学模式增强了教师教学实践的可操作性。 “中国心理学界在研究各种观点之后一般倾向于把解决问题的通用思维过程分为发现问题、明确问题、提出假设和检验假设四个阶段。”[4]发现问题的能力是个体思维发展水平的重要标志，能否发现问题取决于主体活动的积极性、主体的求知欲望和主体的知识经验。明确问题是认清问题的关键，要分析问题的要求和条件，找出它们之间的联系和关系，把握问题的实质，确定解决问题的方向。提出假设就是提出解决问题的可能途径、方法和策略，是具有创造性的阶段，也是解决问题的关键步骤。检验假设的方法可以通过实践直接检验，也可以通过推论来间接检验。
我们将坚持以生为本，参考国内外的相关模式，构建和实践新课程背景下的高中物理问题解决课堂教学模式，培养学生问题意识和问题能力，促进物理思维教学。
三、课题研究的理论支撑
元认知理论、建构主义理论、多元智能理论为物理问题解决教学提供了理论支撑，并渗透到教学的全过程。
(一)元认知理论
元认知最初是美国心理学家弗拉维尔于1976年在《认知发展》一书中提出的。弗拉维尔指出，元认知通常被广泛地定义为任何以认知过程与结果为对象的知识，或是任何调节认知过程的认知活动。也就是说，元认知是以自身的认知操作的各个方面为对象，并对自身的认知操作进行监视、控制与调节。元认知的本意就是对认知的认知。一般认为，元认知包括元认知知识、元认知体验和元认知监控。
问题解决过程中许多研究都表明，元认知起着重要作用，表现在解决问题时首先要能够识别问题、表征问题、拟出解决方案，这些工作必须依靠元认知的指导作用。其次，对问题解决的进程进行积极的监视、控制和调节，一旦发现进程与目标不符，而又相信自己的进程时，就会对目标进行必要的修改或放弃，以确定新的目标。再次，元认知在问题解决中自始至终存在着内反馈的调节，即通过元认知体验来调动积极性和探究性。
(二)建构主义理论
建构主义学习理论帮助我们从认识规律和学习过程的角度来认识问题解决对于物理学习的重要作用和意义。建构主义理论认为人的认识本质是主题的“建构”过程，学习作为一种特殊的认识活动，从本质上说，它不是一个被动的接受过程，而是一个主动的建构活动，是学习者在一定的情景下，在教师或学生共同探索、交流下，利用己有知识和经验以及必要的学习资料，通过意义建构方式建立自己的认识结构。
当儿童能用现有图式去同化新信息时，处于一种平衡的认知状态;当现有图式不能同化新信息时，平衡即被破坏，通过修改或创造新图式的过程寻找新的平衡过程。儿童的认知结构就是通过同化和顺应过程逐步建立起来的，在“平衡-不平衡-新的平衡”循环中得到不断的丰富、提高和发展，这是皮亚杰建构主义的基本观点。
维果茨基创立的“文化历史发展理论”则强调认知过程中学习者所处社会文化历史背景的作用，并在此基础上深入地研究了“活动”和“社会交往”在人的高级心理机能发展中的重要作用。维果茨基认为“意识”问题的研究是心理科学头等重要的基本问题。他的“最近发展区”的概念表明，儿童是在摆脱日常概念和成人概念的“张力”中学习科学概念的。如果仅仅将源于成人世界的预成的概念呈现给儿童，那么他就只能记忆成人有关这一想法所说的一切。儿童的日常概念和科学概念之间的关系不是一种线性发展的关系。取代前概念以及引入科学概念是交织在一起的、彼此影响的，它们发生在儿童从自己早已有的概括和他人早已介绍给自己的概括中产生出自己的想法的过程中。维果茨基因此被认为是社会建构主义者。
布鲁纳将“意义”、“意义的建构”确立为心理学的中心概念。布鲁纳的学习理论是丰富的，其主要命题为：学习是一种积极的过程，学习者在该过程中，依靠自己现在和过去的知识建构新的思想和概念。他认为，教师应该努力鼓励学生自己去探索原理。教师和学生应该进行积极对话。教师的任务是将学习信息转换为适合学习者目前理解状态的格式，课程应该以螺旋方式组织。这样，学生就能依靠他们早已学过的知识进行建构。
以建构主义为指导的物理学习观、教学观是对于传统教育思想的直接否定，即物理学习是一个以已有知识和经验为基础的主动的建构过程，并非是一个被动的吸收过程。美国数学课程标准中所提出的“学数学就是做数学(knowing mathematics is doing mathematics)”[5]，启示我们可以让学生通过问题解决来学习物理的概念知识与技能性知识，关注学生学的过程，促进学生对知识的意义建构。
(三)多元智能理论
美国哈佛大学教育研究所发展心理学教授霍华德·加德纳的多元智能理论包含8种智力因素：数理逻辑能力、言语语言能力、空间视觉能力、身体运动能力、音乐节奏能力、人际关系能力、自知自省能力、自然认知能力。这八种智力因素就像是八根柱子，虽然彼此都是相对独立的，但却共同支撑起了“智力”这幢“大房子”。他认为常规教学活动中采纳的传统方法与多元智能理论提出的关于智力发展及本质不相符。该理论提出当今学校偏重数理逻辑智能和言语语言智能的发展，而这两种智能并不能保证孩子在未来生活中获得成功，根据加德纳的观点，如果缺乏人际关系智能和自知自省智能，也难以迈向成功。
我们认为学校的教学不仅仅在于传授学生知识，其他方面的智能对学生的可持续发展必不可少。如在基于问题解决的教学中，学生常常与同伴、教师、周围的人们进行交流，便提高了沟通能力和解决问题的技能，而学生发展自知自省智能的机会更是各种各样，如通过自我评价、对他人提出的挑战性意见进行反思等。
四、课题研究的目标
1.培养学生的问题意识和问题能力，促进教师的物理思维教学。
2.构建高中物理问题解决课堂教学模式，进行高中物理问题解决课堂教学实践，促进课题组内教师的专业成长。
五、课题研究的内容及重点
(一)研究内容
1.高中物理课堂教学中学生问题意识和问题能力的研究。
2.高中物理问题解决课堂教学模式的构建研究。
3.高中物理问题解决课堂教学模式的内涵和策略研究。
(二)研究重点
高中物理问题解决课堂教学模式的构建
六、课题研究的方法
(一)文献研究法
查阅近几年重要资料和文献，了解问题解决的研究现状及趋势，了解与问题解决相关的教育学、心理学理论。
(二)行动研究法
结合问题解决理论、新课程标准等，对基于问题解决的物理课堂教学模式进行初步的理论和实践研究。
(三)经验总结法
对相关研究的过程进行深入、系统的分析、归纳和提炼，呈现高中物理问题解决课堂教学模式及其他研究成果。
七、课题研究的步骤
本课题拟用一年半的时间进行研究，大致分为三个阶段：
(一)准备阶段(XX.3~XX.6)
本阶段还将归纳整理出国内外问题解决的相关理论成果。本阶段拟采用文献研究法来搜集和整理资料，并初步探讨高中物理教学可资借鉴的相关研究成果。阶段负责人：何国泉、朱春华、王晶。
(二)实施阶段(XX.7~XX.4)
本阶段是论文研究全面展开阶段，又可分为以下两个阶段。
.7~8：本阶段主要根据问题解决的理论基础——建构主义的教学理论、人本主义理论等和相关文献、教学方法、模式、理念，试对物理问题解决课堂教学进行界定，同时论述物理问题解决教学的目标、原则。本阶段拟采用文献研究法、经验总结法完成上述研究任务。阶段负责人：邵金泉、宗红梅、张梅。
.9~XX.4：本阶段根据相关教育学、心理学理论，对物理问题解决教学方式、策略进行研究，并进行实验尝试，形成完善的物理问题解决教学理论。本阶段拟采用文献法、经验总结法、实验法完成上述研究任务。阶段负责人：吴天明、孙德兵、刘永祥。
(三)总结阶段(XX.5~XX.8)
本阶段主要是对研究进行全面梳理总结，形成最终成果。主要工作有收集分析资料、整理研究成果、撰写论文和结题报告。本阶段主要运用经验总结法来整理资料。阶段负责人：程柱建、黄慧娟。
八、课题研究的预期成果
(一)阶段成果
.6 论文：基于问题解决的高中物理思维教学
.9 论文：高中物理课堂教学中问题的来源与设计
.11 论文：问题解决课堂教学模式下学生潜能的开发
.4 案例：部分章节的教学设计
(二)最终成果
.6 论文：刍议高中物理问题解决课堂教学模式
.7 报告：《高中物理问题解决课堂教学模式的研究》结题报告
九、课题研究的条件及保障
(一)成员背景
课题主持人现为如皋市物理学科带头人，课题组成员均具有高中级职称，其中硕士研究生3人，南通市骨干教师1名，如皋市骨干教师2名。所有成员教育教学经验丰富，近年公开发表文章几十篇，为课题的顺利开展提供了人力保证。
(二)研究基础
课题组所在单位图书馆藏书丰富，并且课题组从XX年3月起已经搜索了大量有关问题解决方面的文章。打造高效课堂是实施物理教育的主阵地，所以本课题除具有研究价值外，还得到了学校的大力支持。
(三)保障条件
研究的内容大多来自于课堂，研究成果又将实践于课堂，研究和教学的时间均得到充分的保障，研究的费用也可以自行承受。