与前面两种教学模式不同，思维型问题解决教学模式不聚焦科学事实和科学概念的获得，也不针对科学问题的探究。这种模式适用于教学解决生活问题的内容，教学时以科学概念和科学原理为依据，以现实生活中的问题为出发点，以制作作品或模型为表现形式，最后将作品用于帮助自己或他人解决现实世界中的真实问题。

1．教学理念

20世纪以来，心理学家和教育家们对作为个体的一种认知活动的问题解决进行了大量的研究，取得了丰硕成果。以问题为基础的教学模式近年来在国际上受到广泛重视。PI3L以建构主义理论为指导，以现实生活中的真实问题为核心，强调学生的自我管理，强调小组合作学习。

2．教学目的

培养在真实的生活情境中发现问题和解决问题的能力；运用已有的科学、技术、工程、数学领域的知识和技能解决问题，发展高阶思维能力、协作能力、创造能力；初步体会科学伦理。

3．教学过程

思维型问题解决教学模式体现了STEM的教育理念。在小学阶段，问题解决的学习过程需要注意以下几个方面：教师或学生提出一个真实的、生活中的问题；组织学生建立合作小组进行探究；尝试设计一个解决方案，在执行方案的过程中使用探究的方法、技术的手段，不断修正和改进，使问题得到解决。

（l）教学框架及操作要点

环节一，动机激发。教师创设问题情境，隐含实际问题；学生进入问题情境，引发解决需求。此环节要求教师创设的情境应是现实生活中的一个真实场景、一个真实的问题、一个学生有兴趣的事件。对小学生而言，事件的趣味性是很重要的选择指标。创设的情境隐含需要解决的实际问题。该问题应与科学概念紧密相关，应在小学生的理解能力之内。解决问题的技能应是小学生能够掌握的。

环节二，认知冲突。教师聚焦事件或问题，引发认知冲突；学生调查分析事件或问题，确定问题准备知能。老师帮助学生选择自己能够解决的问题，对已有的做法进行调查，学习相关的科学概念、习得问题解决的基本思路，学会使用必需的工具，为问题解决做好知能方面的准备。

问题—学生根据自己的兴趣和爱好确定问题和解决问题的方法。对低年级学生，教师提供有正确和相对收敛的答案、有相对固定解决方法的问题，便于低年级学生相互学习和帮助；对中高年级学生，可以提供结构不良问题的情境，即它们要有多种解决方法，也可以有多个评价标准。知能—对小学生来讲，准备足够的解决问题的概念、探究技能，学会使用工具是非常重要的，可以采用如下操作策略：教师自己或外请人员开设相关专题讲座，实地考察、资料阅读等活动激发学生兴趣，丰富学生的认知。要对学生感兴趣的问题和项目进行论证，结合学生的能力水平帮助学生判断项目的可操作性和可推进性，以及可进行到哪一步；制订可行的问题解决计划和方案。调查—对所要解决的问题进行调查。调查的内容为：人们已经知道了什么或拥有了什么？人们对这一问题或事件有什么模糊之处或不满意之处？我有什么建议可以消除这一模糊或改进这一问题？我如何将建议合理地表达出来？我可以怎样具体操作？这样操作可能会发生什么？

环节三，自主建构。教师提供材料和思路、组织协调激励；学生分析建模制作模型，测试优化模型或产品。这一阶段使用头脑风暴策略，运用分析、综合、类比的方法判断和论证方案的可行性、产生的效果、达成的目标、甚至产生的利益等，形成解决问题的模型或实物。将模型或实物进一步进行测试，并在此基础上进行优化。(www.daowen.com)

分析建模—这是问题解决教学模式的核心环节。在这个环节学生须应用已获得的概念和技能。分析建模过程包括实地考察、假设解释、动用工具、资料分析、数据处理、动手制作等，可以形成研究报告、实物模型、正式的产品等。测试—在有可能的情况下对模型进行测试，观察并记录测试的结果，进一步分析存在的问题，尝试改进方案，获得最终的模型或方案。评价—模型或作品完成后，各小组互相交流，交流问题解决过程中的体会、发现；对作品进行测试，邀请同学和老师、专家进行评价，并不断进行优化。

环节四，自我监控。教师引导对问题解决过程和产品的反思；学生相互评价解决过程、模型或产品。

解决问题—需要运用概念、操作技能解决模型或产品制作过程中遇到的问题。小学生通常会遇到下面一些问题：我正在想做什么？会遇到哪些障碍？尝试用哪些方法来解决这些障碍？我的尝试成功与否？可否尝试其他办法？

环节五，应用迁移。教师根据学生情况确定是否迁移或迁移到什么程度；学生将新发现应用于新情境。

（2）教学评价

作为一线的科学教师，我们习惯注重培养学生对知识的记忆、理解和运用。而对知识的分析、评价、创造不够重视，积累的教学经验不多。分析、评价、创造与分析性思维、批判性思维和创造性思维相对应，它们属于高阶思维。思维型问题解决教学模式的应用，可以有效培养和发展学生的高阶思维。在环节三分析建模阶段，学生进行的头脑风暴与创造性思维紧密相关；分析建模环节，能有效培养分析、抽象、综合的思维；环节四的评价模型评价阶段，则可以很好地培养学生的批判性思维。教师根据学生模型或产品的制作状况，设计评价表格。利用评价表格记录评价学生的活动进展，并反馈给学生。

4．教学环境

思维型问题解决的教学模式与其他模式相比，需要突破课堂、突破教室、突破教学时间规定，同时需要借助较多的社会资源和辅助材料；本模式要求教育空间、教育内容、教育渠道具备开放性，并且建立起学校教育、社会教育和家庭教育相结合的网络，为培养学生问题解决能力提高有效支持。

5．教学关系及对教师专业能力的要求

思维型问题解决的教学模式围绕真实问题而展开。从提出问题到形成方案或制作完成产品模型，始终是以学生需求和兴趣为中心。教师的核心作用为：慎重选择教材和学习资源，需要教师辛勤的劳动和创造性的设计；有限干预学生活动，在学生学习过程中指导、启发和激励，促进学生的深入思考而不是提供现成答案，也即：教师的主要任务是促进小组学习而不是向学生传授知识。由于孩子年级小，教师对问题解决过程的组织管理很重要，保持合作小组学生稳定可有效提高解决问题的效率。