学习科学已成为变革时代教育的关键因素。“通过问题解决来学习”为学校摆脱知识授受和浅表学习的桎梏提供了重要途径。
为教育创新提供可能
学习科学的蓬勃发展受到人类生存与发展的内驱力和外推力的共同作用，其中一股强劲的力量源自教育变革的需要。对于今天的教育而言，学习科学的重要价值在于，它不是关于“做什么”的——为解决某一教育难题提供具体处方，而是关于“为什么”的——以直接、精准、完整的方式呈现科学证据，揭示人的学习本质，从而帮助教育决策者和实践者理解什么可行、什么无效。
学习科学在我国已为广大教师所熟悉和接纳。众多优秀教师已经自觉将自己的专业实践与学习科学的多项证据加以对照，形成了有力的反思工具，不断优化和创新课堂教学。同时，教研领导者带领教师团队将适应性专长发展机制融入区域教研，创建专业提升的“立交”模式，推动青年教师踏入专业进阶的快车道，努力探索教研模式在新时代文化传承中的高位发展。
关于人类学习本质的探索成果已非常丰富。收录于科学报告《人是如何学习的Ⅱ：学习者、境脉与文化》中的研究，透过不同的分析层次，包括生物、物理、社会、文化、技术等层次，刻画学习的文化本质、人脑功能机制和多构面属性，展现人类学习的多样性和发展变异性，揭示出有助于学习发生的个体及文化特征、教学条件、环境、机会因素的作用规律，为更多样、更高远、更理性的教育创新提供可能。
通过问题解决来学习
“深度学习”是学习科学研究的核心领域之一，因其以克服“死记硬背”和授受式教学所导致的惰性知识为追求，而受到广大教育者的关注。尽管“深度学习”的定义尚不统一，但在学习科学视野下，“深度学习”指向迁移性学习以及对抽象观念的概念性理解。有许多过程和方法可以实现“深度学习”的这些目的，其中“通过问题解决来学习”就是最常见的一类。
“通过问题解决来学习”不同于一般的“问题解决”研究，后者聚焦问题解决本身，比如激活已有知识和程序等（例如计算机信息加工模型）。而“通过问题解决来学习”的重点是人在解决问题时如何建构新知识，目前已成为学校学习的一种革新范式。该范式对应许多途径或路向，如基于问题的学习（简称“问题式学习”）、基于项目的学习（又称“项目式学习”）、有效失败、探究式学习、基于设计的学习等。这些途径都有理论作指导且是在真实学习场景中展开的，已经形成了稳定的设计原则，并成为学习科学研究的重要组成部分，在我国也得到较多运用。
认知科学家认为，学习者先前的问题解决经验可以让他们发现不同情境的相似之处，从而助力他们通过知识的应用和调适为自己在新情境下的学习做好准备。“通过问题解决来学习”有三个利于“深度学习”的关键特征。一是学习者建立整合性概念理解，协调统合发展问题解决和自我调节的学习技能，这些技能关乎大脑执行功能和基本学习能力发展。二是结构不良但精心设计的复杂问题能够引发情境兴趣，这是教育发展的个性品质。复杂但可管理、真实且相关，并有足够的选择性和可控性问题，有助于培育内在动机。三是问题解决需要协作，学习者可能更有动力参与。研究发现，学生通常将动机增强归因于社会性互动产生的压力。
不同学习途径各具特色
“问题式学习”和“有效失败”是两种典型的“通过问题解决来学习”的途径。两者让学生在解决问题的情境中学习内容知识，有利于学生提取相关知识，建立复杂性关联，实现“深度学习”的目的。对“问题式学习”而言，脚手架和教师支持在最初问题解决阶段十分关键，特别是在帮助学生提出和明确问题方面，这很大程度上决定了后续学习的实际成效。脚手架帮助学生管理复杂性问题，动态支持他们在参与协作解决问题的活动中学习。教师作为促进者，可以通过提问、给建议或提供探究工具，给学生以关键且及时的指导，从而保证初始学习和长期学习均能成功。而“有效失败”途径的设计，重点不在于提供初始学习支持，而是让学生有目的地涉身于问题之中，且问题解决包含他们尚未学习但需要学习的概念。在问题解决初始阶段，学生自行探索可能的解决方案，思考其优势和局限。他们在短期内可能无法提出正确的解决方案而遭遇失败，但这样的过程有助于他们意识到先前知识的缺陷，从而在后续教学中有更大收益。教师引导他们对解决方案进行比较和对比、组合和组织，从而找到适当的、规范的解决方案，经历过“失败”的学生在这一过程中能更好地对新概念的关键特征进行编码，从而促进长期学习。
“问题式学习”适用于多种学科和跨学科课程，“有效失败”则主要用在中学（或大学）课堂中数学和科学复杂概念问题学习。与直接教学相比，这两种途径对基础知识习得的优势并不显著，有时可能不如直接教学，但对概念理解和迁移有积极影响。为了克服不利影响并提高学习效率，会用到信息技术支撑，例如提供学习境脉、脚手架、资源和空间，支持知识可视化和学习者协作构建观念。许多优质学习平台以及一些项目式学习活动，通过嵌入“问题式学习”或“有效失败”的学习经历，有效维护了学生的长期学习，帮助他们形成稳健的问题解决能力，从而改进了教学质量。
从现有数据看，上述这些“深度学习”途径比较适合中高年级学生，对年纪尚小的学生而言，教师不必追求过程的完整，而应注意训练学生提出问题、阐明问题的能力，帮助儿童学习基本的思维方法和使用学习工具，如图表、建模工具等。值得注意的是，这些新学习方式都十分重视学生的实际行动，但行动并非灵丹妙药。行动必须充分境脉化，需要经过充分的质疑和思考，与其他特有的学习形式如表达、倾听、交换等相结合。学校及教师应重视研究学科本质和标志性教学法，明确教学意图，结合学习科学的原理与方法，精心设计教学环境和学习经历，让学习更有效。
（作者系华东师范大学教授）
