化学教学的主要目的除了使学生形成良好的化学认知结构外，发展学生的创新思维和创造能力显得更为重要，这也是面向21世纪教育改革和发展的方向。

创新并不是高不可攀，它是人脑的机能，人人都有，只是高低程度不同而已。创新是获得解决问题的一种全新方式，问题解决了，认知就前进了一步。因此解决问题是构建良好认知结构、培养创新思维的一条重要的途径。

对于学生来说，通过解决问题提出一个在他的原有认知结构中没有的新概念或新规则或证实一个假设等，都应该是一种创新。这种思维品质和智力本质一旦形成的话，在未来工作中的潜能将是巨大的。因此培养创新精神不是一句空话，完全可以在课堂教学中实现。

一、解决问题的含义及特征

现代认知心理学认为，解决问题是指：当个人在面对问题情境时，将已知情境转化为目标情境的认知过程。问题的情境包括三个方面：1.问题的已知情境;2.问题的目标情境;3.从已知情境达到目标情境的途径和知识差异。

化学教学中，根据问题情境的三个方面，解决问题通常有两种类型。

第一类：问题的已知情境和目标情境明确。学生不需要寻找新的解决问题的策略，问题的解决途径可以直接从他们的认知结构中提取。例如：

[问题1]　如何除去NaCl固体中的杂质NH₄Cl？

这对于已经学过铵盐性质的学生来说，他们的认知结构中已有的知识足以解决问题。

第二类：问题的已知情境和目标情境明确，但学生面对问题情境而没有现成的方法可以利用，需要将已知情境转化为目标情境，这是人们遇到新颖问题时常有的问题情境。例如：

[问题2]　在温度为830K时。下列可逆反应及其平衡具有某些特殊性：

CO+H₂O=H₂+CO₂。若起始浓度c(CO)=2mol/L。c(H₂O)=3mol/L反应达到平衡时。CO的转化率为60%;如果将H₂O的起始浓度增大到6mol/L。则CO的转化率为75%。请注意上述有关数据。总结其中的规律。填写以下空白：设830K时。c(CO)=a mol/L。c(H₂O)=b mol/L。反应达到平衡时c(H₂)=d mol/L。

(1)     当b不变。a减小。重新达到平衡时。CO的转化率。H₂O的转化率(填增大、减小或不变)

(2)     当a=5。d=20/9时。b=        

(3)     当a=b时。d/a=          

(4)     用以表示a。b。d之间关系的代数式是               

本题首先要求学生设法从已知情境中找出其中的规律，才能达到目标情境，最终解决问题。而如何找出其中的规律，没有现成的方法可供使用，必须用一种全新的思维方式才能解决问题。

显然，后一类问题的难度远远大于前一类问题，因为后一类问题具有挑战性。正如美国认知心理学家奥苏贝尔和加涅等认为，第一类不是真正地解决问题。而只能属于知识的应用;第二类才是真正地属于解决问题。

其实对于学生来说，知识的应用和解决问题是一个相对的概念，例如：

[问题3]　已知H₂SO₄的质量分数为98%的浓硫酸的密度为1.84g/cm³，求H₂SO₄的物质的量浓度。

对于尚未学过物质的量浓度和质量分数换算公式的学生来说，他首先要去寻找其中的转换关系，显然没有现成的方法可供利用，这属于解决问题的范畴。对于已经学过换算公式的学生来说，只能属于知识的应用了。

加涅认为区分知识的一般应用与解决问题的标准是看知识应用后有没有产生新的规则。如果没有，不能称为解决问题。这种在解决问题活动过程中的各种思维方式带有发散性、变通性和新颖性，成为新知识的“准发现者”。这就是创新精神的体现，本文所提到的解决问题主要是指第二类问题情境。

二、解决问题的认知策略

 现代认知心理学认为，认知策略是个体对自己认知过程的思维，是学习者控制与调控自身的学习、记忆与思维等认知过程的能力。解决问题的认知策略是根据问题的情境，选择、组织和发现所使用的规律和方法;调节、控制内部注意、思维和操作活动的认知过程。认知策略作为一种高级的认知活动，总是由一套操作步骤(程序性知识)构成的。

  解决问题的认知策略一般有下列步骤：

  1.提取信息的认知策略。包括对外部刺激(即问题情境)的感觉、记录、记忆以及吸收有效信息的方法。这是解决问题的基础，要培养学生审题的良好习惯，教会审题的方法，如重点、关键所在、信息的等效转换等。其目的要使学生从问题的已知情境和目标情境中最大限度地获得对解决问题有帮助的信息。

  2.发现解决问题的新规则的认知策略。包括如何从问题的情境中进行联想和筛选的方法，其中发散思维和转换策略的培养最为关键。教会学生如何从问题的情境中弄清已知条件、隐含条件、干扰条件，联想有关的概念、原理、规律、公式以及它们的适用条件和范围，把已知情境和目标情境联系起来，从而发现解决问题的策略，设计解决问题的步骤。

  3.验证新规则的认知策略。用发现解决问题的新规则来解决具体问题，验证规则是否正确和完整。在解决具体问题中，针对可能产生的新问题，对原有的规则进行修改和完善，使自己发现的规则能解决一类问题。

  4.反省认知(元认知)策略。即对于自身认知过程的监控与调节，主要使学生学会对解决问题过程中的认知策略进行适当的评价。如“我提取的解决问题的信息是关键的吗？是有效的吗？”，“我发现的解决问题的规则是否是惟一的？还有更好的吗？”，“我应用规则解决问题的程序是否合理？是否简捷？”，“在按设计的程序解决问题时产生了新的问题时怎么办？”等等。如此不断的自我评价，自我调控，逐步达到问题的目标情境，实现解决问题过程的有序化和最优化。如果学习者掌握这套调控自己解决问题的操作步骤，提高了自己解决问题的能力，则可以认为他掌握了解决问题的认知策略。

三、解决问题的教学构建

 解决新情境中的化学问题，是教学构建的最好内容。解决问题的教学过程要突出学生在教学中的主体地位，而教师重在引导和点拨，让学生去领悟和体会解决问题的全过程，从而达到以学生的发展为本和培养学生的创新精神和实践能力的目标。

 解决问题的全过程也就是课堂教学的流程。如下图所示。

实施课堂教学流程应考虑以下几方面：

(一)要充分激活学生有关问题情境的认知结构解决问题是从已知情境达到目标情境的过程，这需要联想有关的概念、原理等。因此学生的认知结构中不仅要具备有关知识，而且有关知识必须处于激活状态，否则就不能被利用来产生迁移。这需要教师加以引导，如提问、讨论、印发参考资料等。

(二)引发认知碰撞，产生思维新火花

引导学生在已知和未知的交接点上发生认知碰撞。发现原有认知结构中所不知道的东西，提出一个新的概念或新的规则。这需要教师创设恰当的问题情境，注意引导学生思维的发散性、变通性和新颖性。鼓励学生根据目标情境，运用一切已知信息，开展能动的思维活动，突破原有的事实、框架，从而获得解决问题的一种全新方式。

(三)注意创造良好的课堂教学氛围

使学生有学会学习的浓厚兴趣，有成功的兴奋和激励，保持学生良好的注意、情绪和动机。教师应组织学生及时对自己的认知策略进行评价，或通过讨论相互评价，来消除解决问题中遇到的思维障碍。教师切不可过分牵制学生的思维，不要用自己的思维代替学生的探索过程，一定要让学生在自主的思维过程中，通过自己的内化来提高解决问题的能力。

(四)把认知策略作为一种知识让学生掌握

根据现代认知心理学家梅耶(Mayer)提出的广义知识观，知识应包括陈述性知识、程序性知识和策略性知识。策略性知识指如何学习、记忆或解决问题的一般方法和应用策略进行自我监控。教师进行归纳小结时，应将策略性知识作为构成学生良好的认知结构的一个重要部分加以总结。这是解决问题的课堂教学的一个重要环节，也是区别于传统教学的标志。