以“解决问题”为导向的数理教育

【新加坡《联合早报》４月２１日文章】题：上学的任务是解决问题（作者蔡月云）
有一家工厂的门前堆满了钍这种化学物，工厂附近的一部分居民感到健康受威胁。如果你是美国国家核安全局的科学家，会采取什么行动呢？
一个类似地球的行星，它的生物层遭受严重破坏。假设你是美国国家航空航天局的科学顾问，你会做些什么？
美国伊利诺伊数学与科学院学生，每天都面对很多这种接近真实，甚至是真实的问题。他们上学的任务就是解决问题，而不是上课。
伊利诺伊数学与科学院自称是一间“教育实验室”，专门设计和测试各种创新教学法及理论，供美国伊利诺伊州内的学校参考及使用。
这所学院在１９８９年推出一个住宿数理教育计划，招收对象是数理高才生（完成中学教育）。被录取的学生都需要留宿校内３年，接受以“解决问题”为学习导向的数理教育。
学院主管马歇尔博士坦言，采取以解决问题为导向的学习方式，给学校造成很多“混乱的场面”，因为要解决一个问题，大家就必须围在一起讨论，而问题又往往没有标准答案，大家都在努力寻找最好的答案，所以免不了要展开辩论，甚至发生争论。
解决问题并没有时间和空间的限制，所以边用餐边解决问题的场面是屡见不鲜的。马歇尔博士说，这就跟现实生活一样。
要解决问题，就必须能够灵活变通，触类旁通，甚至举一反三。在解决问题的过程中，每一个学生都成为“主动学习者”。
教师在解决问题的过程中，主要是扮演“教练”的角色。如果学生在解决问题的“迷宫”中迷失了方向，教师就会在旁给予提示，让他们能够继续前进。
马歇尔博士说，每个问题都有很多个答案，学生找到的答案或许只是最简单和表面的答案，教师的角色就是引导他们去找第二个更好的答案，然后再找第三个，第四个，直到大家都认为“满意”后，才进入另一个问题。这个过程就好像剥洋葱皮一样，大家努力剥，一层又一层，剥得越多，嗅到的洋葱味就越浓。
在共同解决问题的过程中，学生不但从中学到必要的知识，而且会印象深刻，即使不必考试也会牢记心中。另外，这个过程也培养学生发问、想象、推理、思考、辩证、寻根究底和创新等精神。他们在为自己的答案或理由辩论时，思维就会更清晰，沟通技巧、合作精神及寻找资料的能力等也会加强。
这种不上课而只是解决问题的学习方式，也让学生能够突破传统课程的束缚。马歇尔博士说，设计高明的问题，能够刺激学生突破科目的限制，真正进入知识世界求知。
这种学习方式不但给学生带来很大的挑战，也给教师带来很大的考验。马歇尔博士说，教师不能再像过去一样，一本书走天下，或者一份讲义用数年。“教师面对的挑战不再是如何教５０分钟课，而是如何设计出富挑战性的问题，并引导学生提高思考能力。教师和学生在问题导向的学习模式中，都在学习，并且主导学习，这正是２１世纪社会应有的特征，即人人都在不断学习。”