2025年大學科學教育專業(yè)題庫——科學教育中的問題解決與決策思維考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述科學教育中問題解決過程的主要階段及其含義。2.論述批判性思維在科學教育中培養(yǎng)學生問題解決能力的重要性。3.比較探究式學習和基于問題的學習在培養(yǎng)學生決策思維方面的異同。4.結(jié)合科學教育實踐，說明教師如何通過教學設計促進學生的問題解決能力。5.分析在科學教育中培養(yǎng)學生決策思維可能面臨的挑戰(zhàn)及應對策略。二、論述題（每題10分，共20分）6.結(jié)合具體科學教學內(nèi)容或情境，論述如何在科學教育中融入問題解決與決策思維的培養(yǎng)，并說明其教育價值。7.選擇一個你熟悉的科學教育案例（真實或設想），分析其中學生所展現(xiàn)的問題解決與決策思維特點，并提出改進教學、強化相關能力培養(yǎng)的建議。三、案例分析題（每題15分，共30分）8.某科學教師在教授“水的凈化”一課時，設計了以下活動：學生分組，利用常見的材料（如沙子、活性炭、棉花）設計簡易凈水裝置，并測試凈化效果?；顒咏Y(jié)束后，教師引導學生討論：如果要在社區(qū)推廣這項技術(shù)，會遇到哪些問題？如何決策選擇最適合該社區(qū)條件的凈化方案？請分析該案例中蘊含的問題解決與決策思維元素，以及該教師引導方式的有效性。9.閱讀以下教學片段：“同學們，我們學習了植物的光合作用和呼吸作用。現(xiàn)在有一個問題：如果一棵樹長時間被遮擋，只接觸到微弱的光線，它的生長會受到什么影響？我們應該如何設計實驗來探究這個問題？”學生們分組討論，設計出不同的實驗方案，有的想測量植物高度，有的想觀察葉片顏色，有的想檢測葉片重量變化。隨后，教師引導學生們評估不同方案的可行性、可能遇到的困難以及變量控制等問題，并最終確定幾個有價值的實驗方案進行探究。分析該教學片段中，教師是如何引導學生運用問題解決與決策思維進行科學探究的。試卷答案一、簡答題1.答案：科學教育中問題解決過程通常包括：①問題識別與定義：發(fā)現(xiàn)實際或潛在的與科學相關的困惑、挑戰(zhàn)，并清晰地界定問題；②信息收集與分析：圍繞問題，查找、篩選、整理相關科學知識、數(shù)據(jù)和信息；③方案生成與評估：基于已有信息，構(gòu)思多種可能的解決方案，并分析其可行性、科學依據(jù)和潛在后果；④方案選擇與實施：比較評估各種方案，選擇最優(yōu)方案，并制定計劃付諸行動；⑤結(jié)果評價與反思：實施方案后，觀察、記錄結(jié)果，與預期比較，分析成功或失敗的原因，總結(jié)經(jīng)驗教訓，并將反思融入后續(xù)的學習或問題解決中。解析思路：考察對問題解決基本模型的掌握。要求學生能夠清晰、準確地列出問題解決的主要階段，并簡要說明每個階段的核心任務?；卮饝w從發(fā)現(xiàn)問題到反思總結(jié)的完整循環(huán)。2.答案：批判性思維在科學教育中培養(yǎng)學生問題解決能力的重要性體現(xiàn)在：①促使學生深入質(zhì)疑：不僅僅是接受信息，而是能夠提出疑問，探究知識的來源、假設和局限性，從而更深入地理解問題本質(zhì)；②提升信息評估能力：能夠辨別信息的真?zhèn)?、相關性和可靠性，為問題解決提供高質(zhì)量的信息基礎；③促進多角度分析：能夠從不同立場、不同層面審視問題，發(fā)現(xiàn)問題的多個方面和潛在影響因素；④支持合理決策：在方案生成和選擇階段，能夠邏輯嚴密地分析各方案的利弊，權(quán)衡證據(jù)，做出更科學、合理的判斷和選擇；⑤增強靈活性：面對復雜或新穎問題，能夠靈活調(diào)整思維框架，嘗試不同的解決路徑。解析思路：考察對批判性思維與問題解決關系的理解。要求學生論述批判性思維如何具體地作用于問題解決的各個環(huán)節(jié)，特別是信息處理、方案評估和最終決策等關鍵步驟，體現(xiàn)其對解決問題能力的促進作用。3.答案：探究式學習和基于問題的學習都旨在培養(yǎng)學生主動學習和解決問題的能力，但在側(cè)重點和結(jié)構(gòu)上有所不同。探究式學習（Inquiry-BasedLearning）更側(cè)重于對科學概念和原理的發(fā)現(xiàn)過程，強調(diào)學生通過觀察、實驗、數(shù)據(jù)分析和解釋等連續(xù)活動，自主構(gòu)建科學知識，問題通常是探究的驅(qū)動力，但學習過程本身可能不完全圍繞一個單一、復雜的外部問題展開。基于問題的學習（Problem-BasedLearning）則圍繞一個真實、復雜的、通常跨學科的проблема（問題）組織整個學習過程，強調(diào)在解決該問題的過程中，學生需要主動尋求和整合各種信息，運用跨學科知識，培養(yǎng)綜合解決問題的能力和協(xié)作技能。因此，探究式學習更偏重于知識構(gòu)建的探究過程，而基于問題的學習更側(cè)重于通過解決一個特定問題來整合應用知識并培養(yǎng)綜合能力。解析思路：考察對兩種重要教學模式的理解和比較能力。要求學生能夠識別兩種模式的核心特征（如驅(qū)動因素、側(cè)重點、結(jié)構(gòu)等），并進行清晰的對比，指出它們在培養(yǎng)學生問題解決與決策思維方面的異同點。4.答案：教師可以通過以下方式通過教學設計促進學生的問題解決能力：①創(chuàng)設真實、復雜的問題情境：設計源于現(xiàn)實生活或科學探究中的真實問題，激發(fā)學生的探究欲望和解決問題的動機；②鼓勵提問與定義問題：引導學生從不同角度提出問題，并學習清晰地界定問題的范圍和目標；③提供探究資源與支持：提供必要的科學知識、工具、設備、信息資源，并給予適時的指導，但避免過度干預；④組織合作學習：設計需要團隊協(xié)作完成的問題解決任務，培養(yǎng)學生的溝通、協(xié)作和協(xié)商能力；⑤強調(diào)過程與方法指導：不僅關注結(jié)果，更關注學生解決問題的過程，指導學生運用恰當?shù)膯栴}解決策略（如頭腦風暴、思維導圖、實驗設計等）；⑥開展反思性評價：引導學生反思自己在問題解決過程中的思維活動、策略運用、成功與失敗的經(jīng)驗，促進元認知能力發(fā)展。解析思路：考察將理論應用于實踐的能力。要求學生結(jié)合教學設計的角度，說明教師可以采取哪些具體的教學策略和方法來營造有利于問題解決能力發(fā)展的學習環(huán)境，并能闡述這些策略背后的原理。5.答案：在科學教育中培養(yǎng)學生決策思維可能面臨的挑戰(zhàn)包括：①學生經(jīng)驗不足：缺乏足夠的生活和社會經(jīng)驗，難以全面評估復雜問題的利弊；②知識儲備有限：對相關科學知識、社會背景理解不夠深入，影響決策的科學性和全面性；③思維定勢影響：習慣于單一或刻板的思維模式，難以進行多角度、批判性的思考；④情境復雜性：很多真實問題涉及多方面因素，相互關聯(lián)，難以簡單判斷；⑤評價標準多元：不同人、不同團體對同一問題的價值判斷和優(yōu)先級可能不同，增加決策難度。應對策略：①創(chuàng)設多樣化的決策情境：提供不同類型、難度的問題情境供學生練習；②加強知識整合與跨學科學習：幫助學生建立更全面的知識體系；③明確決策過程與標準：教授決策模型（如理性決策、成本效益分析），引導學生思考評價標準；④鼓勵批判性思維與反思：引導學生質(zhì)疑假設，評估信息，反思后果；⑤利用模擬與游戲：通過模擬決策游戲等方式提供安全的決策練習環(huán)境；⑥教師示范與引導：教師展示自己的決策過程，并進行有效引導。解析思路：考察對實踐挑戰(zhàn)的分析能力和提出解決方案的能力。要求學生能夠識別培養(yǎng)學生決策思維過程中可能遇到的實際困難，并針對這些困難提出合理、可行的教學對策。二、論述題6.答案：在科學教育中融入問題解決與決策思維的培養(yǎng)，可以通過多種方式實現(xiàn)，并具有顯著的教育價值。例如，在教授“生態(tài)系統(tǒng)”時，可以提出“某地區(qū)河流污染問題對當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)和居民生活造成了哪些影響？我們應該如何制定一個綜合的治理方案？”這個問題。教師可以引導學生收集關于水體、生物、社會經(jīng)濟等方面的信息，分析污染來源、程度和潛在后果，討論不同治理措施（如工業(yè)達標排放、生活污水處理、生態(tài)修復）的科學依據(jù)、成本效益、社會接受度等，并進行決策選擇。教育價值在于：①提升學生綜合運用知識的能力：學生需要調(diào)動生態(tài)、化學、物理、社會經(jīng)濟等多方面知識；②培養(yǎng)分析復雜問題的能力：理解問題的多面性和相互關聯(lián)性；③強化科學決策素養(yǎng)：學會基于證據(jù)和理性進行判斷和選擇；④增強社會責任感：認識到科學問題與個人、社會、環(huán)境的密切聯(lián)系，培養(yǎng)參與公共事務決策的意識和能力；⑤促進高階思維發(fā)展：激發(fā)批判性思維、創(chuàng)造性思維和元認知能力。解析思路：考察理論聯(lián)系實際和論證能力。要求學生能夠結(jié)合具體科學內(nèi)容設計一個能夠培養(yǎng)問題解決與決策思維的教學活動，并能清晰、有條理地論述該活動的設計思路及其在促進學生知識、能力、素養(yǎng)發(fā)展方面的價值。7.答案：（假設案例：學生在“設計簡易太陽能小車”項目中遇到動力不足的問題，需要決策選擇使用何種動力裝置）分析該案例中，學生展現(xiàn)了識別問題（動力不足）、分析問題（檢查電路、電機、太陽能電池板效率、小車重量、輪子摩擦等）、生成方案（更換更高效的太陽能電池板、更換更大功率的電機、減輕車重、使用更光滑的輪子、優(yōu)化電路連接）、評估方案（比較不同方案的優(yōu)缺點、成本、可行性）、選擇方案（決定嘗試更換電機并減輕車重）和實施方案（動手修改）等一系列問題解決步驟。在決策過程中，學生需要權(quán)衡不同方案的效率、成本、技術(shù)難度和預期效果。展現(xiàn)的決策思維特點包括：考慮多因素、進行比較評估、做出選擇并承擔后果。改進教學建議：①提供更豐富的技術(shù)信息資源，幫助學生更全面地了解不同動力裝置的原理和性能；②增加關于成本效益分析的討論環(huán)節(jié)，引導學生不僅考慮技術(shù)可行性，也考慮實際應用的限制；③在方案選擇階段，提供結(jié)構(gòu)化的決策工具（如決策矩陣），幫助學生系統(tǒng)化地比較選項；④鼓勵失敗后的反思，分析決策失誤的原因，總結(jié)經(jīng)驗教訓，將反思融入下一次的設計中。解析思路：考察案例分析能力和教學反思能力。要求學生選擇一個具體案例（或設想一個），能夠準確地分析其中學生問題解決與決策思維的體現(xiàn)，并能基于分析結(jié)果提出具有針對性的、旨在強化相關能力培養(yǎng)的教學改進建議。三、案例分析題8.答案：該案例中蘊含了豐富的問題解決與決策思維元素。問題解決方面：學生需要識別“如何凈化水質(zhì)”的核心問題，分析簡易裝置的原理，動手設計、制作和測試解決方案，這是一個完整的問題解決過程。決策思維方面：在活動結(jié)束后，教師引導學生從“推廣”的角度思考，這是一個典型的決策情境。學生需要面對“如何選擇最適合該社區(qū)條件的凈化方案”這一決策問題，這要求他們：①分析不同方案（可能基于他們設計的不同裝置）的優(yōu)缺點（如凈化效率、成本、維護難度、社區(qū)接受度等）；②考慮社區(qū)的特定條件（如水源污染類型、居民經(jīng)濟狀況、技術(shù)水平等）；③基于分析和考慮，做出一個權(quán)衡利弊的決策。教師引導方式的有效性體現(xiàn)在：①將問題情境真實化、應用化，超越了單純的實驗操作，連接到實際問題的解決；②將問題導向從“制作裝置”提升到“方案推廣與應用”，引導學生思考更宏觀的層面；③聚焦于決策思維，明確要求學生進行選擇和論證，強化了決策能力的培養(yǎng)；④通過討論和評估環(huán)節(jié)，促進了學生基于證據(jù)和邏輯進行判斷的能力。解析思路：考察對復雜教學情境中問題解決與決策思維元素的識別和分析能力。要求學生能夠深入剖析案例中的具體活動環(huán)節(jié)，識別其中包含的問題解決步驟和決策點，并評價教師引導方式對于促進學生這些思維能力發(fā)展的有效性，需要結(jié)合具體行為進行闡述。9.答案：在該教學片段中，教師通過以下方式引導學生運用問題解決與決策思維進行科學探究：①創(chuàng)設問題情境：以一個具有挑戰(zhàn)性、開放性的科學問題（樹被遮擋后的生長影響）引發(fā)學生的思考和探究欲望，這是問題解決的起點；②鼓勵自主方案生成：允許學生根據(jù)自己的理解，從不同角度（測量高度、顏色、重量等）提出探究方案，體現(xiàn)了問題解決的方案發(fā)散階段；③引導方案評估與決策：教師沒有直接給出正確答案或方案，而是引導學生評估各種方案的可行性、變量控制等關鍵問題。這個過程正是決策思維的核心環(huán)節(jié)——分析選