如何使教育培养出适应时代需要和引领时代发展的杰出人才，成为各国在21世纪发展制胜的关键所在。当前，以人工智能、大数据、云计算为代表的信息化浪潮席卷全球，新的时代背景为教育研究及改革创新提供了新的思路和方法。随着脑科学、认知神经科学、信息科学等领域最新研究成果不断涌现，为有效研究学习提供了新视野。

　　由魏雪峰博士撰写的《问题解决与认知模拟——以数学问题为例》（中国社会科学出版社2017年出版），将学习置于多学科视角开展研究。该书认为：（1）问题解决是学生学习的主要形式，在波利亚数学问题解决模型的基础上，细化问题解决的每一阶段，结合小学儿童的心理特点，根据认知心理学、脑科学、认知神经科学等领域的研究成果，构建了小学数学问题解决的认知模型，介绍了模型的特点、应用范围及教育意义，为进一步分析问题解决认知过程奠定了基础。该认知模型从记忆水平上描述问题解决的思维过程，认为解题过程是一个非线性过程，并没有考虑学生的“意愿”、“意志力”等情感因素在解题过程中的作用。（2）根据构建的认知模型，分析了小学数学两类典型问题“众数”和“异分母相加”的问题解决认知过程，并使用Lisp语言编写认知程序，在ACT-R中实现了模拟。采用口语报告法进行了实验，发现认知模拟结果与学生正确解答问题的口语报告数据一致。（3）认知分析与模拟在数学教学中具有重要应用价值。首先，提出了基于认知过程的数学探究问题设计依据与原则，给出了设计流程与方法，依此为依据，针对小学数学四年级下册的所有知识点设计了典型探究题，并在数学课堂探究教学中开展了实证。随后，提出了基于认知模型的“一对一”认知诊断方法和流程，并对小学数学学习困难学生进行了实证研究。“一对一”认知诊断重视学习的过程，能够满足儿童不同的现有水平和未来发展水平、结合教学与诊断的一种动态评价方法，兼顾学习结果的评估和学习过程的剖析，综合鉴定与分类、诊断与处方的评价功能，针对学生在做题过程中的表现给予及时、适当的反馈，引导学生逐步完成问题解决，达成目标。最后，在分析已有课堂交互分析方法的基础上，提出了课堂交互认知分析框架，选择中学（七年级）数学课堂《从不同方向看》中典型课堂交互序列进行分析，并在ACT-R中实现认知模拟。根据课堂交互认知分析与模拟结果，为课堂教学提出了三点建议，帮助教师设计更加有效的教学。

　　对问题解决认知过程的分析和研究，能科学认识学生的学习过程，正确把握学生的认知规律。同时，也能帮助教师根据学习过程设计教学内容、诊断教学过程，具有重要的理论指导意义和教学实践应用价值。