传统科学课堂中面临着“脱离真实世界”、科学学习边缘化等困境,真实世界的问题大多是结构不良且定义不清的,需要跨学科运用知识和创造性解决问题。而目前科学课程中的学习任务大多缺乏对真实问题的解决,以真实问题解决为导向的真实性学习教学设计与实践,在当前的教育环境中对培养21世纪学生应具备的技能非常重要。因此本研究尝试进行促进问题解决能力提升的真实性学习的教学设计与实践研究,为教师在实际教学过程中提高学生的问题解决能力提供思路。本文的主要内容从以下方面展开:(1)对真实性学习和问题解决能力相关概念进行界定并提出本研究的内容;(2)在真实性学习的理论基础上,对Jan Herrington等人所提出的真实性环境要素结构展开分析;(3)依据赵健等人所提出的真实性学习适应性设计模型,对牛津上海版《科学》教材中物质的粒子模型一章进行了教学案例设计;(4)对上海某初中六年级学生展开教学个案研究,并从问题解决角度评估学生的学习效果;(5)研究结果采用定量与定性分析相结合的形式,从学生问题解决能力的调查问卷、测试成绩及教师访谈等方面展开详细分析。基于以上研究内容,本文得出以下结论:(1)基于问题解决的真实性学习教学实施能够有效提高学生的问题解决能力;(2)开展真实性学习的教学对教师的综合素养提出一定挑战。本文最后根据教学实践中存在的不足,提出促进问题解决能力提升的真实性学习教学设计改进策略及建议,希望为真实性学习的实际教学展开提供方向,并切实提升学生的问题解决能力。