Теорія проблемного навчання спирається на поняття "завдання" і "дія", тобто на те, що повною мірою характеризує діяльнісний підхід. Проблемна ситуація - це пізнавальна задача, яка характеризується протиріччям між наявними в учнів знаннями, вміннями, відносинами і пред'являються вимогою. Значення пізнавальної задачі полягає в тому, що вона викликає у учнів прагнення до самостійних пошуків її розв'язання шляхом аналізу умов та мобілізації наявних у них знань. Пізнавальна задача викликає активність, коли вона спирається на попередній досвід і є наступним кроком у вивченні предмета або в застосуванні засвоєного закону, поняття, прийому, способу діяльності. Проблемні ситуації можуть бути класифіковані в рамках будь-якого навчального предмета за спрямованістю на придбання нового (знання, способи дії, можливості застосування знань і умінь у нових умовах, зміни відносин); за ступенем труднощі і гостроті (залежить від підготовленості учнів); за характером суперечностей (між життєвим і науковим знанням). У проблемній ситуації важливий сам факт її бачення учнями, тому її треба відрізняти від проблемних питань, наприклад: чому цвях тоне, а корабель, зроблений з металу, ні?
Діяльність учнів при проблемному навчання передбачає проходження наступних етапів:
розсуд проблеми, її формулювання (наприклад, 2 + 5 х 3 = 17; 2+5х3 =21);
аналіз умов, відділення відомого від невідомого;
висунення гіпотез (варіантів) і вибір плану рішення (або на основі відомих способів, або пошук принципово нового підходу);
реалізація плану рішення;
пошук способів перевірки правильності дій і результатів.
Залежно від міри участі вчителя у самостійному по позові учня розрізняють кілька рівнів проблемності в навчанні. Для першого рівня характерна участь педагога на перших трьох етапах; для другого - на першому і частково на другому; для третього, який наближається до діяльності вченого, педагог лише направляє дослідницький пошук. Діяльність вчителя при проблемному навчанні складається у наступному:
знаходження (обдумування) способу створення проблемної ситуації, перебір можливих варіантів її вирішення учнем;
керівництво розсудом проблеми учнями;
уточнення формулювання проблеми;
надання допомоги учням в аналізі умов;
допомога у виборі плану рішення;
консультування в процесі рішення;
допомога в знаходженні способів самоконтролю;
розбір індивідуальних помилок або загальне обговорення вирішення проблеми.
