本文依据当前教学改革对高中数学教学的要求,结合我国高中数学教学的现状,在广泛开展的“问题解决”教学研究基础上,通过查阅相关文献,总结了数学问题解决教学的研究成果及不足,确立了本文的理论基础。在我国新课改素质教育理念的指导下,依据现代教育与心理学理论,汲取数学问题解决教学的相关成果,界定了数学问题解决的相关概念,分析研究数学问题解决的基本过程与特征。结合数学问题解决教学的一般模式,给出两个高中数学问题解决教学设计案例。通过数学教学过程中的学生参与问卷调查研究,对采用传统讲授式教学和问题解决教学的教学效果作了对比和差异分析,给出相应的教学建议。本研究采用孔企平教授编制的数学教学过程中的学生参与问卷,选取高一和高二年级的三个班级作为被测对象,其中两个班作为对照班采用传统讲授式教学,另一班则作为实验班采用问题解决教学,问卷收集数据结果使用SPSS 22.0统计软件进行分析处理。研究调查发现,高中生在课堂参与的三种类型和九个纬度方面得分各有不同,但总体平均分值不高,说明高中数学教学过程中学生参与度不高。且对照班和实验班得分差异显著,说明数学问题解决教学较传统讲授式教学具有更好的教学效果,学生在数学教学过程中的参与度更高。因此,我们在今后的数学教学过程中,应注重因材施教,选取多种方式进行教学;创设问题情境,注重与现实生活情境相结合;丰富数学教学活动,激发学生学习兴趣;提高学生的主体性和积极性,培养学生解决实际问题的能力和创新意识,促进学生数学问题解决能力的更好发展。