當前，大數據、雲計算、移動網際網路等技術的快速興起及廣泛應用，為推動教育創新提供了無限廣闊的空間。智能教育是指人工智慧技術與教育的融合，隨著人工智慧技術的不斷發展，不僅改變了教與學的方式，而且已經開始深入影響到教育的理念與生態。智能教育時代，教育學術實踐活動與信息科學、腦科學以及認知科學進行交叉和融合，將有助於探索和發現教育教學活動的基本規律。為了鼓勵自然科學與人文社會學科交叉，探索支持教育科學研究，教育部和國家自然基金委達成共識，已於2018年專門開闢支持教育研究的有關渠道，推動以自然科學範式和手段開展教育研究，特別是讓傳統教育科學與認知科學、信息科學相交叉，研究教育基本理論，從而推動有關教育的科學發展。
多年來，「人是如何學習的」是學者們普遍關心的問題之一，不同領域的研究者嘗試探索學習機制。智能教育時代，亟需開展多學科視域下學習機制的研究，由魏雪峰撰寫的《問題解決與認知模擬——以數學問題為例》一書，綜合運用教育學、信息科學、腦科學、認知科學、心理學等研究成果，提出了學習認知機制的理論框架，分析認知過程，實現認知模擬，並在課堂教學中開展應用。在心智、腦科學和教育（Mind, Brain and Education）之間建立橋梁，將理論創新與實踐應用相結合。
該書認為：教學過程依賴於學習過程，數學是培養學生創新能力的有效載體，問題解決是數學學習的主要形式，將認知模擬技術應用於小學生數學問題解決過程，能科學認識學生數學學習過程，揭示認知規律，實現了技術、學習者和學習內容的有效契合，進而推動了人工智慧與數學教育的深度融合。該書將教育學與信息科學、認知科學、腦科學交叉融合代表教育未來發展方向，基於教育學、心理學、腦科學及認知科學研究成果，構建了問題解決認知模型，分析認知過程，實現認知模擬，使問題解決這一隱式過程可視化，這一點是傳統教育研究無法實現的。問題解決認知模擬不僅有助於揭示學生認知規律，加深對「學習」這一內部過程的客觀認識，而且有助於對學習障礙學生進行認知診斷，提供有針對性的輔導。