高階思維視角下的數學課堂教學研究

繆宏敏　黃蓉潔

[摘 要] 指向學生高階思維的教學是國內外教育教學改革的發展方向，教育的主要目標就是要發展學習者的高階思維能力。高階思維是高階能力的核心，主要指創新能力、問題求解能力、決策力和批判性思維能力。實踐中，教師要正確認識高階思維，發現在高階思維視角下教學遇到的問題，并結合教學實際找出解決問題的方法，從而培養學生的高階思維能力。

[關鍵詞] 高階思維；課堂教學；研究

數學就是要聯系生活并學以致用。暫不論此題呈現時機的合理性，筆者要為出題者點贊：一是問題模型直面數學核心價值，即人人獲得良好的數學教育。良好的數學教育，理應從生活中的真實問題發起。二是問題求解直指高階思維。高階思維是指發生在較高認知水平層次上的心智活動或較高層次的認知能力，主要由問題求解、決策、批判性思維、創造性思維等構成，它在目標分類學中表現為分析、評價和創造。

一、高階思維的含義及教師對高階思維的認識

（一）高階思維的含義

所謂高階思維，是指發生在較高認知水平層次上的心智活動或認知能力。它在教學目標分類中表現為分析、綜合、評價和創造。高階思維是高階能力的核心，主要指創新能力、問題求解能力、決策力和批判性思維能力。高階思維能力集中體現了知識時代對人才素質提出的新要求，是適應知識時代發展的關鍵能力。

（二）通過問卷調查了解教師對高階思維的認識程度

參與本次問卷調研活動的數學教師共74名，擁有市級以上學術稱號的骨干教師共23名，占總人數的31.1%。盡管多數教師知曉高階思維但對其具體內涵和學科表現并不清晰；盡管多數教師認為高階思維應從小學低年段就開始培養，但沒有具體的實施路徑和抓手；盡管多數教師認為高階思維的培養需要變革傳統的教學方式，但沒有形成從高階思維的角度審視自身課堂教學的意識和習慣。在后續的隨堂聽課中，筆者發現許多教師依然局限于低階思維能力的培養，如較注重對知識與方法的記憶，忽視背后的本源與彼此之間的關聯等等，大大制約了學生高階思維能力的發展。

二、在高階思維教學課堂中存在的問題

（一）情境不夠真實

情境是問題呈現的重要載體。一方面要貼近學生的真實經驗，激發其探究欲望；另一方面要立足于學生的真實水平，引發其數學思考。實踐中，許多問題情境存在“虛假”“無疑”等現象。

（二）指向欠明確

不同問題的思維指向是各不相同的，高階思維的形成和提升需要系列問題全面而持續地刺激。那些面向全體學生的、需要深度思考才能夠回答的、具有開放性的問題，才是發展學生高階思維的好問題。但是，教師往往忽略對“預設問題”思維指向的剖析、對“生成問題”的價值挖掘，高階思維問題缺失、孤立，不成體系。

（三）教學太過浮躁

學生學習應當是一個生動活潑的、主動的和富有個性的過程。學生應當有足夠的實踐和空間經歷觀察、實驗、猜測、計算、推理、驗證的過程。受教學進度的影響，問題解決的過程普遍存在浮光掠影、急功近利的現象，學生缺乏思維的時間，教師缺乏從容的心態。

（四）方式欠靈活

認真聽講、積極思考、動手實踐、自主探索、合作交流等，都是學習數學的重要方式。但是，課堂中“一問一答”的互動方式依然占到了很大的比重：一名優等生的回答即刻會成為標準答案，一個脫離于標準答案的猜想往往被無情地扼殺，一種單一的互動方式貫穿于整堂課的教學，質疑、批判、創造在課堂中很難被發現。

（五）反思不夠透徹

反思即內省，是學生對自身學習過程的經常性感悟。實踐中，反思環節大量缺失，“今天你有什么收獲”是課堂唯一且慣用的環節，反思內容大量缺失。

三、培養學生高階思維能力的方法

杜威認為，思維起于直接經驗得到的疑難和問題，而思維的功能“在于將經驗得到的模糊、疑難、矛盾和某種紛亂的情境，轉化為清晰、連貫、確定和和諧的情境”，在于“把困難克服，疑慮解除，問題解答”。因此，思維的方法亦即解決問題的方法。這個解決問題的過程共有五步：感覺到的困難；困難的所在和定義；設想可能的解決辦法；通過推理，看哪一個假定能解決這個疑難；通過觀察或試驗，證實結論是否可信。《數學課程標準》總體目標也指出，學生要能“運用數學的思維方式進行思考，增強發現問題和提出問題的能力、分析能力和解決問題的能力”。這就意味著我們的課堂教學應堅持把問題作為思維的主線：由問題開始，按問題展開，以問題終結并延續。這也是發展學生高階思維的最佳路徑。

高階思維強調個人以一種對自身而言新奇的方式來利用信息和概念去解決一個難題或任務，其關鍵是要在問題的設計、引發、探究與解決上下功夫。

（一）指向高階思維的問題設計

《數學課程標準》中指出：“數學知識的教學，要注重知識的‘生長點與衍生點，把每堂課教學的知識置于整體知識的體系中，注重知識的結構和體系，引導學生感受數學的整體性。”在教學活動中，“生長點”和“整體性”是容易被忽視的。事實上，建立在它們之上的問題，才是激發高階思維的好問題。這類問題往往具有以下三個特點：第一，基于兒童的真實經驗——富有意義，要能吸引人。對于脫離學生實際生活或情趣、價值缺失的問題，學生大多會感到索然無味。第二，基于兒童的最近發展區——富有挑戰，要能抓住人。對于過于簡單的問題，學生往往不屑一顧；對于難度過大的問題，學生往往無處下手，從而放棄嘗試思考。第三，基于兒童的學習規律——富有層次，要能幫助學生成長。

1.理解教材意圖。“確定位置”是蘇教版四年級下冊的內容。本課的主要教學目標是理解列與行的含義，會用數對描述物體的位置，能根據數對確定物體的位置。教學的重點是對數對的理解和應用，教學難點是在具體情境中辨析數對所代表的具體意義。在此之前，學生已經能夠根據自己的生活經驗用第幾組第幾個、第幾排第幾行等來描述物體的位置，本課也為后續在坐標軸確定位置鋪墊基礎。

2.研究學習規律。根據以往的教學經驗，學生在學習中往往會存在以下困惑：一是對用“列與行”確定位置的必要性理解不透徹；二是對“列與行”內在屬性的掌握與應用存在缺陷。學生是天生的發明者，最能讓其享受樂趣的學習方式就是自主發明和創造。

3.提煉核心問題。教師要主動置身于學生的學習情境，精心設計有意義、有深度、有關聯的核心問題，讓問題解決支撐起課堂學習進程。如，本課的核心問題設計如下：

問題1：看，這是小軍（教室平面圖），他在什么位置？（第四組，第三個）這是小動物的家（樓層平面圖），小猴在什么位置？（第三層，第四間）

問題2：同學們的座位、小動物的家都可以用“ ”來表示，就成了這樣的兩幅圖，其實這兩幅圖怎么樣啊？（一樣的）。既然一樣，我們就看其中的一幅吧！像這樣的圖，可以代表同學們的座位嗎？可以代表小動物的家嗎？是啊，可以代表很多很多！

問題3：這是點A，它的位置說成第幾層第幾間合適嗎？說成第幾組第幾個合適嗎？那該怎么說？

問題4：同學們都認為用列與行來說比較合適，那什么是列，什么是行呀？

問題5：現在點A的位置可以怎么說？（第三行第四列；第四列第三行）

問題6：點B的位置呢？這樣的記錄方法，你們覺得怎么樣？那能不能把這種方法改進一下，讓它變得既簡單又清晰呢？

問題7：像這樣用一對數來表示位置的方法，就叫作數對表示法。你會用這種方法記錄C點的位置嗎？給你一個數對你能快速找到它的位置嗎？

問題8：用數對來確定位置的方法在生活中有哪些應用？除了這些，還有哪些方法來確定物體的位置呢？

4.剖析思維。問題1指向記憶、理解和應用，價值為喚醒與導入；問題2指向分析，價值為由實物圖抽象成平面圖，實現情景轉化；問題3指向評價與創造，價值為引發認知沖突，引發列與行；問題4、5、6指向分析、評價和創造，價值為明晰列與行的含義，建構簡單記法，再次引發認知沖突，約定先說列，再說行；問題7是對自身學習的回顧與反思，在具體的情境中進行自我評價；問題8是對本課學習價值的再感悟，體會該方法的重要性，也對后續學習進行了展望。8個問題環環相扣，交替生成，外顯于知識的自主建構，內隱于思維的自然提升，更支撐了整個教學活動。

（二）指向高階思維的問題引發

一個深度問題的引發，需要“溫度、時間、空間和方式”的共同保障。課堂有溫度，學生的思維之花才能盡情綻放，其關鍵是建立平等、和諧、民主的師生關系；給學生留足時間，情境才能轉化為具體的問題，其關鍵是教師擁有從容的心態，靜待花開；開放問題空間，學生才能背起智慧的探究行囊，其關鍵是給學生創造適合的教育，讓不同的孩子在數學上得到不同的發展；優化學習方式，學生才會動腦、動手、動心，觀察、分析、綜合、想象、抽象、概括才會成為學生的思維常態，從而積累基本的活動經驗，漫步多彩的學習旅程。

（三）指向高階思維的問題探究

探究學習是學生在主動參與的前提下，根據自己的猜想或假設，在科學理論指導下，運用科學的方法對問題進行研究，在研究過程中獲得創新實踐能力、獲得思維發展，自主構建知識體系的一種學習方式。實踐中，教師要基于學情，選擇合適的內容組織適切的探究性活動。

1.讓學生在沖突中獲取知識。學習科學認為，人在知識的獲取中具有絕對的主導權，不應被動吸取知識，而應讓知識為其服務。高階思維的發生源自學習者對意義的追求。那些和學生已有知識有一定的聯系，學生知道一些，但是憑已有的知識又不能完全解決的問題，也就是在“新舊知識的結合點”上產生的問題，最能激發學生的認知沖突，驅使學生有目的地積極探索。

2.讓學生在對比中明晰錯誤。學生學習中的錯誤或問題是不可避免的，對學生來說，這些易錯點也是最有效的教育資源。怎樣將錯誤變成有價值的教學資源，關鍵是教師要在易錯點做好文章。易錯點的教學組織可以是示弱，或放大后果，但最有效的方式還是讓學生在具體的對比情景中發生思維碰撞，產生質疑和爭議，從而引起知錯、改錯、防錯的良性反應，提高思維能力和課堂教學效益。

3.讓學生在啟發中感悟思維方式。學生在學習過程中，面臨認知困惑往往會處于緊張而郁悶的膠著狀態，但一時又難以突破，這是思維的臨界點。思維臨界點的出現與學生的年齡特點、已有的知識儲備以及教師的有效引領密切相關。只有立足于知識本源，從生活中尋得靈感的原型啟發，才能引導學生在思維的臨界點發生質的飛躍，使思維從模糊走向融通。

4.讓學生在協作中突破重難點。教學中有很多重難點，若全部層層展開耗時、耗力，往往使得教學效益低下。課程標準提出：教學活動是師生積極參與、交往互動、共同發展的過程，自主探索、合作交流是重要的學習方式。教師如果能遵循學生學習的內在法則，精心設計“任務明確、分工合理、富有挑戰”的合作性探究活動，讓學生在自主探究過程中獲得結論，學生就能獲得深刻的學習體驗，既提升了學習效益，又讓學生積累了豐富的活動經驗。

5.讓學生在生活中實踐。在皮亞杰勾畫的認識螺旋圖中，認知的螺旋是開放性的，而且它的開口越來越大，因為“任何知識，在解決了前面的問題時，又會提出新的問題”。隨著學習過程的逐步深入和數學知識的不斷積累，學生的數學認知結構也將不斷地擴充和完善。教師應善于創造開放性的實踐作業，讓學生在生活熔爐中質疑、理解、應用、發現和創造，從而賦予數學知識以生長的力量，培養他們創造性思維能力。

發現、探究、解決真實問題，其愿景是學生能夠成為一名獨立分析的思考者，質疑、批判是內在意蘊；也希望學生能夠成為一名善于協作的參與者，傾聽、交流是外在表現；更希望學生能夠成為一名孜孜不倦的求知者，好奇、創造是成長關鍵。指向學生高階思維的教學是國內外教育教學改革的發展方向，教育的主要目標就是要發展學習者的高階思維能力。

責任編輯 滿令怡