面向高階思維能力培養的教學活動設計與實證分析

寧可為 陳援 王煒 蔣紅

摘 ? 要?以活動理論和高階學習理論為指導，結合高階思維能力的四個維度和信息技術學科教學活動的特點，嘗試構建旨在培養高階思維能力的活動設計模型。以“編程貓”程序設計課程為例，設計了具體教學活動過程范例，并采用準實驗研究法在烏魯木齊市某中學開展了實證研究。研究結果發現，該教學活動的實施能有效提升學習者高階思維能力，此研究為后續教學者的教學活動設計提供了參考。

關鍵詞?高階思維能力 ?活動設計 ?編程貓 ?核心素養

高階思維是學科核心素養的關鍵要素，核心素養培養的最主要任務，就是讓學習者在復雜情境中形成解決問題的能力及思維品質的提升[1]。在中小學信息技術課程教學中，通過復雜的教學活動培養學習者高階思維能力是培養學習者核心素養的途徑，而高階思維能力的發展則需要高階學習活動的支持，模擬性決策和問題求解學習活動有利于發展學習者的高階思維能力[2]。因此在教學活動中，師生活動不能再局限于教與學、模仿與應用，而應從學科本身的知識、技能入手，進行復雜的教學活動和問題設計，挖掘學習者更深層次的分析、評價、創新等思維認知能力。本研究以活動理論、高階學習作為理論支撐，通過對教學活動建立模型，產生合理的教學活動設計，在課堂教學活動中培養學習者的高階思維能力。

一、面向高階思維能力培養的活動設計模型構建

1.理論基礎

（1）活動理論。活動理論研究者恩格斯托姆從活動的共享意義出發，在系統觀指引下對早期活動理論框架進行重構，增加了規則、共同體等因素，其將“活動系統”作為活動理論的核心內容，也是最基本的分析單位。該系統包含了主體、客體、共同體、工具、規則、分工等互動的要素。根據活動理論的模型結構，面向高階思維能力培養的教學活動中學生和教師形成的學習共同體、活動規則、活動媒介等組成了完整的教學活動系統。教學活動系統中主體是學生，其也是學習活動行為的執行者。客體是某個任務或某一問題，所有學習活動都是以客體為導向的，客體被轉化的過程也是學習者高階思維能力提升過程。分工是活動過程中不同學習者為了達到學習目標所要承擔的任務。規則是對學習活動進行約束和規范的明確規定或慣例等。教師作為活動的組織者，在培養學習者高階思維能力教學活動設計前需要通過對主體進行分析，了解學習者的基本特征、學習風格、學習基礎等因素，然后針對學習者主體特點在教學活動中制定相對應的規則，采取合理的任務分工，并選用合適的活動工具或媒介，充分積極地調動學生的主動性、創造性，才能達到培養學習者高階思維能力的目的。

（2）高階學習。鐘志賢教授認為高階學習是指運用高階思維進行有意義的學習，是一種需要學習者運用高階思維的學習活動，這種學習通常是主動的、意圖的建構及真實的合作[3]。高階學習的特征與喬納森提出的有意義學習的特征具有相似性，所以高階學習有五個特性：主動、建構、意圖、真實及合作。這五個特性不是孤立存在的，而是彼此互相影響。學習者的高階思維能力培養過程不是教師單方向傳遞知識的過程，而是真實情境下學習者作為學習主體來主動進行知識建構的過程，換句話說，只有學習者主動運用高階思維，才能夠培養其高階思維能力。因此，在面向高階思維能力培養的教學活動設計中要為學習者創設真實學習活動情境，基于問題解決的學習主題以小組合作學習或模擬性決策方式開展活動，給學習者創造主動學習的機會，促使其在學習中能夠充分表述思想，發展清晰的表達、推理和自我監控等能力。

2.面向高階思維能力培養的教學活動模型

高階思維是按照思維的水平層次和質性特點劃分出的一種思維類型，它是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[4]。根據國內外學者普遍的觀點，布魯姆教育目標分類學中認知過程前三個層次記憶、理解、應用被劃分為低階思維，而后三個層次分析、評價、創造則被劃分為高階思維。而高階思維能力則是以高階思維為核心、解決劣構問題或復雜任務的心理特征，高階思維能力由問題求解、決策制定、批判性思維、創造性思維等四大能力構成[5]。問題求解是在復雜環境下遇到問題，在已知與未知之間創建意義，收集相關的信息和決策，推斷或提出解決方案，并能夠解決后續類似問題;決策制定是根據任務的特點分析與綜合、合理比較多種可選擇方法的優缺點選擇最有效的方案;批判性思維是通過邏輯推理分析、尋找支持觀點的論據，理解已知在不同情境中的意義;創造性思維是能夠提出建設性的意見，通過分析信息產生新想法創造出新穎的產品。根據鐘智賢教授的觀點，最有效的高階思維能力發展方式，應當是融合于具體教學活動之中的。因此，本研究根據高階思維能力四維度劃分標準并結合信息技術學科教學活動的特點，構建了面向高階思維能力培養的教學活動模型（見圖1）。

該教學活動模型的核心是高階思維能力，圍繞高階思維能力的四個維度展開教學活動。組織者（教師）提供活動資源或媒介工具，學習者通過進入組織者設置的任務情境、任務分析、獨立探究來提高問題求解這一維度的能力，然后以小組合作的形式，依據預定活動規則完成策略設計及實施應用。其中通過對學習成果進行分析評價來提高決策制定與批判性思維這兩個維度的能力，在此過程中學習個體將部分未知知識逐步轉化成已知知識后，繼續進行知識的遷移和創新作品以提高創造性思維這一維度的能力。在整個過程中，學習者作為活動的主體通過整個教學活動的參與、互動、交流使其高階思維能力得到提升，教師作為組織者為學習者提供工具、平臺、任務、活動原則等為培養學習者高階思維能力提供良好基礎，組織者與學習者共同形成了學習活動的共同體。

二、面向高階思維能力培養的教學活動過程

編程對于中小學生來說是一個很好的培養高階思維能力的學習途徑，然而在中小學信息技術學科中，學生所接觸的編程類軟件有LOGO、Visual Basic等，其畫面較為生硬、學習繁瑣枯燥，難以激起學生的學習興趣與積極性，相比前者，基于圖形化積木式的拖放組件編程方式更符合中小學階段學習者認知習慣[6]。以“編程貓”為代表的圖形化積木式編程軟件將增強現實技術與少兒趣味編程教育相結合，為學生真實再現了一個趣味盎然的源碼世界。本研究選用“編程貓”程序設計作為課程學習內容，其中以課程中“森林鹿王奇遇——重復執行”一課作為具體的課例，通過教師組織引導活動、學生實施的方式來開展教學活動，在活動中通過各環節及環節中的高階問題設計來對應高階思維能力四個維度，具體教學活動過程見表1。

三、實踐效果分析

本研究在新疆烏魯木齊市某中學選擇了兩個班進行對比研究，七年級A班作為對照班，B班作為實驗班，其中對照班48名學生，實驗班47名學生，年齡均在12～14歲之間。兩個班學生認知水平、學習成績等方面基本相似，并且具備了自主探究深入學習的能力，能夠在團隊環境下展開學習。在實驗班開展面向高階思維能力培養教學活動實踐，對照班開展傳統教學活動實踐，教學過程中兩個班均為同一教師授課，教學內容和課程進度一致。實驗于2018年2月開始至2018年6月結束，共計18周。實踐效果分析通過測試量表的形式進行，測試量表根據高階思維能力劃分的四個維度以及學生目前的學習內容，設計能夠反映學生高階思維能力方面的5道開放性題目，每道試題均包含各維度測量知識點，5道題共100分，分值越高說明測量對象高階思維能力越強，分值越低說明測量對象高階思維能力越低。

從表2可知，實驗班與對照班從四個維度及總分五方面的P值均大于0.05，表明兩個班在實驗開展前高階思維能力無顯著性差異。兩個班高階思維能力得分分別為58.66、58.22，均在60分以下，說明學生的高階思維能力還比較欠缺。

對實驗班與對照班高階思維能力前測的統計檢驗已表明，兩個班均無顯著差異，因此對實驗效果的分析只進行后測結果差異顯著性檢驗即可。研究者通過量表對兩個班學生高階思維能力進行后測，利用SPSS統計分析軟件對后測結果進行獨立樣本t檢驗。從表3可知，兩個班后測對比結果為：問題求解、批判性思維、創造性思維等三個維度的P值均小于0.05，具有統計意義顯著性差異。其中實驗班的決策制定維度平均值為17.14（標準差4.750），對照班為16.46（標準差4.858），P值大于0.05，沒有統計意義上的顯著，但相比兩個班前測結果，在該維度上兩個班的得分都有所提升。研究者針對此情況隨機選取部分學生進行訪談，根據訪談結果發現在傳統面對面進行教學的課堂中采取的小組合作開展活動的整個過程中，小組內部動手能力強、成績較好且學習積極學生成為課堂學習的主角，無形中替代或剝奪了小組大部分學生參與課堂互動的機會，出現一種“搭便車”效應。這與卜玉華提出的問題類似，即有部分積極生或優秀生替代其他小組成員參與的現象，缺乏公平而有質量地課堂參與[7]。此外，小組合作之間產生的互動不僅受互動學習中學生的從眾心理影響，還受環境、技術要素等多方面的制約[8]。參與實驗的兩個班都是大班教學，由于班級人數規模過大，學生個體之間的互動及小組間的交流，教師與學生個體或群體的交流都會由于學生人數多而受到局限，再加上課堂教學中學生從眾行為存在的客觀性及其副作用，也直接導致決策性思維能力難有較大的提高，這就不難理解實驗班相比對照班在決策性思維能力維度的效果不顯著的原因。根據實驗班總體平均值為65.16（標準18.333），對照班為73.24（標準差14.623），P值小于0.05，說明實驗班的得分明顯高于對照班，可以推斷面向高階思維能力教學活動的實施在一定程度上有效提升了學習者高階思維能力。

本研究以活動理論、高階學習等理論為指導，將高階思維能力與教學活動過程進行有機的結合，并對其設計過程和步驟進行詳細的闡述，最后將面向高階思維能力培養的教學活動模型應用到程序設計課程中，在為期18周的應用實踐中取得了良好的效果，高階思維的四個維度都有一定的提升。雖然構建了面向高階思維能力培養的教學活動模型及實施過程，也進行了深入的分析，但是在模型的應用中決策制定維度還存在效果不顯著等問題，即活動過程中小組合作、策略的提出與實施等方面還存在諸多問題，需要在后續研究中進一步完善。

參考文獻

[1] 鐘志賢.如何發展學習者高階思維能力[J].遠程教育雜志，2005（04）.

[2]楊九詮.如何進行核心素養的評價[N/OL].中國教育報，2017-7-27.

[3] 鐘志賢.面向知識時代的教學設計框架——促進學習者發展[D].上海：華東師范大學，2004.

[4] 鐘志賢.促進學習者高階思維發展的教學設計假設[J].電化教育研究，2004（12）.

[5] 鐘志賢.教學設計的宗旨：促進學習者高階能力發展[J].電化教育研究，2004（11）.

[6] 寧可為，楊曉霞.基于App Inventor的初中計算思維培養實證研究[J].課程·教材·教法，2018（02）.

[7]卜玉華.我國課堂教學改革的現實基礎、困局與突破路徑[J].教育研究，2016（03）.

[8] 龔建新，樊志瑾.課堂教學中學生從眾行為的負效應及調控方法[J].教育科學，1997（01）.

[作者：寧可為（1984-），男，湖南益陽人，新疆師范大學教育科學學院在讀博士研究生，中教一級;陳援（1988-），女，新疆奎屯人，烏魯木齊市第四中學教師，中教一級;王煒（1969-），男，新疆伊犁人，新疆師范大學教育科學學院教授，博士;蔣紅（1980-），女，浙江寧波人，寧波教育學院講師，碩士。]

【責任編輯 ?郭振玲】