世界高階思維能力研究的主要內容與進展

王郢 徐彬

高階思維能力的培養對義務教育階段學生的思維發展至關重要。雖然世界各國都十分關注對高階思維的研究，但尚未形成能夠受到學界廣泛認可的相關界定，其培養方法眾說紛紜。本期，我們從研究的視角闡釋高階思維能力的研究現狀，從批判性思維、思維能力整體提升等不同側面解讀高階思維能力的培養。

高階思維能力（Higher Order thinking Skills）是當前國際教育研究的熱點，世界各國都非常注重對高階思維能力的培養。美國在2002年啟動了“21世紀技能研究項目”，旨在推進美國教育系統對時代挑戰的應對，其中特別提到了要培養學生的創造力、批判性思維與問題解決等能力。英國教育部2014年頒布的國家課程框架文件中，在數學學科明確提出高階思維能力培養，要求學生能夠“將數學知識應用到難度日益增加的常規和非常規的問題解決中”。新加坡2009年發布的《理想教育成果》明確提出“推理與決策”“反思性思維”“好奇心與創造力”“應對復雜與模糊問題能力”四方面的高階思維能力。

國際學界對于高階思維的關注并非空穴來風。心理學界對于高階思維的相關研究早在20世紀60年代就已經開始了，最初的研究集中在教師教育、特殊需求學生教育、天賦學生培養等特殊群體上。隨著近60年的不斷發展，目前全球范圍內有關高階思維能力的研究主要集中在特定學科高階思維培養策略研究、高階地位的表現與能力測量研究、特定群體的高階思維發展現狀調查分析等方面。

我國的高階思維研究于2000年起步，目前主要集中于在教學中培養高階思維能力的方法、在具體學科中如何培養高階思維等。我國在探討“高階思維”時與國際的話語指向有比較細微的差別：國內學者更傾向于在不同學科中以整體性觀點來研究高階思維，國外學者則更傾向于將高階思維進行劃分，窮舉出決策、推理、批判、反思、構建支持、分析觀點、實驗探究、錯誤分析等不同思維方式。

一、高階思維概念的前世今生

“高階思維”這個詞很早就走入了教育心理學研究者的視線。20世紀60年代，美國心理學家布魯姆的教育目標分類學中就將教育目標進行分層，由低到高分別是識記、理解、應用、分析、綜合、評價，其中后三項就是高階思維能力。奧蘇貝爾將學習的結果分為命題學習、應用、表征學習、概念學習、問題解決、創造，其中問題解決、應用和創造都指向學生的高階思維。20世紀80年代中期，信息加工學派李維斯和史密斯等人將高階思維進行總結類化，認為高階思維的本質是一種思維活動過程，這種活動是學生“把非常規情境中發現問題的思維能力綜合和復雜化的過程”。到了90年代，認知心理學派的代表人物巴拉克教授對高階思維能力的范圍進行了拓展和鞏固，認為超越了信息查詢和識記的思維活動都可以被稱為高階思維。從90年代末期開始，許多學科都開始開拓自己的高階思維能力列表，完善自己學科中高階思維能力的歸納與總結。在數學領域，美國全美數學教師理事會（NCTM）在2006年將數學高階思維能力定義為“解決非常規性問題所需要的思維……包括：分析、邏輯、批判、評價、反思、創造等能力”。所謂“非常規性問題”，就是學生尚未知道算法的新的問題情境。

從高階思維的發展以及各學派對其界定中可以看出，高階思維至少具有如下特征：①不是簡單的知識交流授受;②必須要在學生自己的大腦中與原有知識發生聯結，且梳理出包含、遞進、因果等關系類型;③這種聯結的目標指向是問題解決;④是一種綜合性、復雜性、創新性的思維。

二、高階思維能力研究的世界圖景

為了讓讀者更加直觀地了解當前世界對高階思維能力研究的進展，我們對國際學術論文數據庫WOS進行了知識圖譜數據分析，對研究熱點、代表人物和焦點機構進行了簡單梳理。

上圖是利用圖情分析軟件citespace制作的高階思維能力研究知識圖譜。圖片的解讀有四個要素。①研究時間進程：圖片最上方的橫線顏色表示時間進程，越靠左時間越早。②研究熱點問題：圖中的“十”字表示研究的熱點話題，“十”字越大，表示關注的人越多。③熱點問題的時間跨度：“十”字本身帶有顏色，顏色越紅代表越是新近關注的重點。④熱點問題之間的關系：“十”字與“十”字之間的連接線表征各研究問題之間的聯系與演變。

從上圖不難看出：從時間演變來看，世界有關高階思維的研究從一開始并未分化，而是以“高階思維技能”為一個整體走入研究者視線的，隨著時間的推進，“批判性思維”最早被分離出來;從研究熱度來看，數學學科、批判性思維、學生學業表現、動機激發、知識獲取與課堂教學是高階思維研究的重點;從相互關聯來看，學業表現可能成為下一個研究的焦點，研究者的大致思路基本都遵循“最大贏家”套路，即研究者通常在學生的課堂表現中觀察到其思維特征，并結合自己的學科教學對這些思維特征的發展、培養等問題進行思考，最后落腳在學生學業表現上。

我國的高階思維研究起步較晚，但后來者居上的好處在于我們能夠通過對知識圖譜的分析得到很多研究啟發。對于一線教師來說：①數學教師具有得天獨厚的條件可以從事學生高階思維的觀察、研究和培養，廣大數學教師都可以在自己的日常教學中嘗試培養學生的高階思維能力;②“磨刀不誤砍柴工”，高階思維培養可以提升學生的學業成績，雖然因此會花去一些時間來備課和引導學生，但這些時間最后都會化為學生成績提高的效益;③高階思維的研究可以從批判性思維的培養和研究入手，因為從國外的研究經驗來看，批判性思維具有很強的外顯性，較容易被教師在課堂教學中捕捉和分析;④高階思維的提升能夠促進學生學習動機的提高，因為自我成就感能夠激發他們的學習興趣，同時學習動機作為影響學習效果的重要非智力因素，能夠帶動學習態度、學習習慣等其他非智力因素共同發展。

三、數學高階思維能力的內容與培養

雖然全美數學教師理事會（NCTM）對數學高階思維給出了一個定義，但由于過于寬泛，至今尚未在全球范圍內取得共識。香港《數學課程標準》在2009年對數學高階思維能力的構成要素進行了解讀，認為數學高階思維能力包括探究、建構、問題解決和傳意四種能力。探究能力是指根據已知條件提出假設、驗證假設，從而得出相關結論;探究活動需要的數學品質有觀察、分析、驗證等。建構能力指通過深入思考，把知識重新組織起來，從中獲得新的規律和觀念，并加以歸納。問題解決指在陌生的情境下，懂得怎樣運用已有知識。傳意能力包含分享觀念和接收信息，并能以數字、符號、圖像、模型等方式進行表達。香港的數學課程一直以來被認為是東西方的交匯與結合，因而其對于高階思維能力的探討目前被學界較多人認可。

內地對數學高階思維的研究主要集中在思維的評價和培養上。張紅霞老師對初中生的數學高階思維能力進行了分析，認為其包括分析、評價和創造三個維度（如表1）。

上海市教研員胡軍認為，數學高階思維是由策略性思維（元認知）、批判性思維和創新型思維三者構成的一個立體三維模型（如圖1）。正如長方體的體積由長、寬、高共同決定，學生的數學高階思維能力也應該由策略性、批判性、創新型三種思維共同決定。若有一種思維相對發展較弱，就會像“木桶理論”一樣影響到學生的整體思維水平。

研究者通過分析大量課例發現：想要發展學生的策略性知識，必須讓學生在課堂上把腦筋動起來，敦促他們主動思考。在學習數學知識時，教師注意強調新知識的上位概念，為他們梳理學習知識的“思維支架”。提升學生的批判性思維，除了常規地鼓勵學生多提問題之外，更要注重敦促學生在學習中內省，鼓勵他們不斷檢視自己的思維過程，檢視自己所學習的知識與原有知識的聯系與區別。對于創新型思維的培養，在教學中要避免解題套路化，注重引導學生自主探究解題思路，歸納總結解題方法。

天津師范大學劉世哲團隊對天津市20名小學數學特級教師的課堂教學視頻進行分析，并利用自行開發的課堂觀察量表對教學過程進行量化編碼和處理。研究發現：學生的思維發展基本都遵循“認識接受→元認知自檢→提取→理解→分析→知識應用”的路線，各環節無法逾越;專家型教師善于講故事，他們特別注重對問題情境和學生解題思路的講述和分析，以刺激學生進行元認知檢視，自發形成解題策略;專家型教師在教學中設置的開放型問題占比不低于40%，使得學生能夠有更多機會進行“思維體操訓練”，這些開放型問題通常都是在“思維生長點”“知識銜接點”上;課堂設問應由淺入深，“問題串”成為絕大多數專家型教師的首選。

（作者單位：武漢大學教育科學研究院）