基于GenAI的項目教學對中職學生高階思維能力的影響

隨著以ChatGPT、DeepSeek等為代表的GenAI浪潮席卷全球，傳統的社會分工和職業系統正遭受巨大的沖擊，重復性操作的低技能崗位和模板化的低智力崗位被一系列高技能和高附加值的崗位（如 AI工程師、數據科學家等）所取代[1]。在此背景下，職業院校學生不僅要適應與智能技術并存的工作環境[2]，還要提升自身的創造力、批判性思維和問題解決能力等高階思維能力，以應對智能時代提出的挑戰[3]。盡管當前已經有許多研究關注高階思維能力的培養，但這些研究大多針對來自普通教育或高職院校的學生，中職學生往往被邊緣化，相關實證研究顯著不足。項目教學作為中職教育常用的教學方法之一，強調問題引領、任務驅動和成果導向[4]，使學生通過創新思維和實踐制作來創造新的應用，從而培養其創造力、批判性思維和問題解決能力等5]。然而，中職學生大多存在學業基礎相對薄弱、自主學習動機不足、自我效能感較低等問題，使項目教學在其實踐中的效果不盡如人意。GenAI以多語言訓練模型為核心，能夠生成文字、圖片、視頻等多模態知識素材，拓展學生的知識邊界。同時，GenAI還可以模擬真實的工作場景，在持續的對話交互中激發學生的靈感，支持其生成創新的項目方案[7]。憑借這種強大的資源生成能力和高效便捷的交互方式，GenAI融入項目教學在培養中職學生的高階思維能力方面展現出巨大的潛力。然而，GenAI的應用也存在一定的風險，如學生可能直接利用GenAI生成問題解決方案，替代自身的思考過程[8]，從而削弱其獨立思考的意識與能力9]。可見，如何在項目教學中有效利用GenAI提升中職學生的高階思維能力，同時防范其可能引發的思維惰性與學術不端行為，已成為亟待解決的關鍵問題。由此，本研究擬設計并實施基于GenAI的項目教學，探尋其提升中職學生的高階思維能力的有效路徑。

一文獻綜述

1高階思維能力的內涵

已有研究對高階思維能力的內涵進行了豐富的論述，如布魯姆將認知過程分為記憶、理解、運用、分析、綜合和評價，并將后三個層次定義為高階思維能力[10]，這為理解高階思維提供了基本框架；安德爾森等[在此基礎上修改并補充了創造維度，強調了創新思維的重要性；Resnick[12]側重于問題解決，認為高階思維還應包括提出和解決復雜問題的能力；而美國21世紀技能聯盟發布的21世紀學習框架將問題解決、批判性思維、團隊協作、溝通和創造性思維等關鍵能力作為重要的高階思維能力[13]。盡管以上研究者對高階思維能力內涵的理解不盡相同，但問題解決能力、批判性思維能力與創造力是高階思維能力的重要組成部分已成為基本共識。我國相關政策文件也多次強調高階思維能力的重要性，如 2019 年中共中央、國務院在印發的《中國教育現代化2035》中明確指出，要“全面提升學生意志品質、思維能力、創新精神等綜合素質”[14]；同年，教育部發布《關于職業院校專業人才培養方案制訂與實施工作的指導意見》，強調要“著力培養職業學校學生創新精神和實踐能力，增強學生的職業適應能力和可持續發展能力”[15]。可見，培養學生的高階思維能力不僅是職業教育教學的價值訴求，也是培養大國工匠的必然選擇[16]。

2項目教學在高階思維能力培養中的潛力與挑戰

在現代職業教育的背景下，中職學校不能僅僅滿足于培養學生的重復性動作技能，更要通過來自真實工作世界的項目來培養學生在復雜工作情境中進行分析、判斷，并采取行動的能力[1]。項目教學依托項目實施過程來展開教學過程[18]，在職業教育領域得到了廣泛的應用，這種教學形式強調以工作任務為中心，借助圍繞工作任務的行動使學生掌握復雜的職業行動能力和高階思維能力[19]。然而，在職業教育教學實踐中，項目教學的實施面臨挑戰，且由于大部分中職教師缺少企業工作經驗，項目設計的科學性和合理性有待商榷；同時，項目教學的開放性和探索性特點要求教師具備更強的課堂掌控能力。此外，對中職學生而言，其參與項目教學的主動性和項目完成度也往往不盡如人意[20]。

3GenAI在項目教學中的應用

利用GenAI在中職院校開展項目教學，為培養學生的高階思維能力提供了新的思路。當前，GenAI的引入使傳統的課堂結構轉變為“師-機-生”三元結構[21l，而在項目教學中，GenAI與教師通過協同工作，支持學生完成復雜的項目任務[22]：從“師-機”關系來看，首先GenAI可以模擬真實的工作場景[23]，協助教師設計出更加科學合理的教學項目，并將復雜的工作情境轉化為易于教師掌控的教學情境；其次，GenAI可以突破學校與企業之間的時間和空間限制，為實現課堂教學與工作實踐的緊密結合提供可能；最后，GenAI借助先進的算法，可以對教學過程進行細致的跟蹤和分析，與教師協同開展多主體學習分析，并實現定制化的學習評估和反饋建議[24]。從“生-機”關系來看，首先GenAI可以模擬真實工作場景中的問題和情景，激發學生在解決復雜問題時的創意靈感，從而生成新的想法和問題解決方案[25]；其次，GenAI可以為學生提供豐富的學習資源，拓展學生視野，引發學生的發散性思考，進而創新解決方案[2]；最后，GenAI還能為學生提供全時段的互動與答疑服務，鼓勵和支持學生持續參與到復雜的項目任務中。

二人機協同視角下基于GenAI的項目教學

本研究以上海某中職學校的專業選修課“創新創業教育”課程為載體，設計了人機協同視角下基于GenAI的項目教學方案，如圖1所示。“創新創業教育”課程的目標是培養學生發現問題、批判性思考問題、創造性解決問題等方面的能力，這些恰恰是高階思維的核心體現。本研究按照項目教學的基本流程，將“創新創業教育”課程的教學分為明確項目主題、實施項目計劃和評價項目效果三個步驟，以呈現GenAI與教師協同支持學生完成項目任務的整個過程。

1明確項目主題：GenAI支持下的項目分析

在項目分析階段，教師主要負責介紹項目背景，講解重點知識，并為學生提供參考意見。GenAI則為教師提供項目資源與案例，輔助教師創設項目情境；同時作為創意工具和數據分析工具，在激發學生創意的同時快速定位項目主題。在“創新創業教育”課程中，首先學生要結合自身關注的社會問題（如環境保護、公共衛生、教育公平等），激發項目創新意識，并提出初步的項目方案。然后，教師基于GenAI模型開發創意評估的智能體，學生通過上傳初步的項目方案，從智能體獲取針對性的評價與改進建議。最后，學生基于智能體的反饋，為其設置不同的身份與角色，開展進一步的市場調研與分析，確定最終項目選題。

2實施項目計劃：GenAI支持下的項目實施

在項目實施階段，教師主要負責跟蹤學生實施項目的進度與困難，為學生提供個性化指導與情感支持。GenAI則基于過程性學習數據開展學情分析，輔助教師進行教學決策；同時，幫助學生快速生成初始的項目原型，智能識別項目方案中的潛在問題，并為其推薦個性化學習資源。在“創新創業教育”課程中，首先學生通過與GenAI的交互分析項目相關的技術瓶頸、市場變化、法規限制等信息，以及自身所在社區或學校的可支配資源，從而制定項目計劃與人員分工。然后，GenAI通過角色扮演體驗創業項目，識別項目潛在的問題，并提供解決問題的建議。在此過程中教師通過實時監控獲取學生與GenAI的對話，了解學生的項目進展與薄弱知識點，開展針對性的指導和情感支持。最后，學生在GenAI和教師的共同幫助下，整合多種信息和建議，迭代并優化自己的創業方案。

3評價項目效果：GenAI支持下的項目評價

在項目評價環節，教師主要負責組織項目展示，提供反饋意見，并評價學生的項目成果。GenAI則通過自動評估學生生成的項目方案，輔助教師開展教學反思；為學生提供即時反饋，對最終的評分進行排名。在“創新創業教育”課程中，GenAI與師生共同評價項目方案與成果：在智能評價環節，GenAI負責根據教師制定的評價標準對不同小組的創業方案進行評價，并提供修改和完善的建議；在人工評價環節，學生以創業路演的方式展示項目方案，教師和其他小組的學生共同對方案進行評價。

三研究問題與研究設計

1研究問題

盡管將GenAI技術融入項目教學為中職學生的高階思維能力提升提供了可能性，但仍需通過實證研究尋求證據。為此，本研究擬通過設計并實施基于GenAI的項目教學，探究其對中職學生高階思維能力的影響。同時，為探討中職學生普遍存在的內在心理感受較低的問題，本研究還將探究基于GenAI的項目教學對學生的學習態度、心流體驗、自我效能感和認知負荷等的影響。具體研究問題如下： ① 基于GenAI的項目教學能否顯著提升中職學生的創造力、問題解決能力、批判性思維等高階思維能力？ ② 基于GenAI的項目教學能否顯著提升中職學生的學習態度、心流體驗與自我效能感等內在心理感受？ ③ 基于GenAI的項目教學是否會增加學生的認知負荷？

2研究對象

本研究選取來自上海市某中等職業學校無人機專業的30名學生和計算機專業的28名學生作為研究對象。研究開始前，兩個班的學生在創造力、問題解決能力、批判性思維、學習態度、心流體驗、自我效能感和認知負荷等方面均沒有顯著差異，且經過調查了解到兩個班的學生都是首次使用GenAI工具，但此前他們都有數字化學習的經驗。參與研究期間，兩個班級的學生均參與“創新創業教育”課程的學習，并由同一名經驗豐富的教師授課。

3研究方法

本研究采用準實驗研究方法展開，研究者與教師共同商議，將無人機專業的學生設為實驗組，計算機專業的學生設為對照組。其中，實驗組學生接受基于GenAI的項目教學，而對照組學生接受傳統環境下的項目教學。通過該方法，本研究旨在比較中職學生在基于GenAI的項目教學與傳統環境下的項目教學中其高階思維能力、內在心理感受和認知負荷方面的差異。同時，本研究還面向實驗組學生開展了半結構化訪談，從高階思維能力、內在心理感受以及認知負荷等方面進行訪談，以了解他們在應用GenAI開展學習過程中的真實感受。

4研究流程

本研究流程分為三個階段：第一階段進行前測，即在干預前對學生的高階思維能力（包括創造力、問題解決能力、批判性思維）、內在心理感受（包括學習態度、心流體驗、自我效能感）和學習本門課程的認知負荷進行前測。第二階段主要進行實驗干預，實驗時間為2024年4月22日 ～6 月14日，共8周時間，每周2個課時。干預期間，實驗組學生接受基于GenAI的項目教學，對照組學生接受傳統環境下的項目教學。在項目教學的不同環節，教師對兩個組的學生給予相似的支持。不同的是，實驗組學生可與GenAI工具進行交互，并使用教師設計的基于ChatGLM（智譜公司和清華大學KEG實驗室開發的人工智能助手）的創意評估智能體獲得個性化的評估與反饋；而對照組學生使用的是傳統的網絡搜索工具。需要注意的是，為規避學生在使用GenAI過程中可能存在的倫理和規范問題，教師要引導學生作為創作者對GenAI生成的內容進行思考、加工和創新。同時，學生在提交作業時還需標注哪些是用GenAI生成的，哪些是自己的思考，并提供反映學習與思考過程的關鍵對話記錄。第三階段進行后測和訪談，即對學生接受不同干預之后的高階思維能力、內在心理感受和認知負荷進行后測，并對實驗組學生進行半結構化訪談，從而了解學生使用GenAI開展學習的真實感受。

5測量工具

本研究所采用的測量工具包括創造力量表[27]（Cronbach's q=0.965 ）、問題解決能力量表[28]（Cronbach'sq=0.962 ）、批判性思維量表[29]（Cronbach's a=0.965 ）、學習態度量表[30]（Cronbach's a=0.962 ）、心流體驗量表[31]（Cronbach's q=0.972 ）、自我效能感量表[32]（Cronbach's q=0.956 ）和認知負荷[33]（Cronbach's α_a=0.933 ）量表。上述量表均采用李克特五點量表計分，用 1～5 分表示從“完全不同意”到“完全同意”，其信度均符合測量工具的有效性臨界值標準。

6數據分析

本研究對定量數據進行重復測量方差分析，以比較學生在不同實驗條件下從前測到后測的變化情況。同時，本研究涉及不同時間點的個體內因素與不同干預方式的個體間因素，故采用重復測量方差分析的統計方法，以比較學生的平均增長趨勢在不同實驗條件的組間差異。鑒于重復測量方差分析對違反正態性具有穩健性，故本研究采用Levene檢驗方法開展樣本方差的同質性檢驗。經計算，實驗組和對照組在所有測試中Levene檢驗結果的顯著性均大于0.05，滿足方差齊性，可以開展重復測量方差分析。同時，本研究使用Nvivo12工具對實驗組學生的訪談數據進行文本分析，采用開放式編碼、軸心式編碼和選擇式編碼的三級編碼方式，通過形成“自由節點-子節點-父節點”式三級框架揭示GenAI影響學生學習效果的內在過程。

四結果與討論

1準實驗結果分析

在準實驗中，實驗組和對照組數據的描述性統計與重復測量方差分析結果如表1所示。

數據分析結果表明： ① 與對照組學生相比，實驗組學生的創造力（ _F=8.781 ， p=0.005 ， η²=0.184 ）、問題解決能力 （ _F=13.305 ， p=0.001 ， η²=0.254 ）和批判性思維（ _F=5.497 ， p=0.024 ， η²=0.124 ）等高階思維能力均有顯著的提升。 ② 與對照組學生相比，實驗組學生的學習態度（ _F=11.702 ， p=0.001 ， η²=0.231 ）、心流體驗（ F=9.743 ， p=0.003 ， n²=0.200 ）和自我效能感（ _F=8.505 ， p=0.006 ， η²=0.179 ）等內在心理感受均有顯著的提升。 ③ 實驗組學生和對照組學生在認知負荷（ _?F=0.007 ， p=0.935 ， η²=0.000 ）方面不存在顯著差異。

2文本分析結果

本研究通過開放式編碼析出了“獨立見解”“思維活躍性”“思維結構化”等9個關鍵主題，軸心式編碼將這些關鍵主題歸類至預設的3個核心父節點（即“高階思維能力”“內在心理感受”和“認知負荷”三個核心概念），并形成6個關鍵子類目，如表2所示。選擇式編碼提煉出核心理論敘事，如GenAI通過對學習全過程的支持降低認知負荷，進而催生積極心理體驗，最終賦能高階思維發展。

3討論

（1）基于GenAI的項目教學能夠顯著提升學生的高階思維能力

定量分析結果表明，相較于傳統教學環境，基于GenAI的項目教學顯著提升了學生的創造力、問題解決能力、批判性思維等高階思維能力，這一結論與已有研究相一致[34][35]。訪談分析結果也進一步揭示了GenAI對學生高階思維能力的多維影響機制。高階思維能力在項目教學中體現為創造性地解決問題，這一過程需要學生整合發散思維和聚合思維[3]：

① 發散思維強調以非傳統的方式看待問題并產生盡可能多的創意[37]。GenAI能夠為學生提供多種來源信息，擴展他們已有的知識和思想邊界，從而增強其發散思維[38]。例如，訪談學生B認為：“用語言模型學習，我感覺腦洞大開，創意像泉水一樣涌出來，我期待有一天能讓這些想法成真。”

② 聚合思維強調通過邏輯和經驗尋求特定的答案或解決方案[39]。在本研究方案中的實施項目計劃階段，學生可以對GenAI生成的內容、教師提供的反饋、同伴的意見、自己的想法進行批判性的分析和判斷，通過評估、選擇來完成最終的創造性問題解決方案。例如，訪談學生D表示：“我現在能理性地看待問題了，對于其他小組的創意點子，我也能自己思考，給出自己的看法。”

需要注意的是，教學中GenAI的應用并不是直接提供解決方案，而是通過項目活動的設計促使學生在與 GenAI的對話中不斷迭代優化自己的思路，積極反思并修正自己的方法，體會問題解決的過程[40]。可見，GenAI可以作為促進學生高階思維的智思助手，激發學生的創意，幫助學生整合多元信息，從而提升學生的高階思維能力。

（2）基于GenAI的項目教學能夠顯著提升學生內在心理感受

定量分析結果表明，相較于傳統教學環境，基于GenAI的項目教學顯著提升了學生的學習態度、心流體驗和自我效能感等內在心理感受，這與已有研究能力的結論相一致[4][42]。在學生完成項目任務的過程中，GenAI不僅可以充當學習伙伴的角色，與學生共同進行頭腦風暴[43]，還能為學生提供實時、個性化和高質量的學習支持及全時段的問題解決方案。當學生遇到困難時，可以隨時向GenAI求助，這對學業基礎相對薄弱的學生尤其重要。GenAI這種全時段的支持服務能夠提高學生的自我效能感，并使其對學習保持積極的態度。

訪談分析結果進一步證實了上述結論，如訪談學生E表示：“我超愛用這個語言模型，簡直離不開它了！它就像是給我打開了新世界的大門”；訪談學生H表示：“跟GenAI一起學習，我感覺自己的思維越來越活躍”；訪談學生L表示：“做創業課作業的時候我完全忘記了時間”。同時，GenAI的記錄保存功能也可以幫助學生監控自己的疑問并反思自己的學習歷程，這種反思性實踐對于提升學生的內在心理感受也至關重要。可見，GenAI可以作為陪伴學生學習全過程的智學伙伴，創造沉浸式學習體驗，提供個性化支持，記錄學習過程，從而提升學生的內在心理感受。

（3）基于GenAI的項目教學不會顯著增加學生的認知負荷

定量分析結果表明，相較于傳統教學環境，基于GenAI的項目教學并不會增加學生的認知負荷。雖然已有研究指出，GenAI的加入可能會導致技術使用中的壓力和信息過載，從而產生較高的認知負荷[44]，然而 GenAI也可以實現對項目相關資料的精準篩選、分析和聚合，從而降低學生在海量信息中進行檢索和篩選時所帶來的認知負荷[45]。

訪談分析結果進一步支持了上述發現，參與訪談的所有學生均表示自己借助GenAI快速整合信息、自動生成方案原型與展示材料，有助于減少完成項目過程中的認知負荷[4]。可見，雖然GenAI的加入可能在一定程度上為學生帶來了技術操作上的認知負荷，但是其資源整合能力和多模態生成能力可以降低學生完成任務的認知負荷，最終使基于GenAI的項目教學并不會增加學生的認知負荷。

五結語

本研究從人機協同的視角出發，設計并實施了基于GenAI的項目教學，并采用定量與定性相結合的準實驗法檢驗其對中職學生高階思維能力、內在心理感受與認知負荷的影響。定量分析結果表明，接受基于GenAI 的項目教學的學生在創造力、問題解決能力、批判性思維等高階思維能力和學習態度、心流體驗、自我效能等內在心理感受等方面均顯著優于接受傳統教學環境下的項目教學的學生，且兩組學生在認知負荷上并沒有顯著差異。此外，訪談結果也表明，GenAI能夠扮演智思助手和智學伙伴的角色，在學生完成項目的過程中為其提供重要的支持。

需要說明的是，本研究也存在一定的局限性，如為了減少外部因素的干擾，實驗組學生和對照組學生是來自不同專業的兩個自然班，不同的專業背景是否會影響學生使用GenAI工具的行為和方式，需要在評價過程中融入更多的過程性數據進行驗證。同時，本研究僅驗證了所設計的基于GenAI的項目教學在以文字為主的方案設計類教學中的有效性，其在動手實踐類課程中能否得出一致的結論，仍有待進一步的研究。

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TheImpact of Project-based Teaching Based on GenAI on the Higher-order Thinking Ability ofSecondary Vocational School Students

LI Meng1 SHAO Yuan-Jun2[Corresponding Author] ZHOU Qian3 （1.China National Academy ofEducational Sciences，Beijing， China 100088;

2.Development Planning Center，Shanghai Commercial Accounting School，Shanghai， China 20011;

3.InstituteofEducation， Tsinghua University，Beijing， China 100084）

Abstract： Generativeartificialintellgence（GenAI）isreshapingthetraditionalclassroominteractiomodethroughfcient andconvenientinteractionmethods.However，diferentviewpoints havebeenputforwardintheacademic circleas to whether thisinteraction promotesor inhibitsstudents’higher-order thinking ability.From the perspective of human-machine colaboration，thispaperdesignedandimplementedproject-based teachingbasedonGenAI，andadoptedthequasiexperimental method toconductan8-week intervention foratotalof58secondaryvocationalschoolstudents intwoclasses. Theresultsof repeated measures analysis of variance showed that students in theexperimental class were significantly uperior tothose inthecontrolclassinterms ofhigher-order tinkingabilitysuchascreativity，problem-solving，andcritical thinking， as wellas interalpsychologicalfelingssuchaslearningatude，flowexperince，andself-ficacyMoreover，there was n significant difference in cognitiveload between the two classes.Through research，this paper was aimedto provide evidence support for the efective integrationof GenAIinproject-based teaching insecondaryvocationalschools，andoferreference for teaching innovation and the cultivation of higher-order thinking ability in the intelligent era.

Keywords： GenAI; project-based teaching; higher-order thinking ability; vocational education teaching