课堂环境下高阶思维发生路径的刻画与评价

◎ 施文君

一、教育现代化呼唤高阶思维能力

教育现代化的落脚点与关键抓手在于评价的现代化，这不仅是为了明鉴当前教育现代化的状况，而且是为了界定现实与理想的差距，从而不断创造理想的教育形态。［1］联合国教科文组织（UNESCO）指出：“21世纪的课堂教学，不仅是教会学生一些花哨、灵活有趣的技巧来适应信息时代，而是教会学生利用高阶思考技能去有作为”［2］。美国、德国、荷兰等发达国家均把培养学生高阶思维能力作为一项重要教育目标。高阶思维成为世界各国现代化人才培养的新方向。《中国教育现代化2035》提出了提升学生综合素质和创新能力的要求。可见，发展学生高阶思维能力已经成为我国教育现代化的重要目标。

然而，尽管目前的课堂教学对于高阶思维能力的培养有所提倡，但是教师往往忽视对学生高阶思维能力的培养。更严峻的是，高阶思维能力的科学评价始终无法得到确切的关照。以往经验式的评判无法帮助我们洞悉高阶思维的发生过程与机制，也无法形成具有针对性的发展与培养策略。因此，要想实现高阶思维的有效培养与发展，科学评价学生的高阶思维是当前亟须解决的现实问题。

二、研究现状

（一）高阶思维能力的内涵解析

高阶思维（Higher-Order Thinking）作为具体思维发展到抽象思维的高级综合能力的具体体现，其内涵有着多重理解和解释。安德森（Anderson）将教育目标中的分析、评价和创造称为是“高阶思维”，相应的识记、理解、应用被称为“低阶思维”［3］。杜威（Dewey）认为高阶思维的发生就是“反思—问题生成—探究批判—解决问题”过程［4］。钟志贤将高阶思维定义为完成复杂任务、解决劣构问题的高级综合能力［5］。苏珊（Susan）认为迁移、批判性思维、问题解决作为高阶思维定义的三个重要范畴，应从“分析、评价、创造”“逻辑与推理”“判断力”“问题解决”“创造力与创造性思维”五个方面对高阶思维课堂行为特征进行评价［6］。可见高阶思维实则就是围绕着解决问题而发展的，它是学习者在解决劣构问题时所表现的“综合性”的能力，包括解释、批判、推断与迁移等。

（二）高阶思维能力培养切入与现代化评价的缺席

高阶思维不是自然产生的，是需要经过培养和训练的，且在不同学科领域所表现出的特征各不相同，因此培养高阶思维能力需要在学科教学中进行。哈佛大学的珀金斯（Perkins）认为，良好思维能力的培养需要相应的教学支持［7］。教师应精心设计高阶思维学习的问题和任务，以“问题”的形式来重新规划课程内容［8］。因此，高阶思维可以通过学习活动来进行培养和训练［9］。高阶学习活动的设计与实施有助于促使学生高阶思维能力的发展［10］。

然而，当前对于数学课堂之中活动设计的指向性不明确，未能真正触及学生高阶思维能力的发展与变化的核心。对高阶思维发展规律的评价和研究，往往基于认知或知识进行经验式判断。最关键的是，对高阶思维能力的动态视角审查缺失，无法获悉其发生的规律和相关机制。这与当前教育现代化的评价转型诉求相违背，我们需要重新思考并探索如何利用现代化的技术来开展更具客观性、真实性的学习评价，并基于评价结果改进教学。

三、研究设计

（一）研究问题

本研究的关键问题是：常规课堂教学环境下，学生高阶思维的发生路径是什么？如何运用学习分析技术对其进行刻画与评价？其评价结果有着怎样的教学改进指导意义？

（二）研究对象

本文的研究对象是四年级一个班的学生，共计32人，其中男生17人，女生15人。男女生比例比较协调。

（三）研究流程与数据分析

本研究选定数学学科作为实验观察学科，并由4名数学教师分别就“加法交换律”“加法结合律”“乘法交换律”“乘法结合律”设计4次课堂教学，并在同一个班级进行授课。教师分别运用了“线段”—“正方形”—“立方体”的逐级抽象策略，帮助学生更好地理解交换律、结合律的抽象表达。每课时40分钟，我们对完整的课堂教学过程进行录像，以便后期数据的精准采集。

我们以师生的话轮为切割依据，共获得419条有效的课堂师生互动对话。借助话语分析方法对其进行编码，以获得师生对话情况的基本认识，然后运用滞后行为序列分析探索师生对话的发生规律，进而推测学生高阶思维能力的发展路径。

（四）编码框架

依据前文的定义，高阶思维的发生是在解决问题的过程之中出现的，涉及现象解释、信息判断、过程推断、总结迁移等。多年来，围绕师生问题解决的对话分析形成了多个成熟的分析框架，其中IRF（Initiation-Response-Feed-back，IRF）逐渐成为人们探究课堂高阶思维的主要工具。IRF由三个步骤组成：发起提问（I）、学生回应（R）、教师反馈（F）［11］。有学者认为在IRF的课堂中，教师和学生转换了角色与学习责任；教师在反馈中引导学生建构知识的意义，且学习的责任转换到了学生方面；虽然教师控制着课堂的大部分时间和大部分对话，但是教师通过改善对话和控制教学，优化了学生的贡献，有利于学生的学习［12］。

为了有效探究学生高阶思维发生的路径，我们利用Wells开发的IRF编码系统对课堂的师生对话进行了编码（见表1），具体编码由两名研究生独立完成，然后计算二人编码的可信度，以确保最终编码结果的有效性。

表1 话语编码框架

经计算，编码的最终一致性达到0.821，符合一致性的检测要求，对于存在歧义的话语，由编码人员共同协商完成，以确定最终的编码结果。

四、数据分析与讨论

（一）师生互动话语统计

依照IRF的框架，我们对4次教学的课堂话语进行了编码与汇总，形成了如表2所示的统计结果。从表中我们可以看出，4次课程中，学生的话语数量呈现出阶段性增长的趋势。具体来看，课堂0923与课堂0924同属加法层面的知识，学生学习了加法交换律后，再过渡到加法结合律时，能够很好地继承与适应，因此其课堂话语有所增加。同样，0925与0926分别是乘法的交换律与结合律，我们也同样发现了这样的规律（见图1）。

表2 课堂话语编码结果表

图1 不同教学内容话语数量的承继关系

详细来看，第一节课中，主要是以“教师追问”—“学生判断”为主要形式构架整个课堂的教学，教师追问发生了48次，而学生判断发生了47次。第二节课亦延续了这样的形式，且两个维度的话语数量有明显的增加。第三次课中，以“教师发起”—“学生回忆”为主线，其中，教师发起12次，学生回忆20次。第四次课以“教师追问”—“学生总结”为主线，教师追问35次，学生总结30次。这说明师生在不断的提问—回忆—判断—追问—总结中推进课堂教学的进展，且在这样的流程之中，学生的思维能力得到了训练。但是从整体上看，学生的判断、回忆、总结话语居多，而区分与核查话语非常少。

（二）序列发现

按照行为发生先后顺序，对所有话语进行了行为承继关系的矩阵化处理。结果如表3所示。其中，行表示首先发出的行为，列表示伴随其后的行为，数值表述行为发生的频次。

从表3中可以看出，不同行为之间的发生矩阵不同，如RJ行为之后出现了65次FQ行为，也就是说，学生判断以后，教师进行追问，这样的情况发生了65次。同样，FQ到RJ（即追问—判断）发生了53次。这足以说明在单元学习活动的课堂教学之中，我们通过话语分析，可以获得课堂之中的行为模型与规律。为了验证这一想法，我们利用滞后行为序列分析法对上述的话语行为矩阵进行了残差计算，计算公式为：

其中，G代表观察值，T代表期望值。xGT为观察到的数值，PG+= xG+÷x++，P+T = x+T÷x++，xGT是观测值该列数值的总和，x+T表示期望值该行的数值总和。具体的计算结果如表4所示。

表3 话语行为矩阵

表4 课堂话语行为残差表

从表4中可以看出，11种行为之间发现显著性的有18个关系对，我们根据上述的残差表，对具备显著性的关系对进行了可视化的处理，结果如图2所示。线条越粗，说明发生的概率越大，显著性越大。

图2 整体行为序列模式图

从图2中可以发现，存在着几个明显的行为序列链，如图3所示。

总结模式［见图3（a）］：典型的教师引导，学生进行总结的模式，具体的序列为：追问—重述/说明—总结。这种模式以教师启发为主，教师以追问、反复论述等话语刺激学生的认知与理解，并通过补充说明、简要概括等方式引导学生进行自我的总结与建构。

判别模式［见图3（b）］：这种模式以课堂之中简短快速的问答为主，主要表现为：追问—判断—提示—追问的循环过程，在不断的追问过程之中，促进学生高阶思维的发展。

核查模式［见图3（c）］：学生在判断的基础上进一步对自己的判断进行了深度的反思与核查，这正是发展高阶思维所必须的认知处理过程。具体表现为：追问—说明/重述—判断—核查—追问。必要的自我核查能够促进学生的认知发展以及对知识的理解和掌握。

图3 行为序列链

（三）结果讨论

1.学生话语数量的增长体现了“以学生为中心”的现代课堂特色

尽管课堂教学之中教师的发起话语以及反馈话语仍然居多，但是学生的话语有着明显的增长。说明在课堂教学过程中，教师已经开始注重学生的主体地位，并给予学生课堂中的多次表达的机会。发展学生高阶思维能力，必然要求学生主动参与到课堂活动之中，并充分表达自身的观点以及想法，充分体现“以学生为中心”的特色。

2.高阶思维的发展是在师生的互动迭代之中螺旋发展的

高阶思维是在师生的不断互动对话之中得以发展的。教师借助追问策略，不断引导学生主动逼近问题的正确认识和解决方案。教师以提出问题的方式发起了以学生为中心的课堂对话。教师提问的目的是组织和引导学生发现问题，不仅是帮助学生思考，还给学生示范如何运用程序性知识。学生的回答不仅包括低阶思维的认知过程，也有高阶思维的认知过程［13］。

3.高阶思维发展路径因内容不同出现差异性

通过行为序列分析我们发现，高阶思维发生的路径实际上并不存在既定的模式，而是会根据不同的内容出现差异性的结果。本研究就发现了三种典型的行为模式：总结模式、判别模式、核查模式。总结模式以教师为主，判别模式体现高频互动，而核查模式则体现了更精细化的认知加工处理。深度的认知处理与更精细化的信息加工是学生发展高阶能力的关键所在。所以，要有效发展学生的高阶思维能力，关注课堂之中的精细化加工是必然的选择，也是可行的策略。

4.学生高阶思维能力发展失衡

学生判断、学生回忆和学生总结话语数量明显较多，说明学生在以往常规教学之中所形成的观察解释、问题解决以及推断说理等方面表现较好，而学生区分与学生核查话语数量非常少，可推测学生在其他的能力（如批判性思维）方面表现薄弱。

五、基于评价结果的教学设计改进

基于以上的评价结果与问题，我们尝试进行课程设计迭代，以期能够整体提升学生的高阶思维能力。我们通过两种策略来解决上述能力发展失衡的问题：一是强化教师的课堂追问技巧；二是通过同侪互助的方式不断地研磨课程设计。在具体的课程之中，重点关注两类思维能力的培养：第一，注重批判性思维的培养，通过展示学生的典型错误，共同进行纠正来探索问题的正确答案。这样的试错环节不仅可以加强学生对于问题的理解，更能训练学生发现错误、驳斥他人观点的能力。第二，关注创造性思维的培养。通过展示学生提出的新方法、新方案，利用表扬或鼓励性的话语激励学生去寻找创新的可能性。

诚然，高阶思维能力的培养并非是一蹴而就的事情，它需要历经一个长期的训练过程。教育现代化要求教育评价也要紧跟现代化浪潮，针对高阶思维能力评价的现代化方式目前尚处于起步阶段，各个高阶思维能力要素之间既相互独立，又因课堂复杂情境而紧密联系。我们相信，面向教育现代化的发展目标，教师所要教会的必不再是知识的掌握，而是如何掌握知识甚至创造知识的学习习惯、思考方法、发展策略。