高階思維培養取向的信息技術有效應用評價指標體系研究

魏俊杰 魏國寧 解月光

[摘要]文章在認識到高階思維能力培養和高階學習的關系前提下，通過對信息技術有效支持高階學習的應用特點和數學學習活動中高階思維能力的外顯特征的研究，嘗試以數學學科為例，建立了高階思維能力培養取向的信息技術有效應用的評價指標體系。

[關鍵詞]高階思維能力；高階學習；信息技術有效應用；評價

[中圖分類號]G40-057[文獻標識碼]A[論文編號]1009-8097(2012)01-0029-05

新課程改革鮮明地提出了以學生發展為本的教育新理念，不僅關注學生知識的習得與積累，更關注人的創新精神和實踐能力的培養，關注人的可持續發展能力及學習方式的完善。高階思維能力正是在審度當今知識時代特點和綜合把握人才素質結構變化研究的基礎上被提了出來。與此同時，新課程強調信息技術在教學過程中的應用，要求信息技術與學科教學整合，為學生的學習和發展提供豐富多彩的教育環境和有效的學習工具。信息技術如何應用才能更好地促進學生的學習和發展，尤其是符合當今知識時代對人才素質結構要求的高階思維能力的發展，值得進行深入探討。

一、高階思維能力培養與高階學習

對于高階思維能力的理解，影響較大的是本杰明·布魯姆(Bloom，1956)及羅伯特·加涅(Gagne，1985)等人的學習理論。其中，Bloom等人(2001)對認知教學目標進行了分類，他們把認知發展水平按層級秩序分為六個層級：知道、領會、應用、分析、評價和創新。每個層級都有特定的意義和行為特征(具體可見表1)，在這些水平層級中，分析、評價和創新類教育目標指向高階思維，即如果在教學中注重發展這些層級目標，往往有利于學生高階思維能力的發展。國內學者鐘志賢在此認識的基礎上將高階思維能力定義為“發生在較高認知水平層次上的心智活動或認知能力”，并結合知識時代對人才素質結構要求的分析將其分為創新、問題求解、決策、批判性思維、信息素養、團隊協作、兼容、獲取隱形知識、自我管理和可持續發展十種能力。與此同時，他指出高階思維能力的培養需要高階學習支持，而高階學習是高階思維能力發展的平臺或途徑。

所謂“高階學習”是一種需要學習者運用高階思維的學習活動，這種學習是有意義的學習，屬于建構主義學習模式，主要包含主動的、意圖的、建構的、真實的和合作的五個特性。這五個特性不是孤立的，而是協同的、共生的，是相互作用和相互依存的。那些能融合各種基本特性的學習活動，要比那些孤立運用某個特性的學習活動，更能產生較好的高階學習效果。此外，在這五個特性中，除了“真實的”這一特性是針對教師創設信息化學習情境來說之外，其他四個特性主要針對學生在學習過程中的表現。

總之，促進學習者的高階思維能力發展，根本的途徑就是支持學習者進行高階學習，為此，師生雙方都要努力使得教與學過程中體現出高階學習的五個特性，信息技術應用也應促進教與學在最大程度上符合這五個特性。對于高階思維能力培養取向下的信息技術有效應用評價來說，高階學習五大特性在教與學過程中的體現程度可以作為一條主線。

二、信息技術有效支持初中數學高階學習的應用特點

在信息化教學過程中，教師是教學方案設計、信息技術平臺及支撐資源的選擇、教學實施及評價的主體，起著支配性的作用，其中教學設計是否科學、可操作，教學資源是否充分、適切、教學情境是否真實往往決定了最后的教學效果，進而影響到學生的學習和發展：而學生作為學習的主體，其綜合能力得到發展是一切教育教學工作的終極價值追求，其學習效果是檢驗教師教學有效程度的最好標準，也是保障學生綜合能力(尤其是高階思維能力)得到發展的重要前提。

因此，本文將結合高階學習五個特性和數學學習活動中高階思維能力的外顯特征，從教和學兩條線對信息技術有效支持初中數學高階學習的應用特點進行分析，具體如下：

1.信息技術在有效支持教師教學方面的應用特點

為了有效支持學生的高階學習，教師不僅需要在課前精心進行教學設計，還需要在教學實施時貫徹好教學設計預案，并具備較好的課堂駕馭能力(在信息化教學中對信息技術的駕馭能力是其重要組成部分)。

在教學設計過程中，一方面，應該了解Bloom的認知目標分類與高階思維的關系(見表1)，并有意識地設置分析、評價、創新類教學目標；另一方面，應注重圍繞高階學習的五個特性，準確定位和發揮諸要素的角色和效力，尤其是信息技術在資源配置、學習情境創設、評價反思、互動交流等方面的優勢，為其后的課堂教學實施做好準備。

其中，在學習情境創設方面應體現高階學習的“真實的”這一特性。這主要是由于高階學習的任務是復雜的和劣構的，只有給學習者提供真實的學習情境，才能使學習者更容易理解所學，并將其所學有效地遷移到新情境之中解決新問題，培養學生對解決復雜、劣構問題的興趣。具體來說，一個真實的學習情境應滿足以下特點：

(1)自然生動、貼近學生生活實際。只有當所創設的情境與學生的生活經驗相符合時，才能激起學生的生活體驗，使他們從各自的生活背景出發，迅速投入到情境中，準確地體驗和理解所學知識。因此，可以將知識點包含在日常的生活事例中，讓學生從中發現數學現象和規律，從而既學到了知識，也學到了應用知識去解決生活問題的方法。例如，在設計“軸對稱”一節時，可以事先收集一些諸如蝴蝶、京劇臉譜、建筑等方面的圖片、動畫或視頻，在課堂實施時投影出來，使學生對現實生活中的軸對稱產生直觀的認識。

(2)新穎有趣、順應學生心理需求。創設情境的目的之一在于激發學生的興趣，促使學生全身心地投入到學習活動中。故所創設的情境就應該符合學習者的心理特征，突出趣味性，使學習者在輕松愉快的氛圍中習得知識，形成能力，完善人格。為此，用探究式等新的教學模式替代傳統灌輸模式是必要的，例如在統計與概率部分，可以讓學生進行城市交通的調查探究，在采集了大量相關數據之后，學生可以充分利用計算機平臺所提供的統計分析軟件，如Excel，來幫助自己得出探究結論并提出合理化的建議，使學生從“聽數學”轉變為“做數學”。但有一點需要特別注意：任何情境在初始出現時都是新鮮的、有趣的，如果重復次數太多，同樣會使學生生厭。

(3)信息豐富、給予學生思考空間。創設情境應能促進學生思考，為此教師需要提供蘊涵豐富信息量的支架，以便于學生從不同角度進行學習；同時應能給予不同程度的學生適合自己的學習內容及相關資源。例如，在學習《勾股定理》時，可以給學生提供一個“幾何畫板”軟件，并告知該軟件的使用方法，讓其在該學習平臺上制作一個動態變化的直角三角形，通過主動探究逐步加深對直角三角形三邊關系的認識、理解和應用。對于學有余力的學生可以鼓勵他們探究銳角三角形、鈍角三角形兩短邊平方和與最長邊平方的關系。

在教學實施階段，可以觀察學習情境的創設是否真正符合了以上特點，以及教學設計中擬定的技術利用點是否都有

信息化資源支持，并較好達成預設目標。當然，如果教師還能熟練駕馭信息技術并有效地指導、啟發、調控學生的學習進度，將使信息化資源等因素更好地發揮其應有的效用。

2.信息技術在有效支持學生學習方面的應用特點

高階學習除了要求學習情境是真實的之外，還要求學生在學習過程中體現出主動的、意圖的、合作的和建構的特點。信息技術在有效支持學生學習方面的應用特點如下。

(1)主動參與方面

所謂“主動”有兩層含義：①不靠外力促進而自動，發自內心的；②能夠由自己把握，有目標有想法，掌握主動權。高階學習應是學生自身有進行某方面學習的需要，從而在學習過程中表現積極，并對自身的學習過程和學習結果負責。信息技術有效支持學生主動參與學習的前提應是學生喜歡老師利用信息技術手段授課，從而一旦開始學習，就會集中精力，認真聽老師講解，在學習活動中積極操作學習對象(如在“空間與圖形”部分可能用到的幾何畫板、三維圖形軟件等)，與老師創設的學習情境和提供的學習資源產生互動；學習遇到困難或者老師提問時，可以分別通過相關平臺的提問功能和發帖、留言等各種交流工具，或者主動舉手示意的方式，積極主動發表與所講知識點相關的見解。

(2)目標導向方面

高階學習的意圖特性要求學習者在計算機支持的學習環境中帶著問題來開展學習，即一切努力都是圍繞某一目標而進行的，而不是漫無目的的，它具有以下特征：

1)有明確的學習目標。為了取得最佳的學習效果，而對學習活動進行計劃、對學習過程進行監察、對學習結果進行評價、對學習活動進行調節。進一步來說，就是它會不時地檢查實現目標的情況，一旦發現表現與目標不一致，就會對學習策略等進行檢討、反省和調整，如此循環往復直至達到學習目標。

2)在學習過程中，尤其是面對復雜的學習任務時，善于運用各種已經存在或者潛在的學習資源，并能夠評估信息資源的可靠性，不會不經思考地附和他人的意見，并能綜合運用這些信息及時有效地完成學習任務。

(3)互動合作方面

在學習過程中，圍繞一個共同的問題或任務建立一個學習共同體開展合作學習，往往能產生1+1>2的效果，是學生習得知識、形成能力和完善人格的一條有效途徑，在更好、更快解決復雜和劣構問題的同時，也能收獲人際交流等各種能力。筆者認為，無論是學生開展基于網絡的協作學習，還是在普通多媒體教室環境下的小組討論，學生在信息技術環境下都應有如下表現：①有興趣與他人合作；②合作過程中能及時、積極地表達觀點，并有獨到見解；③能對他人的觀點進行積極反思，愿意提供反饋信息；④最后能在有多種合情思路的情況下，對小組內產生的各種思路、方法、策略進行比較。選擇出最佳的方法或結論。當然，對于基于網絡的協作學習，信息技術的作用會顯得更為突出，例如小組成員可以利用聊天室、QQ、MSN、BBS、Blog等交流觀點；可以訪問校園網及Internet，從中搜尋各方面的資料；將小組研究的成果發布在班級的網絡平臺上，開展深層的自評和互評等。

(4)經驗建構方面

所謂“建構”即在已有知識基礎上，學生通過分析、評價、反思和創新而不是簡單的記憶、粘貼、復制，在腦海中生成意義，并內化為屬于自己的知識。在具體學習時可圍繞一個數學問題通過網絡收集的方式提取有關素材，通過實驗、觀察、類比、聯想、交流和討論等方式對相關素材進行分析、研究和對比，最后歸納、綜合甚至創新，實現意義建構。

相對于其他學科，數學學科有著數形結合、數學建模等獨特思想以及對抽象思維、邏輯推理等能力的特殊要求，使得高階思維能力在經驗建構時有著獨特的外顯特征：

①思維的起點靈活，能從與問題相關的各種角度和方向去考慮，達到能運用多種方法來解決問題，而且這些方法在質上是各不相同的；

②心理轉向比較容易，從正向思維轉為反向思維時表現自如，特別是對概念的正反關系的認識，公式的正反運用，定理與逆定理的使用上；

③不受常規思路的限制與束縛，富于聯想，在解題時主動聯系數學的不同分支、其他學科以及生活實際，從中提煉數學問題。將抽象的問題化為數學模型，進而產生創造性的解題方法。

三、初中數學課堂有效應用信息技術的評價標準設計

基于以上研究，筆者設計了高階思維能力培養取向的初中數學課堂有效應用信息技術的評價標準(見表2)。

1.維度的劃分

基于對本文第二部分的認識，該評價標準將從教師和學生兩個角度來考察，并確立了“教”和“學”兩個維度。對于“教”，一級指標主要考察教學前的教學設計情況和課堂實施情況，旨在考察教師有沒有培養學生高階思維能力的意識以及為此在課前的準備情況和課中的實施情況；對于“學”，一級指標考查學生學習過程是否體現高階學習的特點。

2.指標項的確定

教師部分，教學設計考察了“教學目標”和“教學過程”兩項。“教學目標”側重看教學設計中教學目標模塊是否包含了分析、評價、創新之類的字眼，考察教師是否有明確的意識或潛意識里有培養學生高階思維能力的意向；“教學過程”考察是否設置了有助于培養高階思維能力的環節，例如互動合作、綜合練習和反思評價等。教學過程實施部分側重考察教學設計預設環節是否較好完成，考慮不同模式有著不同的教學流程，而無論什么環節都會不同程度涉及學習情境的創設和信息化資源的應用，因此設置了“學習情境創設水平”和“教學資源支持水平”兩項指標。學生部分，依據本文第二部分的研究將“主動參與程度”、“目標導向程度”、“互動合作程度”和“經驗建構程度”作為了二級指標，具體評價期望標準從每一方面下的具體分析中獲取。

3.權重分配

確定指標權重的方法很多，有層次分析法、回歸分析法、專家法等，由于本研究旨在引導廣大中小學教師認識到怎樣的課堂能較好地促進學生的高階思維能力發展，權重的作用則在于使教師明晰各指標的重要程度不同，因此，筆者最終確定采用應用最為廣泛的專家法。

具體來說，由包含教育技術專業教授及講師、碩士研究生及中學老師等在內的10人組成的專家組，采用求同存異、少數服從多數、核心領域專家數據為主要參考的原則，最終得出了兩個維度及其各級指標的具體權重，詳見表2。

求同存異，是指不因個別分歧而影響主要方面達成一致。它的存在原因有：①研究目的旨在能讓讀者明晰各指標的相對重要程度，而非絕對重要程度；②避免最終各指標權重出現小數。以“學習過程”下屬的4個指標為例，由于4個指標有60分的權重可供分配，因此，只要專家數據在某一指標的差別在5分以內，視5的公倍數為代表值(如10、15等)。

對于“少數服從多數”的原則的處理，以一級指標的權重分配為例，專家數據中出現了兩種情況：①教學設計15，教學實施25，學習過程60；②教學設計10，教學實施30，學習過程60。10位專家中有8位選擇了第一種分配方式，2位選擇了后者。最終確定選擇第一種分配方式。

對于“核心領域專家數據為主要參考”原則，所謂“核心領域專家”即學術水平最高、實踐經驗最豐富的專家，該專家的數據對最終權重分配方案的確定影響最大。在本研究中，教育技術專業教授為核心領域專家。

結束語

本文通過對信息技術有效支持高階學習的應用特點和數學學習活動中高階思維能力的外顯特征的研究，嘗試建立了一個高階思維能力培養取向的初中數學課堂有效應用信息技術的評價標準。高階學習的五個特性的發生僅是培養高階思維能力的基礎，不能體現這五個特性的信息化課堂教學往往不可能使學生的高階思維能力得到有效培養。本研究的不足之處在于對學生高階思維能力發展的觀察指標的設計還不夠充分，有待于進一步的研究。

作者簡介：魏俊杰，東北師范大學理想信息技術研究院，在讀碩士，主要從事計算機教育應用研究。

收稿日期：2011年10月26日

編輯：小西