項目式學習促進大學生高階思維發展的實證研究

卜彩麗 陳文靜 李雯娜 宋佳音 吳茜

摘 要：發展大學生的高階思維是當前高等教育的重要目標。項目式學習作為國際公認的促進學生深度學習能力發展的教學模式，有利于培養和提升學生的高階思維。研究在明晰項目式學習促進高階思維發展內在機理的基礎上，以H大學2019級教育技術學專業本科生為研究對象，采用項目式學習教學模式，開展為期一學期的準實驗研究。研究結果發現：項目式學習顯著提升了學生的問題解決能力和元認知能力，對批判性思維的發展影響不顯著;高階思維能力與學業成就之間存在顯著正相關關系。研究促進了項目式學習在高校教學中的應用，并進一步揭示了高階思維能力與學業成就的正相關關系，為學界進一步推動項目式學習提供理論參考。

關鍵詞：項目式學習;高階思維能力;批判性思維;問題解決能力;元認知能力

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：2096-0069（2022）03-0071-07

收稿日期：2022-04-07

基金項目：河南省高等教育教學改革研究與實踐項目“高校青年教師教學能力持續提升機制的構建與實踐”（2019SJGLX010）; 2021年大學生創新創業訓練計劃省級項目“項目式學習促進高階思維能力發展的實證研究”（S202110476047） ;2021年大學生創新創業訓練計劃校級重點項目“面向深度學習的交互式教學視頻模型建構與實證研究”（01）;2021年大學生創新創業訓練計劃校級項目“深度學習視角下在線學習管理系統（LMS）的優化設計研究”（02）

作者簡介：卜彩麗（1980— ），女，河南蘭考人，副教授、碩士生導師，研究方向為深度學習、信息化教學設計;陳文靜（1997— ），女，河南商丘人，碩士研究生，研究方向為信息化教學設計;李雯娜（2001— ），女，河南平頂山人，本科生;宋佳音（2001— ），女，河南鄭州人，本科生;吳茜（2000— ），女，河南信陽人，本科生。

一、問題的提出

發展大學生的高階思維是國家一流本科課程建設的要求，也是高等教育一流人才培養的重要目標。高階思維是發生在較高認知水平層次上的思維活動和認知能力[1]。學生高階思維的發展，需要高階學習的支持，只有讓學生投入到需要運用高階思維的學習活動中，才能觸發高階學習體驗[2]。要發展學生的高階思維，就需要與之相匹配的高階教學模式。因此，創新本科課堂教學模式，發展學生高階思維，成為高等教育應對創新型人才培養需求的重要策略[3]。 項目式學習（Project-based Learning，PBL）具有真實情境性、主動性、參與性和開放性等特點，被認為是發展學生高階思維的最佳模式之一[4]。項目式學習可以確保學生嘗試問題解決、批判性對話與反思、自我監控和調節及創造性地解決問題等高階學習體驗。基于此，研究以發展大學生高階思維為目標，以教育技術學專業“教學系統設計”為課程環境，以項目式學習為觸發高階學習體驗的教學模式，采用準實驗研究方法，開展為期一學期的研究實踐，嘗試探清項目式學習影響大學生高階思維的內在機制和實際效果，以及高階思維能力與學生學業成就之間的關系。

二、文獻綜述

（一）高階思維能力

高階思維是一種以高層次認知水平為主的綜合性能力[5]，是將知識聯系、處理、轉化為經驗，以批判性、邏輯性、反思性、元認知性和創造性方式思考的一種能力[6]。布魯姆認知分類目標理論中的“分析、評價、創造”即高階思維能力，它主要解決的是劣構性問題，通過提出復雜的問題，形成一致的論點，并從批判性的角度表達自己的觀點[7]。學界當前對高階思維能力的構成還沒有形成統一的認識。蘇珊.M.布魯克哈特（Susan M.Brookhart ）等人將高階思維劃分為創造性思維、批判性思維和問題解決能力[8][9]。張浩、吳秀娟等人認為高階思維能力應包含元認知能力、問題解決能力、批判性思維、創造性思維[10]。本研究主要關注高階思維能力中的批判性思維能力、元認知能力和問題解決能力。

（二）項目式學習促進高階思維能力發展的相關研究

一方面，項目式學習能夠促進學習者核心知識建構和學習質量的有效提升。德布拉.K.梅耶（Debra K.Meyer）等人認為項目式學習在發展學生高階思維能力方面效果顯著[11]。另一個研究團隊通過項目式學習對學生學業成就影響的元分析發現，項目式學習對學生的學習成績有中等甚至較大的積極影響[12]。單美賢、董艷等人在 “UI及交互設計”課程教學中，采用基于項目式的同伴在線協作學習活動，研究結果發現項目式學習有助于協作學習質量的提升以及學生對知識的理解和應用[13]。伊利亞斯尼.里夫達（Eliyasni Rifda）和凱內迪.阿里.基斯瓦托（Kenedi Ary Kiswanto）等人的實證研究表明混合學習和項目式學習相結合的學習模式可以提高學生的高階思維能力和學生學業成就[14]。另一方面，項目式學習有助于學習者高階思維能力的發展。格雷斯.W.穆納（ Grace W. Muna）在印第安納大學高等分析化學課程中的實證研究發現，項目式學習顯著提升了學生的批判性思維水平[15]。所羅門.格溫（Solomon Gwen）認為基于項目的學習在幫助學習者發展元認知、批判性思維和問題解決能力這一方面具有較大的作用[16]。

以上研究表明，國內外學者在項目式學習促進高階思維發展方面已經做了較豐富的研究，但研究中還存在以下不足：第一，項目式學習促進高階思維在理工類、實踐型課程中的研究中較多，而在偏理論的文科類相關課程中的研究較少。第二，現有研究對項目式學習促進高階思維能力發展的內在機制缺乏探討和深度剖析，需要進一步加強研究深度。基于此，本研究的研究問題是：（1）項目式學習如何促進本科生高階思維能力的發展？（2）項目式學習能否促進本科生高階思維能力的發展？（3）高階思維能力與學生學業成就之間是否有相關關系？

三、項目式學習影響高階思維能力發展的內在機制

項目式學習以真實問題情境貫穿始終，以小組協作探究與問題解決為主要活動形式，以項目作品輸出為主線驅動。總體而言，真實的問題情境能夠使學習者進行持續的探究、增強學習動機，挑戰性的問題能夠培養學生的問題解決能力;在小組協作交流中學習者進行認知加工，形成認知沖突，能夠促進批判性思維的發展;而批判性思維是自我導向、自我約束、自我監控和自我反思的思維，有助于學習者元認知能力的提高。通過項目式學習，學習者可以成為更好的研究人員和問題解決者[17]。

研究從批判性思維能力、問題解決能力和元認知能力三個方面闡明項目式學習促進高階思維能力發展的內在機制，具體如圖1（見下頁）所示。

批判性思維能力是以提出問題為起點，以獲取信息、分析推理為過程，以做出有說服力的解答為結果[18]。項目式學習的實施首先需要依據現實背景下存在的問題，提出問題、確定選題，在此過程中，學習者的求知欲增加，開始尋找問題的真相;分析問題、制訂方案，小組對項目作品和方案進行持續的探究;多渠道收集信息，將知識系統化分析、推理、論證和批判，成員之間以更加開放的思想看待問題，達成項目方案的共識，形成項目作品，最終學習者的批判性思維能力得到提升。

問題解決能力和批判性思維能力兩者之間存在相似性，最終目的都是增強人們處理真實問題的能力[19]，問題解決能力指向的目標更加具體，以解決問題為主。項目式學習以真實問題情境貫穿始終，能夠引導學習者關注有意義且與經驗密切相關的事情，增強學習動機，提高學習者問題解決的積極性;而問題的表征能夠使學習者對問題的邏輯思路有一個整體的理解，便于項目計劃的制訂;在項目持續探究過程中，學習者進行新知識的習得并應用遷移知識，分析、推理問題要注重策略的選擇和應用，多途徑尋找解決方案，最終達到認知能力和非認知能力的提升。

元認知能力指學習者了解自身已有的認知能力和對自身的認知管理，是對學習活動進行計劃、監測和調節的過程。項目式學習以項目作品輸出為主線驅動，學習者需要明晰已有的認知與最終項目作品需要之間的差距，在問題解決過程中進行項目計劃的制訂、學習策略的改進、方案的反思與修正，進行知識的自我加工、調節與監控;而項目成果和學生的學習效果最終通過多樣化的評價策略來評判，包括組間互評、組內互評、教師評價和自評。

四、研究設計

（一）研究對象

本研究以H大學2019級教育技術學專業學生為研究對象。在先驗知識上，他們已然具備了一定的專業基礎知識，對于專業性質、專業發展歷史、專業理論基礎和發展方向有著較為清楚的認識。在能力與思維上，作為新時代大學生，他們接受新鮮事物的速度較快，思維敏捷，學習能力也較強;但在以往學習經歷中，以教師為中心的教育活動導致他們不善于自我計劃、主動思考。因此對于大學生而言，批判性思維能力、元認知能力以及問題解決能力亟須提升和培養。

（二）研究環境

本研究主要采用線上與線下“混合式學習+項目式學習”相結合的教學模式，線上的學習主要通過學習通平臺和QQ群進行。學習者主要通過專門的軟件平臺來查看教師發布的作業、視頻及文本資料，并在該平臺上記錄學生的各方面表現情況，如討論次數、測驗成績、與其他學生互動次數、任務完成進度以及小組作業得分情況。此外，學習者還可通過QQ群推進小組項目任務的共同探究、協作問題解決等交互活動。

（三）研究過程

1.研究準備

在開始授課前，研究者對被試學生進行了先驗知識水平測試和DISC性格測試（人格測驗，用于測查、評估和幫助人們改善其行為方式、人際關系、工作績效、團隊合作、領導風格等），依據“組內異質，組間同質”原則將學生以5～6人為一組分為若干小組，每組根據個人情況分配不同的角色。同時教師向每個小組提供3個項目類型，分別是1節課、1個微課和1個課程，每個小組選擇一種教學設計類型作為本課程的結課項目。教師將整個課程分解為6個單元，分別是學習者分析、學習需求分析、學習內容分析、教學目標的闡明、制訂教學策略和教學評價，每單元都有相應的項目作品，而課程的最終結課作品是利用這6個單元所學的知識進行創作。

2.研究實施

每個章節學習前期，教師會先根據小組所選擇的教學系統設計類型設計相應的真實情境，引導學生進入真實情境，通過所學知識解決真實問題。學生在課前利用云平臺中教師提供的課前自主學習內容和課前任務進行新知學習，自學任務結束后，教師將會進行課堂教授，主要是講授本章重難點部分以及解決一些學生在自學過程中存疑的地方。之后，教師會對學生課前學習情況進行測試與反饋，并拋出問題引導學生將所學知識遷移到問題情境中，組織學生進行課堂頭腦風暴活動并在班級進行分享，促進學生知識建構。

在每一章節內容全部完成之后，教師將發布項目作業，學生需要以小組形式在課后進行討論、溝通與交流，組內協作完成項目作品并提交至云平臺。待所有小組提交任務之后，教師將會開啟組間互評和組內互評功能，并提供一個評價標準，學生將會對自己組員的表現以及其他小組的作品進行評價，下次上課時，教師將會對表現優秀的小組作品進行展示與點評，為其他小組樹立榜樣。一個章節完成之后，教師將會組織學生撰寫學習反思，學習者記錄本章的收獲與體會，隨即開展新的章節、新的情境項目。在所有章節學習完成后，教師會在學期結束的時候組織學生進行期末測試，檢驗學生本學期的學習成果，收集學生的課程成績。結合本研究所實施的教學過程和相關理論基礎，設計出針對高校學生的項目式教學流程圖，如圖2所示。

（四）研究工具

本研究主要采用準實驗研究設計，同時輔以文獻研究法和問卷調查法作為本研究的數據收集方法。分別在研究開始和結束對被試者發放3個高階思維能力量表，收集高階思維能力前后測數據，利用SPSS 22.0軟件對學生高階思維前后測結果進行配對樣本T檢驗，以此來驗證項目式學習對于高階思維能力的促進作用，在此基礎上對高階思維能力與學業成就進行雙變量相關性分析，探尋高階思維與學業成就之間的相關性。下面將對本研究中使用的研究工具進行詳細介紹。

1.批判性思維能力量表

本問卷主要包括兩個部分：第一部分調查學生的基本情況;第二部分是學生批判性思維能力現狀分析，分為尋找真相、系統化能力、開放思想、批判思維的自信心、分析能力、認知成熟度和求知欲共7個維度，共有 70個題目，采用了李克特6級量表記分，并運用部分反向提問的方式，以此來提高問卷的信度和效度。研究主要參考了國外較為成熟的加利福尼亞批判性思維量表，它是國際上測量批判性思維的一種主要工具。

2.元認知能力量表

本問卷主要包括三個部分：第一部分是調查學生的基本情況;第二部分是學生認知知識維度現狀分析，分為程序性知識、陳述性知識和條件性知識3個維度，共有18個題目;第三部分是認知管理維度現狀調查，分為計劃策略、信息管理策略、監控策略、矯治策略、評價策略5個維度，共有35個題目。量表采用李克特 5 級量表記分，為了確保問卷的信效度，研究主要參考了由喬治·施勞（George Schraw）和雷恩·斯珀林·丹尼森（Rayne Sperling Dennison）設計的元認知意識量表。

3.問題解決能力量表

本問卷主要包括兩個部分：第一部分是調查學生的基本情況;第二部分是學生問題解決能力現狀分析，分為本科生問題解決的態度、采用的方法和策略以及學生問題解決的品質3個維度，共有 30個題目，采用李克特 5 級量表記分，并運用部分反向提問的方式，以此來提高問卷的信度和效度。為了確保問卷的信效度，研究主要參考了我國臺灣地區學者黃茂在、陳文典的問卷。

（五）問卷信效度分析

研究伊始需要分別對3個問卷的信效度進行初步分析，問卷的信效度分析是數據分析的必要前提。經分析檢驗可得：問題解決能力、元認知能力和批判性思維能力3個量表的克隆巴赫α系數分別為0.853、0.947、0.773，均大于0.7，說明3個問卷的信度均良好。3個量表KMO值分別為0.751、0.704、0.610，均大于0.6，且巴特利球形檢驗顯著性均為0.000，小于0.05，說明3個量表非常適合因子分析且顯著性高，旋轉后成分矩陣效度良好。綜上，3個問卷信效度均為良好，均可生成有效數據。

五、研究結果

（一）學生高階思維能力的變化

1.批判性思維能力前后測分析

為了檢驗學生批判性思維能力的變化情況，本研究將學生的批判性思維能力前后測得分作為變量，對其進行配對樣本T檢驗，以了解學生批判性思維能力變化的顯著性。如表1所示，被試學生的批判性思維能力后測數據均值為287.44，前測數據均值為284.92，后測數據相較前測數據來說有了提升，表明被試學生經過一學期的項目式教學，批判性思維能力有所改善，但顯著性Sig.值為0.379，大于0.05，證明該能力的變化較小，不存在顯著性差異。本研究認為，學生的批判性思維是學生認識世界和改造世界的一種相對固化的思維方式，且被試學生的批判性思維能力以較低水平持續了多年，因此在短時間內難以發生明顯轉變。

2.元認知能力前后測分析

為了進一步檢驗學生元認知能力的變化情況，本研究將學生的元認知能力前后測得分作為變量，對其進行配對樣本T檢驗，以了解學生元認知能力變化的顯著性。如表2所示，被試學生的元認知能力后測數據均值為186.71，前測數據均值為181.15，后測數據均值高于前測數據均值，表明被試學生在該能力方面有所提升，且表中顯著性Sig.值為0.043，小于0.05，以上數據表明，項目式學習可以明顯提高被試學生的元認知能力。

3.問題解決能力前后測分析

為了進一步檢驗學生問題解決能力的變化情況，本研究將學生的問題解決能力前后測得分作為變量，對其進行配對樣本T檢驗，以了解學生問題解決能力變化的顯著性。如表3所示，被試學生的問題解決能力后測數據均值為108.08，前測數據均值為105.63，后測數據均值高于前測數據均值，表明被試學生的問題解決能力有所提高，且表中顯著性Sig.值為0.040，小于0.05，即學生的問題解決能力在項目式學習實施過程中得到了顯著提升。

（二）學生高階思維能力與學業成就的相關性

為檢驗學生高階思維能力與學業成就的相關性，我們將對每位被試的后測高階思維能力均值和期末考試成績進行雙變量相關性分析，得到一個相關性表格，數據結果可以判斷出高階思維能力與學業成就是否有顯著相關性。

結果如表4（見下頁）所示，被試學生的后測高階思維能力與其學業成就之間的相關性系數p值為0.336，且顯著性Sig.值為0.049，小于0.05，表明學生的高階思維能力與其學業成就之間的相關性在0.05級別上呈現顯著正相關性，這就意味著學生的高階思維能力將會直接影響其學業成就水平。

六、結論與展望

綜觀國內外有關項目式學習的已有研究，我們可以深切體會到：項目式學習已成為21世紀教學模式新風尚，成為推進學生深度學習的重要教學模式。本研究在探明項目式學習促進高階思維能力的內在機制基礎上，形成了由課前、課中和課后三部分組成的項目式學習框架，開展了以提升學生高階思維能力為目的、以項目式學習為路徑的實踐探索。研究表明，項目式學習促進了學生的元認知水平和問題解決能力的提升，對批判性思維能力的發展沒有顯著性影響。同時研究發現，學生的高階思維能力與其學業成就之間存在著顯著正相關，即學生的高階思維能力越強，學生的學業成就水平越高。因此，高階思維能力可以正向預測學生學業成就，且項目式學習可以作為提升高校學生高階思維能力的重要教學模式。

學生高階思維能力的提升是一個緩慢、長期且持續的過程，不可能一蹴而就。雖然取得了一定研究成果，但是限于研究周期和實驗條件的限制，本研究還只是一個初步探索。未來研究會采用基于設計的研究范式，開展實驗周期更長、反復修改和迭代的實證研究，進一步深度探索項目式學習促進高階思維發展的內在機理和應用成效，形成項目式學習在偏理論性的文科類課程應用中的具體可操作性的教學模式，從而推進項目式學習在高等教學中的廣泛應用，切實發展學生的高階思維，培養為本科一流人才賦能增效。

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（責任編輯 孫志莉）

An Empirical Study on Project-based Learning

to Promote Higher-order Thinking among College Students

Bu Caili，Chen Wenjing，Li Wenna，Song Jiayin，Wu Xi

（Department of Education，Henan Normal University，Xinxiang，Henan，China 453000）

Abstract： Developing higher-order thinking among college students is an important goal of current higher education.Project-based learning，as an internationally recognized teaching model that promotes the development of students’ deep learning ability，is conducive to cultivating and enhancing students’ higher-order thinking.Based on the clarification of the intrinsic mechanism of project-based learning to promote the higher-order thinking，this study conducts a semester-long quasi-experimental research using the project-based learning teaching model，with 2019 undergraduate students of Educational Technology at University of H as the research subjects.The study finds that，while project-based learning can significantly enhance students’ problem-solving and metacognitive skills，it has no remarkable effect on the development of critical thinking;that there is a significant positive correlation between higher-order thinking skills and academic achievements.The study promotes the application of project-based learning in higher education，and further reveals the positive correlation between higher-order thinking skills and academic achievement，which can provide theoretical references for academics to further promote project-based learning.

Key words： project-based learning;higher-order thinking skills;critical thinking;problem-solving skills; metacognitive ability