指向高階思維能力培養的小學創客教學策略研究
——以“智能車燈系統”為例

蘇凰文 福建省廈門市湖里第二實驗小學

隨著人工智能技術的迅猛發展，低階認知技能如記憶、復述、再現等已經逐漸被機器代替。與此同時，高階思維能力則扮演著至關重要的角色。在數字時代，高階思維能力的有效培養已成為創客教育面臨的新挑戰與新任務。本文以“智能車燈系統”為例，探討高階思維能力的培養策略，旨為在創客教學有效培養高階思維能力提供有價值的參考。

●小學創客教學中高階思維能力培養現狀

目前，我國小學階段的創客教學仍然存在重技術、輕思維的傾向，教學的重點通常集中在技術的操作示范和軟硬件知識的傳授上，忽視了激發學生的決策能力和批判性思維等高階思維能力。此外，部分教師培養學生高階思維能力的意識較為欠缺，在創客教學中通常采用統一步調的方式按步講解，缺乏個性化和多樣化的教學方式，無法滿足學生的個性化學習需求，對高階思維能力的培養沒能提供足夠的助力。筆者通過文獻研究發現，在小學創客教學中培養高階思維存在培養目標分散的問題，當前的培養目標主要集中在工程思維、批判性思維、計算思維、設計思維和創造性思維等單一的高階思維能力上，這種點狀培養方式并不利于高階思維能力的循序漸進發展。導致這種情況的原因之一是對高階思維及高階思維能力的內涵與關系缺乏清晰的認識，導致無法明確高階思維能力的產生機制，進而影響高階思維能力培養策略的建立。

●高階思維和高階思維能力的內涵與關系

鐘志賢教授指出，高階思維是發生在較高認知水平層次上的心智活動或較高層次的認知能力，如分析、綜合、評價。而高階思維能力是以高階思維為核心，解決劣構問題或復雜任務的心理特征。[1]具體來說，高階思維能力包括問題求解能力、決策能力、批判性思維能力和創造性思維能力，它們是綜合運用分析、綜合和評價思維的能力，如下頁圖1所示。由此可見，高階思維能力并非孤立存在，而是以高階思維為核心的多種能力的綜合。

圖1

高階思維與高階思維能力之間存在著緊密的關系（如圖2）。首先，高階思維是高階思維能力的核心，而高階思維能力則是高階思維在行為上的外顯體現。其次，劣構問題是促進高階思維能力外顯的關鍵因素。因此，筆者認為在創客教學中，調動學生的高階思維來解決劣構問題是培養學生高階思維能力的主要策略。

圖2

●基于劣構問題的高階思維能力培養策略

1.基于真實情境，設計劣構問題

在日常生活中，人們面臨的問題大都是非良構問題。在解決非良構問題的過程中，目標的數量很難清晰界定，有利于解決者的信息通常也是不完整的、不正確的和模糊的。[2]因此，在小學創客教學中，教師應挖掘真實生活中的劣構問題，且這些問題涉及的目標、條件、路徑至少有一個維度指向不一，這樣才能有效激發學生的探究欲望，并調動多種認知思維以建構問題空間。

以“智能車燈系統”單元為例，許多新手司機在面對惡劣條件時常常不知道應該使用何種車燈。這個問題可以被視為劣構問題，因為它包含了多個目標、條件和路徑。例如，在遇到大雨等惡劣天氣時，司機需要根據相關交通條例啟用不同的車燈組合來確保行車安全，這就使得車燈使用問題成為一個典型的劣構問題。同時，為了更好地幫助學生建立經驗支架，教師使用“腳本撰寫”和“角色扮演”的策略幫助學生彌補經驗。在編寫情境腳本時，學生需要激活已有的記憶以及展開想象編寫情境腳本，并在安全的環境下（停車熄火狀態）進行角色扮演與視頻拍攝，最終形成的視頻將作為課堂導入使用，幫助全體學生更好地了解劣構問題。

2.基于不同目標，設計動態任務

在傳統教學中，雖然教師設計了開放性的任務，但通常采用統一步調的教學方式，無法滿足學生的個性化學習需求。因此，筆者通過預設多個目標，并利用問卷平臺的邏輯跳轉功能設計動態任務，以滿足學生差異化的學習需求。例如，在設計“智能車燈系統”時，為了滿足學生的個性化學習需求，筆者在問卷的多選題選項中設置了“雨天智能車燈”和“晴天智能車燈”兩個目標任務，每個任務對應的限制條件和難度各不相同，并且利用選項的“邏輯跳轉”功能，實現當學生選中不同目標任務時，自動跳轉不同的學習內容。如果學生選中雨天智能車燈，則會跳轉顯示“不同能見度情況下應該開啟哪些車燈”“這些能見度的閾值應該設置為多少”等問題；如果選擇晴天智能車燈，問卷就會跳轉顯示“進入隧道時應該開啟哪種車燈”“夜間行車時應該開啟哪種車燈”等問題。

設置動態任務以滿足學生個性化的學習需求與“促進每個學生發展，提高每一個人的生命質量和價值”的教育本質是一致的，是以“學習者為中心”的教育范式下的必然要求，也是我國推進教育現代化的重要方向之一。[3]教師基于對情境和劣構問題的預判，以學生的認知水平為基點，靜態預設多個學習任務。同時，運用邏輯跳轉設計動態任務，促進學生在差異化學習環節中的動態生成。動態任務的設計，為信息技術賦能異步教學提供了實踐思路，促進教學流程的創新，避免統一步調教學中“思維定勢”問題的產生，有效提升了學生的自我規劃能力、決策能力和批判性思維能力等高階思維能力。

3.基于價值沖突，設計辯論活動

設計辯論活動是提升學生的高階思維能力的一種有效方式。在辯論中，學生經常會遇到認知沖突，而這種沖突會促使他們不斷質疑和思考。在一個寬松和諧的環境中進行辯論，學生能夠調動高階思維，從而更好地思考和輸出自己的觀點。教師在課堂中引入具有價值沖突的問題，以促使學生產生認知沖突，并引導他們圍繞這個沖突點展開自由辯論。例如，在課堂教學中，可以設計和組織關于“下雨天是否應該打開危險報警閃光燈（雙閃）”的辯論活動。學生在辯論中學會理性思辨、接納他人觀點，在深化批判思維的同時也提升了規則和安全意識。

辯論活動可以有效培養學生的高階思維能力，將思維外顯化。學生通過參與辯論，不斷分析、評價和綜合各種觀點，努力達成價值共識，有效促進高階思維能力的發展。同時，在辯論中學生能學會辯證地看待生活中的問題，深刻認識到遵守社會各項規章制度的重要性，從而有效促進良好信息社會責任的養成。

4.基于數字時代，設計具身體驗

隨著數字時代的到來，創客教育的育人時間和空間不斷擴展，協同育人已經成為數字時代的一種教育新形態。在這種新形態下，高階思維能力的培養不應該局限在課堂教學中，而應積極開展課外具身體驗活動，引導學生與真實環境互動，并通過感知動作深化對學習內容的完整認知，有效促進學生高階思維能力的發展。

例如，在課中作品展示時，筆者將學生的作品設計思路以及展示環節拍攝成視頻，并將其插入到美篇中，分享至班級群。課后，布置兩個實踐作業：①作為小小設計師，使用美篇視頻，向家長介紹自己設計的智能車燈系統。通過視頻，家長可以直觀了解學生的設計思路，為與學生深入交流建立良好的認知基礎。②作為小小設計師，走進汽車4S店、維修店等，請教亮度傳感器、濕度傳感器的安裝位置以及相關工作原理，同時交流與暢想未來智能車燈的其他應用場景。在創客活動中創設具身體驗活動，引導學生在與領域專家等的多元互動中，具身認知學科知識，發展高階思維能力，形成完整的認知系統。

●結束語

高階思維能力是一種綜合能力的具體體現，對其的培養不應局限于特定的高階思維能力，也不能忽視低階思維在其中的作用。在培養高階思維能力時，應以解決劣構問題為中心，通過設計動態任務，滿足學生差異化學習需求。同時，引入有價值沖突的辯論活動，培養學生的理性思辨能力。此外，通過設計具身體驗活動使學生能夠將所學的知識應用于真實生活，提升其對知識的理解和應用水平。只有多種培養策略共同作用，才能有效促進學生整體發展高階思維能力，形成適應終身發展和時代需要的關鍵能力。