ADDIE模型下培養高階思維能力的單元教學設計與策略

【摘 要】高階思維能力是一種以高層次認知水平為主的綜合性思維能力。文章以初中數學人教A版“相似”為例，根據課程標準內容，基于ADDIE模型制訂指向高階思維培養的“相似”單元教學設計，包括教學內容分析、單元教學設計、單元整體教學設計評價等流程。并提出相應的教學策略，即設計單元教學關聯，奠定高階思維發展；關注單元整體構建，促進高階思維發展；著眼單元變式教學，引導高階思維生成。

【關鍵詞】ADDIE模型 高階思維能力 單元教學 “相似”

【中圖分類號】G623.5 【文獻標識碼】A 【文章編號】1002-3275（2024）13-46-04

一、問題提出

《義務教育數學課程標準（2022年版）》（以下簡稱課程標準）提出，初中階段核心素養主要表現為抽象能力、運算能力、幾何直觀、空間觀念、推理能力、數據觀念、模型觀念、應用意識、創新意識。其中，運算能力、推理能力、模型觀念、應用意識、創新意識等都指向高階思維能力。高階思維能力的提出體現了以學生為本的教育理念，對落實以核心素養為導向的課程目標具有舉足輕重的作用，并且高階思維正成為創新型人才必備的素質之一。

高階思維能力指的是發生在較高認知水平層次上的心智活動或認知的能力，在教學目標分類中表現為分析、綜合、評價、創造，由問題解決思維能力、創造思維能力、決策思維能力、批判思維能力構成［1］，集中體現了新時代對人才素質提出的更高要求。目前，如何在教學過程中促進學生高階思維能力的形成與發展成為許多學者關注的一個重點。梁偉虹和熊應龍以數學綜合性課程“寶貝市集”為例，以項目式學習的形式實施課程，讓學生在調查、計算、推理、策劃、實踐、反思的過程中發展實踐思維、創新思維、整體思維。［2］胡軍等強調教學要從“教師提問”轉變為“學生提問”，通過培養質疑的意識、創設開放的情境、運用提問的方法，培養學生數學問題提出能力，激發學生的高階思維。［3］譚師龍以小學低段數學綜合與實踐課為例，以建構主義理論和具身認知理論為理論依據，構建關于教學流程和高階思維的教學設計框架，并從情景觀察、游戲探究、動作操作、任務調查四個方面設計教學過程。［4］方立新和劉新春采用問題驅動教學，通過設計層層遞進的數學“問題鏈”并將其貫穿于高階思維活動的全過程，促進學生理解、探究、反思、體驗，逐步提高學生的高階思維能力。［5］縱觀上述研究，諸多學者從不同角度提出了培養高階思維能力的教學建議和教學策略，為培養學生的高階思維提供了經驗借鑒。

單元教學理念是單元教學設計的核心，主張改變過于注重以課時為單位的教學設計，推進單元整體教學設計，體現數學知識之間的內在邏輯關系以及學習內容與核心素養表現的關聯。根據課程標準，教學目標的設定要依據核心素養的內涵和不同學段的主要表現，圍繞主題和單元整體設計教學目標，進行具體課時的教學。由此可見，課程標準重視單元整體教學設計在課堂教學中的作用，認為確定單元目標，并將其落實到各個教學環節，可以促進學生對教學內容中概念和原理的理解，提高學生的數學學科核心素養，發展學生的高階思維能力。這與將單元教學設計與課時教學設計結合起來，體現數學學科的整體性，發展學生的“四基”“四能”，落實數學學科核心素養的觀點相契合。［6］單元教學設計是以單元整體為基礎形成的教學模式，主張學習的內容應該是整合的、系統的，而不是分割的、獨立的。它以教材為基礎，對書本中具有聯系的知識進行分析與重組，經過整合形成系統的教學單元，脫離以課時為單位的傳統教學設計的桎梏。［7］單元教學能夠優化教學設計，對提升學生高階思維能力具有重要的意義。

近年來，ADDIE模型受到眾多學者的關注，鐘啟泉認為單元教學可以選用ADDIE模型來設計，ADDIE模型從分析（Analysis）、設計（Design）、開發（Development）、實施（Implement）、評價（Evaluation）五個步驟，系統、全面地刻畫了教學設計。［8］楊倩穎將ADDIE模型運用在初中物理單元教學中，討論了將ADDIE模型應用于初中物理單元教學的有效性［9］；楊美禮基于ADDIE模型，結合分析化學的特點，建立分析化學課程思政模式［10］；祁卉璇在高等教育中應用ADDIE模型，將ADDIE模型與翻轉課堂教學相結合，為翻轉課堂教學模式的發展提出建設性意見［11］。

本文以人教版數學九年級下冊第二十七章“相似”為例，從高階思維能力培養的角度，借助ADDIE模型探討“相似”單元教學設計與策略。

二、基于高階思維能力培養的“相似”單元教學流程和設計

本節基于ADDIE模型，結合課程標準，制訂“相似”單元教學設計，包括以下流程：教學內容分析、單元教學設計、單元整體教學設計評價。

（一）“相似”教學內容分析

數學教材直接體現數學課程內容和數學學科設計的理念、思想，反映了國家的意識形態和教育理念。［12］對單元知識進行整合不能游離于教材，而是要對教材和課程標準進行全面解讀，明確整個初中階段的數學知識結構分類和大致體系。通過對“相似”單元所在教材進行詳細研讀，發現“相似”的知識細化為三個小節，具體的知識點分布如表1所示。

“相似”在課程標準中隸屬于“圖形與幾何”領域的第二個主題“圖形的變化”。課程標準強調從運動變化的觀點來研究圖形，理解圖形在軸對稱、旋轉和平移時的變化規律和變化中的不變量。結合課程標準發現，本單元內容都指向“相似”這個概念。課程標準強調比例的基本性質、線段的比、成比例的線段的重要性，而教材“相似”這一章節并未將其單獨設置為一個小節。為促進學生高階思維能力的提升，同時考慮到知識之間的邏輯與關聯，以及學生的整體水平和“最近發展區”，筆者對個別知識內容和順序進行一定的調整，具體課時劃分如表2所示。

（二）“相似”單元教學設計

學習目標指學生經歷教學活動后表現出來的可見行為的明確表述，其明確了學習內容，有助于達成單元目標，達到課程標準的要求。［13］結合“相似”教學內容分析，本單元整體教學設計主要圍繞教學內容和學習目標進行，并根據課程標準和學生個體發展水平確定認知水平，最終指向對應的高階思維，具體設計如表3所示。

（三）單元整體教學設計評價

教學評價是對教學工作質量所作的分析和評定，是對教學活動整體功能的評價，由此判斷教學設計的效果，并加以改進以達到最終目的。數學課堂教學評價是對數學課堂教學活動的價值性判斷，對引領、促進數學課堂主體有效活動具有至關重要的作用。［14］對于“相似”這一章節而言，教學評價不能只關注學生對“相似”單元知識的理解與掌握，還要注重學生高階思維能力的發展程度。對開放性試題進行評價一般用到SOLO分類理論，SOLO分類理論是基于皮亞杰認知發展理論、以等級描述為特征的質性評價方法［15］，根據學生對問題的回答賦予不同的分數，從而量化學生的高階思維能力，進而實現間接測量的目的。例如根據圖1，當滿足什么條件時，[△AOB～△COD]，請寫出所有可能的情況。

若學生不能給出答案，則判斷學生此時的思維水平為低水平，積3分；若學生能夠回答出[∠A=∠D]或[∠B=∠C]或[OAOD=OBOC]中的其中一個或兩個答案時，則判斷學生此時的思維水平為中水平，積6分；若學生能夠回答出[∠A=∠D]、[∠][B=∠C]和[OAOD=OBOC]三個完整的答案并給出詳細的理由時，則判斷學生此時的思維水平為高水平，積10分。根據學生的測驗分數綜合評價，判斷“相似”單元整體教學設計的效果，并加以改進，以促進學生高階思維能力的發展。

三、基于高階思維能力培養的單元教學策略

（一）設計單元教學關聯，奠定高階思維發展

數學情境是指為了完成某個給定的數學教學任務，運用注入式或映射式的方式創設情境并融入數學場域中，從而強化學生的數學意識與數學素養。［16］因此，在單元教學設計中創設適宜的數學情境，可以使學生對學習內容有整體認識，學生在情境中可以快速理解單元主題，激發學習興趣和求知欲望。例如教學“相似三角形的判定”這一內容時，教師可以利用學生經常使用到的數學工具來創設以下情境：如圖2所示，觀察直角三角尺，其內外輪廓構成的兩個三角形是否相似？你是怎么判定的？在課堂的起始激發學生的學習興趣，鼓勵學生借助所學知識進行思考，引導學生嘗試用不同的方法解決問題，發展批判思維能力。

隨后教師利用信息技術軟件呈現相應的圖片并向學生提問：在△ABC和△DEF中，DA=DD，那么當△ABC和△DEF都是正三角形時，△ABC和△DEF相似嗎？當△ABC和△DEF都是等腰三角形時，△ABC和△DEF相似嗎？當△ABC和△DEF都是直角三角形時，△ABC和△DEF相似嗎？將本單元中幾個重要的三角形相似的判定方法結合起來，每個問題都基于“DA=DD”這一情境問題，使學生在探索的過程中體會本單元知識點的關聯性，為高階思維的發展奠定基礎。

（二）關注單元整體構建，促進高階思維發展

高階思維能力強調學生對深層次知識的認識，對學生靈活運用知識、綜合解決問題提出較高的要求。基于高階思維能力培養的數學教學不能只關注學生當下學習的知識點，而要從整體上把握各部分知識的關聯。因此，教師需要關注單元教學的整體設計，將相似知識點串聯起來，建立前后課時的內在邏輯聯系。例如先帶領學生學習平行線分線段成比例定理及其推論，在學生掌握了兩條直線被一組平行線（不少于3條）所截，截得的對應線段的長度成比例后，再講授相似三角形判定的不同方法，在學習相似后引入位似的概念，讓學生深入理解知識間的邏輯關系。在這個過程中，教師需要了解學生的已有認知結構，結合最近發展區，帶領學生進行由淺入深的梯度式學習，這有助于學生的思維從低層次的知道、領會、應用，逐步發展到高層次的分析、評價、創造。

（三）著眼單元變式教學，引導高階思維生成

變式作為數學課堂教學中一種重要的教學方式，它的出現改變了教師授課時以單一講授式為主的教學方式。張奠宙認為，數學變式就是在不同角度、不同方面、不同背景，從多個維度變更數學對象的含義以及數學問題的呈現形式，使數學內容的本質保持不變的教學方式。［17］變式通過不斷更變問題的非本質屬性、改變問題的非必要條件，提出蘊含新數學概念、數學原理的新問題，引導學生從多個角度思考問題的概念，從而發現并把握問題的本質。因此，在單元整體教學過程中，教師以問題變式為線索，采用課堂變式訓練的方式，從多個視角設問，避免學生陷入思維定式。

例如在教學過程中，教師設計以下問題：如圖3所示，Rt△ABC中，∠C=90°，AB=10，AC=8，E是AC上的一點，AE=5，ED⊥AB，垂足為D，求AD的長。

可對上述習題進行變式：如圖4所示，在Rt△ABC中，∠C=90°，CD是斜邊AB上的高。求證：△ACD [～]△ABC。

在單元教學過程中，著眼單元整體開展變式教學，對拓展學生的思維有著重要作用。學生在解題過程中，根據變式結構深入思考概念的本質屬性，基于問題的不同視角感悟基本思想、積累基本活動經驗，直至完全掌握概念，提高問題解決思維能力。

【參考文獻】

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