讓青少年盡早開始高階思維歷練

“做好科學教育加法”是習近平總書記在2023年初春的指示，更是時代賦予我們的使命與要求。但是，如何做好科學教育加法？我以為，讓我們的青少年盡早著手高階思維的訓練，是有效途徑之一。

高階思維是創新人才的核心素養

古今中外無數的事實證明，成功人士與普通人之間的差異雖有多種因素，但最大的差距往往在于思維方式。恩格斯稱贊思維是“地球上最美麗的花朵”，哲人康德給自己撰寫的墓志銘中說“重要的不是給予思想，而是給予思維”。有人問享有“經營之圣”美譽的日本企業家稻盛和夫：“一個人成功的關鍵是什么？”他十分明確簡練地答道：“思維方式。”思維是思想的源泉，思想是思維力量創造的成果。

眾所周知，美國教育心理學家本杰明·布魯姆將學生從淺層到深度學習的認知思維過程分為6個層次，即記憶、理解、應用、分析、評價、創造。前3個被稱為低階思維，后3個被稱為高階思維。應該說，布魯姆的學說比較符合學生學習認知的實際規律，對學生的教學實踐具有較強的指導性。

高階思維是建筑在低階思維基礎上的思維方式和能力，它是發生在較高認知水平層次上的心智活動，體現較高層次的認知能力，包括質疑意識與能力、信息素養能力、批判性思維能力、團隊協作能力、創新創造能力、自我管理和決策能力等。在這若干認知思維和能力中，最核心的是3個，即質疑意識與能力、批判性思維能力和創新創造能力。

質疑是高階思維的起始點和突破點。一個不敢、不會質疑的人，縱然學富五車，也不過是“圖書館”型人物，無力推動知識和社會的發展進步。批判性思維是高階思維的關鍵點，只有對現成知識、標準答案提出挑戰，并通過獲取證據、分析推理等過程，給出新的解釋和判斷，才能推進知識的不斷進步更新。當然，這里所說的批判性（critical）并不同于批判（criticism）這個概念，因為“批判”總是在否定，而“批判性”則是指思辨式的評析、判斷，它除了否定外，還具有建設性。創造性思維是高階思維的目標點，創造力的核心是“新”，具有強烈的建設性，提出新觀點、新認知，發現新現象、新規律，發明新方法、新產品，是創造性思維的目標性特征。

綜上不難看出，低階思維具有承前、承繼的靜態性質，不負責推進知識發展的功能，而高階思維則顯然不同，它具有啟后、開拓的前向動態性，有指向創新、發展的能力。由此可知，高階思維才是創新人才的關鍵核心素養。這大概也是愛因斯坦在逝世前1個月說“追求真理比占有真理更可貴”所要表達的核心內容。

不過，這樣說不是全盤否定低階思維的存在價值。低階思維是高階思維必須要經歷的基礎階段，沒有通過低階思維階段獲取的知識基礎，高階思維將是無源之水、無本之木。我們反對的是不要讓青少年學生長期“卷”在對知識點的理解、記憶中，無休止地圍繞現成知識點反復“刷題”。要知道，反反復復刷題，除了讓學生倦學、厭學，浪費學生的寶貴青春年華外，是刷不出大批創新人才的。即使通過刷題可以讓更多學生考出100分，那也與學生的創新能力提高沒有任何關系。美籍華裔物理學家丁肇中曾說過：“我認識幾乎所有健在的諾貝爾物理獎得主，我敢肯定地說，他們中沒有一個是長期考分第一名的人。”因此，適時、較早地讓學生接受高階思維訓練，及時提升學生的核心創新素養，才是當前教育的合理選擇。

如何有效激發青少年的高階思維

其實，青少年的好奇心和求知欲是與生俱來的，無須特殊方式激發，只要不給予打壓就行。當然，從教學實踐的角度，適當引導還是應該的，這樣可以使他們的好奇心在正確方向上能持續更久。

從方法論的角度，能有效引導青少年開展高階思維的方式方法很多。這里，我試舉3例。

從問題切入

長期以來，教育實踐中都是以傳授、理解、記憶、應用知識點為教學基本目的。學生完美地掌握了老師教給的知識點，在老師出的以掌握知識點為要求的考試中得到100分，按此邏輯，學生就是好學生，老師就是好老師。這在以傳授知識為主要目標的傳統教育中，是天經地義的邏輯。

問題是，今天的教育已不同于工業文明以來的傳統教育，數智時代的學生獲取現成知識已屬輕而易舉之事。社會需要的是大批有創造力特別是具有知識原創能力和破壞性技術創新能力的杰出創新型人才。因此，教育的理念和方法必須改變。以傳授知識點為理念和手段的教育不能承載培養創造型人才的使命，而從問題切入的教學思路與科學家認知探究的思路一脈相承，成為創新人才培育的第一選擇，這也是科學教育的基本理念和方法，屬于高階認知的質疑思維。

科學問題不僅是科學研究的邏輯起點，也是推動科學、促進教育進步的原動力。學生發現現象、找到問題，就是做科學的開始。問題意識是知識進步的關鍵，也是創新教育的關鍵。愛因斯坦說：“你定義問題的水平，決定了你解決問題的水平。”他還講過，“如果我有1個小時解決問題，我會花55分鐘思考這個問題，花5分鐘尋找解決方案。提出問題往往比解決問題更為重要。解決問題是技能層面，而提出問題是探索性的思考。”一個好問題能激發出不同層面的答案，能衍生出全新的研究領域，甚至開創一個新學科或新事業。在充滿不確定性的未來時代，你“知道”什么并非最重要，你能否提出好問題才更為重要。

那么，如何能有效地讓學生敢提問題并逐步提出好問題呢？這就需要教師的敏銳眼光和良好引導能力。首先，鼓勵學生敢提問題，不怕提出“好笑”的幼稚問題；其次，告訴學生“科學問題無處不在”，一花、一葉，一云、一石等自然現象，我們日常司空見慣的常識，都蘊藏有無數誘人的問題，只要善于觀察和思考，總能發現問題、提出問題；再次，層層遞進，形成問題鏈，不斷追問“為什么”，逐步深入，直達本源。不斷追問“為什么、怎么樣”的過程，是黃金思維的運行方式，也是科學家認知世界的方式。在學生提出問題時，教師不要因為“答不出來”而心虛臉紅，好教師的職責是引導學生不斷提出問題，不在于回答學生的全部問題。事實上，世上沒有任何人能回答所有問題，不知道就說不知道，這恰是對科學精神的堅持和解讀。

探究式學習

探究式學習，即“做中學”，是在教師指導下，由學生通過觀察、閱讀、實驗、思考、討論、報告等途徑主動探究，找出規律，形成概念，得出結論，建立自己的認知模型和方法架構。它類似于科學家對不確定性結果的探究追尋，不同于對書本知識的記憶、理解，是激發學生高階批判性思維的有效學習方式。

探究既是學習的過程，又是學習的目的，它多以項目的方式進行。項目探究有3點需要特別引起關注，一是探究題目的確定要以學生為主，自己商量決定該做什么、怎么做，而不是讓學生被動接受教師給出的題目和已有的結論；二是探究過程中一定要鼓勵學生相互溝通、討論、理解，不要閉門造車、互不往來；三是多數情況下，探究式學習要用到先進科學儀器做實驗，當然儀器越先進、現代，教學效果可能越好，但也不能一概而論。高質量的科學教育并不等同于運用高科技儀器的教育。有高級的儀器設備，應該做出高質量的教育；但即使沒有好的儀器設備，同樣可以做出高質量的科學教育。

跨學科融合

跨學科融合是激發青少年高階思維的重要方法。現實中需要探究的問題，跨學科是常態，容易引發學生興趣。

創造性成果多產生于學科的交叉和融合處。2024年度的物理、化學諾貝爾獎都與大模型、人工智能密切相關。DNA雙螺旋結構的發現得益于沃森等人的生物、物理、化學的跨學科協同探究，錢學森成為大師，得益于他對科學、技術與工程的系統把握，喬布斯擅長技術與藝術的感知，馬斯克的巨大成功與其對商業和技術創新的超凡結合能力相關。

以前對大自然的探究和學習必須分科，數、理、化、天、地、生，不用“還原法”無法深入認識自然。現在人們的認知手段及認知水平都有極大提升，因此學習和探究應當重視跨界，否則不能正確理解自然的本質。值得注意的是，跨學科（inter-）是兩個或兩個以上的學科在學科知識、學科方法、學科思想等方面的化合融合，類似于多種水果榨成的果汁，它本質上與“多學科”不同。多學科（multi-）是指兩個或兩個以上的學科的并置組合，各學科仍然獨立存在，有如一個裝著多種水果的沙拉果盤。

目前，有一種稱為“社會性科學議題學習”（SSI-L）的跨學科項目探究式教學實踐在悄然開展，它以全球氣候變化、能源問題、生態環境、人工智能、基因編輯等具有重大社會性影響的科學問題為背景，抽、提出適于中學生理解和把握的各種探究課題，經過知識準備、項目分解、分析批判、形成觀點、分組討論、創新結果、交流評價等環節，歷練學生的高階思維能力，既可讓學生學到跨學科的重大自然科學問題，又可提升學生作為未來社會主人的責任感、使命感和批判力、創造力。

（本文根據作者在中國青少年科技教育工作者協會2024年年會上的發言整理而來。郭傳杰，研究員，博士生導師，中國科學院原黨組副書記、中國科學技術大學原黨委書記（兼），第1、2屆國家教育咨詢委員會委員）