袁慶

（灌云縣楊集高級(jí)中學(xué)，江蘇 連云港 222200）

一、高階思維概念的界定

高階思維目前沒有統(tǒng)一的定義，比較受到大多數(shù)人認(rèn)可的有以下兩個(gè)定義：一個(gè)是布盧姆在《教育目標(biāo)分類學(xué)》中的認(rèn)知領(lǐng)域理論——人們習(xí)慣上把“認(rèn)知過程”中的“記憶、理解、應(yīng)用”歸于低階思維，把“分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造”歸于高階思維；一個(gè)是我國學(xué)者鐘志賢的理論——認(rèn)為高階思維是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)或較高層次的認(rèn)知能力。高階思維是高階能力的核心，主要包括創(chuàng)新能力、問題求解能力、決策力和批判性思維能力。哈佛大學(xué)心理學(xué)教授戴（D·Perkins）認(rèn)為高階思維是可以培養(yǎng)和訓(xùn)練出來的。良好的思維能力，就像百米賽跑一樣，是一種技術(shù)、技巧的訓(xùn)練結(jié)果。高中生的心智逐漸成熟，邏輯思維能力、抽象思維能力以及分析評(píng)價(jià)能力都足以滿足高階學(xué)習(xí)的需求，因此，在高中階段進(jìn)行高階思維的培養(yǎng)具有可行性，其不僅能夠解決低階學(xué)習(xí)的問題，還具備決策力、判斷力和創(chuàng)造力。除此之外，還能初步解決在學(xué)習(xí)過程中遇到的劣構(gòu)問題[1]。

信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)主要包含信息意識(shí)、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、計(jì)算思維、信息社會(huì)責(zé)任。其高階思維能力主要是指創(chuàng)新能力、問題求解能力、決策能力、評(píng)價(jià)能力和批判性思維能力等。二者的實(shí)質(zhì)是相互關(guān)聯(lián)、相互融通的。信息意識(shí)是指個(gè)體對(duì)信息的敏感度和對(duì)信息價(jià)值的判斷力，在這個(gè)素養(yǎng)培養(yǎng)的過程中主要涉及學(xué)生對(duì)信息的批判能力、評(píng)價(jià)能力。計(jì)算思維是指個(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成解決問題方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動(dòng)。具備計(jì)算思維的學(xué)生，在信息活動(dòng)中能夠采用計(jì)算機(jī)可以處理的方式界定問題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型、合理組織數(shù)據(jù)，并分析、綜合各種信息資源，然后運(yùn)用合理的算法形成解決問題的方案，在此過程中涉及問題的分析、求解、決策等多種高階能力。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新是指個(gè)體通過評(píng)估選用常見的數(shù)字化資源與工具，以有效管理學(xué)習(xí)過程與學(xué)習(xí)資源，并創(chuàng)造性地解決問題、完成學(xué)習(xí)任務(wù)、形成創(chuàng)新作品的能力，在學(xué)生素養(yǎng)培養(yǎng)的過程中，他們的評(píng)價(jià)能力、創(chuàng)新能力等將得到鍛煉與提升。因此，信息技術(shù)學(xué)科高階思維與核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是和諧統(tǒng)一的。

二、指向高階思維培養(yǎng)的高中信息技術(shù)學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

所謂高階思維，是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)或認(rèn)知能力。它在教學(xué)目標(biāo)分類中表現(xiàn)為分析、綜合、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造。高階思維是高階能力的核心，主要指創(chuàng)新能力、問題求解能力、決策力和批判性思維能力。下面，筆者以《探究智能家居——物聯(lián)網(wǎng)中的傳感與控制機(jī)制》一課為例，介紹在高中信息技術(shù)課堂，如何通過學(xué)生自主的、探索性的、研究性的學(xué)習(xí)促進(jìn)高階思維的形成。

（一）情境創(chuàng)設(shè)，激發(fā)學(xué)生探究欲望

1.展示生活場景

觀看智能家居應(yīng)用中的燈光控制系統(tǒng)視頻，并引導(dǎo)學(xué)生提出問題與疑問。真正的有效教學(xué)是學(xué)生提出問題，并嘗試尋找方法去解決，這樣才能從根本上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。學(xué)生可能會(huì)提出以下問題：“為什么手機(jī)會(huì)控制燈光明暗？”“手機(jī)APP 是如何設(shè)計(jì)出來的？”教師要肯定并贊賞學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、大膽質(zhì)疑的行為，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題并嘗試尋找方法去解決問題，激發(fā)學(xué)生的求知欲與學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。

2.展示實(shí)驗(yàn)場景

教師要求學(xué)生觀看利用創(chuàng)客資源制作的“智能控制開關(guān)燈系統(tǒng)”，引導(dǎo)學(xué)生思考如下問題，并在問題情境中自然過渡到第二個(gè)環(huán)節(jié)：（1）該智能系統(tǒng)中涉及了哪些技術(shù)？（2）實(shí)驗(yàn)中的手機(jī)是如何控制燈開關(guān)的？（3）為何燈會(huì)隨著外界環(huán)境改變而改變亮度？設(shè)計(jì)意圖：第一個(gè)視頻能夠讓學(xué)生初步了解智能家居的硬件組成，初步感知智能家居中的控制機(jī)制。第二個(gè)實(shí)驗(yàn)場景的設(shè)計(jì)是為了讓學(xué)生更直觀地了解智能家居的技術(shù)及設(shè)備，通過思考問題對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系產(chǎn)生初步認(rèn)知，為后續(xù)的學(xué)習(xí)做鋪墊[2]。

（二）實(shí)驗(yàn)分析，初步感知物聯(lián)網(wǎng)中的結(jié)構(gòu)

學(xué)生根據(jù)教師提供的創(chuàng)客及微課資源，結(jié)合教材和物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，小組共同探究分析智能開關(guān)燈系統(tǒng)的運(yùn)行流程，觀察系統(tǒng)運(yùn)行過程，了解智能開關(guān)燈原理，并完善流程圖。教師則引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的技術(shù)架構(gòu)，初步認(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)中的傳感與控制機(jī)制，落實(shí)本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)。設(shè)計(jì)意圖：在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生在觀察、分析實(shí)驗(yàn)的過程中，思考并推理相對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及功能，并能用語言描述出來。這一系列的思維活動(dòng)，能促使學(xué)生完成知識(shí)的建構(gòu)，強(qiáng)化計(jì)算思維，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。

（三）智慧搭建，體驗(yàn)分析物聯(lián)網(wǎng)傳感與控制機(jī)制

在本課極域電子教室網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，教師提供創(chuàng)客學(xué)習(xí)平臺(tái)、學(xué)習(xí)資源網(wǎng)、微課、在線文檔、軟硬件等資源與工具，學(xué)生通過小組分工合作完成實(shí)驗(yàn)。教師以四人小組為單位分發(fā)硬件設(shè)備——Arduino 主板、藍(lán)牙模塊、LED 燈、光敏傳感器，同時(shí)提供硬件安裝指引資源，講解各硬件設(shè)備的作用，以及連接方法和注意要點(diǎn)。（1）搭建硬件，了解物聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備。小組分工合作根據(jù)微課資源指導(dǎo)完成硬件連接，了解光敏傳感器的作用，結(jié)合教材了解傳感技術(shù)及嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的作用。（2）設(shè)計(jì)軟件，探究運(yùn)行原理。如何根據(jù)外部環(huán)境控制燈的開關(guān)呢？教師和學(xué)生共同分析，經(jīng)過思考、探究、交流得出，智能開關(guān)燈系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要包括兩個(gè)步驟：第一步是設(shè)計(jì)手機(jī)APP，通過Arduino 主板上的藍(lán)牙設(shè)備與主板連接并控制燈的開關(guān)；第二步是通過Mixly 編程獲取光敏傳感器的數(shù)據(jù)來控制燈的開關(guān)。學(xué)生利用微課進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，使用App Inventor 編寫手機(jī)APP 并下載到手機(jī)，使用Mixly 軟件根據(jù)流程圖編寫Arduino 主板程序，控制主板上的設(shè)備與元器件。通過本環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生理解了程序是物聯(lián)網(wǎng)控制機(jī)制中的關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的功能，控制了設(shè)備的運(yùn)行。根據(jù)運(yùn)行結(jié)果，教師引導(dǎo)學(xué)生將程序與硬件結(jié)合分析整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行原理，學(xué)生經(jīng)過討論發(fā)現(xiàn)，Arduino 主板通過藍(lán)牙模塊接收手機(jī)APP 發(fā)送信號(hào)“1”或“2”來控制燈的開關(guān)，燈的明暗則是由光敏傳感器實(shí)時(shí)收集現(xiàn)場環(huán)境光線數(shù)據(jù)并通過編程來實(shí)現(xiàn)。通過對(duì)系統(tǒng)的綜合分析探究，學(xué)生能直觀感受到物聯(lián)網(wǎng)中的傳感與控制機(jī)制。設(shè)計(jì)意圖：在本環(huán)節(jié)中，通過體驗(yàn)一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，讓學(xué)生在觀察、搭建、編程、運(yùn)行、分析、總結(jié)的過程中，既動(dòng)手又動(dòng)腦，通過觀察思考總結(jié)規(guī)律，真正實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。教師在對(duì)實(shí)驗(yàn)的答疑解惑過程中觀察學(xué)生的思維活動(dòng)過程，及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行再思考、再實(shí)踐，突破思維瓶頸。在這一過程中，學(xué)生得以完善對(duì)知識(shí)和技能的理解并提升思維水平。而針對(duì)不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的學(xué)生設(shè)計(jì)不同的教學(xué)目標(biāo)并練習(xí)，使處于不同層次的學(xué)生都能“摘到桃子”，獲得成功的喜悅，從而提高師生合作、交流的效率。通過小組合作探究的學(xué)習(xí)方式，利用資源網(wǎng)和微課等資源，學(xué)生在觀察、分析實(shí)驗(yàn)的過程中，能夠思考并推理相對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及功能，并能用語言描述出實(shí)驗(yàn)中設(shè)備的原理。

（四）提升思維，激發(fā)創(chuàng)新

高效課堂的構(gòu)建和學(xué)生高階思維的培養(yǎng)是有效教學(xué)的目標(biāo)，在學(xué)生理解物聯(lián)網(wǎng)傳感與控制機(jī)制這一知識(shí)的基礎(chǔ)上，教師呈現(xiàn)以下兩個(gè)問題：（1）“智能開關(guān)燈系統(tǒng)”存在何種不足？還能如何改進(jìn)？（2）參考資源“各種傳感器的功能”，暢想未來的智能家居，并思考如何設(shè)計(jì)智能家居，用思維導(dǎo)圖畫出并向大家介紹。通過啟發(fā)學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題的能力。語言是實(shí)現(xiàn)思維、鞏固和傳達(dá)思維成果的工具，學(xué)生可以通過極域電子教室廣播展示，也可通過電子白板展示。在學(xué)生的展示環(huán)節(jié)中可以看到學(xué)生能夠清晰地闡述自己的設(shè)計(jì)想法，有的學(xué)生基于本課的內(nèi)容，設(shè)計(jì)了智能開關(guān)窗系統(tǒng)，將所學(xué)知識(shí)創(chuàng)造性地應(yīng)用創(chuàng)新，學(xué)生的信息意識(shí)和計(jì)算思維得到了有效發(fā)展[3]。有的學(xué)生設(shè)計(jì)的智能家居，除了各種物聯(lián)網(wǎng)支持下的智能家居外，還將多維空間論和統(tǒng)一場論融入智能家居中的傳送系統(tǒng)，這既體現(xiàn)了學(xué)科融合，也體現(xiàn)了創(chuàng)新思維。設(shè)計(jì)意圖：第一個(gè)問題是培養(yǎng)學(xué)生用審辯式思維去看待問題，而開放性的問題設(shè)計(jì)，則給予學(xué)生足夠的空間去發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力，將所學(xué)知識(shí)與技能有效整合，在設(shè)計(jì)新型智能家居系統(tǒng)這一過程中，培養(yǎng)學(xué)生的智慧和創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)思維的進(jìn)階。

三、建議

（一）基于建構(gòu)主義的高階教學(xué)支架

皮亞杰、維果斯基等開創(chuàng)的建構(gòu)主義理論認(rèn)為，課堂教學(xué)不是教師向?qū)W生灌輸知識(shí)的過程，而是教師提供學(xué)習(xí)資源平臺(tái)讓學(xué)生自我建構(gòu)和共同建構(gòu)的過程。按照這個(gè)理論來看，高階思維不是教師“教”出來的，而是學(xué)生自己“學(xué)”出來的。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)以講授為主，而高階課堂教學(xué)以學(xué)生的自主、合作探究為主，在此過程中教師應(yīng)充分利用信息技術(shù)及其網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，為學(xué)生搭建探究平臺(tái)。杜威認(rèn)為學(xué)生思考的過程是由學(xué)生對(duì)問題的疑惑所引發(fā)和維持的，不是自然而然發(fā)生的。認(rèn)知沖突是激發(fā)學(xué)生思維發(fā)展的根本，因此本范式教學(xué)主要是以問題為主線，并貫穿教學(xué)始終。教學(xué)從目標(biāo)融合開始，即在課堂教學(xué)目標(biāo)確立的基礎(chǔ)上，融入本節(jié)課要培養(yǎng)的高階思維目標(biāo)，然后根據(jù)融合目標(biāo)設(shè)計(jì)問題情境，開發(fā)相應(yīng)的數(shù)字資源，構(gòu)建數(shù)字化探究環(huán)境，由此可引導(dǎo)學(xué)生開展自主、合作學(xué)習(xí)，并最終實(shí)現(xiàn)思維生長、提升。

（二）構(gòu)建具有“信息味”的高階思維課堂

信息技術(shù)獨(dú)特的教學(xué)環(huán)境決定了信息技術(shù)高階思維課堂必然離不開信息化工具的支持。在學(xué)習(xí)情境、學(xué)習(xí)活動(dòng)、歸納提升三個(gè)環(huán)節(jié)也都需要信息技術(shù)支撐。例如在進(jìn)行學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)時(shí)，教師可以拍攝任務(wù)情境視頻，也可以利用Flash 制作動(dòng)畫等方式呈現(xiàn)情境；學(xué)習(xí)活動(dòng)環(huán)節(jié)以學(xué)生自主合作學(xué)習(xí)為主，而教師則需要為學(xué)生提供一定的數(shù)字化資源，如微課、課件、微視頻、網(wǎng)絡(luò)資源鏈接、網(wǎng)絡(luò)案例等，如此可助力學(xué)生的自主探究；在歸納提升環(huán)節(jié)教師可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)字化方式對(duì)已學(xué)的知識(shí)進(jìn)行呈現(xiàn)、對(duì)比、分類、建構(gòu)等。如任務(wù)結(jié)果的呈現(xiàn)可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)需要選擇 Word、PPT、Excel、網(wǎng)站或視頻等形式表達(dá)，也可以綜合運(yùn)用多種軟件輔助呈現(xiàn)。學(xué)生在選擇表達(dá)方式的過程中必然涉及到?jīng)Q策問題，因此學(xué)生的決策能力在該學(xué)習(xí)過程中能得到培養(yǎng)[4]。

（三）理清教育本質(zhì)，重構(gòu)高階課堂教學(xué)新策略

高階思維教學(xué)的本質(zhì)應(yīng)是知識(shí)的深度重構(gòu)。高階思維的學(xué)習(xí)必須是深度學(xué)習(xí)、意義學(xué)習(xí)。當(dāng)代國際上比較權(quán)威的美國教育心理學(xué)家理查德·梅耶提出了生成學(xué)習(xí)的 SOI 模式，該模式強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)主動(dòng)進(jìn)行認(rèn)知加工，即首先需要選擇相關(guān)輸入信息，然后在心理上將輸入的信息組織形成一個(gè)一致的表征，學(xué)生整合信息至現(xiàn)有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中，如此就完成了意義學(xué)習(xí)。高階思維的學(xué)習(xí)不僅要求學(xué)生對(duì)新獲得的信息進(jìn)行建構(gòu)，還要求學(xué)生將新獲得知識(shí)之間的關(guān)系以及其與原有知識(shí)之間關(guān)系理清，即將新舊知識(shí)進(jìn)行重新整理、合理建構(gòu)。具有不同思維方式的人重構(gòu)方式也不同，因此教師在教學(xué)中要有目的地引導(dǎo)學(xué)生開展知識(shí)建構(gòu)，同時(shí)更要有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度、創(chuàng)新建構(gòu)。

（四）高階思維課堂教學(xué)應(yīng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)方式

高階教學(xué)方式通常包含變式教學(xué)、發(fā)現(xiàn)教學(xué)、歸納教學(xué)、比較教學(xué)、演繹教學(xué)、圖式教學(xué)等，教師在教學(xué)中可根據(jù)實(shí)際需要靈活運(yùn)用。在進(jìn)行重難點(diǎn)的教學(xué)時(shí)，通常運(yùn)用變式教學(xué)以實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)重難點(diǎn)知識(shí)深度的全面把握。在表達(dá)學(xué)習(xí)結(jié)果時(shí)可運(yùn)用圖式呈現(xiàn)，并根據(jù)需求選擇不同類型的圖式進(jìn)行展示，也可將多種教學(xué)方式綜合運(yùn)用[5]。例如在學(xué)習(xí)Excel 中圖表與表格數(shù)據(jù)之間的關(guān)系時(shí)，可逐項(xiàng)變換表格中的某個(gè)元素讓學(xué)生觀察圖表的變化，然后讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)、總結(jié)圖表與表格數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系。在此基礎(chǔ)上，教師再引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)插入圖表的方法、圖表與表格數(shù)據(jù)之間的關(guān)系等。在總結(jié)時(shí)教師可引導(dǎo)學(xué)生利用思維導(dǎo)圖等圖式來表達(dá)本節(jié)學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容及其關(guān)系，這也是一種圖形化建構(gòu)的過程，圖形化教學(xué)比純文本教學(xué)的效果更勝一籌。

四、結(jié)語

高階思維的培養(yǎng)策略沒有固定的形式，需要我們教師在教育實(shí)踐中不斷總結(jié)、不斷摸索、不斷創(chuàng)新。但信息時(shí)代的高階思維課堂教學(xué)必然是以問題為主線，以復(fù)雜或真實(shí)的任務(wù)為載體，以數(shù)字化資源和信息化環(huán)境為支撐的課堂教學(xué)范式。同時(shí)必須注重知識(shí)的深度建構(gòu)。因此，教師在課堂教學(xué)伊始必須明確高階思維的培養(yǎng)目標(biāo)，做到有目的、有意識(shí)地組織課堂教學(xué)，如此才能最終實(shí)現(xiàn)思維進(jìn)階。