提升大学生批判性思维能力的在线同伴评估学习活动的设计与实践——以气候监测课程为例

肖艳丹，谭姣连

（广西师范大学 教育学部，广西 桂林 541004）

引言

《面向未来：21世纪核心素养教育的全球经验》研究报告指出，批判性思维是最重要的七大公民素养之一，被强调为教育的重要组成部分。然而有关研究报告指出，相当多的学生不具备批判性思维和解决问题的技能[1]。随着人工智能技术的不断发展，只有知识却不会思考的人脑会逐渐被人工智能所取代[2]。因此，培养当代大学生具备批判性思维能力应该得到所有课程的重视。

费雷里（Ferreri，S.P.）和奥康纳（O’Connor，S.K.）的研究发现传统的讲授教学法在培养批判性思维能力和促进学生学习等方面没有产生显著的效果[3]，而较多的研究表明同伴评估在学习活动中有明显的优势，如赖和黄（Lai， C.L. and Hwang， G.J.）通过研究认为同伴评估是一种有利于培养学生的高阶思维技能、可有效提高学生的学习能力且具有良好教学应用前景的技术[4]；米勒（Miller）、托平（D.，Topping，K.）和瑟斯顿（Thurston，A.）[5]、尼古拉（Nicoladou，I.）[6]和崔（Tsuei，M.）[7]等的研究表明，同伴评估通过全面和纠正性的同伴反馈有效地改善了学习成绩；更多研究表明同伴反馈有助于提高批判性思维能力[8][9][10][11]，学生在学习过程中对同伴作品的质量、价值或学习成果进行评分和评论[12]，对培养高阶思维有积极作用[13]。

本研究试图探索在“互联网+”时代，在基于设计的学习模式框架下利用在线同伴评估系统提升大学生批判性思维能力的策略，并对其进行应用效果检验。

1 相关文献研究

1.1 批判性思维

恩尼斯（Ennis， R. H.）将批判性思维（Critical Thinking，以下简称CT）定义为专注于决定相信或做什么的合理的反思性思维，他认为CT技能包括得出结论、判断来源的可信度、发展和捍卫对某个问题的立场、提出适当的问题以及系统地进行实验等能力[14]。哈伯恩（Halpern， D.F.）将CT定义为增加期望结果概率的思维策略，他归纳了与任何领域的期望结果相关的五种主要CT技能，即推理、假设检验、论证分析、可能性和不确定性分析、决策和解决问题[15]。

长期以来，培养学生CT能力的教学主要在一般CT技能与常规主题领域分开讲授的背景下进行[16]，然而近年来，这种方法在国外逐步不占主导地位，开发CT的经验性尝试已主要转向将CT技能嵌入主题教学中，罗森（Lawson，A.）提出将CT技能嵌入到各个特定领域的主题教学中将有助于获得适用于所述领域内各种思维任务的CT技能，并将促进它们的转变[17]。

在传统的学习环境下，通常使用包括协作学习、项目式学习和苏格拉底提问式教学法等在内的教学方法来促进学生批判性思维的提升，这些教学方法强调通过提问质疑的方式引起学生的思考，学生通过参与头脑风暴、协作学习和画廊漫步等活动，在同伴不断地否定与参与循环学习的过程中逐步促进自己的批判性思维能力的提升[18]。在信息化学习环境下，常运用基于网络技术的教学平台作为工具，来培养学生的批判性思维能力。冷静等的研究发现，在教学中使用在线协作讨论的方式能使学生从多角度去思考问题，批判性审视他人的观点[19]；毕景刚等的研究发现，线上与线下相结合的混合式教学方式能为学生提供思维导图工具，使其可以进行可视化的直观表达，混合式教学可为学生提供思考交流的平台，可有效促进学生批判性思维的发展[20]。综上，在主题教学或跨学科学习中结合项目学习、同伴协作等方式，开展综合学习，更有助于促进批判性思维能力的形成。

1.2 同伴评估

同伴评估通常指学生使用相关标准对同龄人的工作或表现进行评分[21]，是以学生为主体的过程性评价的重要形式之一[22]。邦德（Boud，D.）强调了自我和同伴的相互作用，认为自我评估的定义特征是学习者能对所学内容做出判断，而不是只被动接受他人的观点和结论[23]。学习者可以通过同伴贡献来增强对问题的自我评估，通过评论或挑战的形式促使人们思考已完成的任务；学习者也可以使用同伴提供的丰富信息进行自我评估，以达到有效改善工作的目的[24]。巴特勒和温内（Butler， D.& Winne， P.）认为“自我调节的学习者从外部来源寻求反馈，例如同伴在协作小组中的贡献”[25]。尼科尔和麦克法兰迪克（Nicol， D. & MacFarlane-Dick， D.）也认为，通过评论同龄人的工作，学生可以将与标准相关的客观性转移到他们自己的工作中[26]。另外，学习者参与同伴评估可以将学习从私人/个人域扩展到公共域（即一个或多个同行），学习者在通过向他人表达自己所了解或理解的内容的过程中，构建了对不断发展的事物及其不断增加的复杂性的理解。

同伴评估不仅仅是作为在学习过程结束时对知识进行基准测试的工具，也是创新评估的一种形式，评价的过程既是对同伴观点的思考，同时也是一个学习的过程，学习者之间可以相互借鉴，发现优点与不足[27]。目前同伴评估越来越多地被作为学习工具使用，其应用包括四个主要的过程：提出和反思评价作品的标准，观察作品，提出意见和建议，同伴间交流在评论中习得的知识。白清玉等在活动理论的视角下设计了基于同伴互评的移动学习，结果表明同伴互评提升了学生的批判性思维与协作学习能力[28]。张义兵等的研究表明基于网络的同伴互评学习既提高了学生的作文水平，同时也促进学生走向“深度学习”，代表深度学习的批判性思维在学习活动中逐步养成[29]。

综上，同伴评估能使学生掌握学习的主动权，从而提升学习动机，促进深度学习。相比由教师担任主要评价者的传统课堂，同伴评估要求学生对自己和同伴参与的学习过程、完成的学习成果，依据一定的标准进行评估，促使其进行深度思考，并构建对学习内容的复杂性和发展性的理解。因此在特定领域的主题教学中，充分发挥在线同伴评估系统作为学习工具的功能，以此设置针对性的专业知识内容和技能训练活动，将有助于大学生的学习动机的提升和深度思考技能的提高。

2 利用在线同伴评估提升批判性思维的学习活动的设计

2.1 设计思路

2.1.1 以基于设计的学习模式作为理论基础

基于设计的学习（Design-Based Learning ，简称DBL，也翻译为设计型学习）由多林·尼尔森（Doreen Nelson）创建，是一种以“设计”为中心的项目学习模式，学生试图或被要求设计能够反映主题、概念和标准的有形物体，并在参与设计的过程中进行有意义的学习。在这种学习模式中，学生需要使用设计专业中的一些简明技巧，包括学习计划、实验、发现、解释、区别、修订和证明等。设计型学习常见的可操作模型有逆向思维学习过程模型、基于设计的科学探究式循环模型、学习挑战模型以及基于设计的科学学习循环模型等。这些模型都突出两个重要的特点：设计贯穿整个学习过程以及迭代循环。如在“基于设计的科学探究式循环模型”中，学生在“调查探究”和“设计再设计”两个循环圈之间不断循环，也就是说学生在解决结构不良（没有明确的结构或者解决途径）的问题的过程中，学会反复地在“做”与“知道”之间展开设计学习活动[30]。

2.1.2 以提高大学生批判性思维能力作为主要目标

学习活动将大学生批判性思维能力培养作为主要目标，这些能力包括分析、评估、推理、归纳和演绎等技能，以及好奇心、开放性、系统性、分析性、求实性、自信心、认知成熟度等批判性思维倾向或处理能力。

2.1.3 以同伴评估系统作为活动的技术支撑

Peer Grader是由北卡罗来纳州立大学开发的基于网络的通用同行评估系统，是一个专门用于促进大学课程中的同伴反馈和同伴评分的平台[31]。在使用时，通常由教师设置作业和评分标准，然后学生将完成的包括Word文档或YouTube视频等在内的多种形式的作业上传到Peer Grade，平台将这些作业分配给不同学生进行评分并要求他们提供反馈。很多同伴评估系统侧重总结性评估，忽略了学习者对评价回应的可能性[32]，Peer Grader支持的反馈循环能使学习者通过反馈来改进他们的学习并重新提交作业。同伴的互动评价成为了学生研究不同观点和意见的触发因素，从而使他们能更好地理解内容。

2.2 学习活动流程设计

基于以上思路，设计在线同伴评估系统支持的两循环学习活动流程，如图1所示。

该设计强调“调查和探究”与“设计/再设计”两个实践圈（以下简称“探究圈”和“设计圈”）之间学习过程的循环。一个学习活动一般首先从“设计圈”的“理解挑战”开始，接下来进入“探究圈”的“提出假设—设计调查—实施调查—分析结果—展示/分享”等过程，然后回到“设计圈”，开展“建模检验—展示/分享—计划设计”，接下来又回到“探究圈”的“澄清观点—展示/分享”，再又进入“设计圈”的“分析/解释”等，如此不断地在“探究”和“设计”两个实践圈中循环。

这个学习活动流程也融入“设计—评价—再设计—再评价”的学习评价反思循环，以帮助学生阐释他们的经验，澄清他们所学的知识，并将行动与目标联结起来。

在这两个实践圈中，各个环节均加入批判性思维培养的要素与方法，Peer Grader在线同伴评估系统为学生的探究、设计活动提供平台，对学生各环节批判性思维进行训练。如在理解挑战环节，学生组成学习共同体，教师利用系统重在激发学生的好奇心与动机，鼓励学生从多方面去理解所面对的挑战，并指导学生采用问题列表的方式分解并评判任务；在提出假设环节，则重点指导学生基于理论的推理；在澄清问题环节，指导学生分析并陈述问题；在展示环节，指导学生基于开放性问题进行评价与反思。

3 实践案例

本案例根据广东省某师范学院电子信息工程专业大学二年级本科气候监测课程教学实践改编而成。在该课程中设计了基于Python的物联网平台的项目设计学习活动——设计气候监测系统，旨在利用在线同伴评估学习系统，在真实的设计学习任务和活动中融入学生的批判性思维培养目标。项目实施时长为一学期 54 学时。

3.1 学习内容分析

设计电子作品是电子信息工程专业学生必须掌握的技能之一，气候监测系统设计需要运用集成电路、基于python的物联网技术、C++编程、工程设计、电子电路技术、PCB制板、传感器技术等知识。其中传感信号的接收与编程算法是重难点。

3.2 学习者分析

通过前期的调查与访问发现，学习者具备一定的抽象思维与逻辑推理运算能力，已经学习了“电子电路”“PCB制版”“C++编程”“传感器技术”与“高频电路”等相关课程，具备设计气候监控系统的基础理论知识、编程与制作电路的能力。学生都有参加在线学习的经验，大部分学生能通过网络与数字资源库查阅与获取所需的专业知识，并有过通过与电子技术和计算机编程相关的论坛、微博、推特、Facebook等社交媒体与相关技术人员进行技术交流的经历。95%以上的学生在学习中使用微信、QQ等社交媒体进行交流与相互学习，但无使用在线同伴评估系统进行同伴互评的经历。

3.3 课程实施

根据以上学习活动的设计思路与流程，在气候监测学习项目中，基于Peer Grade的在线同伴评估系统，通过两循环学习流程开展学习活动，基于批判性思维训练的在线同伴互评活动贯穿于每一个学习步骤中，具体教学任务与步骤如图2所示。

3.4 实践效果

图2 气候监测课程主要教学任务与步骤

对参与学习活动的25名学生进行学习动机、批判性思维技能和倾向的单组前后测，以及学习满意度问卷调查，采用问卷星收集所有实验数据，数据处理及结果如下。

3.4.1 学生的学习动机显著提升

采用学习动机调查问卷MSLQ[33]，该问卷包括9个项目，得分为7分李克特量表，实验前后学生的学习动机均值从3.24分提升至3.84分，配对样本t检验显著性概率 p值小于 0.05 ，结果显示基于同伴评估的学习活动对学生的学习动机有统计意义上的显著变化，学习动机有明显提高，如表1所示。

3.4.2 学习者的CT技能显著提高

采用加州批判性思维技能测试（CCTST）中文版，该测试工具专为大学生、研究生和成人专业学习者设计，包含标准化的34项多项选择题，最高得分为34分，评估CT的五个方面（分析、评估、推理、归纳和演绎）。由KuderRichardson Formula 20（KR-20）测量的CCTST A型的内部一致性为0.70。

通过CCTST调查问卷测量学生完成课程前后的CT技能。数据分析使用配对样本t检验，由表2可知，前后测成绩的平均值分别为18.9、20.4，标准差分别为3.07、2.86，t值为-3.622，P<0.05，表明学习活动结束后学习者的CT技能有显著的提升。在分析、归纳和演绎维度上，P值均小于0.05，学生的能力都有显著性的提升；在评估和推理维度上，有部分题目显示出显著差异性，平均分有所提升。

3.4.3 学习者的CT处理能力得到显著提升

表1 基于同伴评估的学习活动的学习动机前后测配对t检验结果

表2 基于同伴评估的学习活动的CT技能前后测配对t检验结果

表3 基于同伴评估的学习活动的CT处理前后测配对t检验结果

采用加州批判性思维倾向量表中文版（CCTDI）[34]。CCTDI包含75个项目，得分为6分李克特量表。问卷涵盖七个类别（好奇心10项，开放性12项，系统性11项，分析性11项，求实性12项，CT自信心9项和认知成熟度10项）。分量表的分数范围为5到60，整体评估的分数范围为35到420。测量得到整体CCTDI的α值为0.90，而七个分量表的α值范围为0.71-0.80。

通过分析表3数据可知，CT处理总分前后测成绩的平均值分别为243.9、256.5，标准差分别为41.3、41.9，t值为-6.539，P<0.001，说明学生参与基于在线同伴评估的学习活动后CT处理的总体能力得到了显著提升。学生在好奇心、系统性、分析性、自信心与认知成熟度维度上的p值均小于0.05，表明这五个维度的处理能力得到了显著提升，其中好奇心的平均分前后差异最大，说明该学习活动极大地提升了学习者的学习兴趣。

3.4.4 学习者对于在线同伴评估有较高的满意度

课程结束后，采用基于李克特五分量表的学生满意度调查问卷（SSQ）[35]调查学生对于课程学习的满意度。调查问卷根据相关文献中描述自我评价的理论模型改编，分为工具、教学材料和教授三个部分。封闭式问题包含五个部分（引导的过程6项，设计活动过程4项，教学能力6项，教学内容5项，教师的表现6项），测量计算Cronbach's alpha系数从0.89至0.96。

计算出学生平均满意度，并分为高满意度（前25%）、中等满意度（中间50%）和低满意度（最低25%）三类，统计结果如表4所示。从表4数据中发现学生对本次学习呈现较高的满意度，五个维度上的“高满意度”选项均占最高比例，其中评估活动过程的分值最高，表示学生对同伴评估的学习过程满意度最高。

3.4.5 学习者对于在线同伴评估持肯定态度

实验结束后对所有的参与者进行半结构化访谈，访谈结果表明，一方面学习者对基于在线同伴评估的学习活动有较高的认可度。学习者表示在线同伴评估使学习与评价的方式更标准化与多元化，通过参与有意义的讨论和沟通，能有效地促进协作学习与知识共享，提高了自己的反思能力并改善了自己的工作。另一方面，学习者反馈，组内的同伴评估能激发认知冲突，促进共同体成员基于理论与事实进行辩证思考、分析并澄清观点，在不平衡的辨析中达到平衡；组间同伴评估能使学习小组获得更多不同的看法与建议，他们在分析、思考与判断不同的见解过程中提升了批判思考的能力。

表4 学生的满意度调查数据

4 总结及讨论

实验结果表明，基于同伴评估的批判性思维培养策略达到预期效果：（1）基于批判性思维训练的在线同伴评估活动有助于学生的协作学习，能有效激发学习者的学习动机；（2）基于批判性思维训练的在线同伴评估活动，在调查与探究和设计/再设计的循环中，促使学习者学习并锻炼分析、评估、推理、归纳和演绎等技能，促进了学习者的批判性思维技能的提升；（3）在线同伴评估学习活动中的创新评价方式激发了学生的好奇心，同伴的量化与质性评价使学习者分析问题的开放性、系统性、求实性能力得到提高，从而增强自信心与认知的成熟度，使学习者的批判性思维处理能力在互评过程中得到提升；（4）学习者对于在线同伴评估引导的过程、评估活动过程、教学能力、教学内容和教师表现均有较高的满意度。

培养学习者进行批判性思考并形成良好的逻辑思维能力和判断力是形成核心素养的重要目标，这也应该是教育者长期关注的问题。本研究利用在线同伴评估系统，在设计学习模式的框架基础上，融入批判性思维训练的要素与方法，将思维训练与同伴评估学习、教师指导等活动结合起来，进行了教学改革尝试，为批判性思维的培养提供有关教学设计与实践方面的参考和借鉴，同时本实验研究也存在样本数量较小，缺乏对照组等不足，需要继续改进。下一步可从学习环境视角，探讨在线同伴评估系统支持的学习活动中各要素之间的关系及基于学生行为表现证据的批判性思维能力评估等问题。