面向高阶思维的学习空间模型构建研究

文／朱敬东 浙江工业大学教育科学与技术学院 教 授 硕士生导师

潘玉兰 浙江工业大学教育科学与技术学院 硕士研究生

陆妙苗 浙江工业大学教育科学与技术学院 硕士研究生

引言

学习的认知过程被分为：记忆、理解、应用、分析、评价和创造方面。其中分析、评价和创造成为高阶思维，主要包括问题解决、决策、批判性思考和创新思维[1]，是学生适应社会发展的必备能力。然而，现代的教育教学聚焦于学生知识和技能训练，对学生高阶思维能力的重视度仍停留在政策层面。与之相适应的学习环境俨然不能满足新生代学生的发展需求。学习空间通常指整个学校的学习环境，是教学活动必不可少的时空条件。基于新的教育理念需求，学习空间表现出以下的不足：第一，以教室为核心的封闭空间，直接影响学生对知识深层次理解，阻碍学生将所学转化为生活应用经验。第二，传统的学习空间服务对象为教师，学生主体地位被削弱，与现代教育“以学习者为中心”理念相违背。具体表现为，学习空间为教师有效教学提供支持，由教师引领学生遵循固定的学习轨迹开展学习，学生的自主意识和合作意识被禁锢，学习重心偏移于知识学习，忽视了思维训练和提升。第三，信息技术助力教学方式变革，学习空间作为支持教与学的中介物[2]，借力信息技术创设满足学生的能力素养发展情境成为大势所趋。即传统的学习空间建设亟待转向以学习者为中心，重视学生发展规律，关注学生高阶思维发展，建设以培养会学、乐思、善做、自省的人才为目标的学习空间成为现代教育的议题之一。

1 面向高阶思维的学习空间特征

伴随着大数据、人工智能和虚拟现实等技术的发展，新型学习者是在网络和数字化环境中成长起来的“数字土著”，他们的学习方法、生活方式、社交形式都发生了很大的变化。在丰富的技术环境支持下，教育教学理念发生了深刻的变革，支撑教育变革的学习空间需要转向以能力培养为目标，让学生做学习的“主人”，既要懂得学会知识，更要利用知识解决真实生活问题。那么，学习空间建设应反映真实的社会属性，以真实问题驱动，锻造学生思维能力发展。也即学习空间由传统封闭空间转变成为一个重视学习者主体意识的、赋予知识情境意义的、增进师生互动交流的开放、多元、包容的空间。

1.1 凸显学生主体意识

教学空间是学生学习的主阵地，应为学生创造良好交互的环境。现代教学理论认为，学生是发展的人，要赋予学生自主意识，充分调动学生的积极性和主动性，使其学会学习，自主建构知识。那么学习空间势必要从呆板布局、单一功能走向多元化、开放性的空间设计，为学生自主学习和小组合作提供空间支持。

1.2 丰富知识情境意义

学校教育作为全面系统的教育场所，不仅要传递优秀的知识经验，更要做好衔接学校教育和社会教育的重要工作。面临新的人才需求，打造情景化的教学场所成为培养高阶思维人才的重要环节。以学生熟知的生活情境为切入点，融合学科知识，让学习者真实感受知识情境性，自主感知外部环境存在的问题，自主建构和完善认知结构体系，形成丰富的情感认知，实现学以致用。

1.3 增进师生互动交流

技术赋能的学习空间实现多渠道、多途径获取资源，教师的话语权被削弱，学生可以自由发表想法和阐述观点，与教师形成良好的互动氛围，增加师生之间的互动频率。同时，技术打破时空界限，以互联网等为表现形式，让师生、生生随时随地交流和探讨成为现实，增设师生互通渠道，为学生个性化的学习提供针对指导。

2 面向高阶思维发展的学习空间设计原则

高阶思维是指发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知能力[3]，其形成依赖于学生内部良好认知结构体系。然而，外部空间环境又直接影响学习者知识建构和经验迁移活动。因此，指向高阶思维的学习空间设计要以学习者为中心，关注学生知识建构、合作探究和知识迁移应用，其主要的设计原则如下：

2.1 参与性：重视学习者自主建构

学习者是学习的主体，其自主性和积极性都直接影响学习结果。将课堂交还给学习者，使其做学习的“主人”，深度参与到课堂的知识探究和问题解决。教师则负责为学习者提供支持和鼓励，鼓励学习者充分表达自我，将知识与实践应用相结合，探究和追溯知识的生成意义和价值，为后续的自我创新积累丰富的阅历经验。学习空间服务主体为“学生”，其为学生更好地学习提供支持。

2.2 交互性：以合作促进个体发展

教学的过程是一个信息传递的过程。但是学习的发生不是单向传输，而是双向互动的过程。学习空间建设要从“服务教师”转向“服务学生”，为师生搭建表达交流平台，增强学生的话语权，促进师生之间的交流互动。此外，以小组合作为代表的新型教学方式，需要组内成员之间相互交流观点，思维碰撞，以新颖视角解决问题，在小组合作中协同构建知识。注重师生、生生之间互动交流，信息反馈，引领学习者以合作促进个体发展。

2.3 联系性：连接学校教育和社会教育

情境理论强调，学生的实质是参与到社会化实践，与他人、环境相互作用，提升自我的实践能力和社会发展的适应力[4]。学校教育具有内容系统性和作用全面性等优势特点，其培养目的之一是向社会输送优质人才。为了解决传统教育中，学习教育与社会需求匹配度不高的问题。指向高阶思维的学习空间设计，挖掘真实社会场景的现象问题，融合学科知识和内容设计教育任务，使学习者感知复杂外部环境因素，创新性应用知识解决问题，提升自我综合能力。

3 面向高阶思维发展的学习空间模型设计

3.1 面向高阶思维发展的学习空间内涵要义

学习根植于情境之中，脱离个体生活的真实环境来谈论学习或能力是毫无意义的，个体只有深入参与社会环境互动与实践，才能提高个人社会化发展水平[5]。面向高阶思维发展的学习空间模型设计以真实情境问题为着陆点，以高阶思维培养为目标，由传统的学习空间走向开放、多元化的学习空间。即“以真实场景为切入点，将知识实例化，回归知识的情境性，遵循知识的实证逻辑，还原问题的复杂性和逻辑性”[6]。以新时代教育发展理念为基准，培养学生应用已知世界知识解决未知世界复杂问题的高阶思维能力[7]。

3.2 面向高阶思维的学习空间模型构建

高阶思维的培养的前提是学生参与，所以整体的活动设计、内容设计、环境设计紧密围绕学生视角。那么，学习空间作为教与学的中介物更不例外。基于此，本研究以学习者为中心，以其认知学习过程为主线，发挥信息技术优势，构建了一个聚焦学生高阶思维能力培养的学习空间模型（图1）。学习空间主要分为四大区域分别为真实场景、实践空间、多媒体教室、网络社区空间。其作为学习活动开展的外部影响因素，一方面助力“以学生为中心”的教学方式变革；另一方面要满足学生探索求知过程的个性化需求，为学生提供真实感知路径，创设真实探究条件，营造真实创新氛围。

图1 面向高阶思维发的学习空间模型

学者将学习空间分为正式空间、非正式空间和虚拟空间[8]。现有的三种空间在物理空间关联度较低，难以协同推进教学活动的组织。本研究中以真实场景中的任务起点，将生活场景、多媒体教室和网络社区空间融合的虚实融合空间、实践空间有机融合形成一个支撑学生高阶思维发展的学习空间，其各个区域内部关联如图2。

图2 面向高阶思维的学习空间内部结构

3.2.1 真实场景，解锁学生学习内驱力

“立足学生生活世界与科学世界，为学生创设基于经验型逻辑抽象逐步进行理论型逻辑抽象的条件”[9]。真实场景是学生自主发现问题的阶段。学生作为真实学习的“主角”，不再被动地接受教师事先编排好的任务和问题，而是与真实场景的交互，以第一视角参与到真实情境中，在真实场景体验过程中发现问题，以此提出自己在真实环境中的需求或者社会活动需求。真实场景源于学生生活学习，融合多学科的知识，引领学习者对社会常见的问题和现象建立共情，将同理心转化为内部驱动力，产生有意义的学习，是思维和能力提升的基石[10]。

3.2.2 虚实空间，聚焦问题解决能力提升

虚实空间是将多媒体教室与网络社区空间融二为一，兼并正式的实体空间和虚拟空间两种属性。其主要支撑学生对真实场景问题的定义和分析。多媒体教室中，组织小组合作探究，围绕问题解决方案展开讨论，引导学习者合理地选择学科知识，剖析问题解决思路。同时，在虚拟的网络社区空间既可以借助信息技术收集真实问题的资料，还能够及时分享、探讨多元观点，将外界知识转化为驱动问题解决的内部智慧，生成创新性的问题解决方案，形成科学家视角，去审视问题，积累问题解决的经验。

3.2.3 实践空间，重视知识的迁移应用

实践空间是以不同学科知识，灵活切换应用场景的场域，其作用是支持学生将理论知识转化为实际应用经验，萌生出新智慧。知识迁移并不是对知识的反复巩固练习，也不是将知识简单地堆砌与叠加，而是基于具体任务和挑战情境，对所构思的方案进行实践验证。学习者通过对知识巩固应用和重组加工，在实践验证环节，反思并学习新知识。此外，实践空间营造反思学习的氛围，支持学生查缺补漏，及时调整学习策略，在持续探究和模拟实验中找到问题的最优解。

3.3 面向高阶思维发展的学习空间运作机制

学习空间的设计既要贴合现代教育理念，还要指向学生能力发展，重视学生高阶思维培养。学习空间主要划分为真实场景、实践空间、多媒体教室和网络虚拟空间四个空间维度。各个空间不是相互独立，而是彼此依赖相互制约，共同为学生高阶思维发展发挥功效，具体的运作机制如图3。由真实场景到实践应用映射完整的教学活动，设计和挖掘基于学习结构表征的真实场景，学习者通过真实体验发现问题，观察和分析外部环境要素，梳理出某一社会现象或问题核心要义，提取已有的知识经验，开展有效的学习活动来深入参与学习和探究问题解决方式方法。学生的学习过程不再局限于原有的物理教室，而是以小组合作的形式，在多媒体教室展开线上线下讨论交流，通过多观点的融合，学生逐渐明朗待解决问题所需的学科知识，并在多媒体教室开展全面的、具有针对性的知识和技能学习。借助网络社区空间记录小组合作过程的思维演变，实时反馈学生的学习行为和学习路径，协助小组复盘问题解决过程，在反思学习中拓展思路、创新想法，循序渐进掌握解决问题的本领。高阶思维指向学生用已知知识解决真实世界的未知问题的能力。在实践中检验学生的能力和知识是学生思维外显化的重要途径，在实践空间对预设问题解决方案开展模拟实验活动，如英语学科“翻译家”、语文学科的“小记者”、数学学科的“会计师”、综合实践课程“小农夫”等，使学生在实践验证中探究知识丰富应用场景，体会知识的情境意义，以认知促发展，养成高级思维。

图3 面向高阶思维的学习空间运作机制

4 面向高阶思维培养的学习空间的应用策略

4.1 设计真实任务，丰富学生学习经验

高阶思维最终目的是为了学生更好地适应未来社会发展。传统教育俨然不能满足高阶思维培养的需求。因此，转变教学思路培养高阶思维是十分必要的。以学生真实生活经历为主题，设计真实问题引导学生深度参与学习，让学生体验成人、同伴相互学习、相互帮助的过程，从而加深其对知识产生、发展与运用的理解。

学习空间设计融入社会性的元素，与各学科知识契合生成新的情境任务。教师应以问题为导向，为学生深入参与问题探究创造社会性情境，鼓励学生走进社会实地考察，体验社区服务，将学生置于真实情境中，使其在调研和观察中明晰真实任务，并将抽象复杂的问题分解为对应学科知识的单个子问题。重视学生自主意识，以其真实需求激活先前的知识经验，对新知识进行编码，不断丰富知识图式。此外，教师要适当引领不同学习个体之间展开经验交流和知识探讨，不同的学习者拥有的文化背景、地域环境和成长经历等各不相同，遂要充分发挥每位学生的优势，不同学习个体之间进行经验交换和知识共建，从而建立完备的知识体系，基于知识情境意义灵活应用知识，形成学生个体的宝贵知识财富。

4.2 推进学科融合，激发创新创造活力

学习空间的改革是伴随着教学内容、教学方式的变化而不断调整以适应教学需求。推动多学科融合，打通学科之间的关联性，更易于学生触类旁通，举一反三。技术赋能的学习空间也为学生整理知识的脉络关系提供了便利。满足多学科融合的学习空间设计成为学生发展多元视角必不可少的要素之一。

设计多学科融合的项目任务，需要各学科老师积极协调，相互配合，朝着培养高素质人才的方向共同努力。在学校层面，应定期组织各科老师共同研讨，结合学生个性化需求和发展需要，挖掘学科知识之间的共同点，打破泾渭分明的学科间界限，以情境任务融合多学科知识，形成新的项目主题活动，开发具有学校特色校本课程，使学生在此过程中感知全面系统知识，整体把握知识行进方向，以学定教。教师层面，首要问题是掌握学科知识逻辑生成，关注学生思维特征，与其他学科教师形成良好的互动氛围，相互配合共同完成项目任务设计。过程中，预设学生需求，尽可能地为学生的知识学习和实践探究提供理论支持，以此加深学习者对跨学科知识的理解，帮助学习者认识丰富的学科知识解决复杂的问题。

4.3 支持实践反思，思维能力再提升

反思是学生对自我学习的重新认识，是将内部知识吸收转化为“新智慧”重要过程。通过经常性地反思训练，学生的思维更加有序化、条理化，更易于对知识迁移应用。

反思渗透在多个教学环节中，又反作用于教学环节。在实践探究中，教师要担任起指导者的角色，开展以小组为单位的活动探究，并及时给予每个小组信息反馈，使学生不断思考问题解决方案是否能达到预期目标，以及方案是否最优化。其次，总结反思促进学生知识迁移和情感提升的有效手段。学生的成果得到认可和赞同，才会保持持久动力。在真实问题解决中，组织展示交流活动可以为不同小组之间提供交流探讨的机会。各小组向班级分享展示创意想法，由教师和其他小组进行点评。小组内部对教师和同伴的评价进行总结反思，分析方案优缺点。并在不断地修改迭代中，继续优化项目成果，最终形成高质量的、富有冲击力的成果样态。展示交流是多种思想产生火花的绝佳机会。在多重经验交融的过程中，学习者完成真实创新，在反思优化中弥补不足，通过持续学习助力思维能力再提升。

结语

基于传统技能人才培养的学习空间不能适应社会对创新型高阶思维人才的要求，时代发展要求学习空间建设适应新的教育理念，表现出新的特征：凸显学生主体意识、丰富知识的情境意义、增进师生之间互动交流。基于此，文章以重视学习者自主建构的参与性、以合作促进个体发展的交互性、连接学校教育与社会教育的联系性为原则，构建了一个基于真实情景问题解决的学习空间，其包括真实场景、实践空间、多媒体教室、网络社区四个区域，为学生开展自主学习、深入探究、真实实践提供完整的环境支撑，鼓励学生在问题的解决中逐步建立批判性视角、提升问题解决能力和决策能力，在知识迁移应用中发展创新能力。最后，提出指向高阶思维发展的学习空间应用策略，以期为更多研究者提供参考经验。

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