智慧学习环境下高阶思维能力结构模型构建

马生霞 陈金华（通讯作者） 四川师范大学计算机科学学院

敖静 梁建朋 四川省成都市武侯区教育技术装备与信息中心

●问题提出

高阶思维能力是以高阶思维为核心，发生在较高认知水平层次上的心智活动和认知能力，它代表着学生的自主学习能力[1]，也是适应知识时代发展的关键能力。目前，高阶思维能力的研究多聚焦于高阶思维能力影响要素、能力培养的教学模式及现状等，较少关注高阶思维能力在智慧学习环境下的诠释。

随着智慧教育的发展，智慧学习环境为学校智慧教育开展提供全方位的支撑，使得以能力为中心的教育目标在教育实践中更加得到关注[2]，智慧学习环境的出现给高阶思维能力注入了新的能量。鉴于此，本文对智慧学习环境下学习者的高阶思维能力构成要素进行梳理，厘清在智慧学习环境中的高阶思维能力的构成，以期为智慧教育时代背景下学生高阶思维能力的培养和评价提供理论指引和实践参考。

●模型构建

本研究采用质性研究方法，选取文献作为质性研究的材料来源，选取的文献数据来源时间范围为2016年3月—2022年8月，搜索文献主题范围为智慧学习、智慧学习环境、高阶思维、高阶思维能力。基于上述范围，在CNKI数据库中检索出教育类相关的核心期刊及CSSCI期刊文献共112篇。

根据施特劳斯的扎根理论，将数据分析过程分为三个阶段完成。编码过程利用Nvivo12 plus辅助完成，通过自底向上的归纳过程，最终形成属于从属关系的由最底层到最顶层的各级节点。[3]开放式编码的概念类属来源于前面搜集到的文献，基于扎根理论的“本土化”原则，对概念类属的命名基本采用文献中的原文。通过对112篇文献的内容进行梳理和编码，得到790个三级开放式编码参考点，利用Nvivo12 plus软件对文献信息进行编码，将790个三级节点归纳为20个二级节点，二级节点是对三级节点进行质性分析基础上的进一步归纳整合，位于从属关系的中间层，是智慧学习环境下高阶思维能力各能力维度下的分维度；通过逻辑梳理，将二级节点整合得到六个一级节点，即沟通协作、智慧思维、批判反思、创新创造、问题解决、知识建构，一级节点是对二级节点进行质性分析的结果，位于从属关系的最顶层，是智慧学习环境下高阶思维能力的结构构成，形成智慧学习环境下高阶思维能力的结构模型。主轴编码所对应的开放编码、材料来源和编码参考点，如表1所示。

表1 开放编码与主轴编码

通过进一步挖掘和梳理六个主要类属间的逻辑关系，形成核心类属并构建理论。根据本研究的逻辑，明确“智慧学习环境下高阶思维能力”为核心类属。该体系包括智慧学习环境下高阶思维能力一个要素概括，共20个因子组成。

●模型的实证检验

1.问卷设计与发放

为了调查研究问题，本研究选取了四川省成都市某大学大一到研二的400余名教育技术专业学生作为研究对象。根据上文构建出的“智慧学习环境下高阶思维能力结构模型”中的指标，编制“智慧学习环境下高阶思维能力问卷”的测试题目。问卷包含43个项目，包括三部分：基本信息（2题），包括性别、年级；各维度的具体题项（40题），题项均采用李克特5点计分法编制，其中1分为完全不同意，5分为完全同意；测谎题（1题），用于快速剔除无效问卷。在数据处理部分，则采用SPSS24.0与AMOS24.0作为研究工具。

问卷发放在期末，利用学生课间进行数据收集。一部分借助问卷星将编制好的问卷利用二维码发送至学生班群进行数据收集，另一部分使用纸质版问卷到班级去面对面采集。共发送问卷485份，回收469份，问卷回收率为92.5%。删除无效问卷13份，剩余456份问卷。将收集到的有效样本数据随机分为两半，一半（N=228）用于项目分析、探索性因子分析，一半（N=228）用于验证性分析。

2.模型验证

本研究用SPSS24.0对问卷进行了项目分析。首先，将量表的总分由低到高排列，取前27%为低分组，后27%为高分组进行独立样本T检验，考察两组在每个题项上的差异，结果显示T检验差异全部达到显著，表示问卷的题项具有鉴别度。

利用收集到的228份有效问卷进行探索性因子分析。本研究的KMO值为0.954，同时Bartlett球形检验的X2值为7098.161（自由度为630，P=0.000）达到极显著的水平，表明数据组的相关矩阵之间存在共同因子，适合进行因子分析。利用主成分分析方法，提取公共因子，得到初始因子载荷矩阵，再通过斜交旋转法得到旋转因子载荷矩阵。对于因子分析的结果，根据项目载荷值小于0.5、共同度小于0.30、因子载荷接近两个或多个因子的标准剔除问卷中的不合适项目，剩余35个项目。对余下项目再次进行因子分析。依据特征值大于1的标准，结合陡坡检验，确定了六个因子，累计解释量达到72.634%（＞60%），达到理想水平。利用SPSS24.0对第二批数据（N=228）进行可靠性检验，得出量表总体及各个维度信度系数较高，表明量表具有较好的内部一致性。

一般而言，如果一个量表由多个因子组成，就要求总量表与各因子之间相关较高，而各因子彼此间相关较低。相关分析结果表明，智慧学习环境下高阶思维能力量表的六个因子与总量表之间的相关较高，各因子间相关较低，这说明六个一阶因子都围绕着一个共同特质，同时彼此之间又相互独立。

3.结构方程模型验证

本阶段通过利用SPSS24.0和AMOS24.0对第二个样本的数据进行一阶因子分析。根据指标修正原则，删除潜变量与观察变量因子系数＜0.6的题项以及观察变量与残差的因子载荷量＜0.36的题项。结合一阶因子模型输出的数据以及表2统计结果可知，模型拟合度比较理想，说明模型的外在质量好，各观测变量能够很好地反映其对应的潜变量。

为了进一步验证一阶因子模型的六个构面是否可以用一个更高阶的共同因素——高阶思维能力（Higher-order thinking Skills，简称为HOTS）解释，本研究在一阶因子验证的基础上进行二阶因子验证，拟合结果如表2所示，可知二阶模型与一阶模型相比各拟合指标没有发生显著的恶化，说明二阶因子模型优于一阶因子模型，可以取代一阶因子模型。此外，二阶因子模型各效应系数均为正值且p值达到显著性水平，表明这六个构面对智慧学习环境的学生高阶思维能力的水平具有显著的正向影响。

表2 智慧学习环境下高阶思维能力模型拟合指数一览

●智慧学习环境下高阶思维能力结构模型构建

智慧学习环境下高阶思维能力结构模型

对智慧学习环境下高阶思维能力构成要素的审思，笔者经历了从理论解析到实践思考再到解构和结构化的过程，最终构建了包括知识建构能力、智慧思维能力、沟通协作能力、批判反思能力、创新创造能力和问题解决能力六个核心要素的智慧学习环境下高阶思维能力，如下图所示。

1.批判反思：智慧生成的基本前提

在智慧教育中发展学生批判反思能力是实现培养学生高阶思维能力的途径之一。批判反思不仅是一种思维能力，更是一种方法策略。结合扎根探索的结果，笔者认为批判反思能力中涵盖认知层面、技能层面和意识层面。批判反思能力被分为了评价反思、批判思维和批判意识。学生具备较强的批判意识，因此在评价过程中可利用批判思维进行反思。其中，评价反思是根据所获资料、证据等信息对事物、现象做出评估性结论，对基于信息与证据获取、信息筛选与甄别、事实分析与判断形成的结论进行批判性反思；批判思维是一种反思性思维能力，是善于质疑和批判的学生会对自己的思维进行批判性反思，也就是对自己的思维进行再思维的能力；批判意识是学习者具有积极的质疑精神和批判的内部心理倾向。

2.创新创造：智慧人才的必备技能

思维创新为智慧教育的发展带来一种崭新的思考方式和洞察视角，成为智慧教育发展的引领方向。[4]因此，对学生创新创造能力的培养是智慧教育的重要领域之一。结合以往研究中理解创造思维的三种方式——过程、能力和结果[5]，笔者认为，创新创造能力是由内部心理意识、行为表现和认知技能共同构成，分别描述为创新思维、创新能力和创造倾向。其中创新思维指学习者在智慧学习环境下综合运用多种思维技巧或方法创造出新颖、有价值的观点、理论、方法等的高级心理活动；创新能力是指学习者在智慧学习环境下能通过揭示问题本质，产生多样的想法、产生创新想法和在技术辅助下改进想法并付诸行动；创新倾向是指在智慧学习环境下学习者在面对问题任务时所表现出的好奇心、冒险性、想象力、复杂性挑战的情感态度倾向。

3.问题解决：意义学习的外部表征

问题解决能力是开启协作进程、高阶任务的核心因素[6]，提升问题解决能力是高阶思维能力中培养的重要内容。[7]在智慧学习环境中，学习者能否解决劣构问题是能否有效学习的表征之一。但问题解决不仅仅是为了解决问题，更是找到解决问题的结构体系，因此，笔者基于扎根理论发现，提出问题解决的过程应包括问题分析、方案构想、实践验证和模型建构四个部分。其中问题分析是学习者在对问题情境进行分析后，提取和检索先验知识对问题做出合理解读，关注核心问题，找出已知和未知的联系，形成初始观点；方案构想是学习者在不断接近问题的核心过程中，多角度思考解决方案，对可能的解决方案进行假设，推断可能出现的结果；实践验证是学习者通过一系列方案推演，将可能有效的方案进行实际操作设计并验证方案，尝试解决问题；模型构建是学习者在解决相似问题时能够将其解决方法、策略归因，形成解决相似问题的问题解决体系。

4.知识建构：转识成智的有效途径

知识建构指学习者获取知识不再是简单接受或复制，而是个体在小组的学习活动中通过与小组成员之间相互影响，对新知识进行意义建构，对原有知识进行改造和重组。[8]笔者根据扎根探索，提出知识建构由知识获取、知识加工、知识管理和知识创生组成。知识获取是学习者不仅能够在智慧学习环境下海量的信息中正确甄别，筛选出自己所需且有用的信息，还能够在学习共同体中进行信息的共享；知识加工是学习者能将新获取的知识通过已知知识去进行深入理解，建立联系并实现知识的结构化，当有不同意见的知识出现时，学习者能够进行知识间的协商和内化；知识管理是学习者在知识的内化过程后进行的知识迁移整合和知识的跨学科应用，学习者能够对知识进行不同学科间的跨界知识应用，同时做到对所学知识的跨情境迁移；知识创生是学习者能够通过所学知识进行知识重构形成自己的想法。

5.沟通协作：高阶思维的必要条件

沟通协作能力是学习者必须具备的关键能力，不论是在过去还是未来，协作沟通能力都将是一种终身有用的能力。沟通协作能力包含人际沟通和团队协作两个维度，人际沟通由表达思想、解释和回应他人信息的能力构成，团队协作由协作技能、协作意识、协作责任构成。在人际沟通中，学习者需要具备在陌生人面前自由表达，同时对他人的问题和疑惑进行恰当的回复，掌握恰当的沟通技巧，与同伴有良好的相处沟通关系。在团队协作中，学习者在协作活动中需要与团队成员进行有效沟通，发展自身认知能力，通过自我调节以完成团队任务或解决共同问题。

6.智慧思维：智慧环境下共生发展

在智慧学习环境下的智慧思维能力是指在网络与智慧社会里，由于人们行为日益网络化、信息化、数字化、智能化，因此，在现实条件下要求学习者要具备智慧思维能力。在智能时代人才需要具备的能力涵盖信息素养、跨界思维、人机协同和自主思维四个方面。在信息素养中，学习者需要在智慧学习环境中进行信息搜索与获取，同时如何对搜索的信息进行提取和评判也格外重要，在进行信息使用时学生也需要具备道德素养能力，遵循相关的学术行为规范；在跨界思维中，学习者横跨不同学科和领域进行内容、技术、文化和思维等方面的整合；在人机协同能力中，学习者能够通过多重感官通道来获取资源信息，通过智慧学习空间和物理实体进行实时交互，学习者可以随时随地通过智能设备进入这一无边界、网络化的知识学习空间，学习者能够理性驾驭处理人与机器之间的共存形式；在自主思维中，学习者在进行线上线下学习时，缺乏自主学习的能力，因此，自主思维成为学习者线上线下学习的有力支撑。学习者在进行智慧学习活动时，需要进行自主学习、自主决策、自主管理和自我调节等一系列认知活动，以促进学习者的有效学习。

●结语

本研究采用文献分析法和扎根理论从智慧学习环境下对学习者高阶思维能力构成要素进行梳理，通过分析在智慧学习环境依托下的智慧教育所需人才特点，将智慧学习环境下的高阶思维能力分为批判反思能力、创新创造能力、问题解决能力、知识建构能力、智慧思维能力、沟通协作能力六个子能力。通过模型拟合结果表明，本研究所构建的智慧学习环境下高阶思维能力模型在理论与实践上均得到支持。在这个智慧学习环境下高阶思维能力模型中，不仅关注了高阶思维能力在心智方面的倾向和品质，还注重学习者在智慧学习环境下能否利用高阶思维能力去完成学习任务的行为表现。这六个构成要素在模型中相互作用、相互联系。本研究下一步工作将重点关注智慧学习环境下学习者自身因素、教师教学法、环境感知等方面对智慧学习环境下高阶思维能力的影响。