高阶思维视角下能力培养的高中数学教学策略分析

本文研究“基于高阶思维能力培养的高中数学教学策略”，在深入研读大量与高阶思维能力相关的文献、期刊、专著的基础上，梳理总结了国内外关于高阶思维能力的研究进展和发展趋势，对高阶思维能力的内涵进行界定。同时，分析了支撑高阶思维研究的理论基础，以问卷的形式对教师和学生进行了有关高阶思维能力的调查研究，分析出现问题的原因，并针对调查的结论，结合高中数学的教学现状提出了有利于学生高阶思维能力发展的教学策略
第一章 问题提出

一、问题提出背景

进入 21 世纪，无论是政治、经济还是科学技术都得到了前所未有的发展，知识和信息也呈现出指数增长的趋势，世界日益成为一个联系密切的整体。政治、经济的全球化对人才素质提出了更高的要求，高素质人才成为在激烈的国际竞争中获得成功的关键。由于计算机的普及，人工智能的发展，简单重复的机械劳动被机器取代，社会需要的是能进行脑力劳动的高质量劳动者，这就要求学习者不仅仅要掌握基础知识和基本技能，更要具备批判性思考的能力，快速进行分析和决策的能力，问题解决的能力，良好的创造能力以及较强的与人交往和适应社会环境的能力等高阶思维能力。在这个互联网+的时代，知识无时无刻不在更新，我们不禁要思考：什么样的知识最有价值？我们不可能掌握全部的知识和信息，如何在纷繁复杂的信息中分析提取出最有价值的那一部分？这需要高阶思维能力的支撑。“一切教育都在创造未来形象”[1]，教育作为培养人的社会活动应该承担起发展学生高阶思维能力的重任。由认知发展阶段理论可知，进入高中之后，学生的思维呈现出迅速发展的态势，因此，高中教师应更加注重对学生高阶思维的训练，以培养出适应社会极速发展的高素质人才为己任。养[2]，并对每一种核心素养进行了细化，其中理性思维、批判质疑、勇于探究、勤于反思、问题解决等体现了高阶思维能力的培养要求。这说明核心素养的落实与高阶思维能力的发展息息相关，两者具有相辅相成的关系。核心素养的落实作为教育改革的热点，是教育发展的一个大的方向和目标，起到引领和导向的作用，而高阶思维能力的培养作为落实核心素养的重要组成部分，对核心素养的落实起到重要的推动作用。

二、国内外高阶思维能力研究现状综述

1、国外高阶思维能力的研究现状

“高阶思维能力”一词最早出现在国外。作为学习者顺应未来社会变迁与发展的核心能力，高阶思维能力越来越受到研究者们的关注，也成为国内外教育改革发展的重要目标。以“高阶思维能力”作为检索词在中国知网上进行检索可以得知，国外对于高阶思维能力的研究呈上升趋势，见图 1-1。但不同的学者对高阶思维能力的关注点并不相同，主要集中在以下几个方面：

第二章 理论分析

一、高阶思维能力的概念界定

高阶思维能力，又称高级思维能力。关于高阶思维能力的定义众说纷纭，从产生发展到现在，国内外的专家学者从不同的角度给出了自己的见解。在不同的学科领域，高阶思维也呈现出不同的侧重点。例如，在哲学领域，学者们倾向于将批判性思维视为高阶思维，这一观点最初产生于苏格拉底时期，而后杜威（Dewey，1933）、恩尼斯（Ennis，1962，1996）、理查德·保罗（Richard Paul，2010）、钟志贤（2004）、董毓（2015）等都对批判性思维的内涵进行了界定。在心理学领域，高阶思维则是由问题解决、决策、创造性思维和元认知组成。下面我们主要来探讨教育学领域对高阶思维的理解。

1、国外对高阶思维概念的界定

国外对高阶思维的研究开始得较早，理论也更加成熟。布鲁姆（Bloom）的教育目标分类学中关于高阶思维的介绍是目前为止最为经典的，并且受到了专家学者们的一致认可。1956 年出版的《教育目标分类：认知领域》一书，第一次提出高阶思维能力的概念，从此引发了教育领域对高阶思维的探究。布鲁姆将认知过程划分为知道、领会、应用、分析、综合和评价，其中，低阶思维具体表现在前面三个层级：知道、领会、应用，而高阶思维具体表现在后面三个层级：分析、综合、评价[5]。随着社会的发展，人们对教育教学产生了新的认识和理解，安德森和戴维·克拉斯沃等人对布鲁姆的划分进行了修改，增加了知识维度，在此基础上又进行了细分，知识维度主要涵盖事实性知识、概念性知识、程序性知识和元认知知识[6]；认知过程维度主要涵盖记忆/回忆、理解、应用、分析、评价和创造[6]。对比 1956 版的分类，我们可以看出，“评价”由最高水平下降了一个层次，去掉了“综合”同时添加了新的最高层级“创造”，由此高阶思维变成了分析、评价和创造。

二、高阶思维能力与教学的关系

通过对高阶思维的界定，我们可以看出，高阶思维作为一种心智活动，其运用和发展需要与复杂的任务情境相互作用，在解决劣构问题的活动中获得提升。换言之，离开了具体活动，思维也就不复存在，更加提不上发展与提高。对高中生来说，培养思维的活动则主要指教学活动，教师通过对授课过程的精心设计，达到培养学生高阶思维的目的。为了培养思维，1910 年，杜威最先提出了思维与教学的理论，开创了在教学过程中发展思维过程的先河。既然思维可以进行训练和培养，那么比思维更高层级的高阶思维，同样可以借助教育教学的形式获得发展。1956 年，布鲁姆的教育目标分类学从教育领域对高阶思维进行了详细的论述，为教师在教育教学中提升学生的高阶思维能力建立了坚实的理论，具有积极的指导作用。此后，随着研究的深入，恩尼斯、科斯塔、道奇博士等人都对高阶思维能力的培养提出了一些教学策略。同样，在国内，钟志贤教授在《教学设计的宗旨》中指出，在训练高阶思维能力的过程中，效率最高的途径就是将其与教学内容和教学方式进行融合，使学生可以在高阶学习中应用高阶思维。高阶学习是一种通过高阶思维的应用来处理新的定义不完整问题的有意义的学习活动。在高阶学习环境下，高阶思维得到提升，生成高阶知识，获得高阶能力，反过来又成为下一阶段高阶学习的支撑。

第三章 高中生高阶思维能力的现状调查与分析...................................................... 17

一、调查目的.......................................................................................................... 17

二、调查问卷的设计.............................................................................................. 17

三、调查问卷的实施.............................................................................................. 19

四、调查结果统计与分析...................................................................................... 20

五、问题归因.......................................................................................................... 27

第四章 基于高阶思维能力培养的高中数学教学策略................................................ 29

一、提高培养意识，为提升高阶思维能力奠定基础.......................................... 29

二、构建高阶思维能力的学习环境，刺激高阶思维的生长.............................. 30

三、关注知识整体建构，促进高阶思维能力的发展.......................................... 40

四、变换评价方式，引导高阶思维能力的生成.................................................. 43

第五章 基于高阶思维能力培养的高中数学教学案例与分析.................................. 45

一、《椭圆及其标准方程》第一课时教学案例.................................................... 45

二、教学案例分析.................................................................................................. 48

第五章 基于高阶思维能力培养的高中数学教学案例与分析

以《椭圆及其标准方程》为例，对如何在高中数学教学中提升学生的高阶思维能力进行案例分析，以期为教师提供参考和借鉴。

一、《椭圆及其标准方程》第一课时教学案例

1、创设情境，导入新课

情境 1：2021 年 2 月 24 日，遥感三十一号 03 组卫星发射成功。图片中展示的卫星运行轨道是什么形状？（多媒体展示运行轨道图）

情境 2：多媒体展示生活中椭圆形状的实物图，例如，鸡蛋、鸟巢、橄榄球、盘子等。大家还能举出生活中遇到的椭圆形状的其他物品吗？

情境 3：借助 GGB 等软件动态演示平面斜截圆锥的过程。

2、合作交流，探究新知

活动一：动手实验，归纳定义

问题 1：圆的定义是什么？圆是怎么画的？

问题 2：椭圆是怎么画出来的？

请学生使用课前准备的教学用具（绘画板、绳子、笔、钉子）完成以下实验：

实验 1：将一条长度固定的绳子的两个端点定在绘画板的同一点上，把笔放到绳子中拉紧旋转，会出现什么轨迹？

实验 2：若将绳子的两个端点分开，固定在绘画板的两点
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