指向高阶思维的学习任务单设计

摘要

培养学生的高阶思维能力，关键在于设计能够体现高阶思维的分析、综合、评价与创造的问题。以“牛顿第三定律”的教学为例，简述高阶思维的内涵和特征，并呈现了培养学生高阶思维能力的问题链设计特点。结合具体的教学实践，提供了有效培养高阶思维能力的思考路径。

Graphical abstract

关键词

高阶思维 / 牛顿第三定律 / 任务单 / 问题链 / 评价

爱因斯坦曾经说过，对真理的探求比对真理的占有更可贵。因此，培养学生高阶思维应该在教学活动中突出“探求”二字。这就需要教师在教学设计中多为学生创设真实的问题情境，多为学生准备不具备唯一答案的问题链，多给学生展示他们思维的时间和空间。借助这些生动的、真实的、开放的、有梯度的问题链培养学生的高阶思维，让物理学科核心素养在物理课堂中真正落地生根^［1］。

1 高阶思维的内涵和特征

1.1 高阶思维的内涵要义

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，表现为分析、综合、评价和创造。教育学家布鲁姆在教学目标分类中把学习知识的认知过程分成六个层次：识记、理解、应用、分析、评价和创造，其中前三个处于思维的较低水平，属于“低阶思维”；后三个处于思维的较高水平，属于“高阶思维”^［2］。分析就是将研究对象的整体分成各个部分、方面、因素和层次，并分别加以考查的认识活动；评价是对自身的反省和对他人的判断，也就是对自己或别人的思考和结论采取批判的态度，进行理由充分、逻辑严密的判断；创造就是对他人或前人已获取的知识有新的思路、新的理解、新的解释和新的应用。

1.2 高阶思维的发展性

通常认为，抽象的思维方式比形象的思维方式更高阶；创造的思维方式比模型的思维方式更高阶；辩证的思维方式比逻辑的思维方式更高阶。低阶思维是高阶思维的基础，高阶思维是低阶思维的发展。学习高阶思维方式并不是说可以跨越低阶思维不学，直接进入高阶思维学习。低阶思维与高阶思维是树根与树干的关系，两者相互依存。因此，要发展学生学习的高阶思维，还是要把落脚点放在基本的思维能力的实用性训练，即提高学生观察问题、分析问题、解决问题的能力训练，从而在此基础上培养学生的创新能力、问题求解能力、批评性思维能力。

1.3 高阶思维的可培养性

高阶思维的培养可以通过小组合作学习、情境化模拟、项目化研究等方式。在教学过程中，可以利用“进阶式问题链”启发学生的高阶思维，问题设计要遵循认知规律，从低阶思维入手，慢慢引导进阶为高阶。笔者尝试提出如图1的思维进阶结构模型。

2 指向高阶思维的学习任务单设计

2.1 教学内容：任务驱动教学模型

所谓任务驱动教学，就是教师将教学任务比喻成一个台阶，使得每一个“阶”都成为学生前一步学习的生长点和后一步学习的落脚点^［3］。

任务1：体验力的作用是相互的。

探讨力的相互作用是否具备普遍性。该任务旨在引题，是基于学生的现有认知和生活实践提出来的。任务要经历观察→体验→表达→概括→分析→证据的过程，在模型建构初期，学生要经历观察→体验→表达的过程，属于低阶思维。模型建构还需要学生经历概括→分析→证据的过程，需要学生在体验“输入”的基础上进行科学推理和科学论证，进行有效的观点“输出”，属于高阶思维。这一过程有助于培养学生的观察、分析、概括能力，培养学生在研究问题过程中的证据意识，引导思维从低阶向高阶的进阶。

任务2：探究作用力和反作用力的关系。

学生要经历问题→猜想→验证→结论→交流→修改→理论的过程。教学过程设计了4个小组实验：小组1探究一对拉力（压力）之间的关系；小组2探究一对磁力之间的关系；小组3探究浮力及其反作用力之间的关系；小组4探究一对摩擦力之间的关系。在探究过程中，学生提出观点，设计并讨论实验方案的科学性、可行性、严谨度，合作完成实验，得出结论。小组展示结论后，对比不同结论，小组内进一步讨论和修改，优化实验方案，最终形成理论。学生在完成任务的过程中有主张、有证据、有逻辑，培养了学生质疑创新能力，发展了学生的高阶思维。

任务3：感悟牛顿第三定律的意义，形成相互作用观念。

对本节课学习内容进行升华。学生要经历观察→分析→应用→迁移的过程，最终形成相互作用观念。学习的过程是认识世界的过程，是锻炼能力的过程，是形成观念的过程。学习的目的在于应用，任务3的完成情况可以用来反馈评价学生本节课的学习效度。

2.2 教学过程:问题链进阶设计

任务1：体验力的作用是相互的，探究相互作用是否具备普遍性，任务单1如表1所示。

【教学情境】甲、乙两个学生上台进行拔河比赛，甲把乙拉了过去。

任务2：探究作用力与反作用力的关系，任务单2如表2所示。

【教学情境】乙在拔河比赛中被甲拉了过去，乙说，他感觉到对方给他的力更大。

任务3：感悟牛顿第三定律的意义，形成相互作用观念，任务单3如表3所示。

【教学情境】电风扇是生活的必需品。

3 高阶思维的教学实践思考

力的本质就是物体与物体间的相互作用，牛顿第三定律揭示了力的本质，并给出了相互作用力间的具体关系。“牛顿运动第三定律”属于物理规律课，物理规律教学要重视对学生物理方法的培养。本节课在结构设计上具备两个特点。

3.1 教学任务须递进式设计

前一个任务是后一个任务的落脚点，后一个任务是前一个任务的生长点。特别是任务3设计，将本节课的内容进行了升华。任务设计引导学生利用牛顿第三定律去解决问题，并在解决问题的过程中形成相互作用观念。学生深刻体会到在解决力学问题过程中牛顿第三定律为转换研究对象提供了理论基础，拓宽了牛顿第二定律的适用范围，是牛顿物理学中不可分割的重要组成部分。

3.2 问题链须进阶式设计

问题落脚于基础的低阶思维，借助思维进阶结构模型，通过教师的教学引导，启发学生思维从低阶进阶为高阶。教学过程倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，体现了物理课堂的学科本质^［4］。但由于课堂时间有限，大多数学生缺乏充分表达的机会，自由发言环节的覆盖面不够广泛。针对这一问题，是否可以开发第二课堂，或探索除课堂表达之外的其他表达形式，以弥补学生表达时间和空间的不足，这值得我们深入思考。

参考文献

[1] 赵绍明，王腾.用真实情境促成物理思维进阶：以“自由落体运动”教学为例［J］.物理教师，2021，42（03）：33-35，40.

[2] 李树祥.高阶思维能力培养：物理教学中良构问题的劣构化［J］.中小学教材教学，2020（03）：49-52.

[3] 张鹭，赵振宇，冯立峰.基于学习进阶理论指向物理概念建模教学的研究与实践：以“向心力”为例［J］.物理通报，2023（01）：44-49.

[4] 施良方.学习论［M］.第2版.北京：人民教育出版社，2021.