認知與教學/問題解決、批判性思維與論證
我們日常生活中不斷地被模糊性、虛假性、挑戰或情況所包圍，這些都需要我們的批判性思維、問題解決技能和論證技能。雖然這三個術語經常被互換使用，但它們明顯不同。批判性思維使我們能夠積極參與我們透過所有感官獲得的資訊，並深入思考這些資訊。這使我們能夠分析、批判和應用知識，以及創造新的想法。批判性思維可以被認為是問題解決和論證的總體認知技能。透過批判性思維，雖然我們可以得出邏輯結論，但並不一定存在“正確”的想法。“正確”的東西往往非常主觀。問題解決是一種批判性思維的形式，它使學習者面臨關於最佳解決方案的決策，對於明確定義和不明確定義的問題，沒有特定的正確答案。參與問題解決的一種方法是使用認知輔導等輔導系統，該系統可以為個別學生修改問題，並跟蹤他們在學習中的進步。專案式學習是問題解決的一個特點，它側重於讓學習者解決一個驅動性問題，透過進行廣泛的調查，將學生置於學習體驗的中心。基於問題的學習側重於激勵學生進行體驗式學習的現實問題。此外，設計思維使用特定的腳手架系統來鼓勵學習者透過一系列步驟開發原型來解決現實世界的問題。同理心、實用設計原則和原型改進在整個過程中都體現了批判性思維。同樣，論證是一個批判性思維過程，並不一定涉及單一的答案，因此需要在論證性思維中進行協商。更具體地說，論證涉及使用推理來支援或反駁主張或想法。相比之下，問題解決可能會導致一個可以被認為是經驗性的解決方案。
本章對這三個關鍵主題進行了理論概述：每個主題的特性、它們之間的關係以及實際的課堂應用。
學習成果
- 定義批判性思維及其與知識的互動
- 定義問題解決以及它如何利用批判性思維來制定問題的解決方案
- 介紹認知輔導作為一種利用問題解決來增強學習的認知學習工具
- 探索專案式學習作為一種特定的問題解決方法
- 考察設計思維作為專案式學習的子集及其學習腳手架過程
- 定義論證以及它如何採用批判性思維過程
- 考察論證的具體方法和應用工具
批判性思維是教育中一個極其寶貴的方面。批判性思維的能力通常隨著知識和經驗的積累而隨著壽命的延長而增強，但儘早開始這一發展過程至關重要。研究表明，批判性思維能力與更好的知識遷移相關，而缺乏批判性思維能力則與有偏差的推理相關[1]。即使在孩子開始正規學校教育之前，他們也會在家裡因為與父母和照顧者的互動而培養批判性思維能力[2]。此外，批判性思維似乎可以透過明確的教學得到改進[3]。能夠參與批判性思維使我們能夠在選舉等情況下做出明智的決定，在選舉中，候選人會歪曲地展現自己和其他候選人的形象。如果沒有批判性思維，人們就會淪為虛假資訊和有偏差推理的受害者。因此，重要的是讓學生了解批判性思維，並鼓勵他們在面臨問題時利用批判性思維能力。
一般來說，批判性思維可以定義為評估論點和證據以得出結論的過程，該結論在其他可能的結論中是最合適和有效的。批判性思維是一個動態的和反思性的過程，並且它主要基於證據[4]。批判性思考包括能夠客觀地批判資訊並探索相反的觀點，最終根據證據和仔細思考得出結論。批判性思考者對提供給他們的資訊持懷疑態度，積極尋求證據，並且不猶豫地承擔決策和複雜的問題解決任務[5]。提出問題、辯論話題和批判來源的可信度都是涉及批判性思考的活動。正如格拉瑟 (1941) 所概述的那樣，批判性思維涉及三個主要組成部分：批判性思維的傾向、批判性思維策略的知識以及應用這些策略的某種能力[6]。擁有批判性思維的傾向對於應用已知策略是必要的。
批判性思維，包括權衡和評估資訊等認知過程，有助於更透徹地理解問題或難題。作為一種反思，批判性思維也促進了人們對自己感知、意圖、情感和行為的意識。[7]
| 批判性思維的組成部分 | |
| 知識 | 培養知識基礎和具體的策略來幫助獲取知識更容易透過教學來控制。 |
| 推理 | 透過使用演繹法和/或歸納法在現有的知識庫之間形成聯絡。 |
| 評價 | 分析、判斷、權衡、做出道德判斷、批判和質疑外部資訊以及自身的知識庫。 |
| 元認知 | “思考思考”的過程。這涉及評估一個人自己的決定、意見或信念是否明智且有充分依據。 |
在現代教育中，批判性思維被認為是人們普遍需要和應該獲得的東西，尤其是在高等教育水平[8][9]。然而，批判性思維是一種人類建構[10]——而不是科學事實——它與古希臘哲學和信仰相關[11]。
與古希臘的聯絡既涉及古希臘將邏輯置於情感之上的優先順序[11]，也涉及其民主原則。包括埃爾德和保羅[12]、穆恩[8]和斯坦利克和斯特勞瑟[13]在內的多位作者都認為批判性思維可以追溯到蘇格拉底時代。同樣，摩根和薩克斯頓 (2006) 將批判性思維與所有民主公民的基本要求聯絡起來[14]。
與古希臘的另一個聯絡涉及蘇格拉底方法。蘇格拉底方法涉及兩個人或多人之間的對話，他們透過提出和回答問題來挑戰彼此的論點，使用邏輯和推理[15]。此類辯論受制於客觀/主觀二元論問題，因為辯論的目的是相信存在“正確答案”，但進行此類辯論的能力證明了任何論點的客觀性[15]。
由於與古希臘有著密切的聯絡，批判性思維通常被認為是西方建構。這進一步被另一種稱為布魯姆分類法的西方建構所放大，它被認為是現代教育中批判性思維的本質[16]。
由於批判性思維是一種人類建構，因此關於構成批判性思維的觀念因人而異。穆恩 (2007) 列出了她研討會參與者提供的 21 種常見的批判性思維觀念，然後提供了她自己對該術語的 2 頁定義[8]。批判性思維的一種觀點是，它包含一組技能，使人們能夠在擁有某種先前知識的領域或背景中得出可辯護的結論並做出決策[10]。另一種觀點是，批判性思維涉及使用系統的邏輯和推理，雖然不一定產生經驗性的答案，但仍然使用理性且科學的方法[17]。最終，穆恩得出結論，沒有正確或錯誤的定義[8]。
學者們認為，雖然批判性思維的建構與西方民主國家相關，但這並不意味著其他非西方文化不擁有或不使用涉及批判性思維的類似建構[18]。相反，“存在不同的推理方式或形式”[19]；例如，亞洲人對辯論的方法是找到衝突論點之間的聯絡，以便這些想法能夠共存[18]。這是由於東方關於“面子”的價值觀[8]。相比之下，西方方法通常被視為具有競爭性：攻擊他人的觀點，同時捍衛自己的立場。儘管存在這種二分法概括，但東方和西方方法的相似之處比最初看起來要多。關於外交的亞洲辯論方法，西方方法也涉及妥協和談判，因為想法通常很複雜，並且可能存在許多“正確”答案[14]。同樣，其他文化採用西方批判性思維觀念的程度取決於文化價值觀。例如，在穆斯林文化中，批判性思維的價值與對錶達自己觀點的適當性的看法相關[20]。
有人認為，僅僅具備批判性思維技能不足以應用批判性思維——**批判性思維的傾向**也必不可少[5]。批判性思維的傾向不同於認知技能。傾向更準確地解釋為有意識地選擇一項技能的能力，而不僅僅是執行該技能的能力[4]。擁有批判性思維的傾向可能包括對智力活動具有真正的興趣和能力。Perkins 等人（2000）擴充套件了批判性思維傾向必要性的概念，並指出了批判性思維傾向涉及的三個方面：參與智力行為的傾向；對可能參與此類行為的機會的敏感性；以及參與批判性思維的普遍能力[5]。Halpern（1998）認為，這種批判性思維傾向必須包括願意繼續執行看似困難的任務、開放的心態和計劃的習慣[5]。事實上，在 Clifford 等人（2004）進行的一項認知技能研究中，他們發現批判性思維的傾向與更好的整體批判性思維技能相關[4]。
這些是個人態度或性格特徵，有助於培養批判性思維技能
- 好奇的
- 系統的
- 明智的
- 追求真理的
- 分析性的
- 開放的
- 對推理的信心
許多因素會影響一個人對批判性思維的傾向，其中第一個是文化[5]。文化有許多方面會影響人們批判性思維的能力。例如，宗教可能會對批判性思維的發展產生負面影響[5]。許多宗教都建立在信仰的基礎上，而信仰通常需要全心全意地相信，而無需證據或支援。有組織宗教的本質與批判性思維的前提背道而馳，批判性思維的前提是對任何主張的有效性和可信度進行評估。在這種環境中長大可能會不利於批判性思維技能的發展。這種環境可能會抑制質疑宗教觀點或檢驗宗教有效性的傾向。另一個可能不利於批判性思維傾向的文化因素是權威[5]。當孩子在專制型育兒方式的環境中長大時，可能會對他們生活的許多方面產生不利影響，尤其是對他們的批判性思維技能，因為他們被教導不要質疑權威的可信度，並且如果他們這樣做，往往會受到懲罰。這在課堂上也適用[5]。培養批判性思維傾向的課堂環境中，如果教師沒有營造開放的氛圍或允許學生質疑他們所學的內容，也會影響批判性思維的發展。拒絕問題的課堂環境或父母權力和控制力很強的家庭環境都會影響學生批判性思維的能力。更重要的是，學生一生都被條件反射地不去這樣思考[5]。然而，儘管存在這些文化限制，但仍然可以在家庭和課堂中培養批判性思維的傾向。
課堂結構是突出批判性思維傾向的主要方式。培養一種讓學生參與他們學習內容的決策過程的課堂結構，對培養批判性思維傾向非常有幫助[5]。這種結構有助於學生投入到他們的學習中，並營造一種課堂氛圍，讓學生能夠自由地質疑老師以及其他學生對不同主題的意見和看法。允許學生自由審查和評估提供給他們的資訊，是創造鼓勵學生培養批判性思維傾向的課堂環境的有效方法。這種自由使學生能夠在更大的課堂環境中保持個人身份，並賦予他們評估和獨立做出決定的權力。允許學生在課堂上分享權力，對於幫助學生保持學習動力和對課堂教學的分析能力非常有益[5]。教師還可以採用各種方法幫助學生在課堂上變得自主。給學生機會承擔不同的角色，可以有效地培養批判性思維傾向，例如進行預測和思考問題[5]。讓學生參與提出的問題，而不是僅僅教他們老師或教科書認為正確的內容，對於學生形成自己的觀點和個人見解至關重要。此外，收集關於該主題的資料和資訊是培養批判性思維傾向的重要部分。這樣做可以讓學生外出尋找他們自己可以分析並得出結論的資源[5]。利用批判性思維的這些方面，學生可以最有效地與最初做出的預測相關聯，並批判性地評估結果的有效性[5]。
除了教授批判性思維外，教師還需要牢記學生的自我調節能力。學生在學習新技能時需要能夠保持學習動力並對自己的學習抱有積極的態度。在 Phan（2010）的一篇文章中，他認為，自我調節能力強的學生，目標設定能力更好，對自己的學習負有更多的個人責任，能夠保持學習動力，認知靈活性更強，因此更有可能利用批判性思維。由於批判性思維技能具有很強的反思性，因此有助於自我調節學習（SRL），反過來，自我調節策略也有助於發展批判性思維技能。這兩種認知實踐都有助於學生成長和發展[7]。
自我調節為學生提供了進行主動學習所需的元認知意識基礎。這種主動性使學生能夠參與批判性思維的認知過程，例如評估、反思和推斷。透過個體元認知能力來評估自己的想法，個體發展了在學習中變得自主的能力[7]。學習者無需監督者檢查每個任務，而是可以根據自己的節奏學習，同時監控自己的表現，從而參與自我調節學習。此過程的一部分將包括定期反思在完成任務時使用的策略。這種反思可以透過利用批判性思維來評估哪些策略最適合他們自己的學習，從而根據他們的認知需求來促進學生的學習。
批判性思維的複雜性表明，它需要一個漫長的發展過程，需要指導、實踐和強化。為了促進這一過程，自我監控作為自我調節的第一步，可以透過評估個人的教育表現來啟動反思性思維。這種評估透過產生關於個人學術能力的激勵性信念來促進自我效能[7]。從那裡，透過實踐，學生可以將他們的批判性思維技能擴充套件到自身之外，並融入到他們的教育環境中。透過實踐，學生將他們的元認知策略作為長期發展批判性思維的基礎。
心理學家和教育家已經發現了許多不同的批判性思維發展策略。在這些策略中，有些可能非常熟悉，例如概念圖或維恩圖，還有一些可能不太熟悉，例如訴求-問題刺激策略[21]。概念圖特別適用於說明思想和概念之間的關係，而維恩圖通常用於表示對比思想[21]。
維恩圖經常用於小學階段，並在中學階段作為對比/比較工具繼續使用。維恩圖活動可能適用的一個例子是在科學課上。教師可以指導學生製作維恩圖，比較和對比不同的植物或動物。概念圖可以在小學階段引入，儘管它們最常用於中學和高等教育階段。概念圖是一種互動且通用的方法，可以鼓勵學生參與課程材料。概念圖的關鍵方面在於它要求學生反思以前學習的資訊並建立聯絡。在小學階段，概念圖可以作為專案引入，而在以後，可能是在大學或研究生院，學生可以將其用作學習策略。在小學階段，學生可以使用概念圖來建立他們閱讀的故事中的人物、環境或情節之間的聯絡。在介紹概念圖時，教師可以向學生提供一個單詞或短語列表，並指導學生以概念圖的形式說明它們之間的聯絡。 提問也可以是一種簡單且引人入勝的方式來培養批判性思維。教師可以先向學生提問關於材料的問題，然後鼓勵學生提出他們自己的問題。在中學和高等教育中，學生可以使用問題來評估來源的可信度。在小學階段，問題可以用來評估學生對材料的理解，同時鼓勵他們透過質疑故事中人物的行為或實驗的有效性來進行批判性思考。斯沃博多娃提出的訴求-問題刺激，涉及學生就其閱讀理解提出問題的一個過程[21]。
將討論作為培養學生批判性思維技能的一種方式，對於教師來說可能是一種特別有價值的策略。同伴互動為培養特定的批判性思維技能（例如換位思考和合作）提供了基礎，而這些技能可能不容易透過教學來教授。當然，討論的一個很大一部分是語言。克魯斯特（2002）認為，批判性思維始於提問[21]。類似地，維果茨基認為，語言技能可能是高階思維過程的關鍵先驅[2]。隨著孩子們詞彙量的擴大，他們能夠更好地理解閱讀材料，然後可以開始抽象地思考材料，並與同伴就他們理解的內容進行有意義的討論[2]。
研究表明，跨年齡同伴討論可能對促進批判性思維的發展特別有幫助。跨年齡同伴群體之所以有效，是因為孩子們在與不同年齡的同伴合作時往往具有動機[2]。年幼的孩子常常將年長的孩子視為導師以及寶貴的知識和經驗來源，而年長的孩子則感到一種成熟感，以及與年幼的學生分享他們的知識和經驗的責任[2]。這些跨年齡同伴討論還讓學生面臨著將語言使用調整到其他小組成員的挑戰，以便使他們的觀點易於理解[2]。在加拿大學校中比較常見的一種跨年齡同伴群體的例子是大夥伴計劃，其中中級年級的學生被分配了一個小學年級的夥伴，在整個學年裡幫助他們。大夥伴可以幫助他們的夥伴完成專案、提供建議或參加學校活動。大夥伴/小夥伴計劃可以有效，因為年幼的學生會仰慕他們的夥伴，而大夥伴則感到有責任幫助他們的夥伴。正如哈蒂（2006）指出的那樣，需要考慮的另一個重要因素是，這些討論應該由教師引導的結構化活動，以確保學生了解他們的團隊責任[2]。
營造一個安全的環境，讓學生能夠提問和分享想法，對於創造一個鼓勵批判性思維的課堂至關重要。有人認為，當學生能夠參與課堂和課堂活動的組織和計劃時，他們更有可能培養批判性思維的傾向[5]。在這些課堂上，教師會真誠地鼓勵學生參與課堂運作的決策過程[5]。教師還必須以身作則，展現所需的批判性思維型別，以尊重和適當的方式質疑自己和其他權威人士[5]。研究表明，在教師充滿熱情和反應靈敏的課堂上，學生的認知參與度更高[22]。因此，教師應鼓勵和包容學生，並在可能的情況下讓學生參與課堂計劃過程。
越來越多的研究支援批判性思維可以被明確教授的觀點[23]。在教育中使用批判性提問尤其重要，因為透過教授批判性提問，教育工作者正在積極地模擬批判性思維過程。教育中批判性思維教學的一個關鍵問題是，學生僅僅見證了教師批判性思維的結果，即他們聽到了教師透過批判性思維得出的結論[9]。而經驗豐富的批判性思考者會使用批判性問題，但這些問題是隱含的，通常不會被明確表達出來。然而，為了讓學生理解批判性提問和批判性思維策略，學生必須看到批判性思維的過程。明確地模擬批判性問題的形成和排序，展示瞭如何得出邏輯結論的思維過程。
有各種教授批判性提問的方法。下面討論的框架是其中最著名的框架。在易用性、複雜性和普遍性方面，它們都有自己的優缺點。每種方法都以對人類概念的特定定義來處理批判性思維。因此，一個人對批判性思維的自身定義可能會影響他對特定批判性提問框架的接受程度。
西方批判性思維方法的一個關鍵特徵包括批判性提問的重要性，這與源自古希臘傳統的蘇格拉底方法有關。無論是回答現有的問題還是提出新的問題，批判性思維都涉及問題，無論是顯式/隱式、有意識/無意識[13]。布朗和基利（2006）將他們的批判性思維定義具體地建立在批判性問題的參與之上[24]。
對批判性問題的答案不一定是經驗性的。它們可能涉及推理並具有邏輯性，但仍然會受到他人不同觀點的影響，從而使所有觀點同時具有主觀性和客觀性。埃爾德和保羅（2009）將這些批判性問題分為三類[12]。
- 可以使用知識確定正確答案的問題
- 開放式問題，答案具有主觀性，無法判斷
- 產生客觀答案並根據所用證據和推理質量進行判斷的問題
關於批判性提問的書籍往往受到蘇格拉底方法的強烈影響，並且區分“好”問題和“壞”問題。好的問題是與手頭主題相關的，並採用邏輯且系統的方法[14][13]，而壞的問題是不相關、膚淺且雜亂無章的。Elder & Paul (2009) 認為，“不可能成為一個好的思考者卻是一個糟糕的提問者。”[25]換句話說，如果一個人無法想到相關且合乎邏輯的問題，他們將無法得出任何理性的結論。
此外，如上所述，批判性思維不僅僅是提出正確的問題。批判性思維和知識之間存在直接關係[23]。一個人可能擁有知識，但不知道如何應用它。相反，一個人可能擁有良好的批判性提問技巧，但缺乏判斷答案價值的知識。
在使用蘇格拉底方法教授批判性提問方面，必須認識到沒有一套可以遵循的問題，因為需要的批判性問題型別是基於實際情境的。因此，不同作者提出的例子差異很大。儘管如此，還是有一些可以遵循的具體指南[26]
- 使用批判性問題來識別和理解情境、問題、觀點和結論
- 使用批判性問題來尋找假設、歧義、衝突或謬誤
- 使用批判性問題來評估思想的影響
蘇格拉底方法的第一部分更像是資訊收集階段，使用問題來找出基本細節、澄清想法或意見，並確定目標。第二部分使用第一部分的資訊，然後使用問題探究潛在的細節，這些細節可以為批判性評估想法的準確性提供理由。第三部分使用問題來反思這些想法的後果。
Conklin (2012) 將以上三個部分分為六個部分[27]
- 使用問題來理解
- 使用問題來確定假設
- 使用問題來發現理由/證據
- 使用問題來確定視角
- 使用問題來確定後果
- 使用問題來評估給定的問題
以下是每個部分的一些示例問題[28]
理解類問題
- 你為什麼這麼認為？
- 你迄今為止在這個主題上學習了什麼？
- 這與你現在正在學習的內容有什麼關係？
確定假設類問題
- 你如何驗證那個假設？
- 還可以假設什麼？
- 你對此有什麼看法？你同意還是不同意？
發現理由/證據類問題
- 你怎麼能確定？
- 為什麼會發生這種情況？
- 你有什麼證據來支援你的觀點？
確定視角類問題
- 你如何從另一個角度看待這個論點？
- 哪個視角更好？
確定後果類問題
- 它如何影響你？
- 那有什麼影響？
評估給定問題類問題
- 為什麼我被問到這個問題？
- 哪些問題導致了最有趣的答案？
- 還應該問什麼其他問題？
根據文字的不同，蘇格拉底方法可能異常複雜，這使得教育工作者難以應用。Conklin (2012) 指出，教師需要提前花費時間計劃這些問題，而不是期望在課堂上提出這些問題[27]。
布盧姆教育目標分類法
[edit | edit source]布盧姆教育目標分類法最初設計於 1956 年，旨在確定認知教育目標並評估學生的更高階思維技能[29]。然而，從那時起，它已被改編並用作促進批判性思維技能的有用工具，特別是透過批判性提問[30]。這些批判性問題涉及布盧姆的理解、應用、分析、綜合和評價類別。可以看出這些類別與其他作者提倡的蘇格拉底方法相關，即提問對於理解、分析和評價的重要性。Moon (2007) 認為，“‘評價’、‘反思’和‘理解’”是批判性思維的關鍵方面[8]，因此應該出現在任何批判性思維的概念中。同時，布盧姆教育目標分類法產生了一套自然的問題，可以適用於各種情境[31]。
在一個例子中，一位老師使用紐約地下酒吧的圖片。使用布盧姆教育目標分類法，老師可以提出並演示以下批判性問題[14]
- 知識：你在圖片中看到了什麼？
- 理解：人們在這樣的地方做什麼？
- 分析：為什麼圖片中有這麼多警察？
- 應用：我們現在看到哪些類似的情況？
- 綜合：如果沒有禁止此類行為的法律會怎樣？
- 評價：如果你成為這些人之一，你會有什麼感受？為什麼？
諾曼·韋伯的知識深度
[edit | edit source]韋伯的知識深度 (DOK) 分類法於 2002 年針對布盧姆教育目標分類法提出[32]。與布盧姆教育目標分類法相比，韋伯的 DOK 側重於從思維的複雜性而非難度方面考慮思維[32]。
韋伯的 DOK 有四個層次
- 回憶與再現
- 運用技能與概念
- 短期戰略性思維
- 擴充套件戰略性思維
第 1 層與布盧姆的記憶和回憶資訊水平一致。此級別的示例批判性問題包括
- 主角的名字是什麼？
- 奧利弗·特維斯特向費根問了什麼？
第 2 層涉及各種技能，例如分類、比較、預測、收集和展示。可以從這些技能集中得出批判性問題，包括以下問題
- 這兩個想法如何比較？
- 你如何對這些物體進行分類？
- 你如何總結文字？
第 3 層涉及分析和評估，再次與布盧姆教育目標分類法保持一致。
- 你能得出什麼結論？
- 你能提出什麼理論來解釋這一點？
- 哪個答案是最好的？為什麼？
同時，DOK 的第 3 層與蘇格拉底方法有相似之處，因為個人必須捍衛自己的觀點。
第 4 層是最複雜和最具挑戰性的層次。它涉及建立跨學科聯絡和創造新的想法/解決方案。
由於 DOK 隨著層次的增加變得越來越複雜，並導致需要使用邏輯和證據來捍衛自己的立場，因此與蘇格拉底方法存在相似之處。同時，因為它用於制定評估批判性思維的標準，所以與布盧姆教育目標分類法有相似之處。
威廉姆斯模型
[edit | edit source]
威廉姆斯模型由弗蘭克·威廉姆斯於 1970 年代設計[27]。與其他方法不同，威廉姆斯模型是專門為使用批判性提問來促進創造性思維而設計的[27]。該模型包括以下方面
- 流暢性
- 靈活性
- 闡述
- 獨創性
- 好奇心
- 冒險精神
- 複雜性
- 想象力
關於流暢性的關鍵問題遵循一種類似頭腦風暴的方法，即這些問題旨在產生想法和選項[27]。對於“靈活性”，這些問題旨在針對現有想法產生變化。“闡述”問題是關於在現有想法的基礎上進行構建並發展細節水平。顧名思義，關於“原創性”的關鍵問題是為了促進新想法的發展。威廉姆斯模型的“好奇心”方面與“知曉-驚奇-學習”（KWL）系統中“驚奇”階段相似[33]。“冒險”問題旨在激發實驗。雖然“複雜性”這個名稱聽起來可能與“闡述”相似，但它實際上是關於在混亂中尋找秩序、建立聯絡以及填補資訊空白。最後一個方面是“想象力”，它涉及使用問題進行視覺化。
Wiggins & McTighe的“理解六個方面”都基於批判性思維的深刻理解方面[34]。該方法用於教師設計問題，以促進學生進行批判性思維[34]。這六個方面是解釋、解讀、應用、視角、同理心和自我認知[35]。
在發展理論和推理方面，“為什麼”和“如何”問題在“解釋”方面佔據主導地位[36]
- 這是怎麼發生的？你為什麼這麼認為？
- 這與其他理論有什麼聯絡？
解讀問題鼓勵閱讀字裡行間，建立類比或隱喻，並建立書面或視覺場景來說明這個想法。問題包括
- 你將如何用其他詞語解釋這個想法？
- 你為什麼認為雙方之間存在衝突？
- 瞭解這一點為什麼重要？
應用問題是關於讓學生運用知識。其中一部分來自於根據既有經驗預測將會發生什麼。另一個方面涉及從過去學習。這個方面的關鍵問題包括
- 我們如何才能防止這種情況再次發生？
- 你認為會發生什麼？
- 這是如何運作的？
視角問題不僅涉及從他人的角度看待想法，還涉及確定人們的觀點。不過，與同理心問題相比，視角問題更多地涉及分析和批判性審查[35]。以下是一些示例問題
- 關於這個主題，有哪些不同的觀點？
- 詩中是誰在說話？
- 表達的是誰的觀點？
- 從另一個人的角度來看，這可能是什麼樣子？
同理心問題涉及視角轉換，包括同理心，以便展現開放的心態，考慮一下以另一個人的身份生活會是什麼感覺。
- 如果你處於同樣的境地，你會有什麼感覺？
- 生活在那些條件下會是什麼樣子？
- 如果有人對你的家人這樣做，你會如何反應？
自我認知問題主要旨在鼓勵自我反思，並培養更強的自我意識[35]。特別是，自我認知問題揭示了一個人的偏見、價值觀和偏見，以及它們如何影響我們對他人的判斷。這個方面的關鍵問題包括
- 我的生活是如何塑造我對這個主題的看法的？
- 我對那個社群人們的生活到底瞭解多少？
- 我缺乏哪些知識或經驗？
- 我如何知道我所知道的？這些資訊/想法來自哪裡？
理解六個方面中的問題都包含以下屬性[36]
- 它們是開放式的
- 它們需要深入思考
- 它們需要批判性思維
- 它們促進知識遷移
- 它們旨在引導後續問題
- 它們需要有根據的答案
有關課堂環境中批判性提問的示例，請檢視此頁面底部的外部連結部分。
在日常生活中，我們周圍存在著大量需要解決的問題，我們需要關注這些問題並解決它們以實現我們的目標[37]。我們可能會遇到諸如：需要確定上班的最佳路線、面試穿什麼、如何在議論文中取得好成績或需要找到二次方程的解等問題。在希望解決問題但解決方法對解決者來說並不明顯的情況下，就會出現問題[38]。問題解決是找到這些問題解決方案的過程。[39]。儘管它們之間存在聯絡，但批判性思維從根本上不同於問題解決。批判性思維實際上是一個可以應用於問題解決的過程。例如，學生在遇到需要他們考慮許多選項或可能答案的定義不明確的問題時，可能會發現自己參與了批判性思維。從本質上講，那些能夠批判性思考的人能夠有效地解決問題[40]。
本章關於問題解決的內容將首先區分明確定義的問題和不明確定義的問題，然後解釋在問題解決的背景下概念化和視覺化表示問題的方法，最後我們將討論思維定勢如何妨礙成功解決問題。
問題可以分為兩種型別：不明確定義或明確定義[37]認知心理學與教學（第5版）。紐約：皮爾遜。</ref>到手頭的問題。明確定義的問題的一個例子是代數問題（例如：2x - 29 = 7），其中必須找到x的值。另一個例子可能是將火雞的重量從千克轉換為磅。在這兩種情況下，這些都代表明確定義的問題，因為只有一個正確答案，並且有一種明確定義的方法可以找到該答案。
相反，不明確定義的問題代表了我們在日常生活中可能面臨的問題，目標不明確，並且資訊存在衝突、不完整或不確定的情況[41]。不明確定義的問題的一個例子可能是“我們如何解決氣候變化？”或“我們應該如何解決貧困？”，因為這些問題沒有一個正確的答案。這些問題產生了多種不同解決方案的可能性，因為沒有普遍認可的解決這些問題的策略。人們根據自己的假設、理論應用或價值觀來解決這些問題，這些假設、理論應用或價值觀用於指導他們的方法[42]。此外，每個問題的解決方案都有其獨特的優勢和劣勢。[42]。
| 不明確定義 | 明確定義 |
|---|---|
| 給定狀態未明確指定，目標狀態不明確，允許的過程集不明確，並且有多個解決方案[41]。 | 給定狀態明確指定，目標明確指定，允許的過程集明確指定，並且有一個明確的解決方案[41]。 |
| 例如：我們應該如何解決全球變暖？ | 例如：5x=10 |
| 論證、態度和“元認知高度預測解決問題的得分[43] | 領域知識和論證技能高度預測解決問題的得分[43]。 |
表1。總結了明確定義的問題和不明確定義的問題之間的區別。
在早期，研究人員假設兩種型別的問題的解決方式相似[44]，更現代的研究突出了尋找解決方案背後的過程之間的一些明顯差異。
Kitchener（1983）提出，明確定義的問題不涉及關於認識論信念[37]的假設，因為它們有明確且確定的解決方案，而不明確定義的問題則需要這些信念，因為它們沒有明確且特定的解決方案[45]。為了支援這一觀點，Schraw、Dunkle和Bendixen對200名參與者進行了一項實驗，他們發現明確定義的問題中的表現不能預測一個人在不明確定義的問題上的表現，因為不明確定義的問題會啟用關於知識的不同信念。[46]
此外，Shin、Jonassen 和 McGee（2003）[43] 發現，解決 ill-defined 問題需要運用與解決 well-structured 問題不同的技能。在 well-structured 問題中，領域知識和論證技能高度預測了問題解決分數，而在 ill-structured 任務中，分數則預測了論證、態度和元認知（在一個天文學模擬中）。
與這些發現一致，Cho 和 Jonassen（2002）[47] 發現，解決 ill-structured 問題的群體產生了更多的論證和問題解決策略，因為需要考慮各種各樣的解決方案和觀點。相反，同樣的論證技巧在處理 well-defined 問題時分散了參與者的注意力。這項研究突出瞭解決 ill-defined 問題和 well-defined 問題背後的過程可能存在的差異。
well-structured 問題和 ill-structured 問題之間的根本差異意味著，解決 ill-structured 問題需要與解決 well-structured 問題不同的技能、策略和方法[43]。同時，教育環境中的大多數任務都是圍繞讓學習者參與解決 well-structured 問題而設計的，這些問題出現在教科書章節的結尾或標準化測試中[48]。不幸的是，用於 well-defined 問題的策略對可能每天都會遇到的 ill-defined 問題幾乎沒有適用性[49]，因為用於 well-structured 設計的簡化問題解決策略已被發現與現實生活中的問題幾乎沒有相似之處[48]。
這表明需要以一種促進學生解決 ill-structured 問題的方式重構課堂。我們可以促進這一點的一種方法是向學生提出一些能夠體現日常生活中問題的問題[50]。這種方法稱為基於問題的學習，在這種課堂結構中，學生有機會透過收集和整理來自大量來源的證據、資料和資訊來解決問題[51]。在這樣做的過程中，學生學習分析資訊、資料和資訊，同時考慮到各種解釋和觀點，以便呈現和解釋他們的發現[51]。
在基於問題的學習中，學生以小組的形式工作，探索有意義的問題，確定解決給定問題所需的資訊，並設計有效的解決方案方法[50]。學生利用這些策略，分析和考慮他們的結果，以設計新的策略，直到他們想出一個有效的解決方案[50]。教師在這種課堂結構中的作用是引導過程，促進參與，並提出問題以引發對他們發現的反思和批判性思考[50]。此外，教師還可以提供旨在支援學生探究的傳統講座和解釋[50]。
為了支援將基於問題的方法應用於問題解決的論點，Dochy、Segers、Van den Bossche 和 Gijbels（2003）進行的一項元分析發現，基於問題的學習優於傳統的學習方式，因為它支援靈活的問題解決、知識應用和假設生成[52]。此外，Williams、Hemstreet、Liu 和 Smith（1998）發現，這種方法促進了科學概念理解的更大進步[53]。最後，Gallagher、Stepien 和 Rosenthal（1992）發現，在比較傳統方法和基於專案的方法時，基於問題的學習中的學生能夠定義問題[54]。這些發現突出了基於問題的學習對理解和定義科學問題的好處。鑑於定義問題帶來的積極影響，這種教育方法也可以應用於我們接下來的子主題——對問題的概念化。
在問題解決的文獻中，始終發現五個階段：(1) 識別問題，(2) 表示問題，(3) 選擇合適的策略，(4) 實施策略，以及 (5) 評估解決方案[37]。本概述將重點關注問題解決的前兩個階段，並探討它們如何影響問題解決。
問題解決中最繁瑣和最費力的方面之一是識別問題，因為它要求人們從多個角度和視角考慮問題，而不要過早地堅持某個特定的解決方案[39]。此外，由於“花費在概念化特定問題上的時間與解決方案的質量之間存在關聯”，因此花時間明確識別問題也很重要[37]。例如，考慮以下問題：
貝卡在烤箱裡烤了一個巧克力蛋糕 25 分鐘。烤三個巧克力蛋糕需要多長時間？
大多數人會立即得出將 25 乘以 3 的結論，但是如果我們同時將三個蛋糕放入烤箱，我們會發現烤三個蛋糕所需的時間與烤一個蛋糕所需的時間相同。這個例子突出了在急於尋找解決方案之前，正確地概念化問題並從不同角度看待問題的必要性。
更進一步，將五個步驟分解為用於概念化問題的方式：
階段 1 - 定義問題
| 目標（我想要……） | 障礙（但是……） |
|---|---|
| 買一輛新車。 | 我不確定最經濟的車型是什麼。 |
| 多鍛鍊。 | 我不知道什麼時候有時間。 |
| 找到一份更好的工作。 | 我不確定我需要什麼樣的再培訓。 |
階段 2 - 集思廣益解決方案
| 問題 | 核實事實 |
|---|---|
| 我需要買一輛新車。 | 需要多少錢？
我是否真的需要一輛車，或者我可以乘坐公共交通？ 是買新車好還是買二手車好？ |
階段 3 - 選擇一個解決方案
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階段 4 - 實施解決方案
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階段 5 - 審查結果
| 結果 - 買新車是最好的解決方案嗎？ 決定買一輛新車，攢錢購買，並買了一輛新的經濟型汽車。 新車花費更多，但它很可靠，並且作為交通工具已經使用了很長時間。 因此，這是最好的解決方案。 |
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研究也支援這樣一個觀點：在進行其他步驟之前，花時間清楚地識別問題非常重要。為了支援這一論點，Getzel 和 Csikszentmihalyi 發現，在創作藝術時花更多時間識別問題的藝術家學生，其作品被評為比那些在這個階段花費較少時間的藝術家更有創意和原創性[37]。這些研究人員推測，在這一初始階段考慮更廣泛的選擇範圍，他們能夠提出更具原創性和活力的解決方案。
此外，在比較經驗豐富的教師和正在學習成為教師的初級高等教育學生的方法時，發現經驗豐富的教師在假設課堂環境中，與高等教育學生相比，花費了更多的時間進行備課[37]。此外，這些教師對模糊定義和明確定義的問題都提供了更多顯著的解決方案。因此，這意味著成功的解決問題與花費在找到正確問題和考慮多種解決方案上的時間有關。
我們從支援解決問題的概念化時間與解決方案質量之間直接關係的文獻中可以得出的一條教學啟示是，教師應該鼓勵學生儘可能多地花時間在這個階段[37]。透過提供這些知識並監控學生的解決問題過程，以確保他們在概念化問題時“停留”一段時間，我們或許可以促進有效的解決問題[37]。
問題表示指的是如何組織關於特定問題的已知資訊[37]。在問題的抽象表示中，我們只是思考或談論問題，而沒有外部視覺化表示[37]。在具體表示問題時，這是透過在紙上、電腦等上建立資料的視覺表示來完成的，例如圖表、故事、符號、圖片或方程式。這些視覺表示[37]可能會有所幫助，它們可以幫助我們跟蹤問題的解決方案和步驟，這在遇到複雜問題時尤其有用。
例如，如果我們看看鄧克爾的佛教僧侶例子[37]
早上，一位佛教僧侶在日出時分走出屋外，開始攀登山峰前往山頂的寺廟。他在日落前到達寺廟。幾天後，他從寺廟出發，在日出時分開始下山，下山的速度比上山時快。你能指出僧侶在一天中的同一時刻經過的山路上的一處位置嗎？[37]
僅使用抽象思維，這個問題似乎無法解決，因為資訊量巨大，語言表達方式以及問題中存在大量無關資訊。透過使用視覺表示，我們能夠在腦海中形成這兩個點相交的位置的影像，並且能夠更好地找到解決方案[55]。
研究支援在遇到難題時使用視覺表示的好處。Martin 和 Schwartz[56]發現，在遇到困難的任務時，人們更多地使用外部表示，並且他們可以間歇性地訪問資源，這表明這些表示在問題過於複雜而無法在沒有外部輔助的情況下解決時被用作工具。結果發現，雖然建立初始視覺表示本身需要花費時間，但那些建立這些視覺表示的人以更高的效率和準確性解決了任務。
另一個好處是，這些視覺表示可以透過幫助我們克服認知偏差來培養解決問題的能力。在 Chambers 和 Reisberg 進行的一項研究中[57]，參與者被要求檢視下面的圖片，然後閉上眼睛並形成一個心理影像。當被要求回憶他們對照片的心理影像並檢視照片是否有其他可能的解釋時，沒有一個參與者能夠做到。然而，當參與者獲得照片的視覺表示時，他們能夠快速地操縱照片的位置，從而提出對照片的其他解釋。這表明，學習者如何在教育中使用視覺表示來抵消思維定勢，這將在下一節中討論。
如上所示，依賴抽象思維常常會使一個人的認知資源超負荷，因為短期記憶一次只能容納七個資訊專案[37]。許多問題超過了這些限制，使我們無法在工作記憶中保留解決問題所需的所有相關資訊[37]。因此，這意味著在提出問題時，教師應該以書面或視覺形式來表示它們，以減少認知負荷。最後，另一個啟示是，作為教師，我們可以透過向學生展示可以用來顯示與問題相關的相關資訊的各種外部表示來提高解決問題的能力。這些表示可能包括不同型別的圖表、表格和影像，它們都可以作為學生提出有效解決方案、表示相關資訊和減少認知負荷的工具。
如上所述，有很多技巧可以促進解決問題的過程，但是也有一些因素會阻礙這一過程。例如：一個人的過去經驗常常會阻礙解決問題，因為它們可能會成為尋求新穎的解決方案、方法或想法的障礙[58]。
思維定勢指的是一個人在處理任務時傾向於受其過去經驗的影響[58]。思維定勢指的是我們侷限於使用過去有效的解決方案，而不是尋求替代方法。思維定勢在某些情況下可能是有用的，例如使用以前有效的策略，我們可以快速找到解決方案。然而，它們也可能排除其他潛在的、更有效的解決方案。
功能性固著是一種思維定勢，指的是我們傾向於關注物體的特定功能（即我們傳統上使用它的用途），而忽略了該物體其他潛在的新穎功能[37]。
功能性固著的一個經典例子是蠟燭問題[59]。假設你在一個桌子上，桌子上放著一個裝滿釘子的盒子、一支蠟燭和火柴，然後你被要求儘快將點燃的蠟燭安裝在軟木板牆上，並確保蠟燭不會滴在桌子上。由於功能性固著，你可能首先傾向於將蠟燭釘在牆上，因為這通常是釘子的用途，這與本實驗中的參與者類似。但是，這是錯誤的解決方案，因為它會導致蠟燭滴在桌子上。
最有效的解決方案需要你將裝釘子的盒子視為蠟燭的平臺，而不是它傳統的作為容器的用途。清空盒子後，我們可以用它作為蠟燭的平臺，然後用裡面的釘子將盒子固定在牆上。最初很難找到這個解決方案，因為我們傾向於專注於盒子盛放釘子的功能，並且難以賦予盒子另一種功能（例如，作為平臺而不是容器）。這個實驗證明了先驗知識如何導致思維定勢並阻礙解決問題。
正如McCaffrey（2012）提出的[60]，克服功能固著的一種方法是將物體分解成各個部分。在這樣做的過程中，我們可以提出兩個基本問題：“它可以進一步分解嗎？”以及“我對該部分的描述是否暗示了某種用途？”。為了解釋這一點，我們可以使用McCaffrey的鋼環8字形示例。在這個場景中，受試者得到兩個鋼環、一根蠟燭和一根火柴，他們被要求將兩個鋼環做成一個8字形。觀察提供的工具，他們可能會認為蠟燭的蠟在加熱後可能可以將兩塊鋼連線在一起。但是，蠟不夠堅固。這給他們留下了一個問題，他們如何連線兩個鋼環使其成為一個8字形。
由於只剩下燈芯作為工具，並且將其標記為工具，我們就會固著於將燈芯的主要功能視為發出光線，這阻礙了我們想出建立8字形的解決方案的能力。為了有效地解決問題，我們必須進一步分解我們對燈芯的概念。將燈芯視為一根普通的蠟制繩子，我們就能克服功能固著，看到繩子的其他功能。透過這樣做，我們可能會得出結論，並將蠟制繩子視為可以用來將兩個環綁在一起。為了證明這種方法的有效性，McCaffrey（2012）發現接受這種技術訓練的人解決問題的數量比對照組多67%[60]。
鑑於這種方法的有效性，這意味著我們可以透過教授學生考慮：“物體是否可以進一步分解”[60]和“該部分的描述是否暗示了某種用途”來促進發散性思維，透過這樣做，我們可以教學生將物體分解成最純粹的形式，並使問題的模糊特徵變得顯著。這與之前討論的概念化思想相關，即透過將時間集中在定義問題上而不是根據我們自己的先入為主的觀念得出結論，可以提高解決問題的效率。在下一節中，我們將討論專家在解決問題時使用的策略。
許多研究人員認為，有效的解決問題依賴於兩個重要變數：我們在嘗試解決特定類別的問題方面的經驗數量[61]，我們之前已經透過證明在透過參與基於問題的學習方法來練習解決問題可以提高解決問題的能力來解決這個問題。但是，第二個需要考慮的因素是我們需要利用的領域特定知識的數量[61]。專家擁有大量的領域知識，這使他們能夠有效地將知識應用於相關問題。專家對其領域的知識組織良好，這會影響他們注意什麼以及如何安排、表示和解釋資訊，這反過來使他們能夠比新手更好地回憶、推理和解決問題[62]。
在比較專家和新手解決問題的策略時，專家能夠圍繞其領域中重要思想或概念的深層結構組織他們的知識，例如解決問題需要哪種解決方案策略[63]。相比之下，新手根據問題的表面結構（例如問題中出現的物體）來對問題進行分組[63]。
專家在解決問題的開始階段比新手花費更多的時間來分析和識別問題。專家在實施解決方案之前會花費更多時間進行思考和計劃，並使用有限的一套策略，這些策略最適合讓他們獲得更豐富、更有效的解決方案[64]。
此外，專家會比新手進行更深入、更完整的解決問題表示，使用外部表示（如草圖和圖表）來表示資訊並解決問題。透過這樣做，他們能夠更快地解決問題並提出更好的解決方案[65]。
鑑於以上文獻，很明顯，解決問題和專業知識是重疊的，因為專家使用的關鍵策略也被提供為有效的解決問題策略。因此，我們可以得出結論，與新手相比，專家不僅擁有豐富的領域知識，而且還了解並實施最有效的策略，以便更有效地解決問題[65]。在下一節中，我們將討論解決問題與批判性思維之間的聯絡。
認知輔導是一種智慧輔導系統[66]。它可以根據學生的個人基礎分配不同的問題，跟蹤使用者的解題步驟，提供及時的反饋和提示，並實施掌握學習標準[67]。
根據安德森及其同事[67]，使用LISP輔導系統的學生完成問題的速度提高了30%，並且在微型課程中，有43%的學生表現優於得到教師幫助的同齡人。此外，使用具有即時反饋功能的ACT程式設計輔導系統（APT）的大學生在一個問題集中完成得更快，並且在測試中比接受傳統教學的學生成績高出25%[68]。此外，在高中幾何學校環境中，在課堂上使用幾何證明輔導系統（GPT）解決問題的學生在隨後的測試中比參與傳統課堂解決問題活動的同齡人獲得了更高的字母等級分數[69]。
1985年，安德森、博伊爾和賴格塞爾將認知心理學學科加入到智慧輔導系統中。從那時起，採用這種方法構建認知模型以供學生獲取知識的智慧輔導系統被稱為認知輔導[67]。最廣泛使用的認知輔導是Cognitive Tutor®代數I[69]。商標所有者卡內基學習公司正在開發完整的Cognitive Tutor®，包括代數I、II、通往代數的橋樑、幾何和綜合數學I、II、III。Cognitive Tutor®現在也包括西班牙語模組。
認知輔導支援“在實踐中學習”的理念，這是人類輔導的重要組成部分，即為學生提供應用目標技能或概念以及內容相關反饋的實踐機會[69]。為了監控學生的表現，認知輔導採用了兩種演算法，模型追蹤和知識追蹤。模型追蹤可以提供即時反饋，並根據學生表現軌跡的每個步驟提供內容特定的建議[67]。知識追蹤可以根據對一個人先前知識的計算，為每個使用者選擇合適的任務以實現掌握學習[67][69]。
認知輔導可以建立並應用於不同的課程或領域以幫助學生學習，還可以作為自適應軟體整合到課堂學習中。課程和領域包括初中和高中數學[66] [68] [70]、高等院校的遺傳學[71]和程式設計[67][68][72][73]。
認知輔導對課堂、學生動力和學生成就產生了巨大影響[74]。關於認知輔導的有效性，研究證據支援認知輔導比課堂教學更有效[67][75][76][68]。
認知輔導的理論基礎是ACT-R學習和表現理論，該理論區分了程式性知識和陳述性知識。[67] 根據ACT-R理論，程式性知識不能直接被人們吸收，它可以用如果-那麼的產生式規則表示。獲取程式性知識的唯一途徑是學中做。
產生式規則描述了學生，無論他們是初學者還是高階學習者，在一個領域或學科中是如何思考的。[67] 產生式規則可以表示學生的非正式或直覺思維。[77] 這些非正式或直覺的思維方式通常與教科書中教授的不同，學生可能會在校外獲得這種思維模式。[78] 啟發式方法，例如提供解決問題的行動計劃而不是給出具體的運算；[79] 以及非傳統策略，例如在解方程時使用圖形而不是符號，[69] 也都可以用產生式規則表示。
認知模型是在ACT-R理論和學習者經驗研究的基礎上構建的。[69] 學習者的所有解題方法和典型錯誤觀念都以產生式系統的方式在認知模型中體現。
| 解代數方程的三種策略 |
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例如，解代數方程2(3+X)=10有三種策略。策略1是在括號內的和(3+X)上乘以2；策略2是將方程兩邊同時除以2；策略3則顯示了未能將2乘以括號內的和(3+X)的錯誤觀念。由於每個任務都有多種方法，學生可以選擇自己的解題方式。
模型追蹤是一種演算法，它可以沿著學生的每個學習步驟向前執行，並提供即時的上下文特定反饋。例如，如果學生選擇正確的答案，例如使用策略1或策略2來解方程，認知輔導®將接受該操作併為學生提供下一個任務。如果學生的錯誤與常見的錯誤觀念相符，例如使用策略3，認知輔導將突出顯示此步驟為錯誤，並提供即時反饋，例如你還需要將X乘以2。如果學生的錯誤與認知模型中的任何產生式規則都不匹配，這意味著學生沒有使用上述任何策略，認知輔導®將以紅色斜體標記此步驟為錯誤。學生在解決問題時可以隨時請求建議或提示。根據Corbett的說法，[68] 有三個級別的建議。第一級是完成特定目標；第二級是提供實現目標的一般思路；第三級是為學生提供關於如何在當前情境下解決問題的詳細建議。
知識追蹤可以監控在解決問題的過程中不斷增長的產生式規則數量。每個學生可以在解決問題的每一步中選擇一個產生式規則，而認知輔導可以計算出學生學習該特定規則的機率的更新估計值。[68][69] 規則的機率估計值被整合到介面中並在技能計量器中顯示。利用機率估計值，認知輔導可以根據學生的個人需求選擇合適的任務或問題。
Aleven和Koedinger進行了兩個實驗，以檢驗認知輔導®是否能夠在高中幾何課堂環境中有效地搭建自我解釋的腳手架。[66] 研究結果表明，“當學生透過參考解題原則來解釋他們的步驟時，使用認知輔導®進行的解題練習會更加有效。”[80]
在幾何學習中，當學生在其先驗知識中過度概括了產生式規則時，可能會發生這種情況，從而導致淺層編碼和學習。例如，學生可能會根據過度概括的產生式規則“如果一個角看起來與另一個角相等，那麼它就相等”選擇正確的答案並進入下一步，而不是真正的理解。根據Aleven和Koedinger的說法，自我解釋可以促進解題練習期間更一般的編碼，因為它可以促使學生更多地思考並在幾何領域中明確地反思規則。[66]
實驗中的所有幾何課程都包括課堂討論、小組活動、講座以及使用認知輔導®解決問題。在這兩個實驗中，學生都需要在認知輔導®的幫助下解決問題。但是，認知輔導®提供了兩個不同的版本，新版本可以支援自我解釋，也稱為“邊做邊解釋的引導式學習”，[66] 另一個版本則不支援。新版本中的這些額外功能要求學生透過輸入幾何原理或參考幾何知識線上詞彙表中的原理來證明每一步，以及根據學生的個人選擇提供解釋和解決方案。此外，新版本中的解釋形式不同於另一個關於自我解釋的實驗中提到的基於語音的解釋。研究人員發現，使用新版認知輔導®的學生不僅能夠更好地給出準確的解釋，而且能夠更深入地理解領域規則。因此，學生能夠更好地將這些學習到的規則遷移到新的情境中，避免淺層編碼和學習。
Corbett等人 (2010) 對在美國12所大學的7種不同型別的生物學課程中使用了遺傳學認知輔導進行了兩次評估。研究結果表明，在高等院校遺傳學解題練習環境中實施遺傳學認知輔導的有效性。[81]
在第一次評估中，參與者將遺傳學認知輔導與他們的課堂活動或家庭作業結合使用。該軟體包含16個模組，涵蓋5個一般遺傳學主題的約125道題。遺傳學認知輔導利用遺傳學解題知識的認知模型提供逐步幫助，並結合了模型追蹤和知識追蹤。在預測試卷（平均正確率43%）和後測試卷（平均正確率61%）中，使用遺傳學認知輔導的平均提高幅度為18%。在第二次實證評估中，研究人員檢驗了知識追蹤是否能夠正確預測學生的知識。研究結果表明，知識追蹤演算法能夠準確地估計每位學生在筆試後測試中的表現。
專案式學習是一種旨在將學生置於學習中心的理念。學習者被期望透過一段時間的深入探究，對複雜挑戰或問題做出積極回應，從而在學習中發揮主動作用。專案式學習旨在讓學生了解課程內容，同時利用他們已有的知識來解決問題挑戰。從根本上說，專案式學習是一種活動，學生基於現實生活中的問題或議題，對某個主題形成理解，並要求學習者在設計學習活動中承擔一定程度的責任[82]。Blummenfeld 等人 (1991) 指出，專案式學習允許學生對其最初的問題、活動和成果的性質負責[83]。
專案式學習基於五個標準[84]
| 專案可以是課程的核心或外圍。 |
| 專案專注於驅動學生遇到（並與之鬥爭）學科核心概念和原則的問題或挑戰。 |
| 專案讓學生參與到建設性的探究中。 |
| 專案在一定程度上由學生驅動。 |
| 專案是現實的，而不是學校式的。 |
挑戰基於真實世界的真實問題，要求學習者透過探究過程參與其中，並透過主動或體驗式學習來展示理解。例如，小學或中學的學生可能被老師要求解決學校問題——例如如何處理餐廳的堆肥。學生將被鼓勵小組合作，在研究、構建和展示其想法的特定標準下，為這個問題制定解決方案，因為學習者在較長一段時間內認知地參與主題內容，從而保持他們的學習動力[83]。其結果是複雜的學習，其成功的定義不僅僅是部分的總和[85]。專案式學習的目標是讓學習者協調知識、協作和最終的專案展示技能。這種型別的圖式構建允許學習者使用具體訓練來執行具體結果。學習者利用先前知識與新資訊聯絡起來，並詳細闡述他們對主題的修改後的認知[85]。在專案式學習中，這將構成資訊收集和在團隊中討論這些資訊以決定小組指導問題最終解決方案的過程。
與基於問題的學習不同，建構主義教學法中的體驗式學習是專案式學習的基礎，學習者透過對特定驅動性問題的反覆試驗，尋求現實解決方案，從而展示他們的知識或缺乏知識。體驗式學習教育的理念源於約翰·杜威在其著作《教育與經驗》中提出的理論。杜威認為，經驗被證明是一個持續的學習過程，它能激發好奇心，增強主動性，並推動學習者獲得更多知識[86]。透過尋求解決現實世界問題的方案，專案式學習的體驗式方面將學習者的解決方案與實踐構建聯絡起來。學習者必須透過研究和在合作小組中共同努力來彌補他們知識的預期差距。專案式學習中的體驗式學習專注於通常由教師提出的驅動性問題。正是這一焦點，學生必須用設計的成果做出回應，以展示他們所獲得的知識。
專案式學習的建構主義方法論是透過教師提出的引導性發現過程來實現的，這與純發現不同，純發現因學生擁有過多自由而受到批評[87]，專案式學習涉及由教師驅動的特定問題，以集中探究過程。這種建構主義教學法已被證明可以促進認知加工，在這樣的學習環境中最為有效[87]。專案式學習為學習者提供了尋找自己對教師驅動問題的解決方案的平臺，同時也提供了一個發現、分析和展示的體系。因此，專案式學習透過選擇、組織和整合知識，提供了有益的認知意義學習[87]。
專案式學習是教育理論的一個分支，它基於透過實踐學習的理念。約翰·杜威指出，教師和學校應該幫助學習者透過體驗式和建構主義方法，在理論與現實世界之間建立更深層次的聯絡。杜威指出，教育應該包含一個體驗式連續體和教育的民主化，以促進更高質量的人類體驗[86]。這兩個要素與專案式學習相一致，透過應用真實世界的真實問題和生成成果作為解決方案，以及學習者在小組中協作努力找到自己的解決方案。Blummenfeld 等人提到，專案式學習的價值來自於學生可以聯絡到的問題，包括個人健康和福利、社群問題或時事[83]。
專案式學習的基礎還在於讓·皮亞傑的工作，他推測學習者最好以建構主義的方式學習——利用先前知識作為新學習和聯絡的基礎。學習者的智力從同化學習者環境中的事物發展到透過適應多個新圖式並同化所有這些經驗知識來改變其原始圖式[88]。皮亞傑相信學習者自己發現新知識，但如果沒有合作，個人將無法連貫地組織他們的解決方案[87]。專案式學習承認皮亞傑關於集體交流的必要性及其在為學習者構建新知識中的作用的觀點。
專案式學習被認為對學習者有益，體現在獲得知識、溝通和創造力等方面。在處理單一挑戰的過程中，學習者獲得了更深層次的知識。此外，由於專案式學習的協作性，溝通、領導力和人際交往能力得到了增強。學生能夠更長時間地記住內容，並對他們正在學習的內容有更深入的理解。至少有四條認知研究線索支援專案式學習[84]——動機、專業知識、情境因素和技術。
以學習和掌握學科內容為中心的學生的動機更有可能持續參與他們的工作[89]。因此，專案式學習摒棄公開競爭，轉而採用合作目標，以減少對個別學生的威脅，並增強對學習和掌握的關注[84]。專案式學習旨在讓學生能夠共同實現目標，而不必擔心報復或個人批評。例如，Helle 等人完成了一項對資訊系統設計學生的學習，這些學生被要求在七個月的時間內完成一項特定的任務。學生填寫了關於他們在完成此任務期間的體驗的調查問卷，以確定他們的動機水平。Helle 等人檢查了專案組中學習者的動機，發現內在動機增加了 0.52 個標準差，這表明專案式學習小組更常使用自我激勵來完成作業。此外，這項研究暗示，對於自我調節能力最低的人來說，內在動機有了大幅提升[90]。
許多學生的元認知和自我調節技能不足，而這些技能對於學生在各個領域的學習發展至關重要[84]。在專案式學習體系中，學生與教師之間的關係允許教師使用支架，為學生引入更高階形式的探究進行模仿，因此中學生及以上年齡的學生非常有能力進行有意義的學習並取得複雜成果[91]。然後，學習者將在這個系統中獨立發展額外的技能，並最終成為專家。
從情境的角度來看，當所使用的材料儘可能地接近現實生活時，情境認知就能得到最好的體現[84]。因此，專案式學習讓學習者對在學校之外完成類似任務充滿信心，因為他們不再將學科視為知識轉移的人為界限。Gorges和Goke（2015）透過一項線上調查研究了學生對自己在高中主要科目中的能力認知與其將這些技能應用於現實世界問題的關聯性。正如Gorges和Goke[92]所報道的，學習者表現出對解決問題技能的信心，以及如何將其學習應用於現實生活情境，並且使用專案式學習的學生在數學（標準差0.77）、歷史（標準差0.72）等科目中，自我效能感和能力自我概念都有所提高[92]。因此，學生更有可能在學術環境之外運用領域特定知識，因為他們更有信心。此外，在課程結束後立即與12周到2年後對學生進行的比較，其效果表明專案式學習有助於保留大量知識[92]。
技術的使用允許學習者透過提供包含資料、擴充套件互動和協作以及模擬人工製品使用的環境，獲得更真實的體驗[84]。學習者在使用技術時，可以透過擁有更多自主權來尋找知識並與小組成員聯絡，從而增強專案式學習的益處。當學生必須為他們真實的難題尋找創新解決方案時，創造力就會得到增強。例如，正如Hung和Hwang[93]所述，在小學課堂中透過專案式學習使用數字講故事技巧，收集資料（照片）以幫助回答關於全球變暖的具體專案問題，顯著提高了測試成績（標準差0.64）。同樣，為了找到答案，學習者必須獲取廣泛的知識，通常會跨越不同的學科。最終結果是，專案由學生小組解決，他們利用自己的知識和獲取的額外知識（通常透過技術）來構建針對特定問題的解決方案。
教育工作者在專案式學習實施中面臨挑戰
[edit | edit source]反對這種學習方式的主要論點之一是，專案可能變得缺乏重點，並且沒有足夠的時間在課堂上構建解決方案。教育工作者本身也邊緣化了專案式學習，因為他們在實施方面缺乏培訓和背景知識。此外，提供有效技術評估的財務限制也讓教師望而卻步[94]。批評者認為，學生獲得的資訊可以透過講座式的教學提供，並且同樣有效。此外，危險在於學習者在課堂上花費的時間可能偏離主題，如果他們沒有持續專注於任務和學習內容，那麼專案將不會成功。具有傳統教學背景的教育工作者發現，專案式學習要求教師保持學生與內容的聯絡並管理他們的時間——這並非所有教師都能做到的[94]。Blumenfeld等人（1998）指出，專案式學習的真正成功始於並終於一個專注的結構，該結構允許教師進行建模、舉例、提供建議策略、分發指南、在活動期間提供反饋並允許修改作業[91]。
學習者對透過批判性思維獲得真實結果的需求
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專案式學習適用於許多不同的學科，因為它在學習中有著各種各樣的應用，並且與21世紀對教育的重新定義（差異化、以技術為中心、協作、跨課程）特別相關。STEM（科學、技術、工程、數學）是21世紀教育的一種形式，它受益於教師使用專案式學習，因為它自然地連線了各個領域。STEM的重點是為中學生做好準備，讓他們能夠承受高等教育的嚴酷考驗，並能夠像在畢業後從事這些工作時那樣，在團隊中解決複雜問題。許多潛在的職業領域都可以從專案式學習中受益，包括醫學、工程、計算機設計和教育。專案式學習讓中學生有機會拓寬他們的知識，並在高風險情況下取得成功[95]。此外，這些學生在反思自己的優勢和侷限性時，也發展了更深入的知識[95]。結果將是培養出具備批判性思維能力，並有機會將其應用於實際情境的學習者。此外，成品的構建是呈現學習真實結果的現實期望。產品結果要求問責制，學習者必須遵守教師的期望以及專案的限制[95]。
學習者受到約束，專注於特定的結果，理解任務的引數，並展示一個可行的產物。這意味著學生將準備好應對高科技、快節奏的工作世界的挑戰，在這個世界裡，創新、協作和結果導向的產品對於成功至關重要。技術是專案式學習可以應用的一個領域，它可以培養現實世界的應用技能，因此，如果被認為對專案至關重要（就像在許多現實世界的應用中一樣），新技術提供的認知工具將是有用的[83]。例如，擁有先前知識的計算機系統設計人員可能知道如何對作業系統進行故障排除，但他們並不真正瞭解事物如何組合或協同工作，並且對自己的技能有一種錯誤的安全感[96]。
設計思維作為專案式學習的一個子集
[edit | edit source]利用實用設計流程解決現實世界的問題
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設計思維是一種教學方法，它透過一種基於挑戰的解決問題的方法論來進行教學，這種方法論是從專案式學習中衍生出來的。它應該被理解為設計作為其認知興趣主題的子學科的組合[97]。
設計思維的一個例子是，學習者參與尋找現實世界問題的解決方案。然而，與專案式學習不同，設計思維要求學習者在一個支架流程（圖3）中建立實用的解決方案，例如尋找向某個村莊提供清潔飲用水的方法。設計師會考慮社會、經濟和政治因素，但會最終呈現一個可供銷售的工作原型。因此，可以生產一個供水系統為村民供水，但在考慮材料、資金和當地政策的限制範圍內。它指定了同理心、界定、創意、原型和測試等核心原則，以應對設計的挑戰。從目標（解決方案）出發，強調透過設計進行創造性和實用的決策，以實現未來更好的結果。它借鑑了一種思維方式，這種思維方式需要深入研究問題的細節，以找到基於解決方案的結果的隱藏引數。實現的目標隨後成為進一步設定目標和解決問題的起點。[97]
這種教育方法基於這樣一個前提：現代世界充滿了人為構建的事物，並且我們的文明在歷史上一直依靠這些人工製品來推動我們在技術進步方面的進步。設計思維的創始人之一赫伯特·西蒙指出，學生今天所處的世界比自然世界更具人造和人工的特徵[98]。設計思維的挑戰在於透過增強學生的創造性思維能力來促進創新[99]。設計思維是一種將傳統教育專案構建成基於專案的思維的工具。範·梅里恩布魯爾（2004）將設計學習視為完整任務練習的腳手架。它降低了內在的認知負荷，同時學習者可以在最簡單的已解決示例中進行練習[87]。因此，設計思維目前正變得流行起來，因為它能夠在學習者所知與學習者在21世紀技能和學習的背景下所發現的內容之間架起橋樑。此過程的另一個示例是設計一種供兒童使用的產品以增加他們的體力活動（參見關於設計思維的影片），並且可以使用設計思維的腳手架來解釋。
| 設計步驟 | 結果 |
|---|---|
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瞭解人們 - “如何使使用運動感測器裝置更具吸引力？” 詢問來自美國各地的孩子們分享他們的喜好、習慣和挫折。採訪主流兒童，以及非常活躍或非常久坐的兒童。處於極端狀態的孩子更善於表達主流中等兒童的需求。 |
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尋找模式 - 在便利貼上捕捉訪談結果以進行整理。尋找創造機會的模式。一些孩子表達了在玩遊戲時社交的需求，而另一些孩子則表示他們在運動時喜歡與他人交談。 |
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設計原則 - 研究制定了一些應用於該專案的具體設計原則 - “始終促進社互動動”、“儘早提高獎勵以提高依從性”、“激勵家庭活動，而不僅僅是兒童活動”、“特別關注宅家兒童”。這些原則成為設計原型的指導方針。 |
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使之具體化 - 這些原則如何才能轉化為可用產品？根據這些原則建立原型。 |
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堅持迭代 - 使用紙筆建立電子裝置使用者介面的模型，並用紙板和膠帶建立裝置。建立數字和物理模型供兒童測試並提供反饋。最終結果是根據此反饋改進的模型。 |
設計思維可以追溯到特定的學者，包括赫伯特·西蒙、唐納德·肖恩和奈傑爾·克羅斯。西蒙於1969年發表了他關於在職業教育中發現的差距的研究結果。他觀察到自然科學的技術，以及科學努力在複雜系統的底層自然世界中展現簡潔性，並且西蒙確定人工世界也是如此[100]。這不僅應該包括科學背後的過程，還應該包括藝術和人文科學，例如音樂也涉及像數學一樣的形式模式（西蒙，136）。因此，每個人的創造性設計都基於一種共同的語言及其應用。肖恩作為麻省理工學院的福特城市規劃和教育教授，在他關於設計思維的共情特徵的基礎上，將這一過程稱為解決問題的藝術和直覺過程[101]。肖恩意識到設計過程的一部分也是在批判性思維和構思過程中必須涉及的行動反思[100]。此外，問題的解決方案不在於教科書，而在於設計師自己構建對情況的理解的能力[100]。克羅斯將這些早期的思想融合到圍繞教育的教學法中，指出設計思維應該成為科學和人文科學通識教育的一部分[97]。他暗示，鼓勵學生使用這種思維方式將提高非語言思維和交流的認知發展[97]。
設計思維遵循從理論到實踐的特定流程。它依靠指導式學習來促進有效的學習者解決方案，並且超越了探究，因為有人認為探究不起作用，因為它超出了長期記憶的限制[97]。設計思維要求學習者對其過程進行元分析。創造力（創新思維）在設計思維中透過對記憶啟用中刺激的散焦和集中注意力的研究得到體現[97]。胡等人（2010）透過讓小學生在四年內透過特定的課程技巧對特定的設計專案使用批判性思維的邏輯方法，培養了他們中斷思維的過程。結果表明，這些學生的思維能力有所提高（SD 0.78），並且這些影響具有長期遷移作用，提高了學生的學業成績[102]。這表明在創造過程中使用了發散性和收斂性思維，並且這兩種思維過程都被認為在創造力過程中很重要（Goldschmidt，2016，第2頁），並展示了與長期記憶相關的更高階思維。設計思維特別地證明了學習者發展的能力
設計思維的批評者評論說，設計本身並不是一種科學或認知學習方法，由於使用了直覺過程，它是一種非科學活動[97]。學習者並沒有真正參與認知實踐（科學推理過程）。然而，克羅斯的信念是，設計本身是一門需要研究的科學，因此可以用系統可靠的研究方法來研究[97]。此外，肖恩指出，理論與實踐之間存在聯絡，在設計思維中意味著對將理論思想發展成現實世界原型有一種忠誠度[101]。設計思維是一個科學認知實踐的過程，確實構成了技術理性[101]，並且使用這種實踐來理解其設計的侷限性，其中包括反思性實踐和元認知。此外，這種教學法是大多數思想的理論與實踐之間自然差距的應用，透過允許學習者超越正常的教學和實踐來嘗試新的和創新的事物以找到解決方案。設計思維拒絕基於客戶或專家認可而獲得的啟發式反應，以採取一種不可預見的形式[101]。
設計思維非常適合與圍繞技術素養的21世紀技能一起使用。具體來說，它旨在幫助學習者培養創造力和批判性技能，以應用技術。設計是一種獨特的思維形式，它創造了一種定性的關係來滿足某種目的[103]。此外，在一個迅速技術化的世界裡，設計思維能夠根據感覺做出決定，能夠關注細微差別，並評估自己行為的後果[103]。設計師需要能夠跳出人們認為可接受的解決方案的範圍，並尋求使用當前的技術。因此，使用設計思維的學習者將所有形式的技術都視為潛在的解決方案。原型設計可能不僅包括硬體應用，還包括軟體的使用。增強現實和虛擬現實等尖端技術將成為設計挑戰的可接受解決方案形式。因此，設計思維的具體應用適用於需要技術適應和創新的學習領域。具體來說，K-12 BC 新課程（2016）特別關注應用設計、技能和技術，要求所有學生在整個教育生涯中都瞭解設計思維及其在技術進步中的應用。因此，設計思維是參與學生批判性思維過程的相對且必不可少的組成部分。
論證是為某個想法收集和傳達理由的過程，即提出和陳述論點的行為。除了清晰的溝通之外，批判性思維（CT）還能使論證更加有力。它是一個人理性解決問題、議題和爭議以及解答疑問的過程[104]。
論證實踐包含兩個維度：對話和結構[105]。論證性討論中的對話側重於特定的言語行為——透過語言進行的行動（例如，接受、拒絕、反駁等）——這些行為有助於推進說話者的立場。論證的結構有助於區分討論中的不同觀點，並突出說話者正在辯論的立場[105]。
反對這種學習方式的主要論點之一是，專案可能變得缺乏重點，並且沒有足夠的時間在課堂上構建解決方案。教育工作者本身也邊緣化PBL*，因為他們缺乏實施方面的培訓和背景知識。此外，為透過技術提供有效評估而產生的額外財務限制也讓教師望而卻步（Efstratia，2014，第1258頁）。批評者認為，學生獲得的資訊可以透過講座式教學來提供，並且同樣有效。此外，危險在於學習者在課堂上花費的時間可能會偏離主題，如果他們沒有持續專注於任務和學習內容，那麼專案將不會成功。具有傳統教學背景的教育工作者發現，專案式學習需要教師維持學生與內容的聯絡並管理他們的時間——這並非所有教師都能做到（Efstratia，2014，第1258頁）。
專案式學習適用於許多不同的學科，因為它在學習中具有多種應用，並且與21世紀教育的重新定義（差異化、以技術為中心、協作、跨課程）特別相關。STEM（科學、技術、工程、數學）是21世紀教育的一種形式，它受益於教師使用專案式學習，因為它在領域之間自然地架起了橋樑。STEM的重點是為中學生做好準備，讓他們能夠應對高等教育的嚴謹要求，並能夠像在畢業後從事這些工作時一樣，在團隊中解決複雜問題。許多潛在的職業領域可以從專案式學習中受益，包括醫學、工程、計算機設計和教育。
專案式學習讓中學生有機會拓寬他們的知識，並在高風險情況下取得成功（Capraro 等人，2013，第 2 頁）。此外，這些學生在反思自己的優勢和侷限性時，也發展了知識深度（Capraro 等人，2013，第 2 頁）。結果將是培養了批判性思維並有機會將其應用於實際情境的學習者。此外，完成產品的構建是呈現學習真實成果的現實期望。產品成果需要問責制，以及學習者對教師期望以及專案約束的遵守（Capraro 等人，2013，第 2 頁）。學習者被要求專注於特定成果，瞭解任務的引數，並展示一個可行的成果。這意味著學生將準備好迎接高科技、快節奏工作世界的挑戰，在這個世界裡，創新、協作和成果導向型產品對於成功至關重要。技術是專案式學習可以應用的一個領域，可以透過培養現實世界應用中的技能來實現。例如，擁有先前知識的計算機系統設計人員可能知道如何對作業系統進行故障排除，但他們並不真正瞭解事物如何組合或協同工作，並且對自己的技能有一種虛假的安全感（Gary，2013，第 1 頁）。
設計思維遵循從理論到實踐的特定流程。它依靠引導式學習來促進有效的學習者解決方案，並且超越了探究，因為有人認為探究不起作用，因為它超出了長期記憶的限制（Lazonder 和 Harmsen，2016，第 2 頁）。設計思維要求學習者對其過程進行元分析。創造力（創新思維）在設計思維中透過對記憶啟用中刺激的離焦和集中注意力的研究得以體現（Goldschmidt，2016，第 1 頁）。Hu 等人（2010）透過讓小學生在四年時間裡針對特定設計專案使用批判性思維的邏輯方法，並透過特定的教學技巧，培養了一種破壞性思維的過程。結果表明，這些學生的思維能力有所提高（SD 0.78），並且這些影響具有長期遷移作用，提高了學生的學業成績（Hu 等人，2010，第 554 頁）。這表明在創造過程中使用了發散思維和收斂思維，並且這兩種思維過程都被認為在創造力的過程中很重要（Goldschmidt，2016，第 2 頁），並證明了與長期記憶相關的更高階思維。設計思維特別證明了學習者發展的能力。
允許一個人產生、分析和評估論點的論證的心理過程[106]。這些階段將在本章後面詳細討論。
| 1. 產生 | 一個人如何為立場、觀點或主張產生理由。 |
| 2. 分析 | 評估所提議論點的有效性。 |
| 3. 評價 | 探討論證的不同觀點。 |
論證不僅影響批判性思維的發展，反之亦然，它也影響學習的許多其他方面。例如，一項在初中科學課堂上進行的研究表明，當學生參與論證時，他們大量借鑑了他們先前的知識和經驗[107]。論證不僅使學生能夠運用他們的先前知識，還幫助他們鞏固知識，並在更高層次上闡述他們對該學科的理解[107]。這些只是論證如何影響除批判性思維發展之外的其他學習方面的一些例子。
影片：教育中的論證：https://www.youtube.com/watch?v=YHm5xUZmCDg
推理與批判性思維（CT）在教學中似乎存在密切的關係。許多研究表明，這兩者之間可以相互影響。資料表明，當 CT 融入教學時，會影響學生進行推理的能力[108]，涉及批判性思維和創造性思維的任務必須具有論證性[109]，並且論證分析和講故事可以提高 CT[110]。換句話說，CT 和推理似乎都影響著學生彼此的發展，並且都影響著學習和認知的其他方面。
CT 有助於評估進行論證所需的資訊。它有助於判斷每個立場的有效性。它用於評估來源的可信度，並幫助從多個角度看待問題。CT 和推理的要素具有許多共同特徵。例如，審查陳述的證據和反證以及支援這些主張的資訊，都是構建合理論證和批判性思維的方面。
本節將探討 CT 如何明確地影響一個人根據上述四個 CT 組成部分進行推理和論證的能力。首先，需要考察 CT 的各個方面以及它們如何受到推理的影響。第一個組成部分，知識，正如 Bruning 等人（2011）所述，積極地塑造了人們解決問題的方式[111]。因此，學生必須對他們正在爭論的任何事物都有紮實的知識基礎。能夠利用有根據的資訊來有效地分析新資訊的可靠性，對於希望提高推理能力的學生來說至關重要。CT 的第二個對推理很重要的組成部分是 **推理**。正如 Chesñevar 和 Simari（2007）在他們關於我們如何發展論證的研究中所討論的那樣，推理和 **演繹** 是從已知或已證明的知識中得出新結論的必要方面[112]。
換句話說，能夠根據已知資訊得出結論對於發展和闡述論證至關重要。此外，使用 **歸納**（CT 過程的一部分）對推理也很重要。正如 Bruning 等人所建議的那樣，能夠根據已知資訊得出一般性結論是 CT 過程的一個重要組成部分[111]。Ontañón 和 Plaza（2015）認為，可以透過相互交流在推理中使用歸納法。此外，利用小組所有成員能夠提供的資訊進行一般性結論的歸納，表明了互動如何透過在推理中使用歸納法變得有益[113]。因此，可以看出 CT 中一個重要部分的歸納法如何對推理和協作產生重大影響。CT 的最後一個組成部分，它在與推理的關係中可能是最重要的，就是 **評估**。Bruning 等人指出的評估組成部分包括分析、判斷和權衡。這是構建成功論證的三個基本方面 [111]。Hornikx 和 Hahn（2012）為推理的三個關鍵要素提供了一個框架，這些要素與 Bruning 等人的三個 CT 方面緊密相關[106]。
Hornikx 和 Hahn 在他們的研究中關注的推理三個方面是論證的 **提出**、**分析** 和 **評估**[106]。提出論證使用了 CT 的關鍵方面；必須對想要堅持的論證進行評估、分析、判斷和權衡。論證分析和 CT 中的分析是密不可分的，為了構建一個成功且得到充分支援的論證，必須對資訊和觀點進行批判性分析。此外，評估在推理中的使用方式與它從 CT 中派生出來的方式類似。評估來源和資訊的可靠性是尋找可以幫助人們做出明智決定的文章和論文的重要組成部分。批判性思維中評估的最後一個方面是元認知，即思考思考或監控自己的想法 [111]。監控自己的想法並花時間理解自己做出的決定的合理性也是推理的重要組成部分。根據 Pinto 等人的研究，一個人的推理能力與元認知之間存在很強的相關性。[114] 換句話說，思考自己想法和這些想法的有效性的能力與形成合理論證的能力呈正相關。將思想轉化為言語/論證表明 CT 戲劇性地影響了推理，然而一些研究表明，兩者也以不同的方式相互作用。從所呈現的研究中可以清楚地看出，推理受到 CT 技能（如知識、推理、評估和元認知）的很大影響。但是，也有強烈的跡象表明，在課程中教授 CT 可以增強推理能力。Bensley 等人（2010）進行的一項研究表明，與未接受 CT 指導的小組相比，當 CT 技能直接融入課程中時，接受 CT 指導的學生在論證分析能力方面取得了顯著進步[115]。可以提出許多關於特定 CT 技能對推理的影響的論點，但這項研究表明，一般性 CT 的明確教學也可以提高學生更有效地分析論證的能力。應該考慮到，如果教師希望在課堂上培養推理和 CT，則應建立本章後面提到的技能計劃。
推理是 CT 過程的一部分，它闡明瞭推理並增強了一個人評估可行資訊的能力。從某種意義上說，它是元認知的一部分，因為一個人需要評估自己的想法。CT 技能（如歸納和/或演繹）用於建立結構化和清晰的論證。
Glassner 和 Schwarz（2007）的研究表明，推理位於批判性思維和創造性思維的交匯點。他們認為，推理（既是批判性的又是創造性的）是透過青少年中的推理進行的。他們認為，推理不斷受到其他觀點和資訊的影響。透過推理來管理對新資訊的創造性和批判性思考的能力 [116]。容納、評估和對新資訊持開放態度的來回過程可以被認為是批判性思維和創造性思維共同發揮作用。然而，一個人根據資訊得出結論的方式是透過權衡這些資訊，然後成功地得出關於學生得出的解決方案有效性的結論。推理如何幫助學生培養 CT 技能也存在明顯的相關性。
很明顯，CT 可以直接影響推理，但這種關係也可以被視為雙向的，推理教學可以發展 CT 技能。Gold 等人的一項研究表明，可以透過在教學中使用論證分析和講故事來培養 CT 技能[117]。這項研究表明，論證和論證分析不僅對學生有益，而且對老年人也有益。這項研究以成熟的成人管理人員作為參與者。文章概述了四種 CT 技能，這些技能可以透過使用論證分析和講故事來影響：修辭、傳統、權威和知識的批判。這四種 CT 技能比許多高中教授的技能要深得多，而且非常重要。推理以一種能夠讓人們更好地看待自己對這些事物的看法的方式影響 CT 的能力，對於培養個人價值觀以及能夠利用推理和 CT 批判這些價值觀（當遇到新資訊時）至關重要。推理影響個人分析自己傳統和知識的能力，這對所有學生都很重要，因為它可以讓他們更好地瞭解自己重視什麼。
論證對高中生的批判性思維技能和創造性思維技能都有益。Demir 和 İsleyen（2015）的研究表明，基於科學學習方法的論證在九年級學生中提高了這兩種型別的思維[118]。學生利用論證培養批判性思維和創造性思維的能力被認為是非常有益的，如前所述，創造性和批判性思維技能利用論證作為推理手段得出結論，因此，教學中的論證也培養這兩種能力也就不足為奇了。總之，可以清楚地看出，論證與批判性思維之間存在聯絡，以及批判性思維技能子集中許多技能之間也存在聯絡。對這兩個概念的明確教學似乎促進了彼此的發展，並且可以被視為互補的。本章的下一節將探討如何在課程中教授這些方面會帶來哪些好處，以及它們如何在培養健全的推理能力以及幫助學生終身受益的技能方面攜手並進。
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構建批判性思維教學的有效方法是將思維技能組織成清晰且循序漸進的步驟。這些步驟的順序有助於引導學生將這些步驟內化，以便將其應用到日常生活中。透過採用演繹法，從更廣泛的技能開始，逐漸縮小到特定任務的技能，幫助學生從他們已知的事物開始，並透過批判性思維產生他們以前不知道的事物。本著批判性思維的精神，學生對自己技能的意識在他們的學習中也發揮著重要作用。在課堂上，應該鼓勵他們反思完成目標的過程，而不僅僅是結果。透過鼓勵反思，學生可以更加了解任務所需的必要思維技能，例如論證。
批判性思維和論證的教學首先傾向於使用批判性思維技能。在設計批判性思維教學計劃時，必須能夠批判性地評估和評價不同的方法，並對哪種方法最適合自己的課堂做出明智的決定。關於批判性思維教學，有多種方法。描述性模型包括對“良好”思維如何發生的解釋。具體而言，它側重於諸如啟發式方法等思維策略來評估資訊以及如何做出決策。規定性模型包括對良好思維應該是什麼的解釋。從某種意義上說，這些模型提供了一個原型，“處方”，說明什麼是良好思維。這種方法的適用性相對較低，並且對高階思維提出了很高的期望標準。除了評估哪種方法最適合他們之外，在教授批判性思維之前，教師需要仔細選擇他們希望學生學習的特定型別的批判性思維技能。此過程涉及評估諸如年齡範圍、績效水平以及課堂的認知能力等因素，以便建立一個能夠使大多數（如果不是全部）學生受益的專案。作為教育工作者，需要考慮的教學的最後一個方面是將使用直接或間接教學來教授批判性思維。直接教學是指對批判性思維技能的明確教學，強調思維的規則和步驟。當問題的解決方案有限或認知任務簡單時，這種方法最有效。相比之下，間接教學是指以學習者為中心的教學型別，側重於學生構建自己對思維的理解。當問題模稜兩可、不清楚或開放解釋（例如道德或倫理決策）時，這種方法最有效[111]。
間接批判性思維教學的一個例子是透過撰寫文獻綜述的過程。根據 Chandler 和 Dedman 的說法，掌握收集、評估和撰寫文獻綜述以及總結研究結果的技能需要批判性思維。在教學筆記中，他們評估了一個 BSW（社會工作學士）專案，該專案致力於提高本科生的批判性思維能力。具體而言，他們斷言，諸如建立文獻綜述等實踐寫作作業有助於學生將修訂和反思結合起來，同時擴充套件他們的思維以評估對某個主題的多重視角。他們發現，在將作業重新定義為促進學生成為批判性審閱者的工具後，學生將文獻綜述視為課程材料的總結，以及提高批判性閱讀和寫作技能的機會。透過在討論期間提問，引導學生分析文章的權威性和可信度。學生積極尋求更多證據來支援他們主題的文章。他們發現，學生在 BSW 專案結束時成功地建立了內容綜合良好的文獻綜述[119]。該專案透過教師與學生之間的對話以及同伴互動，對批判性思維技能進行了隱性教學。教師沒有明確說明學習批判性思維的具體技能或步驟，而是引導學生透過作業練習批判性思維。當學生完成作業時，他們需要運用推理、分析和推理技能，以便綜合並圍繞他們發現的證據得出結論。透過作業實際應用批判性思維技能，幫助學生透過間接教學發展批判性思維。
論證圖是一種視覺化論證的方法。以下是論證圖軟體的連結
https://www.rationaleonline.com/
http://www.argunet.org/editor/
http://debategraph.org/planet
https://www.truthmapping.com/map/1021/#s7164
這些專案透過替代的教學方法（如解決問題）來幫助培養批判性思維技能。它們通常針對特殊人群，例如有學習障礙或認知缺陷的學生。
CoRT（認知研究信託）專案基於德博諾的理念，即思維技能應該作為一門學科在學校教授[120]。思維材料旨在提高思維技能。該技能專案採用格式塔方法，強調解決問題的感知因素。它通常持續兩年，適用於廣泛年齡段的兒童。課程旨在培養創造性思維、解決問題以及人際交往能力。材料分為 6 個單元，涵蓋計劃、分析、比較、選擇、評估和生成替代方案等主題。一個典型的單元包含涵蓋單個主題的小冊子，然後使用練習專案進行示例。小冊子通常在小組環境中有效。這些單元的重點是練習思維技能，因此大部分教學時間都花在練習小冊子中提出的主題上[111]。
關於這個獨立專案的許多實證研究都圍繞創造性思維的發展展開，但是，與本章提到的其他專案相比，它相對更廣泛。CoRT 專案已被證明可以提高天才學生的創造力。Al-Faoury 和 Khwaileh（2014）評估了 CoRT 對天才學生創意寫作能力的有效性。學生參加了預測試，評估了撰寫創意短篇故事的流暢性、靈活性和原創性[120]。實驗組的學生總共學習了 20 節 CoRT 課程，其中 10 節來自 CoRT 1“廣度”，10 節來自 CoRT 4“創造力”，持續三個月，而對照組則接受了傳統的創意寫作課程。後測遵循與預測相同的引數，並透過比較前後測分數來分析結果。研究人員發現 CoRT 對實驗組的流暢性、靈活性和原創性得分有統計學意義的影響。實驗組在這三個要素中的平均得分均高於對照組[120]。這些發現表明，CoRT 專案有助於天才學生提高創意寫作技能，如透過使用修辭手法（隱喻、類比等）、透過對話發展人物以及控制複雜結構所體現的[120]。寫作的靈活性和流暢性也適用於論證和批判性思維的實踐。在培養表達和修改想法的能力方面，學生可以將這些技能從創意寫作轉移到批判性思維和論證等高階認知過程。
FIE 是一種專門的專案，專注於調解學習體驗，旨在培養批判性思維和解決問題的能力。調解是指學生與調解者之間互動中的學習。類似於維果茨基的支架理論，調解以學生為中心，並依賴於四個引數：意圖性、互惠性、超越性和意義。[121] 意圖性強調了調解與互動之間的區別，學生和調解者心中有一個共同的目標。互惠性涉及調解的學生為中心的理念，學生的反應比學業成績更重要。超越性側重於調解的關聯性，它鼓勵形成超越直接材料範圍的聯想和應用。最後，調解中的意義是指學生和調解者明確地識別“為什麼”和“為了什麼”，這促進了調解過程中兩者之間的對話。[121][122]
用於促進教學的“工具”是一系列紙筆練習，旨在練習內化高階思維策略。這些工具涵蓋了分析感知、空間組織、分類、比較等多個領域。該專案的實施因國家而異，也取決於目標人群。一個典型的專案包含 14 個單元，每週進行 3-4 次課程，每次持續數小時，由經過培訓的 IE 工作人員和教師負責實施。[121]
生產性思維專案包括培養計劃能力、生成和檢驗假設以及創造新想法。該專案設計為 15 個課時的課程，旨在在一個學期內完成。專案的目標人群是高年級小學生。課程透過使用敘事小冊子進行管理，通常採用類似偵探的方式解決問題，學生扮演解決謎團的偵探。一系列結構化的步驟引導學生達成特定課程目標。[123] 在閱讀小冊子或故事之後，會提供補充問題，以便學生應用和練習所學技能。[111]
理想問題解決者將問題解決構建為 5 個步驟，使用首字母縮略詞 IDEAL。首先，(I)dentify（識別）問題，解決者需要找出問題是什麼。其次，(D)efine（定義）問題，在嘗試解決問題之前，需要對整個問題有一個清晰的認識。第三，(E)xplore（探索）備選方案，這意味著解決者需要評估可用的潛在解決方案。第四，(A)cting（行動）於計劃，即應用解決方案並執行解決問題的行為。最後，(L)ooking（觀察）效果，包括對所選解決方案後果的評估。IDEAL 具有靈活性，可以適應廣泛的年齡範圍和不同的能力水平，並可以應用於不同的領域，如寫作或物理學。[111]
論證的研究是教育領域一個相對較新的研究領域，但已被認為對幾乎所有教育環境都至關重要。小學、中學和大學現在都強調在課堂上使用論證，因為它被認為是世界各地職業和教育環境中進行溝通和辯論的最佳方式。[124] Crowell 和 Kuhn 進行的一項縱向研究表明，幫助學生獲得論證技能的有效方法是在課堂上和家庭作業中持續而密集地應用論證。[124] 在這項縱向研究中，學生接觸了各種不同的方法，從中獲得了論證能力。所採用的活動，如同伴合作、使用電腦、反思活動、個人論文和小組作業，都對論證教學具有重要意義，儘管目前尚不清楚哪些方法最有效。[124] 資料還表明，所有學生都達到了類似的論證能力水平，無論他們在研究開始之前論證測試的得分如何。這表明，即使是看似沒有論證技能的學生也可以被指導成為與同伴一樣熟練或比同伴更熟練，而這些同伴在研究開始時測試成績高於他們。[124]
Crowell 和 Kuhn（2011 年）的研究強調合作對話活動是培養論證技能的實用干預措施。研究人員實施了一項縱向論證干預措施，使用主題迴圈來構建中學哲學課程[125]。學生每週上課兩次，每次 50 分鐘，持續三年。干預措施如下：首先，將學生分成小組，每個小組站在論證的同一立場，圍繞主題生成想法（“贊成”和“反對”小組）。然後，來自任何一方的個人透過電子媒介與對方辯論。最後，學生參與全班辯論。這三個階段分別稱為賽前、比賽和賽後。干預結束後，要求學生撰寫關於該主題的個人論文，以此評估他們的論證技能[125]。結果表明，干預組在生成雙重視角論證方面有所增加。此類論證要求論證者假設與自己立場相反的立場，並推論其含義。這種型別的論證反映了更高階的推理，需要對多種觀點進行批判性評估。這些結果直到第二年才開始出現，並且僅在第三年才被發現具有統計學意義，這表明論證技能的培養軌跡比其他低階認知技能更長[125]。透過這種獨立的干預措施，對話活動的合作方面促進了良好論證所需的智力傾向的發展[125]。
進一步的研究表明，透過使用合作討論和論證對話進行教學是一種有效的教學策略[105]。透過論證，學生可以獲得概念知識以及這些概念背後的基礎思想。在構建論證時，學生需要生成前提，透過公認的定義或主張為論證提供結構。論證幫助學生揭示和澄清誤解，並闡述背景知識。論證的上述兩個維度——對話和結構——通常用於評估和衡量論證表現[105]。具體而言，透過師生對話，可以指導學生根據專家的辯證決策給出某些論點和反駁[105]。這種支架幫助學生進行更批判性的評估，更深入地探討討論的話題。
在一項使用內容和功能編碼方案研究同伴對話和同伴-專家對話配對中論證行為的研究中，Macagno、Mayweg-Paus和Kuhn（2014）發現，透過學生-專家對話，學生能夠在之後的論證中處理與手頭問題根源相關的抽象概念（例如，倫理原則、價值衝突），相比之下，同伴對話則做不到[105]。專家採用了更具體、更復雜的方法來反駁學生的論點，例如，提出解決手頭問題的替代方案，這反過來又增強了學生在後續元對話中的表現[105]。結果表明，透過合作活動進行論證的實際應用有助於培養論證技能。類似於批判性思維技能的發展，與其進行教學，不如透過在互動環境中實踐論證來進行隱性指導，從而促進其發展。
圍繞在課堂上應用論證的大量文獻都圍繞著科學領域展開。論證通常被用作科學學習中的一種工具，以增強批判性思維技能、提高課堂參與度，並激活圍繞主題的先前知識和信念[105]。為了闡明和完善科學理論和知識，科學家本身也利用論證[104]。Jonassen和Kim（2010）斷言，科學教育工作者往往比其他學科更重視論證的作用[126]。論證支援學習如何解決科學中的結構良好問題和結構不良問題，並由此擴充套件到日常生活。具體來說，結構不良問題更多地反映了日常的實際問題，在這些問題中，目標和限制不明確，存在多種解決途徑以及多種評估可能解決方案的因素[104]。
透過論證，學生學習使用合理的推理和批判性思維來評估和證明他們對問題的解決方案。例如，結構良好的問題可能是物理課上提出的問題，其中具體的定律和公式決定了問題的解決途徑，或者是在教科書章節末尾找到的複習題，這些問題需要應用有限的概念和理論。結構不良的問題可能是找到某個人患心臟病的原因。除了需要評估的各種不同形式的心臟病之外，多種發育和生活方式因素也導致了這個問題。這種問題需要應用來自其他領域的知識，例如營養、情緒健康和遺傳學。由於結構不良問題沒有明確的答案，因此學生有機會提出論點來證明他們的解決方案[104]。透過實踐解決科學中的此類問題，學生可以使用批判性思維來發展他們的論證能力。
一個人願意爭論以及一個人爭論的能力也在科學學習中發揮著重要作用[127]。因為科學在其核心本質上是非常具有爭論性的。
如果學生在早期就能參與到論證中，那麼他們對特定內容（如科學）的知識就會得到極大的增長。其主要原因是論證性話語，能夠與他人意見相左非常重要，因為青少年正處於一個從根本上說是社會化的年齡（即初中到高中），利用這種社會能力至關重要，因為此時的學生可能會有信心與他人意見相左。當學生在課堂環境中與他人就論點產生分歧時，這給了他們一個解釋他們思考材料方式的機會。將自己對某個主題的想法和觀點進行口頭表達，可以極大地幫助學習該主題[127]。它還允許學生反思和擴充套件他們的想法，因為他們必須將其呈現給課堂，這有助於學習。這也為學生提供了識別他們對所學主題的任何誤解的機會，因為他們很可能會收到來自課堂上其他人的反駁性論點[127]。所有這些因素都是批判性思維的方面，並有助於學生學習概念和概念改變，而這正是學習的全部意義所在。青少年的社會行為特徵可以提供一個視窗，透過這個視窗，論證可以以戲劇性的方式促進他們在科學學習中的學習[127]。
歷史教育為學習者提供了豐富的機會來發展他們的問題解決和批判性思維能力，同時拓寬他們對人類狀況的視野。歷史研究解決了知識差距；具體來說，它是我們對當今知識和“曾經發生過的無限、無組織且不可知的任何事物”之間的差異。[128]長期以來，人們一直認為歷史研究需要批判性思維和分析性問題解決能力。為了精通曆史研究，學習者必須解讀和構建我們如何瞭解過去，以及過去與我們稱之為歷史的知識體系之間的聯絡。[129]不幸的是，歷史教育已被降級為僅僅回憶事實資訊——過度使用死記硬背和選擇題測試——所有這些都脫離了當今的語境。這種方法無助於激發對歷史的熱愛，也無助於支援學習者構建對過去和現在如何聯絡的理解。
另一方面，多年來，科學和數學的研究一直以透過解決問題活動發展技能為中心。學生學習基本技能，並透過一系列越來越複雜的問題來建立這些技能，以進一步加深他們對科學理論和數學關係的理解。具體到科學教育，學習者被教導要像科學家一樣思考，並使用科學方法來解決問題。如果這種方法對科學和數學教育有效，為什麼不能將其用於歷史教學？[128]。因此，為了培養歷史思維能力，教師有必要教授專業歷史學家使用的策略和問題解決方法。然而，與科學和數學不同，我們在歷史中解決的問題通常定義不明確，並且可能無法以確定的意義得到解答，這使得學生更難學習和遷移這些技能。下一節將解決這些挑戰，併為透過“六大歷史思維概念”（2013）進行歷史思維教學提供支援。
基於多年的研究和第一手課堂經驗，Seixas 和 Morton（2013）建立了一套六種能力，這些能力對於發展歷史思維技能至關重要。就像上面討論的科學和數學教育一樣，歷史教育的“六大要素”方法允許學習者從簡單的任務過渡到高階的任務。此外，這種方法旨在幫助學習者“從依賴於容易獲得的、常識性的過去概念，轉向使用該文化最強大的智力工具來理解歷史”。（第1頁）[128] 此外，“六大要素”的概念向學習者揭示了我們在嘗試構建過去的歷史時遇到的困難。“六大要素”能力包括：歷史意義、證據、連續性和變化、因果關係、歷史視角和倫理維度。
歷史意義
為了培養對歷史的批判性視角，學習者必須識別和定義使某些事物（例如，人物、事件、社會變革）具有歷史意義的品質，以及為什麼他們應該花時間學習這些事物。以教科書為主要資訊來源的行為主義歷史教育方法導致學習者在學習過去方面變得被動。教科書成為他們需要了解什麼的權威。此外，僅僅使用教科書教授國家歷史可能會導致“主導敘事”的產生，從而限制學生接觸到他們國家過去的有爭議內容。[130] 透過將重點從教科書轉移開來，學習者可以透過遵循歷史學家研究過去所採取的步驟並構建他們自己的“關於歷史意義的理性決策”來進一步提高他們的批判性思維能力。[128] 然而，即使學習者被提供了原始來源的證據來構建過去的敘述，但沒有被教導去認識歷史思維的主觀方面——為什麼選擇這些證據，為什麼選擇這個主題，以及為什麼它們都具有歷史意義——他們可能無法認識到人類動機對歷史理解構建的影響。與依賴於“理性主義的實證定義”的科學探究不同，歷史思維要求學習者承認人類動機——他們在研究過去時的動機、他們的導師選擇特定研究主題的動機以及過去生活中人們的動機。[131]
Seixas & Morton（2013）列舉了構建歷史意義的兩個要素：“我們今天生活中存在的大而引人注目的問題，例如環境可持續性、正義、權力和福利”以及“其歷史意義有待商榷的特定事件、物件和人物”（第16頁）。[128] 這兩個要素的交匯點就是歷史意義的所在。在這裡，補充Freedman（2015）關於批判性歷史推理的定義是有益的。批判性歷史推理要求我們認識到，歷史研究並非客觀。歷史學家“透過他們提出的問題和提出的理論來構建他們的研究”，因此，歷史學習者必須分析“歷史敘事的完整性及其強調和省略的模式”（第360頁）。[131] 批判性歷史推理的目標是“有意識地意識到自己所採用的框架及其帶來的可能性和限制”（第360頁）。[131] 因此，歷史學家和歷史學習者都必須認識到，歷史意義是賦予的，而不是過去的固有特徵，而且重要的是，它會發生變化。
證據
Seixas 和 Morton（2013）描述的第二套能力基於使用證據來解決關於過去的問題。在一項關於評估來原始檔所涉及的認知過程的研究中，Wineburg（1991）列出了三種啟發式方法：印證、溯源和語境化。印證是指將一個證據與另一個證據進行比較，溯源是指在閱讀或檢視材料之前識別證據的作者，語境化是指將證據置於特定的時間和地點（第77頁）。[132]
這項研究利用專家/新手設計來比較歷史學家和高中生如何理解歷史文獻。Wineburg（1991）認為，歷史學家之所以在任務中更成功，並不是因為科學和數學中常見的“模式驅動的處理”，而是透過構建“針對此特定事件定製的特定語境模式”來構建[歷史]事件模型（第83頁）。[132] 此外，與學生相比，歷史學家對歷史文獻的來源表現出更大的重視。這表明學生沒有將文獻的作者與來源的可靠性聯絡起來。正如 Wineburg 所說，歷史學家理解“沒有自由漂浮的細節，只有與證人相關的細節，如果證人可疑，那麼他們的細節也是可疑的”（第84頁）。[132] 這項研究表明，透過教授歷史學家構建歷史所使用的認知策略，可以提高歷史理解的潛力。
過去的多種敘述存在，因為個人將其自身價值觀和經驗帶入對歷史證據的解讀。認識到這一點可能會促使學習者超越對歷史描述的表面接受，並引導他們採取更批判性的歷史視角。基於探究的引導式發現活動，例如Freedman（2015）的越南戰爭敘事研究，表明學生可以透過探索原始來原始檔並將他們的敘述與標準化敘述（即教科書）進行比較，從而提高他們對自身和他人的歷史“框架”構建方式的認識。[133] 透過讓學習者將歷史視為對證據的解釋，而不是一成不變的知識體系，我們可以透過學習者基於證據進行推斷並構建論證來支援他們的推斷來促進批判性思維。
連續性和變化
培養對連續性和變化的理解需要學習者認識到，這兩個要素在歷史年表中相互重疊；有些事物在發生變化的同時，另一些事物卻保持不變。如果學生能夠在自己的生活中認識到連續性和變化的過程，他們就應該能夠將這種理解轉移到他們對過去的研究中。[134] 應該鼓勵學生描述和質疑歷史變化的速度和深度，並考慮是否應該將這種變化視為進步或衰退。[134] 當然，將歷史變化評估為正面或負面取決於觀察者的視角。貫穿歷史的連續性示例是文化認同的發展。Carretero 和 van Alphen（2014）在他們對阿根廷高中生主導敘事的學習中探討了這一概念。他們認為，身份對於促進歷史教育很有用，但也可能導致學習者混淆過去和現在（或現在主義）的誤解，例如，當使用“我們”來討論參與過去勝利的戰役或革命的人們時，這些戰役或革命塑造了一個國家（第308-309頁）。[130] 因此，教授學生區分不同歷史時期是有益的。然而，歷史的**斷代**，就像知識領域中的其他一切一樣，是基於解釋的，並且取決於歷史學家提出的問題。[134]
諸如互動時間軸、敘事歷史遊戲和線上討論小組等教育技術可以幫助學習者建立過去和現在之間的聯絡。例如，文明博物館提供了一個關於加拿大醫療保健史的教學工具（http://www.museedelhistoire.ca/cmc/exhibitions/hist/medicare/medic01e.shtml）。互動時間軸允許學生透過直觀地展示這些元素在歷史時間中的位置，從而瞭解連續性、變化、因果關係和後果之間的聯絡。此外，透過選擇強有力的探究性問題來引導學習者探索互動時間軸，可以提高學生的理解力並促進歷史思維的發展。例如，對歐洲文藝復興的調查可以用以下問題來構建：“歐洲的每個人都以同樣的方式經歷了文藝復興嗎？”這樣的問題是開放式的，以便不限制學生探究的方向，同時也暗示了文藝復興的變化與歐洲社會連續性之間的關係。支援歷史思維的其他教育技術示例包括“我們所有人世界歷史”（http://worldhistoryforusall.sdsu.edu/）專案。該網站提供世界歷史單元，分為大規模和區域性規模的主題，並按歷史時期組織。課程計劃和資源可能允許學習者將當地問題與影響世界歷史的更廣泛的全球狀況聯絡起來。最後，Blackenship（2009）的一項案例研究表明，線上討論小組有助於培養批判性思維，因為教師可以透過它瞭解學生的思維過程，從而促進形成性評估併為教師所需的教學干預型別提供資訊。Blackenship（2009）引用了其他支援使用線上討論的研究，因為它允許學習者在回應討論提示之前收集自己的想法；他們有更多時間獲取先前知識並考慮自己的想法。[135]
因果關係
因果關係的歷史思維能力要求學習者熟練掌握識別歷史事件的直接和間接原因及其直接和長期後果。有效理解歷史變化的原因需要認識到個人的行為以及當時的普遍狀況。歷史思維要求學生超越簡單的直接原因，並將歷史視為“相互關聯的因果關係網路，每個原因和後果都有各種影響”（第110頁）。[134]除了提高對過去的理解之外，這些能力還可以幫助學習者更好地理解當今的衝突和問題。Shreiner（2014）使用新手/專家格式來評估人們如何利用他們對歷史的瞭解來對當前的事件做出合理的結論。與上面討論的Wineburg（1991）的研究類似，Shreiner（2014）發現專家們更善於將材料置於語境中並使用來源批判性地分析檔案，以確定其可靠性和在建立合理判斷方面的實用性。此外，研究發現，雖然學生會使用敘事來構建意義，但他們通常會建立綱要式敘事模板——關於過去的概括性陳述，缺乏具體細節和事件。[136]Seixas和Morton（2013）告誡不要使用過於簡單的歷史時間軸，因為它們可能會造成歷史僅僅是一系列孤立事件的誤解。該研究表明，遵循時期劃分方案並以因果關係以及隨時間推移的變化為特徵的歷史敘事有助於理解當代問題。[134]因此，教育工作者有必要培養學生的這些能力。就像歷史變化一樣，歷史中某些行為的後果可以被視為積極的和消極的，這取決於視角。這將在下面進一步詳細討論。
歷史視角與倫理
Seixas和Morton提出的最後兩個歷史思維能力是歷史視角和倫理。歷史視角是指分析歷史背景，以瞭解哪些條件會影響歷史人物以特定方式看待事件或行為。這可能包括宗教信仰、社會地位、地理位置、時間段、普遍的經濟和政治狀況以及社會/文化狀況。這再次需要對證據進行一些解釋，因為我們通常沒有證據明確描述歷史人物的態度和行動原因。主要來原始檔，如信件和日記，可以提供見解，但仍然需要歷史學家使用推斷來理解這些檔案並將資訊與更廣泛的歷史敘事或個人的傳記草圖聯絡起來。此外，“硬資料，如出生率和死亡率、結婚年齡、識字率和家庭規模……都可以幫助我們推斷人們的經歷、想法和感受”（第143頁）。[134]當然，我們對過去可以推斷多少存在侷限性；然而，Seixas和Morton（2013）認為，承認我們對過去了解的侷限性是“健康的歷史思維”的一部分（第143頁）。[134]學習者可以透過觀察過去和現在的生活方式和世界觀的對比，識別超越時間段的普遍人類特徵（例如，對孩子的愛），以及避免**現在主義**和**時代錯誤**來培養他們對歷史視角的理解。[134]當遇到相互衝突的歷史記錄時，更深入地理解歷史視角將對學生有所幫助，因為他們將能夠了解歷史人物的“出發點”，從而更好地理解他們的行為。歷史視角和倫理是相關的。Seixas和Morton（2013）認為，“歷史思維的倫理維度有助於使歷史研究充滿意義”（第170頁）。[134]為了理解個人行為的道德原因，我們需要了解歷史、地理和文化背景的影響。此外，為了理解過去的倫理後果，我們做出道德判斷，這需要“同理心理解；理解我們的道德世界觀與他們的道德世界觀之間的差異”（Seixas和Peck，2004，第113頁）。[137]缺乏歷史思維經驗的人很難將當今社會的道德標準與過去的社會區分開來。此外，學生往往比批判自己國家的文化更批判其他文化；他們常常為本國行為辯護或合理化。[138]因此，Lopez、Carretero和Rodriguez-Moneo（2014）建議使用不同於學習者本國的國家的民族敘事來更有效地培養批判性歷史思維。隨著學習者熟練掌握分析過去倫理決策的能力，他們可以將這些技能轉化為分析當今的倫理問題。角色扮演是教授歷史視角的有用教學策略。傳統的面對面課堂允許進行戲劇性角色扮演活動、辯論和模擬法庭，學生可以在其中扮演歷史上的個人或社會群體。此外，教育遊戲和網站允許在使用角色扮演策略的同時整合技術。Whitworth和Berson（2003）發現，在1990-2000年代，社會研究課堂中的技術主要集中在將網際網路用作課堂上原本會呈現的材料的數字版本。他們建議，技術的其他用途——如基於探究的網路探索、模擬和協作工作環境——可以促進互動和批判性思維能力。[139]促進透過角色扮演培養批判性思維的學習物件的一個例子是麥考德博物館的線上遊戲合集（http://www.mccord-museum.qc.ca/en/keys/games/）。具體來說，維多利亞時期和咆哮的二十年代遊戲允許學習者在時間段內前進並做出適合該時期歷史背景的決策。這些遊戲與博物館收藏的相關資源配對，可以增強學習者對該時期的深入理解。在歷史倫理成分的教學策略方面，可以通過歷史敘事、辯論歷史事件的倫理立場以及評估和批判資訊來源以進行倫理判斷來探索。
總之，引入專業歷史學家研究歷史的策略被廣泛認為是提高學生歷史思維的一種方式。專業歷史學家核實記錄、批判性分析來源和建立歷史背景的認知過程在Seixas和Morton的“六大歷史思維概念”（2013）中得到了很好的體現。歷史思維使學生具備在歷史背景下解決問題並理解過去並將其與現在聯絡起來的能力，從而拓寬學習者的視野、瞭解普遍的社會狀況並影響他們與世界的互動方式。請參閱歷史思維專案的網頁（http://historicalthinking.ca/lessons），瞭解所有歷史能力的教學思路。
使用“學術爭議” 的技巧可能是教授學生論證和批判性思維技能的有效方法。學術爭議涉及將一個由四名學生組成的合作小組分成兩對，並分配給他們論點或議題的對立立場，之後這兩對學生分別為自己的立場辯論。然後，小組交換立場再次辯論，最後，由四名學生組成的小組被要求提出解決問題的全面方案[140]。這項活動可以有效地指導論證和批判性思維的各個方面，儘管它可能有點過時。該活動本質上是爭論性的，要求學生為兩套論點提出理由和論點。這種平衡對於論證過程非常重要，因為它為學生提供了評估其論點和對方論點的關鍵點的機會，這在任何辯論中都可能是有益的。此外，這項活動旨在讓學生參與批判性思維的幾個方面，例如評估，因為學生必須評估論點的每一方面。它還涉及元認知過程，因為學生必須與同伴一起對自己的論點得出綜合結論，這個過程要求他們既要具備分析能力又要具備開放的心態。這項活動是提高批判性思維技能和論證能力的好方法，因為它要求學生保持開放的心態，但也參與分析性辯論。
- 學術爭議
- 一種兩輪辯論過程，其中一個由4人組成的合作小組被分成對立的兩組進行辯論。每組為自己的立場辯護，並在下一輪轉向對立立場。
- 演算法
- 可以應用於特定問題的程式，如果正確執行，則保證得到正確答案。
- 時代錯誤
- 將一個時期的特徵或事件歸因於另一個時期。
- 分析
- 識別和選擇相關資訊，以便進行進一步的推斷和解釋。
- 論證
- 使用推理來支援或反駁主張或觀點的過程。
- 批判性思維
- 一種反思性思維，包括權衡、評估和理解資訊。
- 演繹
- 一種推理型別，其中從一般給定的資訊得出具體的結論。
- 描述性模型
- 一種解釋良好思維如何發生的教學方法。
- 設計思維
- 以學生為中心的學習，致力於尋找現實世界問題的解決方案。
- 直接教學
- 一種指導性學習方法，直接教授認知技能，並涉及知識從教師到學生的明確傳遞。
- 批判性思維傾向
- 能夠有意識地選擇技能，包括參與智力行為的傾向，對可能參與此類行為的機會的敏感性，以及參與批判性思維的一般能力。
- 發散性思維
- 以產生和測試多種多樣解決方案為特徵的思維。
- 領域特定知識
- 特定領域或領域的知識。
- 認識論信念
- 關於知識的本質和獲取的信念。
- 評價
- 分析、判斷和權衡等子技能的總稱。
- 功能性固著
- 一種偏見，它限制人們只能以日常生活中通常使用的方式使用物體。
- 非結構化問題
- 沒有明確的目標、解決路徑或預期答案的問題。
- 間接教學
- 以學習者為中心的教學材料，強調學習者如何解釋所學材料。
- 歸納
- 一種推理型別，其中從具體資訊得出一般結論。
- 推理
- 兩種知識單元之間的一種連線或關聯。
- 探究式教學
- 一種引導最少的學習形式，允許學生構建自己對材料的理解。
- 知識
- 一個人擁有的資訊，這可能包括已知資訊之間的聯絡和關聯。
- 元認知
- 人們對自己思想的瞭解。
- 時期劃分
- 將過去劃分為不同的時間段（時期）。
- 規定性模型
- 一種解釋良好思維的標準和特徵的教學方法。
- 現在主義
- 傾向於使用當今的價值觀和概念來解釋過去事件。
- 基於問題的學習
- 一種以學生為中心的方法，學生透過解決開放式問題或問題的經驗來學習特定主題。
- 問題陳述
- 允許問題解決者更好地直觀地瞭解手頭的問題，從而幫助他們找到解決方案。
- 問題解決
- 當解決者沒有明顯的解決方案時，用於實現目標的認知處理。
- 生成
- 論證的生成。
- 基於專案的學習
- 一種以學生為中心的方法，學習者透過特定的設計過程應對複雜的挑戰。
- 自我調節
- 在自己的學習中在元認知、行為和動機方面積極主動的過程。
- 技能專案
- 旨在透過替代教學方法（如解決問題）促進批判性思維技能發展的教學課程。
- 結構化問題
- 沒有明確的目標、解決路徑或預期答案的問題。
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