認知與教學/問題解決、批判性思維和專業知識

介紹

我們每天都生活在各種模糊、挑戰或需要我們解決問題的能力、批判性思維和專業知識的境地中，本章旨在概述這三個主題。我們將討論每個主題的特徵、它們之間的關係、學習者的體驗、在課堂上的應用以及在認知活動中可能出現的潛在問題。由於批判性思維和專業知識使我們能夠利用有效的技術來找到有效的問題解決方法，因此我們將在問題解決章節結束時討論它們之間的關係。

問題解決

在日常生活中，我們被大量需要解決方案和我們注意解決以實現目標的問題所包圍 。我們可能會遇到諸如：需要確定上班的最佳路線、面試應該穿什麼、如何在議論文中取得好成績，或者需要找到二次方程的解等問題。 當存在解決問題的願望，但解決方法對解決者來說並不明顯時，就會出現問題 。問題解決是找到這些問題解決方案的過程。 。本章將首先區分明確定義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用途，最後我們將討論思維定勢如何阻礙成功解決問題。

明確定義和不明確定義的問題

問題可以分為兩種型別：不明確定義或明確定義 。明確定義的問題具有特定的目標、定義的解決步驟、一個保證正確的解決方案，以及一個保證找到特定解決方案的方法 。明確定義的問題可以透過應用適當的演算法 來解決。例如，代數問題（例如：2x - 29 = 7）需要找到 x 的值。另一個例子可能是將火雞的重量從公斤轉換為磅。在這兩種情況下，它們都代表明確定義的問題，因為只有一個正確的解決方案，而且有一個明確定義的找到該解決方案的方法。

相比之下，不明確定義的問題代表了我們可能在日常生活中遇到的問題，目標不明確，資訊相互衝突、不完整或不確鑿 。不明確定義的問題的例子可能是“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答案。這些問題可能會產生許多不同的解決方案，因為沒有一個普遍接受的解決它們的策略。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 。此外，每個問題的解決方案都有其獨特的優缺點 。

不明確定義	明確定義
給定狀態沒有明確指定，目標狀態不明確，允許的操作集不明確，並且有多個解決方案 。	給定狀態明確指定，目標明確指定，允許的操作集明確指定，並且有一個明確的解決方案 。
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	領域知識和辯護技能高度預測解決問題的得分 。

表 1. 總結了明確定義和不明確定義問題的差異。

解決不明確定義和明確定義問題的差異

在早期，研究人員假設這兩種型別的問題都是以類似的方式解決的 ，更現代的研究強調了尋找解決方案的過程之間的一些明顯差異。

Kitchener（1983）提出，明確定義的問題並不涉及對認識論信念 的假設，因為它們有一個明確且確定的解決方案，而不明確定義的問題需要這些信念，因為它們沒有一個明確且特定的解決方案 。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，他們發現明確定義問題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激活了關於知識的不同信念

此外，Shin、Jonassen 和 McGee（2003） 發現，解決不明確定義的問題會帶來與結構化問題不同的技能。在結構化問題中，領域知識和辯護技能高度預測解決問題的得分，而在非結構化任務中的得分預測了天文學模擬中的論證、態度和元認知。

與這些發現一致，Cho 和 Jonassen（2002） 發現，解決非結構化問題的群體產生了更多論證和解決問題策略，因為考慮各種解決方案和觀點非常重要。相反，當參與者處理明確定義的問題時，相同的論證技術會分散參與者的活動。這項研究突出瞭解決不明確定義和明確定義問題的過程之間的潛在差異。

課堂環境的影響

結構良好的問題和結構不良的問題之間存在根本差異，這意味著解決結構不良的問題需要與解決結構良好問題不同的技能、策略和方法。 同時，教育環境中的大多數任務都是圍繞著讓學習者參與解決結構良好的問題而設計的，這些問題可以在教科書章節的末尾或標準化測試中找到。。 不幸的是，用於定義明確問題的策略對可能在日常生活中遇到的定義不明確的問題幾乎沒有用處，因為用於結構良好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。

這表明需要以一種促進學生解決結構不良問題的方式重組課堂。 我們促進這一點的一種方法是透過向學生提出反映日常生活問題的問題。 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、資料和資訊來回答問題。 在此過程中，學生學會分析資訊、資料和資訊，同時考慮各種解釋和觀點，以呈現和解釋他們的發現。

課堂結構

在基於問題的學習中，學生以小組形式合作，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。 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，直到他們想出有效的解決方案。 老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。 此外，老師還可以提供傳統的講座和解釋，旨在支援學生的探究。

為了支援實施基於問題的方法來解決問題的論點，Dochy、Segers、Van den Bossche 和 Gijbels（2003）進行的一項薈萃分析發現，基於問題的學習優於傳統的學習方式，因為它支援靈活的解決問題、知識應用和假設生成。 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。 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表現出定義問題的能力。 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益處。 鑑於定義問題的積極影響，這種教育方法也可以應用於我們下一個子主題，即概念化問題。

解決問題的步驟

在解決問題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。 本概述將重點關注解決問題的最初兩個階段，並考察它們如何影響解決問題。

概念化問題

解決問題中最繁瑣和最費力的方面之一是識別問題，因為它要求一個人從多個視角和角度考慮問題，而不早早地對任務中的某個特定解決方案產生依戀。 此外，由於“概念化特定問題的時間與解決方案質量之間的關聯”，花時間明確識別問題也很重要。

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。 她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。 這個例子強調了需要正確概念化問題並從不同的角度看待問題，然後再急於求成。

研究也支援在進行其他階段之前花時間明確識別問題的必要性。 為了支援這一論點，Getzel 和 Csikszentmihalyi 發現，在創作藝術品時花更多時間識別問題的藝術家學生，其作品的創意性和原創性評分高於在這一階段花費時間較少的藝術家。 這些研究人員推測，在這一初始階段考慮更廣泛的選項範圍，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學習成為教師的初級大學生教師的方法時，發現經驗豐富的教師在假想課堂中花費在備課上的時間比大學生教師更多。 此外，這些教師對定義明確和定義不明確的問題提出的問題提供了明顯更多的解決方案。 因此，這意味著成功的解決問題與花在尋找正確問題上的時間以及對多個解決方案的考慮相關。

教學啟示

我們可以從文獻中得出的一項教學啟示是，支援概念化問題的時間與解決方案質量之間的直接關係，即教師應該鼓勵學生在這個階段儘可能多地花費時間。 透過提供這種知識，並透過監控學生的解決問題過程以確保他們在概念化問題時“徘徊”，我們可以促進有效的解決問題。

表示問題

問題表示是指如何組織關於特定問題的已知資訊。 有兩種方法可以表示問題：抽象的或有形的。 在對問題的抽象表示中，我們只是思考或談論問題，而沒有外部地以視覺方式表示。 在以有形方式表示問題時，這是透過在紙上、電腦上等建立資料的視覺化表示來完成的，方法是透過圖形、故事、符號、圖片或方程式。 這些視覺化表示 可能會有所幫助，它們可以幫助我們跟蹤解決方案和解決問題的步驟，這在遇到複雜問題時尤其有用。

佛教僧侶

例如，如果我們看看鄧克的佛教僧侶例子

早上，一位佛教僧侶在日出時走出戶外，爬上山去往山頂的寺廟。 他在日落前到達寺廟。 幾天後，他從寺廟出發，在日出時下山，下山的速度比上山時更快，因為他正在下山。 你能在地圖上指出僧侶在一天中的同一時間經過的路徑上的一個位置嗎？

僅僅使用抽象，這個問題似乎不可能解決，因為資訊量巨大，資訊的口頭表達方式以及問題中存在大量無關資訊。 透過使用視覺化表示，我們能夠在腦海中形成兩個點相交的位置，並且能夠更好地想出解決方案。

兔子和鴨子

研究支援在面對難題時視覺化表示的益處。 Martin 和 Schwartz 發現，在面對一項困難的任務並且他們間歇性地可以使用資源時，人們更多地使用外部表示，這表明當問題過於複雜而無法在沒有外部幫助的情況下解決時，這些表示被用作工具。 結果發現，雖然建立初始的視覺化表示本身需要時間，但那些建立了這些視覺化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，這些視覺表現形式可以透過幫助我們克服認知偏差來培養解決問題的能力。在一項由 Chambers 和 Reisberg 進行的研究中，參與者被要求檢視下面的影像，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，並檢視是否有關於照片可能是什麼的其他可能性時，沒有一位參與者能夠做到這一點。然而，當參與者獲得了照片的視覺表現形式時，他們能夠迅速操縱照片的位置，從而提出對照片可能是什麼的另一種解釋。這表明視覺表現形式如何在教育中被學習者用來抵消心理定勢，這將在下一節中討論。

教學啟示

如上所示，依賴抽象往往會超載一個人的認知資源，因為短期記憶一次只能容納七個資訊專案。許多問題超出了這些限制，使我們無法將解決問題所需的所有相關資訊儲存在工作記憶中。因此，這意味著在提出問題時，教師應該以書面或視覺方式呈現問題，以減少認知負荷。最後，另一個含義是，作為教師，我們可以透過向學生展示不同型別的外部表現形式來提高解決問題的能力，這些表現形式可以用來顯示與問題相關的相關資訊。這些表現形式可能包括不同型別的圖表、圖表和影像，它們都可以作為學生想出有效解決方案、表示相關資訊和減少認知負荷的工具。

解決問題的挑戰

如上所述，有很多技術可以促進解決問題的過程，但也有可能阻礙這一過程的因素。例如：一個人的過去經歷往往會阻礙解決問題，因為它們會成為尋找新穎解決方案、方法或想法的障礙。

思維定勢

思維定勢是指一個人在處理任務時受到過去經歷影響的傾向。心理定勢是指將自己侷限於使用過去有效的解決方案，而不是尋求替代方法。心理定勢在某些情況下可能是有用的，例如使用以前有效過的策略，我們可以快速想出解決方案。然而，它們也會排除其他可能的、更有效的解決方案。

功能固著

功能固著是一種心理定勢，是指我們傾向於關注物體的一個特定功能（即我們傳統上使用它的用途），而忽略了該物體的其他潛在的新功能。

蠟燭問題

功能固著的一個經典例子是蠟燭問題。假設你在一張桌子上，桌子上有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到牆上的軟木板牆上，並確保蠟燭不會滴落在桌子上。由於功能固著，你可能會首先想到將蠟燭釘到牆上，因為那是釘子的典型用途，類似於這個實驗中的參與者。然而，這是錯誤的解決方案，因為它會導致蠟燭滴落在桌子上。

最有效的解決方案要求你將裝釘子的盒子視為蠟燭的平臺，而不是它傳統的容器用途。在清空盒子後，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到牆上。一開始很難找到這個解決方案，因為我們往往會固執地認為盒子是用來裝釘子的，很難為盒子指定一個替代功能（即作為平臺而不是容器）。這個實驗表明，先前的知識會導致固定，並會阻礙解決問題。

克服功能固著的技巧

正如 McCaffrey (2012) 提出的，克服功能固著的一種方法是將物體分解成多個部分。這樣做我們可以問兩個基本問題：“它可以進一步分解嗎？”和“我對該部分的描述是否暗示了它的用途”。為了解釋這一點，我們可以使用 McCaffrey 的鋼環八字形示例。在這種情況下，被試者被給予兩個鋼環、一根蠟燭和火柴，他們被要求將兩個鋼環做成一個八字形。看著提供的工具，他們可能會認為蠟燭的蠟在加熱時可以將兩塊鋼連線在一起。然而，蠟不夠堅固。這讓他們遇到了一個問題，如何將兩個鋼環連線在一起使它們成為一個八字形。

由於只留下了燈芯作為工具，並將其標記為工具，我們就會固執地認為燈芯的主要功能是發光，這阻礙了我們想出製作八字形的解決方案。為了有效地解決問題，我們必須進一步分解我們對燈芯的理解。將燈芯視為一根浸過蠟的繩子，我們就能夠克服功能固著，看到繩子的替代功能。這樣做，我們可能會得出結論，並看到浸過蠟的繩子可以用作將兩個環綁在一起的繩子。為了展示這種方法的有效性，McCaffrey (2012) 發現接受過這種技術培訓的人解決問題的數量比對照組多 67%。

教學啟示

鑑於這種方法的有效性，這意味著我們可以透過教學生思考以下問題來促進**發散思維**：“物體可以進一步分解嗎？”和“對該部分的描述是否暗示了它的用途”，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更加突出。這與之前討論的概念化思想有關，即透過將時間集中在定義問題上，而不是基於我們自己的先入為主的觀念而草率下結論，可以提高解決問題的有效性。在下一節中，我們將討論專家在解決問題時使用的策略。

新手與專家在解決問題中的區別

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問題時的經驗積累，我們之前透過展示透過參與以問題為基礎的方法練習解決問題可以提高解決問題的能力來解決這個問題。然而，需要考慮的第二個因素是我們擁有的特定領域知識的數量。專家擁有大量的領域知識，這使他們能夠有效地將他們的知識應用於相關問題。專家對其領域有條理的瞭解，這影響著他們注意什麼以及他們如何組織、表示和解釋資訊，這反過來使他們能夠更好地回憶、推理和解決問題，相比於新手。

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，例如解決問題需要什麼型別的解決方案策略。相反，新手根據問題的表面結構對問題進行分組，例如問題中出現的物件。

專家在解決問題的開始階段也比新手花更多的時間分析和識別問題。專家在實施解決方案之前會花更多時間思考和計劃，並使用一套有限的策略，這些策略最適合讓他們對給定問題有更豐富和更有效的解決方案。

此外，專家將在更深入和更完整的解決問題的表示方面比新手更有優勢，他們使用外部表示（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。

鑑於以上文獻，很明顯解決問題和專業知識重疊，因為專家使用的關鍵策略也作為有效的解決問題策略提供。因此，我們可以得出結論，專家不僅對他們的領域有淵博的知識，而且還了解並實施最有效的策略，以便與新手相比，他們能夠更有效率和更有效地解決問題。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。

批判性思維

批判性思維是教育中一個非常有價值的方面。儘管它們是相關的，但批判性思維從根本上不同於解決問題。批判性思維實際上是一個可以應用於解決問題的過程。例如，學生可能會發現自己參與批判性思維，當他們遇到需要他們考慮許多選擇或可能答案的定義不明確的問題時。從本質上講，能夠批判性思考的人能夠有效地解決問題。批判性思考的能力往往隨著知識和經驗的積累而隨著時間的推移而提高，但儘早開始這一發展過程至關重要。研究表明，批判性思維能力與知識的更好遷移相關，而缺乏批判性思維能力與有偏見的推理有關。在他們開始正規學校教育之前，孩子們透過與父母和照護者的互動，在家裡培養批判性思維能力。同樣，批判性思維似乎透過明確的指導而得到提高。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，在這些情況下，候選人正在展示他們自己和其他候選人的偏頗觀點。如果沒有批判性思維，人們就會成為虛假資訊和有偏見推理的犧牲品。因此，向學生介紹批判性思維並鼓勵他們在遇到問題時利用批判性思維技能非常重要。

定義批判性思維

一般來說，批判性思維可以定義為評估論據和證據以得出結論的過程，該結論在其他可能的結論中最合適和有效。批判性思維是一個動態的反思過程，它主要是基於證據的。批判性思維包括能夠客觀地批評資訊並探索相反的觀點，最終基於證據和仔細思考得出結論。批判性思考的學生對他們獲得的資訊持懷疑態度，積極尋求證據，並且不猶豫承擔決策和複雜問題解決任務。提出問題、辯論主題和批評來源的可靠性都是涉及批判性思維的活動。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策略的能力。擁有批判性思維的傾向對於應用已知策略是必要的。

批判性思維傾向

有人建議，僅僅依靠批判性思維技能不足以應用批判性思維 - 也需要批判性思維的傾向。批判性思維的傾向不同於認知技能。傾向最好解釋為能夠有意識地選擇技能，而不僅僅是執行技能的能力。擁有批判性思維的傾向可能涉及對智力活動有真摯的興趣和能力等。Perkins 等人（2000）擴充套件了對批判性思維傾向必要性的想法，並指出了批判性思維傾向中涉及的三個方面。有人建議這種傾向包括從事智力行為的傾向、對可能從事這種行為的機會的敏感性以及從事批判性思維的一般能力。Halpern（1998）建議這種批判性思維傾向必須包括諸如願意繼續執行看似困難的任務、思想開放以及計劃習慣等因素。事實上，在 Clifford 等人（2004）進行的一項研究中，當控制認知技能時，他們發現批判性思維的傾向與更好的整體批判性思維能力相關。

批判性思維策略

批判性思維策略的應用與批判性思維傾向的存在密切相關。傾向的一部分包括擁有批判性思維的能力。如果沒有批判性思維的傾向，可能無法應用適當的策略。心理學家和教育工作者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，例如吸引-提問刺激策略。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。

概念圖

維恩圖在小學階段使用頻率很高，並且在整個中學階段作為對比工具繼續使用。維恩圖活動可能適合的一個例子是在科學課上。教師可以指導學生製作維恩圖來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大學階段。概念圖是一種互動且通用的方式，可以鼓勵學生參與課程內容。概念圖的關鍵方面在於它要求學生反思以前學習過的資訊並建立聯絡。在小學階段，概念圖可以作為專案引入，而在以後，可能是在大學或大學，學生可以用它作為學習策略。在小學階段，學生可以使用概念圖來建立他們閱讀故事中的角色、背景或情節的聯絡。在介紹概念圖時，教師可以為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。提問也是培養批判性思維的簡單而有效的方式。教師可以從詢問學生有關材料的問題開始，然後鼓勵學生提出自己的問題。在中學和大學教育中，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，同時也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。斯沃博多娃創立的吸引力-問題刺激涉及學生就其閱讀理解提出問題 。

重要的是要記住，有許多不同的因素可以鼓勵或抑制批判性思維策略的應用。當父母或老師對學生的疑問或評論反應消極時，學生可能會被阻止使用批判性思維策略 。鮑姆林德（1966）指出，專制育兒方式也會阻止兒童參與批判性思維 。這些策略的恰當應用依賴於對策略的反思和修改 - 也稱為元認知。學生獲得持續的反饋至關重要，以便他們回顧他們使用的策略，並考慮可能更好或更合適的策略。

屬性	批判性思維技能	傾向
• 有利於批判性思維的個人品質 • 價值觀、信念、態度、文化	• 用於分析問題或情境的認知工具 • 推斷能力、權衡證據、推理能力	• 可能是批判性思維技能中最重要的因素 • 個人在特定情況下使用批判性思維的可能性

表 2. 與批判性思維技能使用相關的因素

教學啟示

批判性思維技能可以被直接或間接地教授。教師可以將批判性思維作為與其他學校科目分開的單元來介紹，或者將批判性思維技能融入學生正常課程的作業和討論中。在課堂上，批判性思維可以透過教學和討論兩種方式教授。直接教學和探究式教學是兩種教學方法。探究式教學是一種最少指導的學習形式，允許學生構建自己對材料的理解 。探究式教學很大程度上依賴於建構主義的信念，即學習是一個持續的過程，它涉及知識的構建和重建 。另一方面，直接教學是一種指導性的學習方法，它直接教授認知技能，並涉及知識從教師到學生的明確傳遞 。在教學方法上也存在通用方法和融合方法。通用方法將認知技能與特定科目分開教授，而融合方法將認知技能融入其他科目 。研究表明，接受直接教學的學生在使用批判性思維方面往往表現出更大的進步 。為了使教學在教授批判性思維技能方面有效，它必須幫助培養批判性思維的個人傾向 。

討論

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批判性思維技能提供了基礎，例如換位思考和合作，這些技能可能不容易透過教學來教授。當然，討論很大一部分是語言。克魯斯特（2002）建議，批判性思維從提問開始 。同樣，維果茨基聲稱語言技能可能是更高層次思維過程的關鍵先兆 。隨著兒童詞彙量的增加，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，並與同伴進行有意義的討論，討論他們理解的內容 。

研究表明，跨年齡同伴討論可能在促進批判性思維的發展方面特別有用。跨年齡同伴小組之所以有效，是因為兒童在與不同年齡的同伴一起工作時往往會產生動力 。年幼的孩子經常將年長的孩子視為導師和寶貴的知識和經驗來源，而年長的孩子則感受到一種成熟感和將自己的知識和經驗與年幼的學生分享的責任感 。這些跨年齡同伴討論也為學生提供了調整他們語言使用的挑戰，以適應其他小組成員，以便讓他們的觀點易於理解 。加拿大學校中比較常見的跨年齡同伴小組的例子是大夥伴計劃，其中高年級學生被分配一個低年級夥伴，在整個學年幫助他們。大夥伴可以幫助他們的低年級夥伴完成專案、提供建議或參加學校活動。大夥伴/低年級夥伴計劃可以有效地幫助低年級學生崇拜他們的夥伴，而大夥伴則感受到幫助低年級夥伴的責任。如哈蒂 (2006) 所指出的，跨年齡同伴討論中需要考慮的一個重要因素是，這些討論應該是由教師引導的高度結構化活動，以確保學生理解他們的小組職責 。

課堂環境

營造一個安全的空間，讓學生提出問題並分享想法，對於建立一個鼓勵批判性思維的課堂至關重要。有研究表明，當學生能夠參與課堂和課堂活動的組織和規劃時，他們更有可能培養起批判性思維的傾向 。在這些課堂上，學生受到教師的真誠鼓勵，參與有關課堂運作的決策過程 。教師也應該以身作則，以尊重和恰當的方式質疑自己和權威人士，從而展示出期望的批判性思維方式 。研究表明，在教師熱情和反應靈敏的課堂上，學生的認知參與度更高 。因此，教師應該鼓勵和包容，並在可能的情況下讓學生參與課堂計劃過程。

專長

專業將在此定義為，在特定領域中，個人經過刻意的、努力的練習，從而在特定領域中表現出持續的、優異的水平 。普遍共識是，專業不能僅僅歸功於天生的能力，而是一種透過刻意的練習，在時間推移中獲得的技能和知識 。既然並非天生就擁有專業能力，那麼任何個人都有可能在其所選擇的領域成為專家。然而，決定哪些個人能夠獲得專業能力的是一些更為複雜的因素相互作用，比如：環境、遺傳、練習和限制 。本節將簡要解釋成為專家的過程，以及為什麼並非所有人都能成為專家。

專家的屬性

成為專家意味著什麼？一旦成為專家就意味著永遠都是專家嗎？現在我們將討論一些研究中發現的專家共有的屬性，以及專家存在的特定背景。表 3 中列出的這些屬性反映了專家共有的認知和行為傾向。專家相較於新手所擁有的認知優勢主要與他們特定的經驗以及對先前知識的可獲得性有關 。似乎專家已經獲得了**自動化思維**，這使得他們能夠更快地訪問與解決問題相關的知識 。這意味著，處理與以前遇到的類似問題時，不需要太多的意識思考。專家在“制定行動計劃”方面也優於新手 ，因為知識在他們記憶中的組織方式，可以輕鬆地被獲取。雖然看起來專家總體上比新手更聰明，但必須記住，專家能力侷限於特定領域或**領域特定知識** ，因此，微積分領域的專家在吹喇叭時不會表現出同樣高的水平。在新的領域學習新技能的專家將從新手水平開始。領域特定知識可以與**一般知識**形成對比，後者可以被描述為廣泛的知識，在各種任務中可能有用 。

專家的屬性
• 能夠處理更多資訊 • 比新手更快、更有效的策略 • 能夠“在短期記憶和長期記憶中保留更多資訊” • 更好的**元認知**策略 • “花費更多時間分析問題”，並以更深層的**問題表徵**方式進行思考

'表 3. 專家的屬性'

成為專家

環境的影響

關於遺傳和在特定領域（如音樂能力）中獲得專業能力的幼童的作用，出現了一個合理的問題。孩子天生就具有在特定領域成為專家的能力嗎？目前的研究認為，專業是一種後天習得的技能，而不是遺傳能力 ，社會環境的作用是必須支援專業能力的獲得 。這可以最好地解釋 為一個從對特定領域產生興趣開始的過程。重要的是要記住，父母通常會為孩子提供許多選擇，孩子可能會選擇一個或多個作為他們的最愛。例如，一個孩子可能會嘗試幾種運動、舞蹈和體操等活動，甚至不止一種樂器，但可能會選擇一個作為他們的最愛。孩子可能會表現出輕微的自然能力，這是先天的因素，然而，這種能力需要父母的培養 ，最終，個人可能會在特定領域成為專家。當父母認識到孩子的興趣或能力後，他們會透過增加活動的可獲得性來塑造孩子的成長 。如果孩子似乎喜歡並擅長體操運動，那麼他們可能會比孩子不喜歡或不擅長的運動投入更多時間去參加體操課程。研究人員一致認為，成為專家通常需要 10 年的刻意練習，這是一個將在下一節中詳細討論的主題 。因此，它是新生的能力、興趣以及對在特定領域鼓勵成長的環境進行 10 年刻意投入的承諾，才能獲得專業能力。

刻意練習

談到成為專家，練習本身並不總是能“做到完美”。簡單地重複一項任務是不夠的，這將與刻意的練習區分開來，後者既需要努力，也需要刻意 。我們將**刻意練習**定義為對特定能力或技能進行重複和持續的練習，同時伴有反饋以及獲得專業能力的意圖 。這不是數量或質量的問題，刻意練習必須包含這兩種元素，此外還需要“及時、有益的反饋” 。如果沒有明確的建設性反饋來推動進步，新手將無法發揮其全部潛力 。研究發現，隨著時間的推移，持續的刻意練習會超越任何初始天賦 。換句話說，一個沒有先天音樂能力但將時間投入到技能刻意練習的人，會超越一個天生具有節奏感但練習不規律或沒有改進反饋的人。刻意練習的另一個關鍵因素是適應預先存在的知識基礎。 這意味著，不會將時間浪費在重複教授已經掌握的技能上，而是透過建立在現有技能基礎上的教學來適應個人的知識基礎 。除了建設性反饋，來自老師或父母的讚揚和鼓勵也有助於加強刻意練習的重要性 。這種型別的強化對於學習者在興趣和“玩樂參與”活動的初始階段之後取得進步尤其重要 。正如前面所討論的，專家通常是從對參與特定活動產生興趣或傾向開始他們的精通之路。例如，一個小孩可能會喜歡踢足球，甚至比同齡人更具技巧，並且可能會經常練習踢足球。然而，要成為一名足球專家或職業足球運動員，這個孩子必須進行多年的刻意練習。從單純為了享受而玩耍到刻意的練習的過渡階段，布魯寧等人的研究強調了動機的意義。 持續進行刻意練習的承諾是如此重要，以至於它可能成為個人成功成為專家的障礙或限制 。

專業能力的挑戰

限制

埃裡克森、克萊姆和泰斯克-羅默（1993）描述了三種可能干擾刻意練習過程的主要限制。這些限制涉及動機、資源和努力。 正如之前提到的，動機成為一個因素，因為刻意練習並不總是令人愉快的，但這種挑戰必須透過個人提高技能的願望來克服。 這種限制對年幼的孩子來說可能特別困難，需要家長或老師想辦法讓枯燥的事物變得有趣。如果可能，家長可能希望在這個階段與孩子一起參加練習，並對孩子的成就給予表揚。例如，雖然家長可能無法演奏孩子正在學習的樂器，但他們可以表達對孩子演奏樂器的興趣。或者，家長可以選擇用孩子更喜歡的一些活動來獎勵他們練習的時間。資源限制是一個通常無法控制的因素。資源包括資金、老師或教練以及時間 。為了使新手能夠進步到專業水平，他們需要大師級導師的指導。 通常在這個階段，家長不再能夠指導他們的孩子，除非他們本身是特定領域的專家，因此需要付費的導師或老師。 如果一個家庭無法負擔進一步指導的經濟負擔，這可能會成為個人進步到精通水平的障礙，因為正如我們已經瞭解的那樣，為了進步，需要進行涉及相關反饋的刻意練習。 最後，努力限制包括身體和精神上的侷限，並與刻意練習的效率相互作用。 埃裡克森等人（1993）建議，訓練課程應該限制在不到一個小時，以確保高效學習。，而布魯寧等人（2011） 建議，練習課程在長達三個小時內仍然有效，但兩個小時是最佳時間。

障礙

布魯寧等人（2011）深刻地強調了專家應該意識到的三種潛在障礙：成為專家的成本、對備選方案的盲目和專家盲點。 障礙與限制不同，限制影響個人獲得專家的機會，而障礙則干擾專業領域之外的功能。這些差異可以在表 3.1 中觀察到。如前所述，為了獲得專業知識，個人必須將大量的時間和資源投入到一個過程中。 成本的累積會從其他潛在的關注領域（如教育、人際關係和任何其他興趣領域）中獲取資源和時間。 第二個障礙是隻看到專家想看到的東西的傾向，這可能會導致錯誤的結論和對替代方法的盲目。 這也有可能損害批判性思維，因為無法看到替代解決方案與批判性思維中涉及的開放性相悖。 最後，專家盲點指的是專家無法以新手的方式看待解決問題的傾向。 但是，這種障礙有一個警告，即專家可能實際上並沒有對初學者的解決問題方法“視而不見”，而是他們自己更有效率。為了克服這些障礙，似乎意識是最重要的，然後採取步驟來克服它們。這種意識在課堂環境中變得尤為重要，在課堂環境中，老師是專家，學生是初學者。

限制	障礙
• 干擾獲得專業知識	• 干擾專業領域之外的功能
• 動機、資源、努力	• 成本、無法看到備選方案、專家盲點

表 3.1 限制與障礙

教學啟示

有證據表明，當任務與高風險相關時，學習會降低。 在課堂上，許多學生會因為作業成績不佳而感到壓力。這突出了在考試或任務之前進行刻意練習的重要性，以便實現最佳學習。雖然教育的最終目標可能不是以字面意義上的“專家”為目標，但教育者有責任為學習者提供機會，讓他們充分發揮自己的潛力。這可以透過提供新穎的技能練習方式、允許休息並提供即時反饋來實現。 毫不奇怪，研究發現，使用一對一的師生教學有優勢，但這屬於資源限制的範疇，在大多數學校中是不可能的。 但是，考慮到這一點，教育者必須努力提供個性化的反饋。教育者也應該牢記專家盲點的障礙。 當介紹和提供解決問題活動的支援時。教育者輕鬆地找到解決方案反映了他們自己的經驗，應該努力理解沒有經驗的學習者的視角。

總結性思考

解決問題、批判性思維和專業知識是日常生活的一部分，無論是在課堂內外。這些主題都很複雜，必須分解成構成整體的子成分。存在多種型別的問題，需要不同的方法來成功解決每種型別的問題。專業知識是一個過程，目前的研究所表明，它是由遺傳和環境因素（包括刻意練習）之間的動態互動作用決定的。解決問題、批判性思維以及潛在的專業知識中涉及的認知技能可以透過練習來提高。專業知識指的是個人在特定領域或知識領域中投入時間和精力學習和掌握的知識。雖然成為專家有很多優勢，但重要的是要意識到那些可能阻止個人看到“大局”或保持開放的心態的陷阱，這是批判性思維的關鍵組成部分。此外，僅僅擁有批判性思維的技能是不夠的，個人必須知道何時何地使用這些技能。對於任何能力的教育者來說，瞭解解決問題的不同途徑並鼓勵批判性思維以滿足他們在課堂上遇到的各種學習者和情況尤為重要。

詞彙表

• 自動思維：不需要意識思維的思維過程，自動思維
• 演算法：一種可以應用於特定問題的程式，如果執行正確，可以保證得到正確答案。
• 刻意練習：努力、持續地練習一項技能，目的是為了獲得專業知識，涉及來自練習領域專家的建設性反饋。
• 直接教學：一種引導式學習方法，直接教授認知技能，包括將知識明確地從教師傳遞給學生。
• 傾向 [對批判性思維的傾向]：能夠有意識地選擇一項技能，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。
• 發散思維：以生成和測試多種多樣的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。
• 專家盲點：專家無法以新手的方式理解問題的傾向。
• 功能固著：一種偏見，限制一個人只用一個物體在日常生活中通常使用的方式。
• 常識：與特定領域或領域無關的廣泛知識或資訊。
• 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。
• 探究式教學：一種指導最少的方式，允許學生自己構建對材料的理解。
• 元認知：人們對自己思想的認識。
• 基於問題的學習 (PBL)：一種以學生為中心的教學方法，學生透過解決開放式問題或疑問的體驗來學習特定主題。

• 問題表示：允許問題解決者更好地將問題視覺化，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過程。

• 明確定義的問題：沒有明確的目標、解決方案路徑或預期答案的問題。