项目式学习促进大学生高阶思维发展的实证研究

卜彩丽 陈文静 李雯娜 宋佳音 吴茜

摘 要：发展大学生的高阶思维是当前高等教育的重要目标。项目式学习作为国际公认的促进学生深度学习能力发展的教学模式，有利于培养和提升学生的高阶思维。研究在明晰项目式学习促进高阶思维发展内在机理的基础上，以H大学2019级教育技术学专业本科生为研究对象，采用项目式学习教学模式，开展为期一学期的准实验研究。研究结果发现：项目式学习显著提升了学生的问题解决能力和元认知能力，对批判性思维的发展影响不显著;高阶思维能力与学业成就之间存在显著正相关关系。研究促进了项目式学习在高校教学中的应用，并进一步揭示了高阶思维能力与学业成就的正相关关系，为学界进一步推动项目式学习提供理论参考。

关键词：项目式学习;高阶思维能力;批判性思维;问题解决能力;元认知能力

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：2096-0069（2022）03-0071-07

收稿日期：2022-04-07

基金项目：河南省高等教育教学改革研究与实践项目“高校青年教师教学能力持续提升机制的构建与实践”（2019SJGLX010）; 2021年大学生创新创业训练计划省级项目“项目式学习促进高阶思维能力发展的实证研究”（S202110476047） ;2021年大学生创新创业训练计划校级重点项目“面向深度学习的交互式教学视频模型建构与实证研究”（01）;2021年大学生创新创业训练计划校级项目“深度学习视角下在线学习管理系统（LMS）的优化设计研究”（02）

作者简介：卜彩丽（1980— ），女，河南兰考人，副教授、硕士生导师，研究方向为深度学习、信息化教学设计;陈文静（1997— ），女，河南商丘人，硕士研究生，研究方向为信息化教学设计;李雯娜（2001— ），女，河南平顶山人，本科生;宋佳音（2001— ），女，河南郑州人，本科生;吴茜（2000— ），女，河南信阳人，本科生。

一、问题的提出

发展大学生的高阶思维是国家一流本科课程建设的要求，也是高等教育一流人才培养的重要目标。高阶思维是发生在较高认知水平层次上的思维活动和认知能力[1]。学生高阶思维的发展，需要高阶学习的支持，只有让学生投入到需要运用高阶思维的学习活动中，才能触发高阶学习体验[2]。要发展学生的高阶思维，就需要与之相匹配的高阶教学模式。因此，创新本科课堂教学模式，发展学生高阶思维，成为高等教育应对创新型人才培养需求的重要策略[3]。 項目式学习（Project-based Learning，PBL）具有真实情境性、主动性、参与性和开放性等特点，被认为是发展学生高阶思维的最佳模式之一[4]。项目式学习可以确保学生尝试问题解决、批判性对话与反思、自我监控和调节及创造性地解决问题等高阶学习体验。基于此，研究以发展大学生高阶思维为目标，以教育技术学专业“教学系统设计”为课程环境，以项目式学习为触发高阶学习体验的教学模式，采用准实验研究方法，开展为期一学期的研究实践，尝试探清项目式学习影响大学生高阶思维的内在机制和实际效果，以及高阶思维能力与学生学业成就之间的关系。

二、文献综述

（一）高阶思维能力

高阶思维是一种以高层次认知水平为主的综合性能力[5]，是将知识联系、处理、转化为经验，以批判性、逻辑性、反思性、元认知性和创造性方式思考的一种能力[6]。布鲁姆认知分类目标理论中的“分析、评价、创造”即高阶思维能力，它主要解决的是劣构性问题，通过提出复杂的问题，形成一致的论点，并从批判性的角度表达自己的观点[7]。学界当前对高阶思维能力的构成还没有形成统一的认识。苏珊.M.布鲁克哈特（Susan M.Brookhart ）等人将高阶思维划分为创造性思维、批判性思维和问题解决能力[8][9]。张浩、吴秀娟等人认为高阶思维能力应包含元认知能力、问题解决能力、批判性思维、创造性思维[10]。本研究主要关注高阶思维能力中的批判性思维能力、元认知能力和问题解决能力。

（二）项目式学习促进高阶思维能力发展的相关研究

一方面，项目式学习能够促进学习者核心知识建构和学习质量的有效提升。德布拉.K.梅耶（Debra K.Meyer）等人认为项目式学习在发展学生高阶思维能力方面效果显著[11]。另一个研究团队通过项目式学习对学生学业成就影响的元分析发现，项目式学习对学生的学习成绩有中等甚至较大的积极影响[12]。单美贤、董艳等人在 “UI及交互设计”课程教学中，采用基于项目式的同伴在线协作学习活动，研究结果发现项目式学习有助于协作学习质量的提升以及学生对知识的理解和应用[13]。伊利亚斯尼.里夫达（Eliyasni Rifda）和凯内迪.阿里.基斯瓦托（Kenedi Ary Kiswanto）等人的实证研究表明混合学习和项目式学习相结合的学习模式可以提高学生的高阶思维能力和学生学业成就[14]。另一方面，项目式学习有助于学习者高阶思维能力的发展。格雷斯.W.穆纳（ Grace W. Muna）在印第安纳大学高等分析化学课程中的实证研究发现，项目式学习显著提升了学生的批判性思维水平[15]。所罗门.格温（Solomon Gwen）认为基于项目的学习在帮助学习者发展元认知、批判性思维和问题解决能力这一方面具有较大的作用[16]。

以上研究表明，国内外学者在项目式学习促进高阶思维发展方面已经做了较丰富的研究，但研究中还存在以下不足：第一，项目式学习促进高阶思维在理工类、实践型课程中的研究中较多，而在偏理论的文科类相关课程中的研究较少。第二，现有研究对项目式学习促进高阶思维能力发展的内在机制缺乏探讨和深度剖析，需要进一步加强研究深度。基于此，本研究的研究问题是：（1）项目式学习如何促进本科生高阶思维能力的发展？（2）项目式学习能否促进本科生高阶思维能力的发展？（3）高阶思维能力与学生学业成就之间是否有相关关系？

三、项目式学习影响高阶思维能力发展的内在机制

项目式学习以真实问题情境贯穿始终，以小组协作探究与问题解决为主要活动形式，以项目作品输出为主线驱动。总体而言，真实的问题情境能够使学习者进行持续的探究、增强学习动机，挑战性的问题能够培养学生的问题解决能力;在小组协作交流中学习者进行认知加工，形成认知冲突，能够促進批判性思维的发展;而批判性思维是自我导向、自我约束、自我监控和自我反思的思维，有助于学习者元认知能力的提高。通过项目式学习，学习者可以成为更好的研究人员和问题解决者[17]。

研究从批判性思维能力、问题解决能力和元认知能力三个方面阐明项目式学习促进高阶思维能力发展的内在机制，具体如图1（见下页）所示。

批判性思维能力是以提出问题为起点，以获取信息、分析推理为过程，以做出有说服力的解答为结果[18]。项目式学习的实施首先需要依据现实背景下存在的问题，提出问题、确定选题，在此过程中，学习者的求知欲增加，开始寻找问题的真相;分析问题、制订方案，小组对项目作品和方案进行持续的探究;多渠道收集信息，将知识系统化分析、推理、论证和批判，成员之间以更加开放的思想看待问题，达成项目方案的共识，形成项目作品，最终学习者的批判性思维能力得到提升。

问题解决能力和批判性思维能力两者之间存在相似性，最终目的都是增强人们处理真实问题的能力[19]，问题解决能力指向的目标更加具体，以解决问题为主。项目式学习以真实问题情境贯穿始终，能够引导学习者关注有意义且与经验密切相关的事情，增强学习动机，提高学习者问题解决的积极性;而问题的表征能够使学习者对问题的逻辑思路有一个整体的理解，便于项目计划的制订;在项目持续探究过程中，学习者进行新知识的习得并应用迁移知识，分析、推理问题要注重策略的选择和应用，多途径寻找解决方案，最终达到认知能力和非认知能力的提升。

元认知能力指学习者了解自身已有的认知能力和对自身的认知管理，是对学习活动进行计划、监测和调节的过程。项目式学习以项目作品输出为主线驱动，学习者需要明晰已有的认知与最终项目作品需要之间的差距，在问题解决过程中进行项目计划的制订、学习策略的改进、方案的反思与修正，进行知识的自我加工、调节与监控;而项目成果和学生的学习效果最终通过多样化的评价策略来评判，包括组间互评、组内互评、教师评价和自评。

四、研究设计

（一）研究对象

本研究以H大学2019级教育技术学专业学生为研究对象。在先验知识上，他们已然具备了一定的专业基础知识，对于专业性质、专业发展历史、专业理论基础和发展方向有着较为清楚的认识。在能力与思维上，作为新时代大学生，他们接受新鲜事物的速度较快，思维敏捷，学习能力也较强;但在以往学习经历中，以教师为中心的教育活动导致他们不善于自我计划、主动思考。因此对于大学生而言，批判性思维能力、元认知能力以及问题解决能力亟须提升和培养。

（二）研究环境

本研究主要采用线上与线下“混合式学习+项目式学习”相结合的教学模式，线上的学习主要通过学习通平台和QQ群进行。学习者主要通过专门的软件平台来查看教师发布的作业、视频及文本资料，并在该平台上记录学生的各方面表现情况，如讨论次数、测验成绩、与其他学生互动次数、任务完成进度以及小组作业得分情况。此外，学习者还可通过QQ群推进小组项目任务的共同探究、协作问题解决等交互活动。

（三）研究过程

1.研究准备

在开始授课前，研究者对被试学生进行了先验知识水平测试和DISC性格测试（人格测验，用于测查、评估和帮助人们改善其行为方式、人际关系、工作绩效、团队合作、领导风格等），依据“组内异质，组间同质”原则将学生以5～6人为一组分为若干小组，每组根据个人情况分配不同的角色。同时教师向每个小组提供3个项目类型，分别是1节课、1个微课和1个课程，每个小组选择一种教学设计类型作为本课程的结课项目。教师将整个课程分解为6个单元，分别是学习者分析、学习需求分析、学习内容分析、教学目标的阐明、制订教学策略和教学评价，每单元都有相应的项目作品，而课程的最终结课作品是利用这6个单元所学的知识进行创作。

2.研究实施

每个章节学习前期，教师会先根据小组所选择的教学系统设计类型设计相应的真实情境，引导学生进入真实情境，通过所学知识解决真实问题。学生在课前利用云平台中教师提供的课前自主学习内容和课前任务进行新知学习，自学任务结束后，教师将会进行课堂教授，主要是讲授本章重难点部分以及解决一些学生在自学过程中存疑的地方。之后，教师会对学生课前学习情况进行测试与反馈，并抛出问题引导学生将所学知识迁移到问题情境中，组织学生进行课堂头脑风暴活动并在班级进行分享，促进学生知识建构。

在每一章节内容全部完成之后，教师将发布项目作业，学生需要以小组形式在课后进行讨论、沟通与交流，组内协作完成项目作品并提交至云平台。待所有小组提交任务之后，教师将会开启组间互评和组内互评功能，并提供一个评价标准，学生将会对自己组员的表现以及其他小组的作品进行评价，下次上课时，教师将会对表现优秀的小组作品进行展示与点评，为其他小组树立榜样。一个章节完成之后，教师将会组织学生撰写学习反思，学习者记录本章的收获与体会，随即开展新的章节、新的情境项目。在所有章节学习完成后，教师会在学期结束的时候组织学生进行期末测试，检验学生本学期的学习成果，收集学生的课程成绩。结合本研究所实施的教学过程和相关理论基础，设计出针对高校学生的项目式教学流程图，如图2所示。

（四）研究工具

本研究主要采用准实验研究设计，同时辅以文献研究法和问卷调查法作为本研究的数据收集方法。分别在研究开始和结束对被试者发放3个高阶思维能力量表，收集高阶思维能力前后测数据，利用SPSS 22.0软件对学生高阶思维前后测结果进行配对样本T检验，以此来验证项目式学习对于高阶思维能力的促进作用，在此基础上对高阶思维能力与学业成就进行双变量相关性分析，探寻高阶思维与学业成就之间的相关性。下面将对本研究中使用的研究工具进行详细介绍。

1.批判性思维能力量表

本问卷主要包括两个部分：第一部分调查学生的基本情况;第二部分是学生批判性思维能力现状分析，分为寻找真相、系统化能力、开放思想、批判思维的自信心、分析能力、认知成熟度和求知欲共7个维度，共有 70个题目，采用了李克特6级量表记分，并运用部分反向提问的方式，以此来提高问卷的信度和效度。研究主要參考了国外较为成熟的加利福尼亚批判性思维量表，它是国际上测量批判性思维的一种主要工具。

2.元认知能力量表

本问卷主要包括三个部分：第一部分是调查学生的基本情况;第二部分是学生认知知识维度现状分析，分为程序性知识、陈述性知识和条件性知识3个维度，共有18个题目;第三部分是认知管理维度现状调查，分为计划策略、信息管理策略、监控策略、矫治策略、评价策略5个维度，共有35个题目。量表采用李克特 5 级量表记分，为了确保问卷的信效度，研究主要参考了由乔治·施劳（George Schraw）和雷恩·斯珀林·丹尼森（Rayne Sperling Dennison）设计的元认知意识量表。

3.问题解决能力量表

本问卷主要包括两个部分：第一部分是调查学生的基本情况;第二部分是学生问题解决能力现状分析，分为本科生问题解决的态度、采用的方法和策略以及学生问题解决的品质3个维度，共有 30个题目，采用李克特 5 级量表记分，并运用部分反向提问的方式，以此来提高问卷的信度和效度。为了确保问卷的信效度，研究主要参考了我国台湾地区学者黄茂在、陈文典的问卷。

（五）问卷信效度分析

研究伊始需要分别对3个问卷的信效度进行初步分析，问卷的信效度分析是数据分析的必要前提。经分析检验可得：问题解决能力、元认知能力和批判性思维能力3个量表的克隆巴赫α系数分别为0.853、0.947、0.773，均大于0.7，说明3个问卷的信度均良好。3个量表KMO值分别为0.751、0.704、0.610，均大于0.6，且巴特利球形检验显著性均为0.000，小于0.05，说明3个量表非常适合因子分析且显著性高，旋转后成分矩阵效度良好。综上，3个问卷信效度均为良好，均可生成有效数据。

五、研究结果

（一）学生高阶思维能力的变化

1.批判性思维能力前后测分析

为了检验学生批判性思维能力的变化情况，本研究将学生的批判性思维能力前后测得分作为变量，对其进行配对样本T检验，以了解学生批判性思维能力变化的显著性。如表1所示，被试学生的批判性思维能力后测数据均值为287.44，前测数据均值为284.92，后测数据相较前测数据来说有了提升，表明被试学生经过一学期的项目式教学，批判性思维能力有所改善，但显著性Sig.值为0.379，大于0.05，证明该能力的变化较小，不存在显著性差异。本研究认为，学生的批判性思维是学生认识世界和改造世界的一种相对固化的思维方式，且被试学生的批判性思维能力以较低水平持续了多年，因此在短时间内难以发生明显转变。

2.元认知能力前后测分析

为了进一步检验学生元认知能力的变化情况，本研究将学生的元认知能力前后测得分作为变量，对其进行配对样本T检验，以了解学生元认知能力变化的显著性。如表2所示，被试学生的元认知能力后测数据均值为186.71，前测数据均值为181.15，后测数据均值高于前测数据均值，表明被试学生在该能力方面有所提升，且表中显著性Sig.值为0.043，小于0.05，以上数据表明，项目式学习可以明显提高被试学生的元认知能力。

3.问题解决能力前后测分析

为了进一步检验学生问题解决能力的变化情况，本研究将学生的问题解决能力前后测得分作为变量，对其进行配对样本T检验，以了解学生问题解决能力变化的显著性。如表3所示，被试学生的问题解决能力后测数据均值为108.08，前测数据均值为105.63，后测数据均值高于前测数据均值，表明被试学生的问题解决能力有所提高，且表中显著性Sig.值为0.040，小于0.05，即学生的问题解决能力在项目式学习实施过程中得到了显著提升。

（二）学生高阶思维能力与学业成就的相关性

为检验学生高阶思维能力与学业成就的相关性，我们将对每位被试的后测高阶思维能力均值和期末考试成绩进行双变量相关性分析，得到一个相关性表格，数据结果可以判断出高阶思维能力与学业成就是否有显著相关性。

结果如表4（见下页）所示，被试学生的后测高阶思维能力与其学业成就之间的相关性系数p值为0.336，且显著性Sig.值为0.049，小于0.05，表明学生的高阶思维能力与其学业成就之间的相关性在0.05级别上呈现显著正相关性，这就意味着学生的高阶思维能力将会直接影响其学业成就水平。

六、结论与展望

综观国内外有关项目式学习的已有研究，我们可以深切体会到：项目式学习已成为21世纪教学模式新风尚，成为推进学生深度学习的重要教学模式。本研究在探明项目式学习促进高阶思维能力的内在机制基础上，形成了由课前、课中和课后三部分组成的项目式学习框架，开展了以提升学生高阶思维能力为目的、以项目式学习为路径的实践探索。研究表明，项目式学习促进了学生的元认知水平和问题解决能力的提升，对批判性思维能力的发展没有显著性影响。同时研究发现，学生的高阶思维能力与其学业成就之间存在着显著正相关，即学生的高阶思维能力越强，学生的学业成就水平越高。因此，高阶思维能力可以正向预测学生学业成就，且项目式学习可以作为提升高校学生高阶思维能力的重要教学模式。

学生高阶思维能力的提升是一个缓慢、长期且持续的过程，不可能一蹴而就。虽然取得了一定研究成果，但是限于研究周期和实验条件的限制，本研究还只是一个初步探索。未来研究会采用基于设计的研究范式，开展实验周期更长、反复修改和迭代的实证研究，进一步深度探索项目式学习促进高阶思维发展的内在机理和应用成效，形成项目式学习在偏理论性的文科类课程应用中的具体可操作性的教学模式，从而推进项目式学习在高等教学中的广泛应用，切实发展学生的高阶思维，培养为本科一流人才赋能增效。

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（责任编辑 孙志莉）

An Empirical Study on Project-based Learning

to Promote Higher-order Thinking among College Students

Bu Caili，Chen Wenjing，Li Wenna，Song Jiayin，Wu Xi

（Department of Education，Henan Normal University，Xinxiang，Henan，China 453000）

Abstract： Developing higher-order thinking among college students is an important goal of current higher education.Project-based learning，as an internationally recognized teaching model that promotes the development of students’ deep learning ability，is conducive to cultivating and enhancing students’ higher-order thinking.Based on the clarification of the intrinsic mechanism of project-based learning to promote the higher-order thinking，this study conducts a semester-long quasi-experimental research using the project-based learning teaching model，with 2019 undergraduate students of Educational Technology at University of H as the research subjects.The study finds that，while project-based learning can significantly enhance students’ problem-solving and metacognitive skills，it has no remarkable effect on the development of critical thinking;that there is a significant positive correlation between higher-order thinking skills and academic achievements.The study promotes the application of project-based learning in higher education，and further reveals the positive correlation between higher-order thinking skills and academic achievement，which can provide theoretical references for academics to further promote project-based learning.

Key words： project-based learning;higher-order thinking skills;critical thinking;problem-solving skills; metacognitive ability