“做好科學(xué)教育加法”是習(xí)近平總書記在2023年初春的指示，更是時代賦予我們的使命與要求。但是，如何做好科學(xué)教育加法？我以為，讓我們的青少年盡早著手高階思維的訓(xùn)練，是有效途徑之一。

高階思維是創(chuàng)新人才的核心素養(yǎng)

古今中外無數(shù)的事實證明，成功人士與普通人之間的差異雖有多種因素，但最大的差距往往在于思維方式。恩格斯稱贊思維是“地球上最美麗的花朵”，哲人康德給自己撰寫的墓志銘中說“重要的不是給予思想，而是給予思維”。有人問享有“經(jīng)營之圣”美譽(yù)的日本企業(yè)家稻盛和夫：“一個人成功的關(guān)鍵是什么？”他十分明確簡練地答道：“思維方式?！彼季S是思想的源泉，思想是思維力量創(chuàng)造的成果。

眾所周知，美國教育心理學(xué)家本杰明·布魯姆將學(xué)生從淺層到深度學(xué)習(xí)的認(rèn)知思維過程分為6個層次，即記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價、創(chuàng)造。前3個被稱為低階思維，后3個被稱為高階思維。應(yīng)該說，布魯姆的學(xué)說比較符合學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知的實際規(guī)律，對學(xué)生的教學(xué)實踐具有較強(qiáng)的指導(dǎo)性。

高階思維是建筑在低階思維基礎(chǔ)上的思維方式和能力，它是發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動，體現(xiàn)較高層次的認(rèn)知能力，包括質(zhì)疑意識與能力、信息素養(yǎng)能力、批判性思維能力、團(tuán)隊協(xié)作能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力、自我管理和決策能力等。在這若干認(rèn)知思維和能力中，最核心的是3個，即質(zhì)疑意識與能力、批判性思維能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

質(zhì)疑是高階思維的起始點和突破點。一個不敢、不會質(zhì)疑的人，縱然學(xué)富五車，也不過是“圖書館”型人物，無力推動知識和社會的發(fā)展進(jìn)步。批判性思維是高階思維的關(guān)鍵點，只有對現(xiàn)成知識、標(biāo)準(zhǔn)答案提出挑戰(zhàn)，并通過獲取證據(jù)、分析推理等過程，給出新的解釋和判斷，才能推進(jìn)知識的不斷進(jìn)步更新。當(dāng)然，這里所說的批判性（critical）并不同于批判（criticism）這個概念，因為“批判”總是在否定，而“批判性”則是指思辨式的評析、判斷，它除了否定外，還具有建設(shè)性。創(chuàng)造性思維是高階思維的目標(biāo)點，創(chuàng)造力的核心是“新”，具有強(qiáng)烈的建設(shè)性，提出新觀點、新認(rèn)知，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、新規(guī)律，發(fā)明新方法、新產(chǎn)品，是創(chuàng)造性思維的目標(biāo)性特征。

綜上不難看出，低階思維具有承前、承繼的靜態(tài)性質(zhì)，不負(fù)責(zé)推進(jìn)知識發(fā)展的功能，而高階思維則顯然不同，它具有啟后、開拓的前向動態(tài)性，有指向創(chuàng)新、發(fā)展的能力。由此可知，高階思維才是創(chuàng)新人才的關(guān)鍵核心素養(yǎng)。這大概也是愛因斯坦在逝世前1個月說“追求真理比占有真理更可貴”所要表達(dá)的核心內(nèi)容。

不過，這樣說不是全盤否定低階思維的存在價值。低階思維是高階思維必須要經(jīng)歷的基礎(chǔ)階段，沒有通過低階思維階段獲取的知識基礎(chǔ)，高階思維將是無源之水、無本之木。我們反對的是不要讓青少年學(xué)生長期“卷”在對知識點的理解、記憶中，無休止地圍繞現(xiàn)成知識點反復(fù)“刷題”。要知道，反反復(fù)復(fù)刷題，除了讓學(xué)生倦學(xué)、厭學(xué)，浪費學(xué)生的寶貴青春年華外，是刷不出大批創(chuàng)新人才的。即使通過刷題可以讓更多學(xué)生考出100分，那也與學(xué)生的創(chuàng)新能力提高沒有任何關(guān)系。美籍華裔物理學(xué)家丁肇中曾說過：“我認(rèn)識幾乎所有健在的諾貝爾物理獎得主，我敢肯定地說，他們中沒有一個是長期考分第一名的人。”因此，適時、較早地讓學(xué)生接受高階思維訓(xùn)練，及時提升學(xué)生的核心創(chuàng)新素養(yǎng)，才是當(dāng)前教育的合理選擇。

如何有效激發(fā)青少年的高階思維

其實，青少年的好奇心和求知欲是與生俱來的，無須特殊方式激發(fā)，只要不給予打壓就行。當(dāng)然，從教學(xué)實踐的角度，適當(dāng)引導(dǎo)還是應(yīng)該的，這樣可以使他們的好奇心在正確方向上能持續(xù)更久。

從方法論的角度，能有效引導(dǎo)青少年開展高階思維的方式方法很多。這里，我試舉3例。

從問題切入

長期以來，教育實踐中都是以傳授、理解、記憶、應(yīng)用知識點為教學(xué)基本目的。學(xué)生完美地掌握了老師教給的知識點，在老師出的以掌握知識點為要求的考試中得到100分，按此邏輯，學(xué)生就是好學(xué)生，老師就是好老師。這在以傳授知識為主要目標(biāo)的傳統(tǒng)教育中，是天經(jīng)地義的邏輯。

問題是，今天的教育已不同于工業(yè)文明以來的傳統(tǒng)教育，數(shù)智時代的學(xué)生獲取現(xiàn)成知識已屬輕而易舉之事。社會需要的是大批有創(chuàng)造力特別是具有知識原創(chuàng)能力和破壞性技術(shù)創(chuàng)新能力的杰出創(chuàng)新型人才。因此，教育的理念和方法必須改變。以傳授知識點為理念和手段的教育不能承載培養(yǎng)創(chuàng)造型人才的使命，而從問題切入的教學(xué)思路與科學(xué)家認(rèn)知探究的思路一脈相承，成為創(chuàng)新人才培育的第一選擇，這也是科學(xué)教育的基本理念和方法，屬于高階認(rèn)知的質(zhì)疑思維。

科學(xué)問題不僅是科學(xué)研究的邏輯起點，也是推動科學(xué)、促進(jìn)教育進(jìn)步的原動力。學(xué)生發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象、找到問題，就是做科學(xué)的開始。問題意識是知識進(jìn)步的關(guān)鍵，也是創(chuàng)新教育的關(guān)鍵。愛因斯坦說：“你定義問題的水平，決定了你解決問題的水平?！彼€講過，“如果我有1個小時解決問題，我會花55分鐘思考這個問題，花5分鐘尋找解決方案。提出問題往往比解決問題更為重要。解決問題是技能層面，而提出問題是探索性的思考?！币粋€好問題能激發(fā)出不同層面的答案，能衍生出全新的研究領(lǐng)域，甚至開創(chuàng)一個新學(xué)科或新事業(yè)。在充滿不確定性的未來時代，你“知道”什么并非最重要，你能否提出好問題才更為重要。

那么，如何能有效地讓學(xué)生敢提問題并逐步提出好問題呢？這就需要教師的敏銳眼光和良好引導(dǎo)能力。首先，鼓勵學(xué)生敢提問題，不怕提出“好笑”的幼稚問題；其次，告訴學(xué)生“科學(xué)問題無處不在”，一花、一葉，一云、一石等自然現(xiàn)象，我們?nèi)粘Ｋ究找姂T的常識，都蘊藏有無數(shù)誘人的問題，只要善于觀察和思考，總能發(fā)現(xiàn)問題、提出問題；再次，層層遞進(jìn)，形成問題鏈，不斷追問“為什么”，逐步深入，直達(dá)本源。不斷追問“為什么、怎么樣”的過程，是黃金思維的運行方式，也是科學(xué)家認(rèn)知世界的方式。在學(xué)生提出問題時，教師不要因為“答不出來”而心虛臉紅，好教師的職責(zé)是引導(dǎo)學(xué)生不斷提出問題，不在于回答學(xué)生的全部問題。事實上，世上沒有任何人能回答所有問題，不知道就說不知道，這恰是對科學(xué)精神的堅持和解讀。

探究式學(xué)習(xí)

探究式學(xué)習(xí)，即“做中學(xué)”，是在教師指導(dǎo)下，由學(xué)生通過觀察、閱讀、實驗、思考、討論、報告等途徑主動探究，找出規(guī)律，形成概念，得出結(jié)論，建立自己的認(rèn)知模型和方法架構(gòu)。它類似于科學(xué)家對不確定性結(jié)果的探究追尋，不同于對書本知識的記憶、理解，是激發(fā)學(xué)生高階批判性思維的有效學(xué)習(xí)方式。

探究既是學(xué)習(xí)的過程，又是學(xué)習(xí)的目的，它多以項目的方式進(jìn)行。項目探究有3點需要特別引起關(guān)注，一是探究題目的確定要以學(xué)生為主，自己商量決定該做什么、怎么做，而不是讓學(xué)生被動接受教師給出的題目和已有的結(jié)論；二是探究過程中一定要鼓勵學(xué)生相互溝通、討論、理解，不要閉門造車、互不往來；三是多數(shù)情況下，探究式學(xué)習(xí)要用到先進(jìn)科學(xué)儀器做實驗，當(dāng)然儀器越先進(jìn)、現(xiàn)代，教學(xué)效果可能越好，但也不能一概而論。高質(zhì)量的科學(xué)教育并不等同于運用高科技儀器的教育。有高級的儀器設(shè)備，應(yīng)該做出高質(zhì)量的教育；但即使沒有好的儀器設(shè)備，同樣可以做出高質(zhì)量的科學(xué)教育。

跨學(xué)科融合

跨學(xué)科融合是激發(fā)青少年高階思維的重要方法?，F(xiàn)實中需要探究的問題，跨學(xué)科是常態(tài)，容易引發(fā)學(xué)生興趣。

創(chuàng)造性成果多產(chǎn)生于學(xué)科的交叉和融合處。2024年度的物理、化學(xué)諾貝爾獎都與大模型、人工智能密切相關(guān)。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)得益于沃森等人的生物、物理、化學(xué)的跨學(xué)科協(xié)同探究，錢學(xué)森成為大師，得益于他對科學(xué)、技術(shù)與工程的系統(tǒng)把握，喬布斯擅長技術(shù)與藝術(shù)的感知，馬斯克的巨大成功與其對商業(yè)和技術(shù)創(chuàng)新的超凡結(jié)合能力相關(guān)。

以前對大自然的探究和學(xué)習(xí)必須分科，數(shù)、理、化、天、地、生，不用“還原法”無法深入認(rèn)識自然?，F(xiàn)在人們的認(rèn)知手段及認(rèn)知水平都有極大提升，因此學(xué)習(xí)和探究應(yīng)當(dāng)重視跨界，否則不能正確理解自然的本質(zhì)。值得注意的是，跨學(xué)科（inter-）是兩個或兩個以上的學(xué)科在學(xué)科知識、學(xué)科方法、學(xué)科思想等方面的化合融合，類似于多種水果榨成的果汁，它本質(zhì)上與“多學(xué)科”不同。多學(xué)科（multi-）是指兩個或兩個以上的學(xué)科的并置組合，各學(xué)科仍然獨立存在，有如一個裝著多種水果的沙拉果盤。

目前，有一種稱為“社會性科學(xué)議題學(xué)習(xí)”（SSI-L）的跨學(xué)科項目探究式教學(xué)實踐在悄然開展，它以全球氣候變化、能源問題、生態(tài)環(huán)境、人工智能、基因編輯等具有重大社會性影響的科學(xué)問題為背景，抽、提出適于中學(xué)生理解和把握的各種探究課題，經(jīng)過知識準(zhǔn)備、項目分解、分析批判、形成觀點、分組討論、創(chuàng)新結(jié)果、交流評價等環(huán)節(jié)，歷練學(xué)生的高階思維能力，既可讓學(xué)生學(xué)到跨學(xué)科的重大自然科學(xué)問題，又可提升學(xué)生作為未來社會主人的責(zé)任感、使命感和批判力、創(chuàng)造力。

（本文根據(jù)作者在中國青少年科技教育工作者協(xié)會2024年年會上的發(fā)言整理而來。郭傳杰，研究員，博士生導(dǎo)師，中國科學(xué)院原黨組副書記、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)原黨委書記（兼），第1、2屆國家教育咨詢委員會委員）