真实情境下，我们怎样让高阶思维真正发生？
将高阶思维根据其使用情境进行分类有助于将高阶思维具体化、直观化。但是，在真实的认知情境中，批判性思维、问题解决、创造性思维之间的界限并不十分明晰，这三种能力之间存在着一定的相似性和重叠性。
例如，在解决问题的过程中，个体既需要理解问题的含义，也需要分析构成问题的要素，最终通过综合不同角度的信息而提出一个合适的解决方案，这其中不可避免地需要使用到与批判性思维相关的认知策略，如推理、假设、判断等；同时，解决问题的过程中也需要提出新的想法、假设和解决方案，而这些认知过程又离不开创造性思维。可见真实情境下这三种能力是很难完全区分开的。
通过认知情境对高阶思维进行区分，存在边界模糊、概念交叉的问题。因此在近几年的高阶思维研究中，有学者试图区分批判性思维和创造性思维，将这两种能力与问题解决能力进行整合。但是对三种能力进行区分或者整合都无法对高阶思维所代表的认知能力进行精确地描述，因此应从三种能力所包含的相似的认知成分出发，来重新解读高阶思维的内涵。
真实情境下高阶思维内涵的重新解读
从高阶思维的传统解读来看，分析、综合、创造是三种个体有知觉且主动进行的高阶认知模式，且在具体情境中又有其特定的表现形式，比如通过思辨和反思做出合理判断和评价的能力（批判性思维），为没有确定答案的问题提出解决方案的能力（问题解决），或者是形成一个具有原创性的想法或产品的能力（创造性思维）。
但是，对高阶思维内涵的理解依然存在一些未能解决的问题：高阶思维的核心成分是什么？高阶思维是一种思维还是多种思维，换言之，它是一种思维在不同情境下的多样化表现，还是同一情境下不同类型思维的协同作用？
1.高阶思维的核心成分剖析
Lewis(1993)曾经提出过一个高阶思维的定义来回应高阶思维应当被解读为批判性思维还是问题解决能力，该定义指出：“高阶思维是指一个人将新接受到的信息和存在记忆里的信息相互联接并且重新整理之后对原来的信息进行延伸，其目的是为了在复杂的环境中找出可以解决问题的方法。”
这个定义从新旧知识关系建立的角度对两种认知能力进行了整合，本质上体现了建构主义理论的观点。
皮亚杰提出了“图式”的概念来描述个体在思维过程中所形成的抽象的、高阶的认知结构。图式包含了先验知识的心理表征以及个体理解世界的知识框架，这种结构化的知识决定了个体如何加工和组织环境中的信息(Anderson et al.,1978)。
当个体形成对某个事物或情境的图式时，会倾向于保持这个图式。然而，当个体面对与先验知识冲突的新信息时，会在认知冲突的驱动下调整、修正甚至改变原有的图式，直到新的图式能够和环境中的信息保持协调一致。
基于这一理论视角，高阶思维所包含的认知过程指向信息的转化以及认知图式的更新与发展。邓巴曾经开展过一项颇具影响力的研究，即通过记录科学家的即时性科学推理，探索哪些思维模式促成了他们开创性的科学发现和高水平的理论建构。他的团队采取社会科学和人类学的研究方法，对四个美国大学实验室的21名科学研究人员进行了长达一年的追踪观察研究。
在该研究中，科学家面对的是一个真实情境下没有确定答案的问题解决任务。任务解决过程包含了对信息和证据的分析、判断和评价（批判性思维），推理的最终目的是形成对问题的创新性认知。
即时性的科学推理展现了个体真实的高阶思维过程。邓巴的研究发现，科学家的创新性认知有三个主要来源：类比思维的使用(role of analogy)、对非预期结果的处理(treatment of unexpected findings)以及集体推理（distributed reasoning）。
类比思维指向的认知过程即是在新旧知识之间建立对应关系。一个完整的类比由两个部分组成——基础（base）和目标（target）。目标是个体试图解释的概念或解决的问题，基础是个体用来理解目标或者向他人解释目标的某种知识。
在问题解决任务中，需要解决的问题是目标，而由目标唤醒的先验知识就是基础，个体通过识别新问题与先验知识在表面特征或结构特征上的相似性来建立映射关系。
通过将基础的特征映射到目标上，个体可以发现目标的新特征，或者可以重新组织目标的特征，从而形成新的概念，或者向其他人强调目标的特定特征。这些认知操作在合理的范围内扩展了原有的知识结构，形成了一个构建在原有信息之上的新的知识结构。
邓巴发现，虽然科学家在思维过程中普遍使用在新旧知识间建立联系的方式来向他人解释某个概念或尝试提出解决问题的方案，却无法在事后回忆起自己曾经使用过这一思维模式。
他认为产生这种现象的原因是个体在真实情境下进行高阶思维时很少使用远距离的联系而是使用近距离的联系来作出解释或提出一个假设。相比于依靠主动知觉的分析、综合、创造等高阶认知模式，新旧知识的关系建立具有即时性和动态性，因此个体在事后回忆中往往无法知觉自己使用了这种思维模式。换言之，新旧知识关系的建立，在个体进行高阶思维的过程中承担了“脚手架”的功能。
2.高阶思维是一种思维还是多种思维
高阶思维并非单一的思维过程，而是多种认知成分协同作用的复杂思维过程。当个体面对真实情境中的复杂问题时，首先需要使用到批判性思维所包含的认知策略，对问题情境进行分析，通过提取和检索先验知识对问题做出合理的解读。
通过分析，个体能够对问题情境形成全面的认知，专注于重要的信息而不受无关信息的干扰，从而在后续思维过程中将不同的信息进行关联。在对问题情境进行分析之后，个体需要在新旧知识之间建立起对应关系，从而将已知的信息转化为适用于新情境的知识。
新旧知识关系建立的过程包含对先验知识进行检索、识别和编码对应的特征、将先验知识和新信息进行匹配三个步骤。这种在新旧知识间建立对应关系的能力是对知识进行重新组织和创造的基础，也是高阶思维必不可少的认知成分。
在新旧知识之间建立对应关系之后，信息在大脑中还处于分散的状态，此时需要将不同维度的信息进行综合，形成结构化、系统化的知识或者一个可迁移的认知结构。迁移指的是“人们利用过去习得的并且已经被表征化的知识结构来理解和解释在结构上类似的新问题”。
安德森等人在新版的教育目标分类学中基于学习者是否运用了高阶思维对两种学习模式进行了区分，即学习者是“为了记忆而学习”还是“为了迁移而学习”。高阶思维体现在学习者能够在一个新的情境下具备思考和推理的能力，而这种能力是基于学习者能够将系统性的知识（如抽象的概念和原则）内化到认知当中，供之后调取和使用。
先验知识可以作为解决新问题的基础，而问题解决过程中形成的结构化知识继续指导下一步的认知操作，通过在新旧知识间不断建立联系，来不断更新和调整认知结构。思维过程是一种动态性、系统化的运作，个体根据情境的需要对问题情境进行分析、在新旧知识间建立联系、对不同维度的信息进行综合，并在此基础上产生创新性的认知。
高阶思维概念框架
不同于批判性思维、问题解决能力、创造性思维所描述的指向具体认知情境的单一进程式思维，高阶思维是一种系统性的思维模式。图1展示了基于建构主义理论视角提出的高阶思维概念框架。
图1高阶思维概念框架
在真实情境中，高阶思维的发生通常指向一个开放性的新问题。这种复杂的、没有固定答案的问题具有一定程度的模糊性。问题的模糊性导致个体面对环境中的新信息时需要根据已有的图式去挖掘与新信息相关的先验知识。
先验知识与新问题重合的部分是解决问题的出发点，有助于激发个体与问题解决 相关的专长，即一个人在特定领域知识组织的形式或结构，同时也涉及分析、综合、创造等认知策略。在这一过程中，个体将使用到两种类型的专长：常规性专长（routine expertise）和适应性专长（adaptative expertise）。
常规性专长指的是个体能够按照既定的程序或一组预先确定的规则来执行任务、解决问题。常规性专长能够直接应用在问题情境中，可以通过大量的、重复性的练习而实现对程序性知识的自动化提取和使用。
适应性专长指的是能够灵活地调整先验知识以使其迁移到新的情境，这种专长并不一定会随着重复性经验的累积而发展，而是需要个体接触不同类型的新异问题并且灵活地对新信息进行加工处理才能逐渐形成。
1.对问题情境的分析
由于新问题呈现了个体所不知道的一些方面，因此很难在初步的思考中得到答案。高阶思维的第一个环节是对问题情境进行分析。分析指的是通过仔细地检查来了解事物的性质以及其内部各个组成部分之间的关系的一种思维方式。
对问题情境的分析代表了对先验知识的分解，它包含了六个方面的能力——澄清、说明、论证、批评、判断和评估。
澄清指的是识别问题，确保自己和他人都清楚地理解了问题所承载的含义。说明指的是抓住要点，解释关键术语的含义，处理模棱两可的概念，明确没有公开陈述的假设，推断问题背后隐藏的信息。论证指的是提供能够支持立场、主张或陈述的细节和理由，或者提出具有支持性的证据或者说明性的例子。批评指的是查漏补缺，指出任何在陈述、解释中存在的错误认知，通过反思找到信息当中的漏洞。判断指的是基于观察和收集的信息来判断其可信度，识别来源不可靠的信息或证据。评估指的是比较不同信息与问题之间的相关性，明确不同想法或意见的优势和劣势，从而在其中选择出最相关的信息来解决问题。通过对问题情境的分析，个体能够从不同的角度审视给定的问题，产生假设和立场，提供说明和解释，发现缺失的信息和可能的错误认知。
2.新旧知识间的关系建立
分解后的先验知识根据其承担的角色与新信息进行匹配，所以高阶思维的第二个环节是新旧知识间的关系建立。关系推理理论描述了个体如何通过关联表面特征或结构性特征来建立新旧知识之间的对应关系。
上文所述的类比思维是关系推理的一种特殊形式——类比思维强调基础和目标之间有一种明确的特征上的相似性（如“人生就像一场旅行”），但广义的关系推理包含了各种能够将不同水平和特征的信息关联起来的形式（如“新冠病毒与SARS病毒一样都是冠状病毒”）。
关系推理包含四个步骤：
（1）从长时记忆中检索相关的背景知识；
（2）识别背景知识在新问题中承担的“角色”，这个识别的过程是非常迅速的，通常在工作记忆中完成；
（3）将新信息填充到已识别的“角色”中，在这一步里，新信息（填充内容）被看作能够代替旧知识发挥特定“角色”的一种存在；
（4）通过“角色”和“填充内容”之间的绑定（role-filler binding）使先验知识与新信息发生连接，形成一对一的映射关系，生成适应新问题的推论。随着新信息与各种不同角色的绑定，这种结构化的关系得到不断地延展。
3.不同维度信息的综合
高阶思维的第三个环节是不同维度信息的综合，即将相互关联的新旧知识通过聚集、组织、归纳和整合进一步形成结构化、系统化的知识。在安德森等人修订的教育目标分类中，“综合”被“创造”取代，但是“评价”得以保留。
然而，两版分类中“评价”的定义是“对事物本质的价值作出有说服力的判断，综合内在与外在的资料、信息，作出符合客观事实的推断”，这个定义显然包含了“综合”这一认知操作(Bloom&Krathwohl,1956)。如果说“评价”是一种认知模式，那“综合”就是使这一认知模式得以实现的手段。
在具体的认知情境中，“综合”是“分析”的反过程，分析是将大问题分解为多个小问题并剖析其中的每个组成部分，而综合则是将每个小问题所对应的信息聚集在一起，以形成对问题或者情境的系统性看法。通过综合不同维度的信息，个体能够形成对问题深刻而透彻的了解，总结主要的观点并得出结论。
综合并非将不同维度的信息进行简单的聚集，而是通过识别各个组成部分之间的关联使其形成一个有机的整体。例如，当个体在文本信息中构建含义时，会根据加工程度的不同形成三种表征形式：表层表征、局部推论和情境模型。
在个体接触新信息之初，表征方式为基于语言学关系进行编码而形成的表层表征（比如对字词、短语的识别和理解），之后通过对上下文的信息进行关联和解释后形成局部的推论。
随着认知的进一步深入，个体会带入自己的背景和先验知识以辅助对于新信息所处情境的理解，通过构建全局的推论而形成对情境的系统性理解，此时可以认为个体形成了一个完整的情境模型。对不同维度信息的综合建立在对新信息由“表层表征”到“局部推论”再到“情境模型”的加工和重组过程，展现了认知的结构化拓展与系统性更新。
4.创新性认知的产生
认知结构的更新和拓展代表了创新性认知的产生。个体将接受到的信息（新信息）和存在记忆里的知识（先验知识）相互联接并且重新组织，最终得出一个一般性的结论、获得一个解决不确定问题的方法，或者形成一个原创性的产品。
近年来关于创造或创新能力的研究逐渐从早期关注学习者思维的发散性转变到观察个体在特定情境下所呈现的创造过程，认为“创造力是能力、过程和环境之间的相互作用，通过这种相互作用，一个人或一个群体产生了一种可感知的产品，这种产品在社会环境中既新颖又有用”。
因此，创新性认知体现在个人对经验、行为或事件进行的新颖且有意义的解释，以及以灵活的方式将学到的知识运用到新的情境中的能力。不管是新的想法、观点、假设或是方案，都是基于有根据的推理和深入的思考而产生的，而非简单的思维发散或者顿悟所得出的结果。
5.监督、管理、调节认知过程
与识记、复述等简单的信息加工任务不同的是，高阶思维指向的认知任务通常没有一个明确的、既定的程序可以遵循。因此，除了上述几种认知成分之外，高阶思维过程需要元认知能力（metacognition）来监督、管理和调节认知过程。
当没有一个明确的答案可供直接使用时，个体就需要与直觉对抗，甄别哪些信息是有用的，哪些信息是没有用的，尤其是那些表面上看起来更直观、更容易获得的信息。
个体面临的问题通常包含多个视角，需要不止一步的推理，有不同的证据支持不同甚至是相反的观点，而且指向多种解决方案和结果。此类问题有时需要进行多次的分析、关系建立、综合、创造才能得出一个相对明确的答案。
因此，人们不仅需要具备特定领域的知识，还需要元认知能力来管理和调节自己的思维过程，比如遵循一定的问题解决步骤、了解自身的感受和知识水平等。元认知能力使个体的认知过程更加适应环境的需要，从而促进认知图式的建构。
综上所述，高阶思维是一个包含了认知以及元认知的过程——在这个过程中个体进行知识的分析、综合、创造，通过识别知识之间的关联性在先验知识和新信息之间建立对应关系，从而处理存在不确定性的情况或者解决没有特定答案的问题，最终形成对该情况或问题的整合性、创新性的认知。
高阶思维概念框架对学习与教学的启示
在核心素养背景下，培养具有高阶思维的学习者是未来教育的发展方向。在当前的各大核心素养理论框架中，与高阶思维有关的表述大多是根据其使用情境来进行分类的。对比我国与其他国家或组织提出的高阶思维素养，可以发现大部分概念具有一致性。
一项基于美国、欧盟、新加坡、俄罗斯、国际经济合作与发展组织以及中国大陆和中国香港地区等29个核心素养框架的综述中，研究者总结了三种与高阶认知相关的通用素养：“批判性思维”“创造性与问题解决”以及“学会学习与终身学习”。
其中，美国特别强调“学习与创新技能”，这些技能包含创造力与创新能力、批判性思维和问题解决。欧盟将批判性思维、创造力、问题解决作为支持个体“学会学习和终身学习”的关键素养。新加坡提出的21世纪核心技能重点指向批判性与创新性思维。我国在“文化基础”素养中提出的“批判质疑、勇于探究”等科学素养对应批判性思维，在“社会参与”素养中提出“问题解决、技术运用”等实践创新能力对应问题解决和创造性思维。然而，如何培养学生的高阶思维是教育领域中的一大难题。
在中小学阶段，家长和教师经常会发现儿童在低年级明明有不错的表现，基础知识掌握得也比较扎实，但是当所学内容对学习者的逻辑推理、问题解决、抽象思维等高阶认知提出更高的要求时，相当一部分学生表现出成绩大幅下滑的现象（如“四年级现象”“初二现象”等）。
为什么会出现这种情况？很多家长、教师甚至教育研究者都把其归结为是学生对课程材料的适应问题或是因青春期发展变化而导致的心理问题。然而，很少有学者从高阶思维的发生机制来进行分析，因此也较少有人意识到早期针对识记、理解、应用等基础认知技能的训练无法应对高年级大量且复杂的信息的处理。
高阶思维培养之所以成为一个难题，并非因为教育者意识不到它的重要性，而是现行的学习与教学模式仍然受到高阶思维早期内涵解读所带来的认知上的限制。
在科学技术迅猛发展的21世纪，大数据和人工智能技术在各个行业的应用已经随处可见。大部分的中小学课堂却依然按照20世纪50年代布鲁姆提出的教育目标分类法来设置教学目标、安排教学内容，强调知识点的掌握和最基础的记忆、理解、应用能力的培养。
这无疑是非常值得反思的一个问题。纵观我国当前的教育体系，课堂依然以知识传授为导向，教师仍然承担着知识传播者的角色，学生安静地坐在书桌前听讲，有问题和疑惑时依然需要举手等待教师点名，学生在课上与教师的互动非常有限，而课下又需要花大量时间反复操练有固定答案的练习题。
这些传统的教育模式虽然在提高学生的基础认知能力方面有着令人满意的效果，但是能否支持学生产生创新性的认知值得深思。
高阶思维的概念框架表明，高阶思维是一个多种认知成分协同作用的复杂认知过程。高阶思维的目标是对某个开放性问题形成一般性的、抽象的、图式化的理解，而非掌握特定的、具体的、套路化的思维方式。传统的学习观忽视了思维过程的动态性和整合性，把思维看成是像知识一样静态的、具象的、分散的技能。在真实的学习情境中，高阶思维的培养目标应当是激励个体主动去建构知识，调整和拓展现有的认知图式，而非按照一定的程序训练某种单一的认知技能，形成固定的、只能在特定场合使用的思维或策略。
作为一种多个认知成分协同作用的思维模式，高阶思维的发展依赖于一个贴近真实生活经验的学习情境来激活其中的认知成分。在过去的四十年中，大量的教育心理学实证研究发现，以师生互动或同伴互动为基础的学习模式促进了学生高阶思维的发展。
这些学习模式主要有以下两个特点：
一是采用合作式、体验式、建构式的学习方式，让学生在与他人互动、合作的过程中进行知识建构，形成对复杂问题的多角度的看法；
二是提倡基于问题、基于项目的活动方式，比如由教师创设真实情境下具有挑战性的学习任务，学生在解决问题或者完成项目的过程中有针对性地获取信息和知识。
为什么高阶思维的培养需要在学习过程中引入互动与合作？与低阶思维相比，高阶思维并非知识（包括抽象的原理或规则）的直接应用，而是通过将原有知识进行转化和调整使其能够解决新情境中的问题。
前文提到的邓巴对真实情境下高阶思维的产生和发展的研究表明，科学家的创新性认知来源于集体推理而非个人推理。集体并非随机形成的一个小组，而是由具有相似的专业背景和价值观的人组成，这些人有一个共同的目标，即基于自己的背景知识解决一个没有标准答案的开放性问题。
邓巴认为，集体推理之所以能够促进个体的创新性认知，是因为该情境为知识的社会性建构提供了场域——参与问题解决任务的个体首先对输入信息进行认知操作（例如归纳），然后将操作结果传递给小组中的其他人；其他人将第一次认知操作的结果作为下一步运算的输入信息，与上一次认知操作的结果一起被用来构建新的认知表征。信息依照此模式在个人之间不断传递，后者在前者的认知结构上持续建构，直到形成集体共享的认知（例如科学理论）。
在学习情境中引入社会互动的优势在于个体能够更容易地在新旧知识之间建立联系。相比于传统教学中教师作为支持学生在新旧知识之间建立联系的单一信息来源，集体中每个参与者的背景知识共同构成了先验知识库，使得思维的深度和广度大大增加。当处于高阶思维“桥梁”地位的认知成分更容易被激活时，与之相连接的分析、综合、创造等认知成分也在其带动下更容易发生。因此，高阶思维的培养不能依靠单一能力的训练，而是需要激发其概念框架中所示各个部分的整体运转、协同作用。有效的学习与教学模式应当基于真实情境下没有确定答案的问题，让学生有机会进行探索和建构，促进学生识别先验知识和新信息之间的联系，帮助学生将新旧知识整合在一起，构建一个与他人协调一致、动态更新的认知模型。