專家，是與新手相對應的一個詞，專家思維即是與新手思維相對應的概念。專家思維是心理學領域的一個概念，起源于心理學家對國際象棋大師和新手進行的實驗。綜合不同研究，專家思維可以認為是具有系統的記憶技能和知識圖譜，能夠從深層次原理角度進行問題表征，以及靈活選擇成功的問題解決策略的一種思維方式。科技實踐活動中專家思維的培養思路與策略

文：杜春燕／北京市第三十五中學

專家思維與新手思維的主要差別在于他們的知識和知識結構不同。專家具有本專業領域豐富的、結構化的知識，且熟知這些知識在現實世界的適用條件；而新手頭腦中具有的更多的是零散的、碎片化的知識，且對于其適用情境并不了解。另外，專家和新手調用頭腦中的知識選擇解決問題的策略和程序也不一樣。專家已形成“知識—情境—問題解決”高度關聯的認知模型，且具有高度的反思和調控能力；而新手則關注的是單一問題的解決，不能隨時調整認知和決策過程。換句話說，專家思維的典型特征是大概念，即專家的知識是通過大概念組織的，反映了專家對學科的理解深度和應用方式。核心素養是學生在接受相應學段的教育過程中，逐步形成的適應個人終生發展和社會發展需要的必備品格與關鍵能力，而關鍵能力的一個重要方面就是培養學生的問題解決和技術應用能力。因此，專家思維是學生核心素養培育的基本內涵，是培養學生實際問題解決能力的關鍵。在科技教育中，經常提到的一個說法是“像科學家一樣思考”，那么科學家是如何思考的？怎么能夠學習到科學家的思考方式？其實“像科學家一樣思考”就是專家思維在科技教育中的具體體現，學生要學習的是科學家面對未知科學問題時，如何調用頭腦中的知識，分析、解決問題的思維方法。因此，專家思維是學會學習、實踐創新等核心素養的體現，每個學生都應該具有一定領域的專家思維，學校各學科教育中都要加強專家思維的培養。那么，如何通過學校課程培養專家思維呢？目前的學科教學中更多的是傳授“專家結論”，大部分學生不了解這些知識結論是如何得到的，即使有些探究性學習，也由于學科限制等，涉及到的知識局限于具體學科具體單元，類似于“帶著鐐銬跳舞”，對于學生真正形成專家思維的幫助比較有限。開展深度學習，激活惰性知識，奠定專家思維的知識基礎研究表明，與以識記、復述知識等為特征的淺層學習不同，深度學習是學生想要理解，以及從學習內容中提取意義這二者的結合。除了深度理解，深度學習還指向學生的實踐應用和創造性解決問題能力的提升。因此，專家思維培養的第一步，就是要開展深度學習，激活學生已經學過的各種知識，讓學生在頭腦中形成系統概念性知識，在遇到新的問題情境時能夠隨時調用這些知識。科技實踐活動課程的開展，就是將學生在各學科中學習到的惰性知識激活，創立使用這些惰性知識的真實情境，讓學生在真實情境中提取和整合頭腦中相關的知識和技能，也就是說讓學生知道在什么樣的情境下應用學過的知識，在面對新的、陌生的情境時如何調節、修正頭腦中的知識，真正能夠學會將學過的知識和概念與真實世界情境建立關聯，形成理解世界的新方式，讓學習真正發生，奠定“像專家一樣思考和解決問題”的知識基礎。以“新能源電池的設計與制作”項目為例，在發現制作的鋁空氣電池存在性能不穩定需要提高電池性能時，教師提出驅動問題，不是直接告訴學生哪些因素會影響電池的性能，而是設計了影響鋁空氣電池性能的因素的交流研討，旨在引導學生根據以前學過的影響化學反應速率的因素，如反應物性質、反應溫度、濃度、時間、壓力等知識，提煉出可能影響鋁空氣電池性能的因素，然后讓學生進行猜想并說明理由。在充分討論的基礎上，提煉出電解質類別及濃度、鋁電極的形態、空氣電極的形態、電池的組裝方式等影響因素。這就是讓學生將之前學過的知識應用到新的實際問題情境中，建立知識與真實世界的聯系。以大概念設計科技實踐活動課程，構建優質知識結構，培養專家思維如何設計科技實踐活動課的主題內容與目標，對于能否實現培養專家思維的目標至關重要。在中學階段，科技實踐活動屬于綜合實踐活動課程的一部分，沒有國家規定的課程內容，可以參考的只有教育部發布的《中小學綜合實踐活動課程指導綱要》，其給出的總目標是“學生能從個體生活、社會生活及與大自然的接觸中獲得豐富的實踐經驗，形成并逐步提升對自然、社會和自我之內在聯系的整體認識，具有價值體認、責任擔當、問題解決、創意物化等方面的意識和能力。”這是個非常上位的目標，科技實踐活動課程的目標與其中“問題解決”的目標更吻合，也就是“能在教師的引導下，結合學校、家庭生活中的現象，發現并提出自己感興趣的問題。能將問題轉化為研究小課題，體驗課題研究的過程與方法，提出自己的想法，形成對問題的初步解釋。”當然，這個目標也是比較上位的。具體教師如何引導，如何引導學生將問題轉化為可以研究的小課題，筆者認為需要教師以大概念的理念設計課程（活動）主題。項目式課程或者STEAM課程等其實更多是一種課程的組織形式，再繼續挖掘，大概念其實是其他學科一直在倡導的大單元、整體教學的更高階的表達。布魯納曾指出：“無論教師教授哪類學科，一定要使學生理解該學科的基本結構，有助于學生解決課堂內外所遇到的各類問題。掌握事物的基本結構，就是以允許許多別的東西與它有意義地聯系起來的方式理解它，學習這種基本結構就是學習事物之間是怎樣相互關聯起來的。”專家為什么能夠解釋并解決問題？學習理論認為，專家之所以不同于新手，不是他們積累的知識量有多大，更重要的是他們掌握知識與知識之間的關系，以及知識與現象、與情境的關系。由于掌握了這些關聯性，科學家能夠更深刻地理解知識的意義，清楚知識可使用的情境。當面臨新問題時，專家能熟練提取與具體任務相關的知識，也就是科學家的知識能方便調取、組合與應用。因此，研究認為，科學家頭腦中結構化的知識是“圍繞重要概念而聯系和組織起來的”，也就是我們說的大概念。重視學生的交流與表達，培養故事力，實現專家思維的轉化故事力被認為是決勝未來的能力，其包含了邏輯結構、語言組織、人生經歷、情商、人際交往能力、想象力等六大多種因素的綜合性能力，這種能力不僅在文學作品創作中具有重要意義，對于科學的傳播和普及也非常重要。我們聽過很多講座，有些講座的專家講得非常好，可以深入淺出地將高深的科學研究用通俗易懂的話講出來；也有些講座人只能就事論事，聽起來就有些枯燥。真正具有專家思維的人，其實都有很強的故事力，能夠將科學研究發現的過程與涉及的科學原理深入淺出地講出來，需要調用儲存的系統知識結構，這也是專家思維的體現。對于學生來說，參加科技活動不僅僅是學一些相關的知識和技能，更重要的是學習如何在現有知識基礎上學習新概念、新知識，并將這些新概念和知識應用到解決一個具體的實際問題上。如何將學生這個學習的過程固化為自身本能，將科學家的問題解決思路轉化成自己的問題解決思路，從新手思維轉化為專家思維，需要學生不斷地輸出，說白了就是要不斷寫下來，用自己的話說出來。這也是我們要重視科技實踐活動課程中學生的研究筆記、重視學生匯報的根本原因。
（本文為北京市西城區普通高中新課程新教材實施國家級示范區建設專項“基于項目式學習的科技類綜合實踐活動課程資源建設與案例研究”（SX2021Y142）課題成果）■

來源: 中國青少年科技教育工作者協會