认知与教学/问题解决、批判性思维和专业知识

介绍

我们每天都生活在各种模糊、挑战或需要我们解决问题的能力、批判性思维和专业知识的境地中，本章旨在概述这三个主题。我们将讨论每个主题的特征、它们之间的关系、学习者的体验、在课堂上的应用以及在认知活动中可能出现的潜在问题。由于批判性思维和专业知识使我们能够利用有效的技术来找到有效的问题解决方法，因此我们将在问题解决章节结束时讨论它们之间的关系。

问题解决

在日常生活中，我们被大量需要解决方案和我们注意解决以实现目标的问题所包围 。我们可能会遇到诸如：需要确定上班的最佳路线、面试应该穿什么、如何在议论文中取得好成绩，或者需要找到二次方程的解等问题。 当存在解决问题的愿望，但解决方法对解决者来说并不明显时，就会出现问题 。问题解决是找到这些问题解决方案的过程。 。本章将首先区分明确定义和不明确定义的问题，然后解释在问题解决的背景下概念化和可视化表示问题的用途，最后我们将讨论思维定势如何阻碍成功解决问题。

明确定义和不明确定义的问题

问题可以分为两种类型：不明确定义或明确定义 。明确定义的问题具有特定的目标、定义的解决步骤、一个保证正确的解决方案，以及一个保证找到特定解决方案的方法 。明确定义的问题可以通过应用适当的算法 来解决。例如，代数问题（例如：2x - 29 = 7）需要找到 x 的值。另一个例子可能是将火鸡的重量从公斤转换为磅。在这两种情况下，它们都代表明确定义的问题，因为只有一个正确的解决方案，而且有一个明确定义的找到该解决方案的方法。

相比之下，不明确定义的问题代表了我们可能在日常生活中遇到的问题，目标不明确，信息相互冲突、不完整或不确凿 。不明确定义的问题的例子可能是“我们如何解决气候变化？”或“我们应该如何解决贫困？”，因为这些问题没有一个正确答案。这些问题可能会产生许多不同的解决方案，因为没有一个普遍接受的解决它们的策略。人们根据自己的假设、理论应用或价值观来解决这些问题，这些假设、理论应用或价值观用于指导他们的方法 。此外，每个问题的解决方案都有其独特的优缺点 。

不明确定义	明确定义
给定状态没有明确指定，目标状态不明确，允许的操作集不明确，并且有多个解决方案 。	给定状态明确指定，目标明确指定，允许的操作集明确指定，并且有一个明确的解决方案 。
例如：我们应该如何解决全球变暖？	例如：5x=10
论证、态度和“元认知”高度预测解决问题的得分	领域知识和辩护技能高度预测解决问题的得分 。

表 1. 总结了明确定义和不明确定义问题的差异。

解决不明确定义和明确定义问题的差异

在早期，研究人员假设这两种类型的问题都是以类似的方式解决的 ，更现代的研究强调了寻找解决方案的过程之间的一些明显差异。

Kitchener（1983）提出，明确定义的问题并不涉及对认识论信念 的假设，因为它们有一个明确且确定的解决方案，而不明确定义的问题需要这些信念，因为它们没有一个明确且特定的解决方案 。为了支持这一观点，Schraw、Dunkle 和 Bendixen 对 200 名参与者进行了一项实验，他们发现明确定义问题的表现不能预测一个人在不明确定义的问题上的表现，因为不明确定义的问题激活了关于知识的不同信念

此外，Shin、Jonassen 和 McGee（2003） 发现，解决不明确定义的问题会带来与结构化问题不同的技能。在结构化问题中，领域知识和辩护技能高度预测解决问题的得分，而在非结构化任务中的得分预测了天文学模拟中的论证、态度和元认知。

与这些发现一致，Cho 和 Jonassen（2002） 发现，解决非结构化问题的群体产生了更多论证和解决问题策略，因为考虑各种解决方案和观点非常重要。相反，当参与者处理明确定义的问题时，相同的论证技术会分散参与者的活动。这项研究突出了解决不明确定义和明确定义问题的过程之间的潜在差异。

课堂环境的影响

结构良好的问题和结构不良的问题之间存在根本差异，这意味着解决结构不良的问题需要与解决结构良好问题不同的技能、策略和方法。 同时，教育环境中的大多数任务都是围绕着让学习者参与解决结构良好的问题而设计的，这些问题可以在教科书章节的末尾或标准化测试中找到。。 不幸的是，用于定义明确问题的策略对可能在日常生活中遇到的定义不明确的问题几乎没有用处，因为用于结构良好设计的简化问题解决策略已被发现与现实生活中的问题几乎没有相似之处。

这表明需要以一种促进学生解决结构不良问题的方式重组课堂。 我们促进这一点的一种方法是通过向学生提出反映日常生活问题的问题。 这种方法称为基于问题的学习，在这种课堂结构中，学生有机会通过收集和整理来自大量来源的证据、数据和信息来回答问题。 在此过程中，学生学会分析信息、数据和信息，同时考虑各种解释和观点，以呈现和解释他们的发现。

课堂结构

在基于问题的学习中，学生以小组形式合作，探索有意义的问题，确定解决给定问题所需的信息，并设计有效的解决方案方法。 学生利用这些策略，分析和考虑他们的结果，以设计新的策略，直到他们想出有效的解决方案。 老师在这种课堂结构中的作用是引导过程，促进参与，并提出问题以引发对他们发现的反思和批判性思考。 此外，老师还可以提供传统的讲座和解释，旨在支持学生的探究。

为了支持实施基于问题的方法来解决问题的论点，Dochy、Segers、Van den Bossche 和 Gijbels（2003）进行的一项荟萃分析发现，基于问题的学习优于传统的学习方式，因为它支持灵活的解决问题、知识应用和假设生成。 此外，Williams、Hemstreet、Liu 和 Smith（1998）发现这种方法促进了科学概念理解的更大进步。 最后，Gallagher、Stepien 和 Rosenthal（1992）发现，在比较传统方法和基于项目的方法时，基于问题的学习中的学生表现出定义问题的能力。 这些发现突出了基于问题的学习对理解和定义科学问题的益处。 鉴于定义问题的积极影响，这种教育方法也可以应用于我们下一个子主题，即概念化问题。

解决问题的步骤

在解决问题的文献中始终发现五个阶段：（1）识别问题，（2）表示问题，（3）选择合适的策略，（4）实施策略，以及（5）评估解决方案。 本概述将重点关注解决问题的最初两个阶段，并考察它们如何影响解决问题。

概念化问题

解决问题中最繁琐和最费力的方面之一是识别问题，因为它要求一个人从多个视角和角度考虑问题，而不早早地对任务中的某个特定解决方案产生依恋。 此外，由于“概念化特定问题的时间与解决方案质量之间的关联”，花时间明确识别问题也很重要。

例如，考虑以下问题：

贝卡在烤箱里烤了一个巧克力蛋糕 25 分钟。 她烤三个巧克力蛋糕需要多长时间？

大多数人会立即得出将 25 乘以 3 的结论，但是如果我们同时将三个蛋糕放入烤箱，我们会发现烤三个蛋糕所需的时间与烤一个蛋糕所需的时间相同。 这个例子强调了需要正确概念化问题并从不同的角度看待问题，然后再急于求成。

研究也支持在进行其他阶段之前花时间明确识别问题的必要性。 为了支持这一论点，Getzel 和 Csikszentmihalyi 发现，在创作艺术品时花更多时间识别问题的艺术家学生，其作品的创意性和原创性评分高于在这一阶段花费时间较少的艺术家。 这些研究人员推测，在这一初始阶段考虑更广泛的选项范围，他们能够提出更具原创性和活力的解决方案。

此外，在比较经验丰富的教师和学习成为教师的初级大学生教师的方法时，发现经验丰富的教师在假想课堂中花费在备课上的时间比大学生教师更多。 此外，这些教师对定义明确和定义不明确的问题提出的问题提供了明显更多的解决方案。 因此，这意味着成功的解决问题与花在寻找正确问题上的时间以及对多个解决方案的考虑相关。

教学启示

我们可以从文献中得出的一项教学启示是，支持概念化问题的时间与解决方案质量之间的直接关系，即教师应该鼓励学生在这个阶段尽可能多地花费时间。 通过提供这种知识，并通过监控学生的解决问题过程以确保他们在概念化问题时“徘徊”，我们可以促进有效的解决问题。

表示问题

问题表示是指如何组织关于特定问题的已知信息。 有两种方法可以表示问题：抽象的或有形的。 在对问题的抽象表示中，我们只是思考或谈论问题，而没有外部地以视觉方式表示。 在以有形方式表示问题时，这是通过在纸上、电脑上等创建数据的可视化表示来完成的，方法是通过图形、故事、符号、图片或方程式。 这些可视化表示 可能会有所帮助，它们可以帮助我们跟踪解决方案和解决问题的步骤，这在遇到复杂问题时尤其有用。

佛教僧侣

例如，如果我们看看邓克的佛教僧侣例子

早上，一位佛教僧侣在日出时走出户外，爬上山去往山顶的寺庙。 他在日落前到达寺庙。 几天后，他从寺庙出发，在日出时下山，下山的速度比上山时更快，因为他正在下山。 你能在地图上指出僧侣在一天中的同一时间经过的路径上的一个位置吗？

仅仅使用抽象，这个问题似乎不可能解决，因为信息量巨大，信息的口头表达方式以及问题中存在大量无关信息。 通过使用可视化表示，我们能够在脑海中形成两个点相交的位置，并且能够更好地想出解决方案。

兔子和鸭子

研究支持在面对难题时可视化表示的益处。 Martin 和 Schwartz 发现，在面对一项困难的任务并且他们间歇性地可以使用资源时，人们更多地使用外部表示，这表明当问题过于复杂而无法在没有外部帮助的情况下解决时，这些表示被用作工具。 结果发现，虽然创建初始的可视化表示本身需要时间，但那些创建了这些可视化表示的人以更高的效率和准确性解决了任务。

另一个好处是，这些视觉表现形式可以通过帮助我们克服认知偏差来培养解决问题的能力。在一项由 Chambers 和 Reisberg 进行的研究中，参与者被要求查看下面的图像，然后闭上眼睛并形成一个心理图像。当被要求回忆他们对照片的心理图像，并查看是否有关于照片可能是什么的其他可能性时，没有一位参与者能够做到这一点。然而，当参与者获得了照片的视觉表现形式时，他们能够迅速操纵照片的位置，从而提出对照片可能是什么的另一种解释。这表明视觉表现形式如何在教育中被学习者用来抵消心理定势，这将在下一节中讨论。

教学启示

如上所示，依赖抽象往往会超载一个人的认知资源，因为短期记忆一次只能容纳七个信息项目。许多问题超出了这些限制，使我们无法将解决问题所需的所有相关信息保存在工作记忆中。因此，这意味着在提出问题时，教师应该以书面或视觉方式呈现问题，以减少认知负荷。最后，另一个含义是，作为教师，我们可以通过向学生展示不同类型的外部表现形式来提高解决问题的能力，这些表现形式可以用来显示与问题相关的相关信息。这些表现形式可能包括不同类型的图表、图表和图像，它们都可以作为学生想出有效解决方案、表示相关信息和减少认知负荷的工具。

解决问题的挑战

如上所述，有很多技术可以促进解决问题的过程，但也有可能阻碍这一过程的因素。例如：一个人的过去经历往往会阻碍解决问题，因为它们会成为寻找新颖解决方案、方法或想法的障碍。

思维定势

思维定势是指一个人在处理任务时受到过去经历影响的倾向。心理定势是指将自己局限于使用过去有效的解决方案，而不是寻求替代方法。心理定势在某些情况下可能是有用的，例如使用以前有效过的策略，我们可以快速想出解决方案。然而，它们也会排除其他可能的、更有效的解决方案。

功能固着

功能固着是一种心理定势，是指我们倾向于关注物体的一个特定功能（即我们传统上使用它的用途），而忽略了该物体的其他潜在的新功能。

蜡烛问题

功能固着的一个经典例子是蜡烛问题。假设你在一张桌子上，桌子上有一个装满钉子的盒子、一支蜡烛和火柴，然后你被要求尽快将点燃的蜡烛安装到墙上的软木板墙上，并确保蜡烛不会滴落在桌子上。由于功能固着，你可能会首先想到将蜡烛钉到墙上，因为那是钉子的典型用途，类似于这个实验中的参与者。然而，这是错误的解决方案，因为它会导致蜡烛滴落在桌子上。

最有效的解决方案要求你将装钉子的盒子视为蜡烛的平台，而不是它传统的容器用途。在清空盒子后，我们可以用它作为蜡烛的平台，然后用里面的钉子将盒子固定到墙上。一开始很难找到这个解决方案，因为我们往往会固执地认为盒子是用来装钉子的，很难为盒子指定一个替代功能（即作为平台而不是容器）。这个实验表明，先前的知识会导致固定，并会阻碍解决问题。

克服功能固着的技巧

正如 McCaffrey (2012) 提出的，克服功能固着的一种方法是将物体分解成多个部分。这样做我们可以问两个基本问题：“它可以进一步分解吗？”和“我对该部分的描述是否暗示了它的用途”。为了解释这一点，我们可以使用 McCaffrey 的钢环八字形示例。在这种情况下，被试者被给予两个钢环、一根蜡烛和火柴，他们被要求将两个钢环做成一个八字形。看着提供的工具，他们可能会认为蜡烛的蜡在加热时可以将两块钢连接在一起。然而，蜡不够坚固。这让他们遇到了一个问题，如何将两个钢环连接在一起使它们成为一个八字形。

由于只留下了灯芯作为工具，并将其标记为工具，我们就会固执地认为灯芯的主要功能是发光，这阻碍了我们想出制作八字形的解决方案。为了有效地解决问题，我们必须进一步分解我们对灯芯的理解。将灯芯视为一根浸过蜡的绳子，我们就能够克服功能固着，看到绳子的替代功能。这样做，我们可能会得出结论，并看到浸过蜡的绳子可以用作将两个环绑在一起的绳子。为了展示这种方法的有效性，McCaffrey (2012) 发现接受过这种技术培训的人解决问题的数量比对照组多 67%。

教学启示

鉴于这种方法的有效性，这意味着我们可以通过教学生思考以下问题来促进**发散思维**：“物体可以进一步分解吗？”和“对该部分的描述是否暗示了它的用途”，这样做我们可以教学生将物体分解成最纯粹的形式，并使问题的模糊特征更加突出。这与之前讨论的概念化思想有关，即通过将时间集中在定义问题上，而不是基于我们自己的先入为主的观念而草率下结论，可以提高解决问题的有效性。在下一节中，我们将讨论专家在解决问题时使用的策略。

新手与专家在解决问题中的区别

许多研究人员认为，有效的解决问题依赖于两个重要变量：我们在尝试解决特定类别问题时的经验积累，我们之前通过展示通过参与以问题为基础的方法练习解决问题可以提高解决问题的能力来解决这个问题。然而，需要考虑的第二个因素是我们拥有的特定领域知识的数量。专家拥有大量的领域知识，这使他们能够有效地将他们的知识应用于相关问题。专家对其领域有条理的了解，这影响着他们注意什么以及他们如何组织、表示和解释信息，这反过来使他们能够更好地回忆、推理和解决问题，相比于新手。

在比较专家和新手解决问题的策略时，专家能够围绕其领域中重要思想或概念的深层结构组织他们的知识，例如解决问题需要什么类型的解决方案策略。相反，新手根据问题的表面结构对问题进行分组，例如问题中出现的对象。

专家在解决问题的开始阶段也比新手花更多的时间分析和识别问题。专家在实施解决方案之前会花更多时间思考和计划，并使用一套有限的策略，这些策略最适合让他们对给定问题有更丰富和更有效的解决方案。

此外，专家将在更深入和更完整的解决问题的表示方面比新手更有优势，他们使用外部表示（如草图和图表）来表示信息并解决问题。通过这样做，他们能够更快地解决问题并提出更好的解决方案。

鉴于以上文献，很明显解决问题和专业知识重叠，因为专家使用的关键策略也作为有效的解决问题策略提供。因此，我们可以得出结论，专家不仅对他们的领域有渊博的知识，而且还了解并实施最有效的策略，以便与新手相比，他们能够更有效率和更有效地解决问题。在下一节中，我们将讨论解决问题与批判性思维之间的联系。

批判性思维

批判性思维是教育中一个非常有价值的方面。尽管它们是相关的，但批判性思维从根本上不同于解决问题。批判性思维实际上是一个可以应用于解决问题的过程。例如，学生可能会发现自己参与批判性思维，当他们遇到需要他们考虑许多选择或可能答案的定义不明确的问题时。从本质上讲，能够批判性思考的人能够有效地解决问题。批判性思考的能力往往随着知识和经验的积累而随着时间的推移而提高，但尽早开始这一发展过程至关重要。研究表明，批判性思维能力与知识的更好迁移相关，而缺乏批判性思维能力与有偏见的推理有关。在他们开始正规学校教育之前，孩子们通过与父母和照护者的互动，在家里培养批判性思维能力。同样，批判性思维似乎通过明确的指导而得到提高。能够参与批判性思维使我们能够在选举等情况下做出明智的决定，在这些情况下，候选人正在展示他们自己和其他候选人的偏颇观点。如果没有批判性思维，人们就会成为虚假信息和有偏见推理的牺牲品。因此，向学生介绍批判性思维并鼓励他们在遇到问题时利用批判性思维技能非常重要。

定义批判性思维

一般来说，批判性思维可以定义为评估论据和证据以得出结论的过程，该结论在其他可能的结论中最合适和有效。批判性思维是一个动态的反思过程，它主要是基于证据的。批判性思维包括能够客观地批评信息并探索相反的观点，最终基于证据和仔细思考得出结论。批判性思考的学生对他们获得的信息持怀疑态度，积极寻求证据，并且不犹豫承担决策和复杂问题解决任务。提出问题、辩论主题和批评来源的可靠性都是涉及批判性思维的活动。正如格拉瑟（1941）所概述的那样，批判性思维涉及三个主要组成部分：批判性思维的倾向、批判性思维策略的知识以及应用策略的能力。拥有批判性思维的倾向对于应用已知策略是必要的。

批判性思维倾向

有人建议，仅仅依靠批判性思维技能不足以应用批判性思维 - 也需要批判性思维的倾向。批判性思维的倾向不同于认知技能。倾向最好解释为能够有意识地选择技能，而不仅仅是执行技能的能力。拥有批判性思维的倾向可能涉及对智力活动有真挚的兴趣和能力等。Perkins 等人（2000）扩展了对批判性思维倾向必要性的想法，并指出了批判性思维倾向中涉及的三个方面。有人建议这种倾向包括从事智力行为的倾向、对可能从事这种行为的机会的敏感性以及从事批判性思维的一般能力。Halpern（1998）建议这种批判性思维倾向必须包括诸如愿意继续执行看似困难的任务、思想开放以及计划习惯等因素。事实上，在 Clifford 等人（2004）进行的一项研究中，当控制认知技能时，他们发现批判性思维的倾向与更好的整体批判性思维能力相关。

批判性思维策略

批判性思维策略的应用与批判性思维倾向的存在密切相关。倾向的一部分包括拥有批判性思维的能力。如果没有批判性思维的倾向，可能无法应用适当的策略。心理学家和教育工作者已经发现了许多不同的批判性思维发展策略。在这些策略中，有些可能非常熟悉，例如概念图或维恩图，还有一些可能不太熟悉，例如吸引-提问刺激策略。概念图特别适用于说明思想和概念之间的关系，而维恩图通常用于表示对比思想。

概念图

维恩图在小学阶段使用频率很高，并且在整个中学阶段作为对比工具继续使用。维恩图活动可能适合的一个例子是在科学课上。教师可以指导学生制作维恩图来比较和对比不同的植物或动物。概念图可以在小学阶段引入，尽管它们最常用于中学和大学阶段。概念图是一种互动且通用的方式，可以鼓励学生参与课程内容。概念图的关键方面在于它要求学生反思以前学习过的信息并建立联系。在小学阶段，概念图可以作为项目引入，而在以后，可能是在大学或大学，学生可以用它作为学习策略。在小学阶段，学生可以使用概念图来建立他们阅读故事中的角色、背景或情节的联系。在介绍概念图时，教师可以为学生提供一个单词或短语列表，并指导学生以概念图的形式说明它们之间的联系。提问也是培养批判性思维的简单而有效的方式。教师可以从询问学生有关材料的问题开始，然后鼓励学生提出自己的问题。在中学和大学教育中，学生可以使用问题来评估来源的可信度。在小学阶段，问题可以用来评估学生对材料的理解，同时也鼓励他们通过质疑故事中人物的行为或实验的有效性来进行批判性思考。斯沃博多娃创立的吸引力-问题刺激涉及学生就其阅读理解提出问题 。

重要的是要记住，有许多不同的因素可以鼓励或抑制批判性思维策略的应用。当父母或老师对学生的疑问或评论反应消极时，学生可能会被阻止使用批判性思维策略 。鲍姆林德（1966）指出，专制育儿方式也会阻止儿童参与批判性思维 。这些策略的恰当应用依赖于对策略的反思和修改 - 也称为元认知。学生获得持续的反馈至关重要，以便他们回顾他们使用的策略，并考虑可能更好或更合适的策略。

属性	批判性思维技能	倾向
• 有利于批判性思维的个人品质 • 价值观、信念、态度、文化	• 用于分析问题或情境的认知工具 • 推断能力、权衡证据、推理能力	• 可能是批判性思维技能中最重要的因素 • 个人在特定情况下使用批判性思维的可能性

表 2. 与批判性思维技能使用相关的因素

教学启示

批判性思维技能可以被直接或间接地教授。教师可以将批判性思维作为与其他学校科目分开的单元来介绍，或者将批判性思维技能融入学生正常课程的作业和讨论中。在课堂上，批判性思维可以通过教学和讨论两种方式教授。直接教学和探究式教学是两种教学方法。探究式教学是一种最少指导的学习形式，允许学生构建自己对材料的理解 。探究式教学很大程度上依赖于建构主义的信念，即学习是一个持续的过程，它涉及知识的构建和重建 。另一方面，直接教学是一种指导性的学习方法，它直接教授认知技能，并涉及知识从教师到学生的明确传递 。在教学方法上也存在通用方法和融合方法。通用方法将认知技能与特定科目分开教授，而融合方法将认知技能融入其他科目 。研究表明，接受直接教学的学生在使用批判性思维方面往往表现出更大的进步 。为了使教学在教授批判性思维技能方面有效，它必须帮助培养批判性思维的个人倾向 。

讨论

将讨论作为培养学生批判性思维技能的一种方式，对于教师来说可能是一种特别有价值的策略。同伴互动为培养特定批判性思维技能提供了基础，例如换位思考和合作，这些技能可能不容易通过教学来教授。当然，讨论很大一部分是语言。克鲁斯特（2002）建议，批判性思维从提问开始 。同样，维果茨基声称语言技能可能是更高层次思维过程的关键先兆 。随着儿童词汇量的增加，他们能够更好地理解阅读材料，然后可以开始抽象地思考材料，并与同伴进行有意义的讨论，讨论他们理解的内容 。

研究表明，跨年龄同伴讨论可能在促进批判性思维的发展方面特别有用。跨年龄同伴小组之所以有效，是因为儿童在与不同年龄的同伴一起工作时往往会产生动力 。年幼的孩子经常将年长的孩子视为导师和宝贵的知识和经验来源，而年长的孩子则感受到一种成熟感和将自己的知识和经验与年幼的学生分享的责任感 。这些跨年龄同伴讨论也为学生提供了调整他们语言使用的挑战，以适应其他小组成员，以便让他们的观点易于理解 。加拿大学校中比较常见的跨年龄同伴小组的例子是大伙伴计划，其中高年级学生被分配一个低年级伙伴，在整个学年帮助他们。大伙伴可以帮助他们的低年级伙伴完成项目、提供建议或参加学校活动。大伙伴/低年级伙伴计划可以有效地帮助低年级学生崇拜他们的伙伴，而大伙伴则感受到帮助低年级伙伴的责任。如哈蒂 (2006) 所指出的，跨年龄同伴讨论中需要考虑的一个重要因素是，这些讨论应该是由教师引导的高度结构化活动，以确保学生理解他们的小组职责 。

课堂环境

营造一个安全的空间，让学生提出问题并分享想法，对于创建一个鼓励批判性思维的课堂至关重要。有研究表明，当学生能够参与课堂和课堂活动的组织和规划时，他们更有可能培养起批判性思维的倾向 。在这些课堂上，学生受到教师的真诚鼓励，参与有关课堂运作的决策过程 。教师也应该以身作则，以尊重和恰当的方式质疑自己和权威人士，从而展示出期望的批判性思维方式 。研究表明，在教师热情和反应灵敏的课堂上，学生的认知参与度更高 。因此，教师应该鼓励和包容，并在可能的情况下让学生参与课堂计划过程。

专长

专业将在此定义为，在特定领域中，个人经过刻意的、努力的练习，从而在特定领域中表现出持续的、优异的水平 。普遍共识是，专业不能仅仅归功于天生的能力，而是一种通过刻意的练习，在时间推移中获得的技能和知识 。既然并非天生就拥有专业能力，那么任何个人都有可能在其所选择的领域成为专家。然而，决定哪些个人能够获得专业能力的是一些更为复杂的因素相互作用，比如：环境、遗传、练习和限制 。本节将简要解释成为专家的过程，以及为什么并非所有人都能成为专家。

专家的属性

成为专家意味着什么？一旦成为专家就意味着永远都是专家吗？现在我们将讨论一些研究中发现的专家共有的属性，以及专家存在的特定背景。表 3 中列出的这些属性反映了专家共有的认知和行为倾向。专家相较于新手所拥有的认知优势主要与他们特定的经验以及对先前知识的可获得性有关 。似乎专家已经获得了**自动化思维**，这使得他们能够更快地访问与解决问题相关的知识 。这意味着，处理与以前遇到的类似问题时，不需要太多的意识思考。专家在“制定行动计划”方面也优于新手 ，因为知识在他们记忆中的组织方式，可以轻松地被获取。虽然看起来专家总体上比新手更聪明，但必须记住，专家能力局限于特定领域或**领域特定知识** ，因此，微积分领域的专家在吹喇叭时不会表现出同样高的水平。在新的领域学习新技能的专家将从新手水平开始。领域特定知识可以与**一般知识**形成对比，后者可以被描述为广泛的知识，在各种任务中可能有用 。

专家的属性
• 能够处理更多信息 • 比新手更快、更有效的策略 • 能够“在短期记忆和长期记忆中保留更多信息” • 更好的**元认知**策略 • “花费更多时间分析问题”，并以更深层的**问题表征**方式进行思考

'表 3. 专家的属性'

成为专家

环境的影响

关于遗传和在特定领域（如音乐能力）中获得专业能力的幼童的作用，出现了一个合理的问题。孩子天生就具有在特定领域成为专家的能力吗？目前的研究认为，专业是一种后天习得的技能，而不是遗传能力 ，社会环境的作用是必须支持专业能力的获得 。这可以最好地解释 为一个从对特定领域产生兴趣开始的过程。重要的是要记住，父母通常会为孩子提供许多选择，孩子可能会选择一个或多个作为他们的最爱。例如，一个孩子可能会尝试几种运动、舞蹈和体操等活动，甚至不止一种乐器，但可能会选择一个作为他们的最爱。孩子可能会表现出轻微的自然能力，这是先天的因素，然而，这种能力需要父母的培养 ，最终，个人可能会在特定领域成为专家。当父母认识到孩子的兴趣或能力后，他们会通过增加活动的可获得性来塑造孩子的成长 。如果孩子似乎喜欢并擅长体操运动，那么他们可能会比孩子不喜欢或不擅长的运动投入更多时间去参加体操课程。研究人员一致认为，成为专家通常需要 10 年的刻意练习，这是一个将在下一节中详细讨论的主题 。因此，它是新生的能力、兴趣以及对在特定领域鼓励成长的环境进行 10 年刻意投入的承诺，才能获得专业能力。

刻意练习

谈到成为专家，练习本身并不总是能“做到完美”。简单地重复一项任务是不够的，这将与刻意的练习区分开来，后者既需要努力，也需要刻意 。我们将**刻意练习**定义为对特定能力或技能进行重复和持续的练习，同时伴有反馈以及获得专业能力的意图 。这不是数量或质量的问题，刻意练习必须包含这两种元素，此外还需要“及时、有益的反馈” 。如果没有明确的建设性反馈来推动进步，新手将无法发挥其全部潜力 。研究发现，随着时间的推移，持续的刻意练习会超越任何初始天赋 。换句话说，一个没有先天音乐能力但将时间投入到技能刻意练习的人，会超越一个天生具有节奏感但练习不规律或没有改进反馈的人。刻意练习的另一个关键因素是适应预先存在的知识基础。 这意味着，不会将时间浪费在重复教授已经掌握的技能上，而是通过建立在现有技能基础上的教学来适应个人的知识基础 。除了建设性反馈，来自老师或父母的赞扬和鼓励也有助于加强刻意练习的重要性 。这种类型的强化对于学习者在兴趣和“玩乐参与”活动的初始阶段之后取得进步尤其重要 。正如前面所讨论的，专家通常是从对参与特定活动产生兴趣或倾向开始他们的精通之路。例如，一个小孩可能会喜欢踢足球，甚至比同龄人更具技巧，并且可能会经常练习踢足球。然而，要成为一名足球专家或职业足球运动员，这个孩子必须进行多年的刻意练习。从单纯为了享受而玩耍到刻意的练习的过渡阶段，布鲁宁等人的研究强调了动机的意义。 持续进行刻意练习的承诺是如此重要，以至于它可能成为个人成功成为专家的障碍或限制 。

专业能力的挑战

限制

埃里克森、克莱姆和泰斯克-罗默（1993）描述了三种可能干扰刻意练习过程的主要限制。这些限制涉及动机、资源和努力。 正如之前提到的，动机成为一个因素，因为刻意练习并不总是令人愉快的，但这种挑战必须通过个人提高技能的愿望来克服。 这种限制对年幼的孩子来说可能特别困难，需要家长或老师想办法让枯燥的事物变得有趣。如果可能，家长可能希望在这个阶段与孩子一起参加练习，并对孩子的成就给予表扬。例如，虽然家长可能无法演奏孩子正在学习的乐器，但他们可以表达对孩子演奏乐器的兴趣。或者，家长可以选择用孩子更喜欢的一些活动来奖励他们练习的时间。资源限制是一个通常无法控制的因素。资源包括资金、老师或教练以及时间 。为了使新手能够进步到专业水平，他们需要大师级导师的指导。 通常在这个阶段，家长不再能够指导他们的孩子，除非他们本身是特定领域的专家，因此需要付费的导师或老师。 如果一个家庭无法负担进一步指导的经济负担，这可能会成为个人进步到精通水平的障碍，因为正如我们已经了解的那样，为了进步，需要进行涉及相关反馈的刻意练习。 最后，努力限制包括身体和精神上的局限，并与刻意练习的效率相互作用。 埃里克森等人（1993）建议，训练课程应该限制在不到一个小时，以确保高效学习。，而布鲁宁等人（2011） 建议，练习课程在长达三个小时内仍然有效，但两个小时是最佳时间。

障碍

布鲁宁等人（2011）深刻地强调了专家应该意识到的三种潜在障碍：成为专家的成本、对备选方案的盲目和专家盲点。 障碍与限制不同，限制影响个人获得专家的机会，而障碍则干扰专业领域之外的功能。这些差异可以在表 3.1 中观察到。如前所述，为了获得专业知识，个人必须将大量的时间和资源投入到一个过程中。 成本的累积会从其他潜在的关注领域（如教育、人际关系和任何其他兴趣领域）中获取资源和时间。 第二个障碍是只看到专家想看到的东西的倾向，这可能会导致错误的结论和对替代方法的盲目。 这也有可能损害批判性思维，因为无法看到替代解决方案与批判性思维中涉及的开放性相悖。 最后，专家盲点指的是专家无法以新手的方式看待解决问题的倾向。 但是，这种障碍有一个警告，即专家可能实际上并没有对初学者的解决问题方法“视而不见”，而是他们自己更有效率。为了克服这些障碍，似乎意识是最重要的，然后采取步骤来克服它们。这种意识在课堂环境中变得尤为重要，在课堂环境中，老师是专家，学生是初学者。

限制	障碍
• 干扰获得专业知识	• 干扰专业领域之外的功能
• 动机、资源、努力	• 成本、无法看到备选方案、专家盲点

表 3.1 限制与障碍

教学启示

有证据表明，当任务与高风险相关时，学习会降低。 在课堂上，许多学生会因为作业成绩不佳而感到压力。这突出了在考试或任务之前进行刻意练习的重要性，以便实现最佳学习。虽然教育的最终目标可能不是以字面意义上的“专家”为目标，但教育者有责任为学习者提供机会，让他们充分发挥自己的潜力。这可以通过提供新颖的技能练习方式、允许休息并提供即时反馈来实现。 毫不奇怪，研究发现，使用一对一的师生教学有优势，但这属于资源限制的范畴，在大多数学校中是不可能的。 但是，考虑到这一点，教育者必须努力提供个性化的反馈。教育者也应该牢记专家盲点的障碍。 当介绍和提供解决问题活动的支持时。教育者轻松地找到解决方案反映了他们自己的经验，应该努力理解没有经验的学习者的视角。

总结性思考

解决问题、批判性思维和专业知识是日常生活的一部分，无论是在课堂内外。这些主题都很复杂，必须分解成构成整体的子成分。存在多种类型的问题，需要不同的方法来成功解决每种类型的问题。专业知识是一个过程，目前的研究所表明，它是由遗传和环境因素（包括刻意练习）之间的动态交互作用决定的。解决问题、批判性思维以及潜在的专业知识中涉及的认知技能可以通过练习来提高。专业知识指的是个人在特定领域或知识领域中投入时间和精力学习和掌握的知识。虽然成为专家有很多优势，但重要的是要意识到那些可能阻止个人看到“大局”或保持开放的心态的陷阱，这是批判性思维的关键组成部分。此外，仅仅拥有批判性思维的技能是不够的，个人必须知道何时何地使用这些技能。对于任何能力的教育者来说，了解解决问题的不同途径并鼓励批判性思维以满足他们在课堂上遇到的各种学习者和情况尤为重要。

词汇表

• 自动思维：不需要意识思维的思维过程，自动思维
• 算法：一种可以应用于特定问题的程序，如果执行正确，可以保证得到正确答案。
• 刻意练习：努力、持续地练习一项技能，目的是为了获得专业知识，涉及来自练习领域专家的建设性反馈。
• 直接教学：一种引导式学习方法，直接教授认知技能，包括将知识明确地从教师传递给学生。
• 倾向 [对批判性思维的倾向]：能够有意识地选择一项技能，包括参与智力行为的倾向、对可能参与此类行为的机会的敏感性，以及参与批判性思维的一般能力。
• 发散思维：以生成和测试多种多样的解决方案为特征的思维。
• 领域特定知识：特定领域或领域的知识。
• 认识论信念：关于知识的本质和获取的信念。
• 专家盲点：专家无法以新手的方式理解问题的倾向。
• 功能固着：一种偏见，限制一个人只用一个物体在日常生活中通常使用的方式。
• 常识：与特定领域或领域无关的广泛知识或信息。
• 非结构化问题：没有明确的目标、解决路径或预期答案的问题。
• 探究式教学：一种指导最少的方式，允许学生自己构建对材料的理解。
• 元认知：人们对自己思想的认识。
• 基于问题的学习 (PBL)：一种以学生为中心的教学方法，学生通过解决开放式问题或疑问的体验来学习特定主题。

• 问题表示：允许问题解决者更好地将问题可视化，从而帮助他们找到解决方案。

• 问题解决：当解决者没有明显的解决方案时，用于实现目标的认知处理过程。

• 明确定义的问题：没有明确的目标、解决方案路径或预期答案的问题。