חשיבה מסדר גבוה נוטה להיות מורכבת, דפוסי הפעולה והמחשבה בה אינם מוגדרים מראש, והיא לא בהכרח מסתיימת במסקנה ופתרון בודד אלא באפשרויות ופתרונות רבים ומגוונים. מיומנויות של חשיבה מסדר גבוה כוללות בין השאר יכולת ניתוח מידע, חשיבה ביקורתית, הפעלת שיקול דעת רציונלי, שיח טיעוני, פתרון בעיות ועוד.

השפה שבה נשתמש במטלות שניתן לתלמידים יכולה להניע אותם להשתמש בכלי החשיבה שלהם, ולא להסתפק בתשובות קצרות וחד ממדיות. לכן נשתמש במושגים שמעודדים חשיבה, כמו למשל: לשער, להניח, להסיק, לנתח, להעריך, לטעון ולנמק.

חוקרים מבחינים בין אסטרטגיות חשיבה, שהן פעולות קוגניטיביות ממוקדות, ובין תהליכי חשיבה, שהן משימות הדורשות שימוש במספר אסטרטגיות. כך למשל, כדי לבצע תהליך חשיבה של משימת חקר, התלמידים נדרשים להשתמש באסטרטגיות שונות, כמו העלאת השערות, מיון המידע שנאסף, השוואה בין מקורות, מיזוג המידע והסקת מסקנות.

הוראה והערכה ששמות דגש על פיתוח דרכי החשיבה יוצרות שינוי בתפקידי המורים והתלמידים בכיתה. המורים אינם מתפקדים עוד רק כמקורות מידע, אלא מנחים את התלמידים בתהליך פיתוח ועיבוד הידע: מזמינים אותם לחשוב בכוחות עצמם, להעלות רעיונות והשערות, ולנתח את מקורות המידע. התלמידים מצידם, נדרשים לקחת אחריות על הלמידה, להיות פעילים ויוזמים, ולהוביל את תהליכי הלמידה.