面向创新思维培养的小学课程学习活动设计

1、面向创新思维培养的小学课程学习活动设计摘要近年来，中小学生创新思维的培养受到了越来越多的重视，如在信息技术课程中，不少中小学通过增加 Scratch编程模块来培养创新思维能力和提高信息素养。但相关的系统研究比较缺乏,特别是在如何有针对性地设计 相应的学习活动方面缺少深入研究。有6于此,文章在讨论相关支撑理论和梳理总结相关研究的基础上，形成了面向 创新思维培养的学习活动设计原则，并基于这些原则构建了小学生面向创新思维培养的、由$准备创造和“分享”3 大环节及“先导创意”“设计”“实现和总结”5个小环节为主要框架构成的学习活动组织程序的理论模型，然后以 信息技术课程中的Scratch编程模块为依托

2、，通过行动研究使模型得到了发展。研究结果发现，学生在创造力倾向测 验的冒险性、想象力、好奇性和挑战性等维度上都有显著提高。学生对所学课程的兴趣也逐渐浓厚，有创意且独立完 成任务的人数逐渐增加，一系列数据支持研究提出的相关模型和具体实施办法的有效性。关键词创新思维；学习活动；创客教育；Scratch、研究背景本课题是在国内外创客运动的实践和相关国家 政策的推动背景下提出的。国内外教育界将21世纪 定义为“创新人才培养”的世纪，越来越多的国家把创 新人才的培养列入政策规划当中。我国早在1999年， 由教育部颁布的关于深化教育改革，全面推进素质 教育的决定中，即对培养创新人才进行了强调o 2014年

3、，教育部关于全面深化课程改革，落实立德 树人根本任务的意见进一步强调，实施素质教育要 求学生具备创新思维能力，要因材施教。因此，创新思 维培养是素质教育理论实践化的具体举措o国际教育 界把21世纪定义为$创新人才培养”的世纪，越来越 多的国家把创新人才的培养列入战略计划中，教育竞 争核心转变为创新能力的竞争，其成败越来越依赖于 所拥有的$创新型”人才的多少。可见，培养学生的创 新精神和能力已成为国际社会的共识。作为培养创新型人才的一种方式，创客运动最早 源于老牌工业大国英国。早在1997年，英国时任首 相布莱尔便牵头成立了 $创意产业特别工作组”囚。 1998年，美国的Gershenfeld教

4、授在MIT开设的$如 何能够创造任何东西”的课程成为他最受欢迎的课 程，受此启发，他建立的$围观装配实验室”突出了个 人创新创造的理念。此后，创新设计、个人制造实践开 ）风靡。2009年11月，美国时任总统奥巴马在 $ Educate to Innovate%活动（首次倡导美国学生应成 为知识的创新者和社会创造者闵。这成为美国政府在 全球率先开展$国家创新战略”和落实创客教育的标 志。此后，包括麻省理工学院、哈佛大学、斯坦福大学 等名校在内的几百所高校相继建设创客空间、创客档 案、创客图书馆、创客实验室。中小学的创客教育也开 始流行起来，众多中小学校长承诺积极开展创客教育 活动，为中小学生的创

5、造、探索和发明活动提供创意 空间场所，同时鼓励教师在课程教学中更多地融入创 客教育的理念、目标和方法。我国创客教育起步较晚，但2014年后开始迅速 发展。2014年，第一届青少年创客文化节在温州举 行。2015年，深圳成立创客周。随后各地创客运动应运而生# 2017年，中国第一届创客教育论坛召开，总 结创客教育最新成就，探讨了创客教育热点问题和遇 到的难题。在实践发展的同时，我国创客教育研究也 有一定发展。本研究所进行的文献调查发现，从2013 年起国内创客教育研究数量不断上升，尤其是2017 年达到500篇以上#这些研究主要集中在4个方面:（1）相关概念、特征和目标研究。祝智庭、黄荣怀、（现

6、 民等学者在这方面的研究有较大影响。（2）创客教育 发展路径及面临问题的研究。这方面研究表明，创客 教育大跨步发展的同时，也暴露出一些问题，如师资 匮乏、教学设计单一、教法陈旧、缺乏配套教学装备 等# （3）创客教育在不同学科、不同阶段中的应用研 究#这方面研究较多，（学科来看，在英语、科学、物 理、品德、信息技术、机器人等科目中均有涉及。（4）创 客教育教学模式、学习活动设计研究#这方面的研究 比较少并且深度远远不够。学校中的创客教育是以发展学生的创新思维与 创新能力为宗旨的，信息技术课程则是培养学生创新 思维的重要载体# 2000年，教育部发布的中小学信 息技术课程指导纲要明确指出，学生创

7、新能力的培 养是信息技术教师的重要任务。而小学阶段是学生创 新能力发展最为关键的时期#学生从学前教育阶段过 渡到小学阶段，学习环境和学习方式发生了很大的变 化，他们对新事物的好奇心以及求知欲正在与日俱 增。另外，根据学习科学的相关研究，小学阶段的儿童 有比其他阶段更优越的学习的生理基础，因此，在小 学阶段进行创新思维培养显得尤为重要。综上所述，创新教育已有了广泛的实践基础和政 策支持，是新时代人才培养的重要形式，并且小学阶 段的创新思维培养更为重要#但相应的比较系统和深 入的研究非常缺乏，导致在理念和活动组织方式上存 在很多问题，这即是本研究的出发点。二、面向创新思维的学习活动设计的基本原则创

8、新思维也被称为创造性思维，是能够感知问题, 猜测和产生新想法，并传达出结果的一种思维能力， 是创造力的核心# Andreasen132认为，创新思维充分利 用了所有人的技能和经验# Kraft142等认为，创造性思维 不是天生的才能，而是一个过程，是人类智慧的一个 组成部分，可以在任何背景下实践和发展# Treffinger142 则提出了创造性学习模型，该模型包括创造性学习的 三级水平,并且在每一级都考虑到认知与情感两个维 度。第一级水平包括一类具有发散功能的认知与情感 因素；第二级水平包括更高级的或更复杂的思维过 程;第三级是学习者真正融入真实的问题和挑战#这 些研究对于我们提出面向创新思

9、维培养的学习系统 设计原则及在设计相关活动程序中突出发展创新思 维能力的步骤或做法来说，是很有启发的。创新思维或创造力的测量比较复杂，但经过多年 的研究，也有一些比较典型的量表可以借鉴，如吉尔福 特、托兰斯和威廉斯等人的相关量表。吉尔福特的南加 利福尼亚创造力量表由言语测验和图表测验两部分构 成，涉及11个子项；托兰斯的创造性思维测验量表主 要测验学生在“流畅性”“灵活性”“独创性”和“精确性” 4个方面的表现。威廉斯的创造性倾向量表，主要测验 “冒险性挑战性”“想像力”和“好奇心+4个方面的表 现。本研究主要目的不在于研制研究量表，所以在创新 思维和能力测量上借鉴并采用了威廉斯的、经过林幸

10、台和王木荣等修订的量表版本，它更适合我国的情况。原则是根据一定的目的和规律而制定的指导相 应工作的基本准则。原则可以因不同历史时期人们考 虑问题的基本思路和范式而发生变化#而关注学生 “有所创造地” “建构性地”学习的观念，及相应学习系 统设计的指导原则，实际上早在20世代80年代末兴 起的“学习革命”中就已经得到强调#20世纪80年代以来，由认知心理学、脑神经学、 计算机科学、哲学、语言学、人工智能、人类学等对“智 能实体在环境中的适应”共同感兴趣的分支领域交叉 而成的认知科学，因其传统研究单元和研究方法的局 限等，逐渐发生了变化#站在时代潮流前列的认知科学家普遍认为，传统 的认知科学的关注

11、对象和研究方法过于远离人在真 实世界中认知发展的实际状况#比如，众多研究把注 意力集中在“无足轻重”的问题上，而这些问题只需推 理者在很少的东西上作出决定，问题的背景也限于狭 隘的界定，忽略掉的正是任务的复杂性以及问题与个 人经验的联系#如认知心理学中经常做的一类实验 是：随意排列一些字符，测验记住它的时间，或者生造 一些实际上不存在的词，以检验人类记住这些生造词 汇的时间#这类研究即被认为远离真实生活，因为此 类学习永远也不会在实践中遇到。这样的研究导致真 实世界的复杂性被忽视了，而所发现的认知规律也将 人所处的社会世界与自然世界进行了抽离#从本体论的角度来看，教育空间是在一个包含了 物质实

12、体、交互关系、实践活动与意义建构等的“互嵌 空间”之中来显现自身的存在。从人的生命成长和精 神完善即价值论的层面来说，教育空间并非是单纯的 物理实体空间，而更多是主体展开生命活动与建构意 义的空间。同在反省认知科学局限的基础上，一些走在 时代前沿的学者强调真实教育和工作场所中的绩效 问题研究，成为新兴的学习科学的奠基者与传统认 知科学家相比，他们的研究在认知的研究视野、范式、 方法等多方面有所不同。体现在学习心理学领域，有 诸如在建构主义、情境认知、分布式认知、具身认知等 的基本观点上保持一致而侧重点不同的众多理论，掀 起了认知科学的一次革命著名的建构主义教学设计 专家戴维$H乔纳森即指出：“

13、在过去十年间，学习领 )的理论发展经历了一次科学的革命回过去的观点 认为学习是知识的获得，“知识是可以由一个人交 给另一个人的客体”。而新观点认为：“学习既是个体 性的建构意义的心理过程，也是社会性的、工具中介 的知识合作建构过程。有意义的学习是有意图的、复 杂的，是处于它所发生的情境脉络中的。”时以建构主义为代表的新的学习科学革命使得传 统上进行教学和教学设计时所遵循的原则发生了很 大变化。学习被认为是学习者主动地建构关于外部世 界的独特理解及建构独特的自身的活动，是一种活动 性的、参与性的、建构性的、反省的和有目的的，在人 际互动与协商中不断发展自我影响力的活动。这些新 发展及相应的教育理

14、念的变革，对当代教育技术的发 展产生了重大影响，同时深刻改变了学习系统设计的 理念、范式和具体方法。教育技术的工作理念从通过 精心的设计和开发相关教学过程以控制学习者的学 习产出，转向便利”与“支持学习。如AECT 1994和 AECT 2005的相关定义，均体现了一种支持、便利学 习而不是控制学习的理念。正如瑞泽!7在其新修订的 教学设计和技术的趋势与问题中所阐述的：“新定 义还强调，领域专业人员所作的教学干预应以促进学 习为目的，而不应像一些早期的定义所说的或所蕴含 的那样，是要引起或控制学习。新观点承认，无论学习 者将会碰到什么样的教学干预，他们在确定自己学习 什么东西方面都起着重要作用

15、”。这些变革引起了教学设计工作者对自身角色理 解的变革,从基于客观知识传递主义的“工匠”隐喻转 变为基于知识建构的“农民”隐喻，即学习者更像农民 的操作对象即庄稼，是自有生命体，而完全不像工匠 的那些能够被完全决定其一切的无生命的产品。相应 地，教学设计新范式的基本理念应该是主要支持学生 自身的学习与发展，而不是支持教师的教。因此，要致 力于设计方便学生学习的活动组织形式、环境与资 源，设计促进学生社会性交流的氛围，使其“充满成就 (地”&有乐趣地”“建构/创造性地”“贴近生活地”“合 作地”和不断“反思地”学习与发展。建构主义的核心词“意义建构”本身就蕴含了 “创 新”“创造”等的内涵，而面

16、向创新思维的学习系统设 计，则应更加强调这些内涵。如此，则“主动性”“建构 性/创造性”&实践性&协作性和“综合性”等一系列 原则，便成为新教学设计，特别是面向创新思维培养 的学习活动设计的基本原则 ：主动性原则。强调以学生为中心，引导其积极 主动地探究科学而非只是让教师“传授科学”，根据新 的学习科学,知识实际上是不能够“传”的。创造性/建构性原则。强调充分发掘学生的潜 力，引导其求异求新，时有新意，日见新成，不断体验 创造智慧的成就感，从而更增进其探索求知求新的动 机与兴趣，促进其“意义”与“身份”的双重建构。实践性原则。强调设计学生学的活动而非只 关心教师教的程序的设计。面向创新思维培养

17、的学习 是基于学生的，并且是基于活动的。既然学习并不能 理解为脱离实践的心智表征处理，就要强调把学习放 到具体的实践活动 中去 ， 通过对活动客体的操作 ， 在 交互中建构知识。综合性原则。强调学的“情境”而非“教”的情 境，贴近学生的生活，从实际生活中引出真实或尽量 接近真实的、综合的、复杂的问题供学习者探索解决。协作性原则。协作性原则是得到多种理论支 持的，其中作为建构主义学习心理学两大重要渊源的 皮亚杰和维果茨基的理论尤其得到重视。皮亚杰闫认 为，当人们在一个环境中合作时产生的社会认知冲突 会造成认知的不平衡，而这种不平衡反过来又激发人 们的观点采择能力和认知发展。而在协同性的学习 中

18、，学生间不断进行的交流就在不断地造成认知的不 平衡， 平衡的发展动力则促进学生积极进行观点对 比、论证、解释、修正等活动，从而支持了认知的不断 发展。可以说这种效应就是一种人际交互的协同效 应。维果茨基回认为，认知发展在社会交互作用中产 生。在认知发展中，每一心理功能都发生了两次，第一 次在参与社会交互的人们之间,第二次在个体心理层 面，即个体内部。儿童最初在社会搭档的支持下完成 认知任务，多次以后，这些社会交互便逐渐被内化，; 到能独立完成任务。因此，个体心理过程起源于社会 交互作用。为了说明这一过程，维果茨基提出了最近 发展区的概念。最近发展区是指儿童能够独立完成 的任务和在与成人或是更优

19、秀同伴交互作用中完成 的任务之间的差距。维果茨基认为，教学的最重要特 征是教学在创造着最近发展区#这就形成了儿童不断 发展的更大可能性。（维果茨基的说法，则“最近发展 区”效应就是一种人际交互所依恃的协同效应#协作 被看成一种共同建构意义的过程，意义建构不能被视 为参与者个体的心智表征，而是多人互动的结果#从 教育的终极价值关怀来看，我们对教育空间构成的思 考除了要考虑其物理存在和对象表现之层次外，还必 须涉及其人格表达这一更深的层次，即要着重思考人 之心智的活动以及由人所构成的位格世界（也称人格 世界对对其自身的意义#回可见，面向创新思维培养的 学习系统设计需要强调充分发挥人际交互的协同效

20、应，使得学习者之间能互相启发、促进，获得思维方 式、知识、情感体验和实际动手能力等多方面的相互 支持，并且也保证了问题解决的较高质量。面向创新思维培养的学习活动设计，要遵循上述 基本原则，即应该把上述基本原则“变现”，转换为设 计学习系统的可操作的“工具”与“方法”，特别是转换 为学习活动的组织程序#三、面向创新思维培养的学习活动程序的理论模型建构前面讨论了面向创新思维培养的学习系统设计 的几个最基本的原则。按照这些原则，可以形成一个由 “准备创造”和“分享”3大环节，“先导阶段”“创意阶 段设计阶段实现阶段”和“总结阶段”5个小环节 构成的学习活动程序的初步理论模型，如图所示。图1面向创新思

21、维培养的学习活动程序的理论模型图1（模型的第1大环节对应于5个小环节的先 导阶段，第2大环节涉及中间3个小环节，第3大环节 对应最后一个小环节。这5个小环节的学习活动组织 程序本身就能体现出以学生为本的主动性原则，在整 个过程中突出了学生的“建构”或“探索”，即学习不再 是被教师“传授”或“交给”知识的过程，学生是在“行 动”（“创造”或“建构”知识，不断发展新的自我。其中 有三个小环节如创意阶段”“设计阶段”及“实现阶 段”涉及了创新活动从新的“点子”闪现、捕捉、明确化 到具体化为设计方案，最后到实现的整个过程,与一般 的教学活动过程有明显区别，体现了面向创新思维培 养的学习设计的要旨。然而

22、创新是需要一定的条件和 氛围的，因此，在活动程序一开始，安排了 “准备”或者 “先导阶段”，从而为学习者的创新准备建立相关的外 部资源、环境、合适的氛围条件与内部的心理条件，营 造出适宜创新的基础。程序的最后阶段安排了总结，通 过学生间的交流、评论与反省，进一步发挥协同效应， 同时让学生有更好的成就体验，更好地“建构自我”。图1（3个大环节的意义是比较清楚的，下面主 要解释5个小环节的含义。“先导阶段”是学习活动程序的首要阶段，主要激 发学生的学习兴趣，从而引发学习探索的好奇心，并 为本学习活动的展开打下一定的基础，又包括展示 样例体验样例，（前者表示教师的学习引导活动，后 者表示学生的学习探

23、索活动，下同）和“先导教学一先 导学习”两个环节。在“创意阶段（创意激发一产生创意）”，学生以头 脑风暴等方式，充分进行创意，鼓励求异思维、分散性 思维,进行天马行空的想象。任何想法都得到尊重和 记录。学生在各自自由地产生创意后，在组内进行讨 论、交流，那些虽难以实现但创意度很高的想法也得 到很高评价#通过交流和协商,探索小组对提出的创 意进行整合，选出一个或几个准备予以实现#在“设计阶段（设计指导一设计草图）”，要将之前 的创意进行构思并在学习单上进行反映，进而为下一 阶段的实施奠定基础。教师主要充当帮助者的角色， 引导学生理清思路，将草图画在学习单上，就所欲实 现的结果表现与实现途径、方法

24、等进行设计#“实现阶段（引领探索一创意实现”旨在让学生 通过交流、合作与协同制造，进行作品的创作,将构思 好的创意予以实现，从而培养创新实现的能力#在“总结阶段（评估与总结一展示与反思）”，进 行学生创意作品的组间展示与交流， 互相进行评价 ， 肯定在创意和实现上的成功之处，反省可以改进与拓 展思维的地方。充分肯定学生的发展，可以通过作品 在学校展板、走廊等地方的展播，让创意“回到生活”， 给学生更高的成就体验#四、面向创新思维培养的学习活动模型的实践与发展为了检验图1（模型的有效性及进一步改进该模 型，本研究以西部偏远地区A省的郊区学校B小学四 年级学生作为研究对象，以信息技术课程中的Scr

25、atch 内容为依托进行了教学实践。在本研究开始前,学生没 有接触过Scratch编程,但上过信息技术课程，具有一 定的计算机基本技能#每个学生配备有一台电脑，教 师可通过课堂管理系统实时监控学生学习进程，还可以将作品示例以及教学素材等资源发送给学生。我们在此环境分阶段展开了三轮行动研究的教学 试验，以检验和改进前述的学习活动理论模型。在第一 轮的教学试验结束以后，对学生实施了问卷调查，发现 学生对本单元的四个主题所涉及的内容掌握得不错, 但不是特别好。学生反馈在经过最后的评价分析以 后，仍然需要修改之前的作品。他们对于自己小组的 作品，甚至对别的小组的作品都有非常好的创意想要 提出来等等。根

26、据这些反馈意见，我们在“先导学习$ 前加上了 一个前次作品重评修改的阶段，并主要在创 造阶段的3个子环节补充和强调了交流与协同。第二轮的教学试验进行了四个单元的教学，以检 验和改进修订后的模型。学习效果的调查发现，学习 任务的整体完成效果比较好，学生对课程也产生了浓 厚的兴趣，不再拘泥于对教师展示作品的模仿，而是 能够富有创意地构想和设计。学习活动模型中的草图 的设计，用以帮助学生明确自己所要设计的作品的大 致样子，并且支持组内与组间的交流。但本轮的教学 试验发现，学生并不能够很好地落实所设计的草图， 并且任务完成的效果与之前自己预想的有一定的出 入!据此，研究进一步修订了模型，在“设计阶段”

27、后添 加了“草图分享”的小环节，以便学生的各种创意都有 更好的展现机会,能互相启发和修改。第三轮的教学试验又进行了四个单元的教学，结 果发现，依据该模型实施的教学可以较好地达到预期 的教学目标，在促进并培养小学生的创新思维方面有 较好的效果%学生都要求有充分的时间展示其创意与 作品，但由于上课时间有限，无法让所有学生都发言 阐述自己的创意并进行作品分享因此,设计了一定 时间的组内讨论和代表发言，然而在展示参与的均衡 度上仍有一定问题，这有待我们在后续研究中继续探 索这样，经过三轮行动研究，我们最后建构的学习活 动模型如图2所示五、面向创新思维培养的学习活动模型的应用效果目前,创造力测评的方法主要有测验、作品分析 和主观评估三种!本研究主要通过前后测检验来分析 和观察，并以访谈来分析学生在创新思维方面的表现 与提高效果。图2面向创新思维培养的学习活动模型（研究选用的量表，总分在133分以上表明有很 大的创造性潜能，111%133分表明创造力潜力良好， 111分以下表明创造力倾向一般。前后测的测试发 现，学生的创造力有了较明显提高!教学试验之前，具 有