培養(yǎng)問題解決能力的創(chuàng)客學(xué)習(xí)活動模型構(gòu)建與應(yīng)用

摘要：作者結(jié)合創(chuàng)客學(xué)習(xí)的特征、問題解決過程及影響因素、學(xué)習(xí)活動要素等，初步構(gòu)建了創(chuàng)客學(xué)習(xí)活動模型，并以模型設(shè)計(jì)“智能羅漢果管理”的創(chuàng)客學(xué)習(xí)活動為例，開展教學(xué)實(shí)踐，以期能夠培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力，提升學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：問題解決能力；創(chuàng)客學(xué)習(xí)；活動設(shè)計(jì)

中圖分類號：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?論文編號：1674-2117（2023）16-0074-05

引言

問題解決能力是創(chuàng)新型人才的核心能力之一，也是21世紀(jì)學(xué)生必備的核心素養(yǎng)。創(chuàng)客教育是培養(yǎng)跨學(xué)科解決問題能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的一種素質(zhì)教育[1]，其以創(chuàng)造性、實(shí)踐性、協(xié)作性、探究性的優(yōu)勢成為問題解決能力培養(yǎng)的有效載體。

但在創(chuàng)客教育活動的設(shè)計(jì)方面，研究者多基于設(shè)計(jì)思維、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)來構(gòu)建教學(xué)模式和框架，且在當(dāng)下中小學(xué)創(chuàng)客教育的開展中，存在“造創(chuàng)失衡”現(xiàn)象，較少關(guān)注學(xué)習(xí)活動隱含的因果等科學(xué)合理的邏輯關(guān)系。[2]因此，筆者通過構(gòu)建創(chuàng)客教育學(xué)習(xí)活動模型，設(shè)計(jì)系統(tǒng)化、連貫性的創(chuàng)客教育學(xué)習(xí)活動，以期能夠培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。

培養(yǎng)問題解決能力的創(chuàng)客學(xué)習(xí)活動模型構(gòu)建

筆者以建構(gòu)主義理論、學(xué)習(xí)活動為中心的教學(xué)設(shè)計(jì)理論、斯滕伯格的成功智力三元理論為指導(dǎo)，在分析創(chuàng)客學(xué)習(xí)活動開展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合問題解決過程和影響因素、學(xué)習(xí)活動要素等，初步構(gòu)建了如下頁圖所示的學(xué)習(xí)活動模型。

1.問題解決過程和影響因素洞悉

筆者從心理認(rèn)知、學(xué)習(xí)者行為以及教學(xué)、測評等角度梳理了問題解決過程，具體如第76頁表所示。

2.學(xué)習(xí)活動要素分析

筆者結(jié)合創(chuàng)客教育的特征，將學(xué)習(xí)活動要素定位為學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)任務(wù)、活動形式、活動規(guī)則、活動過程、活動共同體、活動環(huán)境等。學(xué)習(xí)目標(biāo)要注重創(chuàng)客知識與技能的遷移，注重問題解決過程中的思維形成與發(fā)展；學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)要符合學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，具有層次性和相關(guān)性；活動形式包括學(xué)習(xí)方式和開展形式，學(xué)習(xí)方式指設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)等，開展形式可依托于信息科技課程、綜合實(shí)踐課程，也有工藝品制作、項(xiàng)目設(shè)計(jì)等；活動規(guī)則主要規(guī)范和引導(dǎo)學(xué)習(xí)者問題解決過程中的行為，包括探究規(guī)則、協(xié)作規(guī)則、獎懲規(guī)則等；活動共同體是教師和學(xué)生，要發(fā)揮共同體認(rèn)知共享、動態(tài)發(fā)展的優(yōu)勢；活動過程決定學(xué)習(xí)活動的質(zhì)量和能力培養(yǎng)的效果，師生活動是高階思維能力培養(yǎng)的關(guān)鍵；活動環(huán)境包括物理環(huán)境、技術(shù)環(huán)境、情感環(huán)境等，對活動過程起到有效的支持作用。不同要素互相聯(lián)系，發(fā)揮不同作用，支持活動主體展開學(xué)習(xí)。

3.學(xué)習(xí)活動的設(shè)計(jì)原則

（1）問題驅(qū)動原則

教師要秉持問題驅(qū)動的原則，在活動的各個環(huán)節(jié)，通過問題驅(qū)動學(xué)生開展創(chuàng)客學(xué)習(xí)與制作，促進(jìn)問題解決策略的構(gòu)建和遷移，培養(yǎng)學(xué)生的反思性思維和批判性思維。

（2）以學(xué)生為中心原則

在學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)中要堅(jiān)持以學(xué)生為中心的原則，從物理、技術(shù)、情感環(huán)境上促進(jìn)學(xué)習(xí)者建構(gòu)和發(fā)展?；顒有问狡鹾蠈W(xué)生特征，活動規(guī)則和活動評價(jià)促進(jìn)學(xué)生在創(chuàng)客學(xué)習(xí)過程中有序進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作，發(fā)展元認(rèn)知能力。

（3）邏輯性原則

在橫向維度上，要注重教學(xué)內(nèi)容的跨學(xué)科性，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)完整的知識結(jié)構(gòu)體系；在縱向維度上，要把握學(xué)生思維發(fā)展邏輯和學(xué)習(xí)規(guī)律。同時，在學(xué)習(xí)活動的設(shè)計(jì)中，教師要注意學(xué)生發(fā)散思維和聚斂思維的承接和轉(zhuǎn)化，保持循序漸進(jìn)的連貫狀態(tài)，促進(jìn)“知識—實(shí)踐—創(chuàng)造”的融合互化。

（4）靈活性原則

創(chuàng)設(shè)情境的靈活性體現(xiàn)在可以是真實(shí)、模擬情境，抑或是角色扮演的切身體驗(yàn)。學(xué)習(xí)任務(wù)的靈活性在于協(xié)調(diào)有效性和趣味性。[3]前者促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行意義建構(gòu)、技能遷移等，后者激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)?；顒右?guī)則的靈活性取決于活動主題和活動形式?；顒舆^程的靈活性在于處理好自主性和引導(dǎo)性、無序性和有序性之間的關(guān)系。

（5）協(xié)同創(chuàng)新原則

在小組合作學(xué)習(xí)中，教師引導(dǎo)學(xué)生通過創(chuàng)意共享，協(xié)作會話，不斷更新知識網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行更高層次的意義建構(gòu)和互動創(chuàng)生，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新思維，激發(fā)學(xué)生持續(xù)創(chuàng)新創(chuàng)造的動力。

（6）多元評價(jià)原則

多元評價(jià)表現(xiàn)在以下三個方面：一是對學(xué)生在問題解決、創(chuàng)意物化時表現(xiàn)的能力進(jìn)行多維度評價(jià)，評價(jià)內(nèi)容包括面向問題的態(tài)度、問題解決的過程和問題解決的品質(zhì)。二是評價(jià)方法多樣，采用量化和質(zhì)性相結(jié)合的Q-C-Q評價(jià)方法，結(jié)合課堂觀察記錄表、學(xué)習(xí)過程材料、學(xué)生作品、師生訪談、能力調(diào)查問卷和測試題綜合評價(jià)。三是評價(jià)主體多元化，主要包括教師評價(jià)、學(xué)生評價(jià)（自評和互評）、助教評價(jià)等。

4.學(xué)習(xí)活動的支持策略

（1）問題設(shè)計(jì)策略

在情境創(chuàng)設(shè)中，要隱含學(xué)生可以感知，并通過努力可以解決的問題。在理解探究環(huán)節(jié)，提供發(fā)現(xiàn)問題的角度；在分析表征環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)啟發(fā)性的問題，幫助學(xué)生創(chuàng)意構(gòu)想；在規(guī)劃方案環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)問題引導(dǎo)學(xué)生思考方案的組成、效果，選擇最優(yōu)方案，并完善方案；在執(zhí)行方案環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)問題搭建學(xué)生新舊認(rèn)知橋梁，引導(dǎo)選擇適合的工具和材料，進(jìn)行創(chuàng)意物化；在反思與總結(jié)階段，設(shè)計(jì)問題助力學(xué)生自我評價(jià)與反思，促進(jìn)學(xué)生互評。

（2）學(xué)習(xí)支架策略

學(xué)習(xí)支架的設(shè)計(jì)要基于學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)生需求和最近發(fā)展區(qū)。支架要根據(jù)不同的問題解決階段和發(fā)展障礙，適時提供和調(diào)整強(qiáng)度，且應(yīng)具有層次進(jìn)階性和動態(tài)性。教師可以搭建概念圖、問題提示等概念型支架，促進(jìn)學(xué)生理解情境、表征問題；可以搭建作品范例、方案表等策略性支架，啟發(fā)創(chuàng)意，明晰思路；可以搭建討論記錄表、同伴互評表等協(xié)作學(xué)習(xí)支架，引導(dǎo)學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)，解決問題；還可以搭建反思總結(jié)表、作品評價(jià)量規(guī)等元認(rèn)知支架，支持學(xué)生計(jì)劃、監(jiān)控、調(diào)節(jié)問題解決過程。

（3）邏輯發(fā)展策略

在橫向維度上，教師要結(jié)合生活中的問題，發(fā)掘不同學(xué)科知識的互聯(lián)性和融合性，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維和搭建圖示的能力，將多種知識組合內(nèi)化為創(chuàng)客知識。在縱向維度上，教師需尊重學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展和學(xué)習(xí)規(guī)律，注意驅(qū)動問題、學(xué)習(xí)支架的進(jìn)階性，思維培養(yǎng)的漸進(jìn)性，由淺入深地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“知識—實(shí)踐—創(chuàng)新”的融合互化。把握問題解決的邏輯，解釋相關(guān)概念性、程序性知識，教授不同類型問題的解決策略，輔助學(xué)生有效解決問題，創(chuàng)意物化。

（4）動態(tài)調(diào)整策略

教師在學(xué)習(xí)活動的開展中，可根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)的復(fù)雜性和學(xué)生的完成度適當(dāng)分解任務(wù)，學(xué)生自主探究和教師引導(dǎo)的比重也需要根據(jù)實(shí)際衍生的問題特征、學(xué)生思維能力發(fā)展情況予以調(diào)整。為促進(jìn)組內(nèi)和組間更好地合作學(xué)習(xí)，教師需在一段時間后對小組成員予以調(diào)整，促進(jìn)學(xué)生的差異化發(fā)展和整體性進(jìn)步。

（5）技術(shù)支持策略

技術(shù)的選擇要從現(xiàn)實(shí)性、可接受性、有效性三個維度考量?，F(xiàn)實(shí)性指考慮當(dāng)?shù)氐男畔⒒ㄔO(shè)情況，可接受性指師生的數(shù)字素養(yǎng)及對技術(shù)的易用性感知，有效性指技術(shù)支持學(xué)生知識建構(gòu)、認(rèn)知發(fā)展的效果。在學(xué)習(xí)活動中，教師可以根據(jù)實(shí)際情況選擇相關(guān)技術(shù)工具。思維導(dǎo)圖、創(chuàng)意啟示工具等可以幫助學(xué)生發(fā)散思維、完善知識體系；電子表格、編程軟件、3D打印等可幫助學(xué)生進(jìn)行原型構(gòu)建；智慧平臺、可視化軟件可采集學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)，輔助創(chuàng)意共享和科學(xué)評價(jià)。

基于創(chuàng)客學(xué)習(xí)活動模型的教學(xué)實(shí)踐

筆者基于創(chuàng)客學(xué)習(xí)活動模型以“智能羅漢果管理”的創(chuàng)客學(xué)習(xí)活動為例設(shè)計(jì)了創(chuàng)客學(xué)習(xí)活動，并在某中學(xué)開展了教學(xué)實(shí)踐，教學(xué)活動主體為初三某班級學(xué)生。筆者基于周乾制訂的問題解決能力測評問卷[4]，結(jié)合本研究進(jìn)行適當(dāng)改編。首先對其他班級進(jìn)行初測，用SPASS軟件做信效度分析。得到總的克隆巴赫α系數(shù)為0.931，KMO值為0.693，信效度良好。然后對實(shí)踐班級正式發(fā)放問卷，并采用Allinson等開發(fā)的認(rèn)知風(fēng)格量表測試學(xué)生的認(rèn)知風(fēng)格。最后結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知風(fēng)格、能力水平和創(chuàng)客學(xué)習(xí)工作量，將該班級35名學(xué)生分為7個小組。

1.創(chuàng)客學(xué)習(xí)活動過程設(shè)計(jì)及評價(jià)

①理解探究。

教師活動：課上播放視頻《羅漢果知多少》，創(chuàng)設(shè)情境。從生長習(xí)性、地域選擇、外界影響、方法探究等角度提供問題選擇支架。

學(xué)生活動：進(jìn)入情境，了解羅漢果的特點(diǎn)、價(jià)值等。學(xué)生頭腦風(fēng)暴，繪制電子概念圖，提出有價(jià)值的問題。

設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)情境，提供問題選擇支架，培養(yǎng)學(xué)生的“共情”能力和問題意識。

②分析表征。

教師活動：在創(chuàng)客學(xué)習(xí)平臺上發(fā)布資料，提供問題表征支架，創(chuàng)意啟示工具，如如何用條件判斷、閾值設(shè)置將生長條件模擬轉(zhuǎn)化？引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)科知識內(nèi)化為創(chuàng)客知識。

學(xué)生活動：查閱資料，分析問題，聯(lián)系舊知，轉(zhuǎn)化成模擬模塊，用思維導(dǎo)圖理清解決問題需要的工具和知識技能，實(shí)現(xiàn)思維可視化，創(chuàng)意構(gòu)建。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生自主探究、深入思考、發(fā)散思維，培養(yǎng)學(xué)生的分析問題與遷移轉(zhuǎn)化能力。

③規(guī)劃方案。

教師活動：提供任務(wù)單、方案表、思路框架圖、討論記錄表等，講解選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)執(zhí)行等程序知識，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知共享，從管理功能分類、環(huán)境模擬等方面設(shè)計(jì)方案。

學(xué)生活動：根據(jù)相關(guān)支架，結(jié)合前期分析，確定功能預(yù)設(shè)、實(shí)現(xiàn)方法、實(shí)物設(shè)計(jì)、所需器件等。確定整體性研究思路，規(guī)劃方案。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生的編程素養(yǎng)、整體規(guī)劃能力和表達(dá)交流能力。

④實(shí)施方案。

教師活動：提供方案執(zhí)行支架，提出程序性問題，如養(yǎng)殖基地的模擬、軟硬件的調(diào)試、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，適時指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新，動態(tài)化調(diào)整活動進(jìn)度和指導(dǎo)策略。

學(xué)生活動：任務(wù)分工，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)成員優(yōu)勢，借助數(shù)字化工具進(jìn)行原型構(gòu)建，及時在學(xué)習(xí)平臺上記錄創(chuàng)作過程和難點(diǎn)。

設(shè)計(jì)意圖：提高學(xué)生的動手實(shí)踐能力和協(xié)作解決問題能力，不斷完善方案。

⑤反思總結(jié)。

教師活動：提供反思總結(jié)表、作品評價(jià)量規(guī)等，組織組內(nèi)、組間評估和展示，適時提出反思性問題，維持好活動秩序。對展示交流活動進(jìn)行總結(jié)，提出修改建議和可創(chuàng)新之處。

學(xué)生活動：反思羅漢果的管理問題是否解決、學(xué)習(xí)任務(wù)是否完成，然后通過交互式白板進(jìn)行創(chuàng)意展示，集思廣益，為優(yōu)化作品打下基礎(chǔ)。

設(shè)計(jì)意圖：發(fā)展學(xué)生反省思維和批判思維，培養(yǎng)學(xué)生的元認(rèn)知優(yōu)化能力。

⑥優(yōu)化作品。

教師活動：從子功能完善、子功能增設(shè)、智能交互等角度提出互動問題，啟發(fā)優(yōu)化思路。

學(xué)生活動：思考具體優(yōu)化方法，如可以從環(huán)境溫控等方面進(jìn)行子功能完善，從智能報(bào)警等方面進(jìn)行子功能增設(shè)，從人臉識別和語音交互方面實(shí)現(xiàn)智能交互。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造性問題解決能力。

筆者采用Q-C-Q綜合評價(jià)法，結(jié)合課堂觀察記錄表、學(xué)習(xí)過程材料、學(xué)生作品、師生訪談、能力調(diào)查問卷和測試題綜合評價(jià)。

2.效果分析

筆者對該班級學(xué)生發(fā)放問題解決能力測評問卷，從面對問題的態(tài)度、問題解決的過程、問題解決的品質(zhì)三個維度進(jìn)行前后測分析，進(jìn)行配對樣本T檢驗(yàn)，分析學(xué)生問題解決能力的發(fā)展情況。

從結(jié)果分析來看，三個維度的前后測差異性均小于0.05，說明差異較為顯著。其中，問題解決的態(tài)度變化最為顯著，源于學(xué)習(xí)活動對學(xué)生面對問題的態(tài)度影響較為直接，但差異性最小的是問題解決的品質(zhì)，這可能由于問題解決的品質(zhì)培養(yǎng)是個長期的過程。整體來看，顯著性小于0.05，說明學(xué)習(xí)活動起到一定的培養(yǎng)效果。本研究結(jié)合質(zhì)性分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問題解決態(tài)度更積極、思路更清晰、問題解決方法也更多樣，這些能共同促進(jìn)問題解決能力的提升。

結(jié)論與展望

筆者通過教學(xué)實(shí)踐得出，基于創(chuàng)客學(xué)習(xí)活動模型設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)活動能有效培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力，發(fā)展設(shè)計(jì)思維和創(chuàng)新思維。但培養(yǎng)效果會受到學(xué)習(xí)活動開展的質(zhì)量、周期等影響。本次研究開展的教學(xué)實(shí)踐次數(shù)較少，樣本有限，而問題解決能力的培養(yǎng)需要一定的時間。今后會開展多輪行動研究，并優(yōu)化學(xué)習(xí)活動模型和支持策略，設(shè)計(jì)多種內(nèi)容和類型的學(xué)習(xí)活動，減少無關(guān)變量的影響，培養(yǎng)目標(biāo)逐漸向創(chuàng)新性、協(xié)作性問題解決能力過渡。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁文森.中國創(chuàng)客教育藍(lán)皮書（基礎(chǔ)教育版）[M].北京：人民郵電出版社，2016：60.

[2]李琳，趙慧臣.知行創(chuàng)融合的創(chuàng)客教育學(xué)習(xí)活動序列化設(shè)計(jì)[J].開放教育研究，2023，29（01）：112-119.

[3]彭紅超，祝智庭.面向智慧課堂的靈活深度學(xué)習(xí)支架設(shè)計(jì)研究[J].中國電化教育，2023（04）：23-31.

[4]周乾.面向問題解決能力培養(yǎng)的“STEAM+場館”學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)[D].無錫：江南大學(xué)，2022.

作者簡介：張夢瑤（1998—），女，山東濟(jì)寧人，碩士在讀，主要從事中小學(xué)創(chuàng)客教育、教育信息化研究。