創(chuàng)新能力教學(xué)的理論與實踐

崔光佐

國際競爭越來越激烈，創(chuàng)新是競爭的核心，培養(yǎng)創(chuàng)新人才已經(jīng)成為國家的發(fā)展戰(zhàn)略，培養(yǎng)和提升學(xué)生的創(chuàng)新能力是當(dāng)今教育的核心目標(biāo)。經(jīng)由對創(chuàng)新能力進行的系統(tǒng)研究和分析，筆者認(rèn)為創(chuàng)新能力的核心是發(fā)現(xiàn)方法、創(chuàng)建解決方案的心理過程。然后，對創(chuàng)新過程進行了剖析，認(rèn)為成功解決挑戰(zhàn)性問題是培養(yǎng)和提升創(chuàng)新能力的唯一途徑?；谏厦娴慕Y(jié)論，對創(chuàng)新能力教學(xué)的內(nèi)涵進行了闡述，并以中小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)科為例，對創(chuàng)新能力教學(xué)中的問題設(shè)計和課堂模式進行了分析和重構(gòu)。最后，對多年來的中小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)科創(chuàng)新能力教學(xué)實踐進行了小結(jié)。

創(chuàng)新能力的核心要素

1.問題的難度

面對一個問題，如果感到困難，原因主要來自兩方面：一是缺乏相關(guān)知識，對問題相關(guān)的對象了解不夠;二是無法找到問題的解決辦法。我們一般所說的感到困難是指第二個原因。

困難是一種面對問題時的個人感覺，是主觀的，每個人的能力水平不同，感覺到的難度就不同。每個人的能力都處在某個水平，當(dāng)問題的難度高于某人的能力水平時就會感到困難，這個差值越大就會感覺越難，當(dāng)差值增加到某個值時，就會形成挑戰(zhàn)，這樣的問題也稱為挑戰(zhàn)性問題。

2.創(chuàng)新過程

解決挑戰(zhàn)性問題的過程是一個發(fā)現(xiàn)方法、創(chuàng)建方案的過程，因此是一個創(chuàng)新過程。華萊士將創(chuàng)新過程分為四個階段，如圖1所示。在解決挑戰(zhàn)性問題的過程中，起初會不斷分析，想盡各種辦法，不斷嘗試探索，但仍然無法找到解決辦法，于是不得不暫時放下問題，如果仍然沒有放棄，此時便進入醞釀階段。在醞釀階段，看起來沒有思考問題，但實際上進入了一種稱為無意識思考的狀態(tài)，無意識思考是一種發(fā)散性很強的精神活動狀態(tài)，往往會激活有意識思考狀態(tài)下無法激活的記憶，更容易產(chǎn)生靈感。研究發(fā)現(xiàn)，許多重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的靈感都是在無意識狀態(tài)下產(chǎn)生的。

不能發(fā)現(xiàn)問題的解決方法，往往是因為對問題相關(guān)事物的性質(zhì)掌握不夠，對事物之間的內(nèi)在聯(lián)系還沒有搞清楚。方法是規(guī)律的表現(xiàn)，只有我們發(fā)現(xiàn)事物運動變化的規(guī)律后，才能找到解決問題的辦法。然而，規(guī)律是抽象的，隱藏在事物的內(nèi)部，不能用眼睛直接看到，發(fā)現(xiàn)規(guī)律需要對事物進行不斷地嘗試和探索，對表象數(shù)據(jù)進行歸納抽象，甚至不斷猜想和驗證。從事物的表象變化數(shù)據(jù)到發(fā)現(xiàn)抽象的規(guī)律，是認(rèn)識的一次飛躍[1]，這種飛躍不是線性過程，不能通過計算得到，而是頓悟過程，需要時間和耐心，是外部事物及其關(guān)系在大腦中的抽象加工過程。抽象加工發(fā)生在大腦中，常常發(fā)生在無意識狀態(tài)下，具有偶然性，但在頭腦中反應(yīng)的事物越全面，加工的時間越長，頓悟的可能性就越大。對很多科學(xué)上重大創(chuàng)新的研究發(fā)現(xiàn)，靈感來自于長時間的專注，廢寢忘食地沉浸在問題中。

以上的分析表明，創(chuàng)新過程的關(guān)鍵是問題解決者要全力以赴，不斷堅持，始終不放棄。要做到這一點至少需要兩個方面的心理條件：一方面是專注的態(tài)度、勤快的習(xí)慣、克服困難的意志力，我們將這些影響行為效率的因素稱為行為素質(zhì);另一方面是更加穩(wěn)定的人格品質(zhì)因素，包括耐心、信心、恒心、勇敢、開放等。我們將這兩方面的心理條件稱為創(chuàng)新能力的關(guān)鍵因素[2]。

創(chuàng)新能力教學(xué)

1.創(chuàng)新能力提升的途徑

說明性知識可以用語言傳播，通過理解就可以得到。然而，創(chuàng)新能力是一種直接經(jīng)驗，只能通過直接經(jīng)歷成功的創(chuàng)新過程才能得到培養(yǎng)和提升，創(chuàng)新能力提升的模型如圖2所示。每個人的創(chuàng)新能力都處在某個水平，當(dāng)問題的難度高于這個水平時就會感到困難，這個差值越大就會感覺越難;然而，當(dāng)一個人完全靠自己的努力克服困難，成功解決問題后，這個人的創(chuàng)新能力就會得到提升。

2.創(chuàng)新能力教學(xué)

以提升學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)的教學(xué)稱為創(chuàng)新能力教學(xué)，其是提升創(chuàng)新能力的關(guān)鍵因素?；诖?，我們可以構(gòu)建創(chuàng)新能力教學(xué)的基本內(nèi)容。

教學(xué)目標(biāo)：提升學(xué)生的行為素質(zhì)和人格品質(zhì)等。

教學(xué)途徑：（1）設(shè)計挑戰(zhàn)性問題，問題難度要高于學(xué)生的能力水平，但不能過高，學(xué)生通過一定時間的探索和醞釀可以解決;問題的難度又不能過低，否則學(xué)生就不會經(jīng)歷醞釀和頓悟，就不會提升創(chuàng)新能力;（2）學(xué)生自主成功解決問題，是指學(xué)生要靠自身的努力獨立解決問題，親自經(jīng)歷戰(zhàn)勝挑戰(zhàn)、克服困難、頓悟發(fā)現(xiàn)解決方案的過程，從而提升創(chuàng)新能力。

創(chuàng)新能力教學(xué)的問題設(shè)計

1.問題設(shè)計的基本要求

提升創(chuàng)新能力的唯一途徑是成功解決挑戰(zhàn)性問題。如何才能成功解決挑戰(zhàn)性的問題？可以從四個方面來考慮，第一，從問題內(nèi)容本身來看，成功解決問題的關(guān)鍵是探索事物本身的固有性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)事物內(nèi)在的必然聯(lián)系，即發(fā)現(xiàn)事物及其變化的規(guī)律;第二，從方法上看，發(fā)現(xiàn)事物變化規(guī)律的基本方法是從多次事物變化的表象數(shù)據(jù)中歸納出內(nèi)在的一致性，即變化中的不變性，也就是規(guī)律;第三，從心理過程看，發(fā)現(xiàn)規(guī)律是一個不斷探索，不斷驗證，不斷推測，不斷歸納，最后通過頓悟發(fā)現(xiàn)抽象聯(lián)系的過程，因此是一個付出高強度努力的辛勤勞動過程;第四，從概率上說，發(fā)現(xiàn)事物內(nèi)在的變化規(guī)律是頓悟過程，通過努力和堅持可以增加頓悟的概率，但這種概率不可能是100%，解決挑戰(zhàn)性問題存在風(fēng)險，因此需要勇敢的人格[3]。

以上四個方面是提升創(chuàng)新能力的基本條件，也是創(chuàng)新能力教學(xué)中問題設(shè)計的基本要求。然而考慮到學(xué)生創(chuàng)新能力水平的差異性，要讓每位同學(xué)都能成功解決挑戰(zhàn)性問題，問題設(shè)計就要從系統(tǒng)的角度來考慮，按照歸納思維的規(guī)律設(shè)計由一系列問題組成的問題系統(tǒng)。從我們多年來的經(jīng)驗看，創(chuàng)新能力教學(xué)的問題設(shè)計可以從以下六個方面來考慮，即問題情境貼近學(xué)生的生活，選擇學(xué)生感興趣的活動;問題活動基于學(xué)生的經(jīng)驗，學(xué)生可以動手操作;設(shè)計的挑戰(zhàn)性問題要緊密結(jié)合學(xué)科的教學(xué)目標(biāo);問題對于學(xué)生應(yīng)具有新異性;問題對于學(xué)生應(yīng)具有挑戰(zhàn)性，但難度不能過大;問題之間具有內(nèi)在聯(lián)系，符合歸納思維的規(guī)律。

2.問題設(shè)計案例

以人教版小學(xué)一年級數(shù)學(xué)上冊的加減法應(yīng)用為例，設(shè)計培養(yǎng)創(chuàng)新能力的系列問題。

學(xué)情分析：雖然小學(xué)數(shù)學(xué)一年級上冊的知識目標(biāo)是20以內(nèi)的加減，但是實際情況是，幾乎所有學(xué)生都能熟練地數(shù)到50，并掌握了50以內(nèi)的簡單加減，但解決應(yīng)用問題還有難度。

教學(xué)目標(biāo)：利用50以內(nèi)的簡單運算解決雞兔同籠相關(guān)的挑戰(zhàn)性問題，培養(yǎng)和提升創(chuàng)新能力，提高素質(zhì)和人格。

挑戰(zhàn)性問題：雞和兔共有腿34條，兔子比雞多一只，那么雞和兔各有多少只？

選擇雞兔同籠問題的理由如下：一年級學(xué)生對雞和兔子較為熟悉;雞和兔腿數(shù)問題有一定的趣味性;可以利用50以內(nèi)的加減法解決問題;此問題對學(xué)生來說是從未見過的，具有新穎性;問題對于一年級學(xué)生具有較高的挑戰(zhàn)性。

該問題對于一年級的學(xué)生具有足夠大的挑戰(zhàn)，然而要達(dá)到創(chuàng)新能力教學(xué)的目標(biāo)，學(xué)生必須獨立解決問題，親自經(jīng)歷克服困難發(fā)現(xiàn)方法的過程。對于一年級學(xué)生來說，幾乎還沒有解決困難問題的經(jīng)歷，因此，要想讓一年級學(xué)生成功解決挑戰(zhàn)性問題，需要對學(xué)生進行適當(dāng)引導(dǎo)，讓學(xué)生探索雞兔同籠問題中隱含的頭數(shù)和腿數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，最后通過歸納猜想，探索發(fā)現(xiàn)問題的解決方案。根據(jù)以上的設(shè)想，為了讓學(xué)生獨立解決問題，一個有效的引導(dǎo)策略是根據(jù)引導(dǎo)目標(biāo)設(shè)計學(xué)生能獨立解決的問題，因此，問題設(shè)計的任務(wù)轉(zhuǎn)換為設(shè)計由一系列問題組成的問題系統(tǒng)，表1是一年級小學(xué)數(shù)學(xué)加減與雞兔同籠問題的問題系統(tǒng)設(shè)計，其中省略了1-6題知識技能部分，只展示7-16雞兔同籠相關(guān)的十道題，其中的目標(biāo)一項是指本問題的設(shè)計意圖。

創(chuàng)新能力教學(xué)的課堂模式

從創(chuàng)新過程看，發(fā)現(xiàn)解決辦法的關(guān)鍵是頓悟，然而頓悟是一個不確定過程，對于難度較大的問題，醞釀階段往往需要較長的時間，40分鐘的課堂時間很難保證學(xué)生成功解決問題。因此，創(chuàng)新能力的課堂應(yīng)該給學(xué)生提供若干天冥思苦想的時間，經(jīng)歷頓悟發(fā)現(xiàn)的過程，最終成功解決問題，從而提升創(chuàng)新能力。根據(jù)我們多年來的實踐經(jīng)驗，可以將課堂的思考時間延長到一周，這樣每位學(xué)生都能夠充分嘗試頓悟，最后成功解決問題。

創(chuàng)新能力教學(xué)實踐

十多年來，作者帶領(lǐng)北京師范大學(xué)研究團隊，在全國多個省市開展了從幼兒園到高中的基于數(shù)學(xué)學(xué)科的創(chuàng)新能力教學(xué)實踐，實際課堂授課超過1500多次，不但提升了實驗班學(xué)生的創(chuàng)新能力，同時也提升了教師的專業(yè)能力和教學(xué)水平。尤其是2020年疫情出現(xiàn)以來，團隊順勢在校內(nèi)外展開了完全獨立探究的，無講授的，發(fā)現(xiàn)式教學(xué)實驗。課堂上，教師嚴(yán)格要求，給學(xué)生提供一個獨立安靜的深入思考的環(huán)境，學(xué)生專注地解決問題，完成的現(xiàn)場提交，未完成的課下繼續(xù)探究，一周內(nèi)提交，問題解決的成功率幾乎達(dá)到100%，學(xué)生創(chuàng)新能力提升顯著，真正可以做到：讓落后的不斷進步，優(yōu)秀的更優(yōu)秀。

獨立解決挑戰(zhàn)性問題是提升創(chuàng)新能力的唯一途徑，創(chuàng)新能力教學(xué)需要特殊的系統(tǒng)化問題設(shè)計，經(jīng)過多年的研究和教學(xué)反思，北師大創(chuàng)新能力教學(xué)團隊對中小學(xué)數(shù)學(xué)的內(nèi)容進行了廣泛的教學(xué)實踐和案例研究，形成了符合我國中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)大綱，適合幼兒園到高中的創(chuàng)新能力培養(yǎng)教程，對學(xué)生的能力素質(zhì)提升顯著，受到校內(nèi)外廣大用戶的好評。

參考文獻

馬克思，恩格斯. 馬克思恩格斯全集（第20卷）[M]. 北京：中共中央馬克思恩格斯著作編譯局，1986.

林崇德. 教育與發(fā)展——創(chuàng)新人才的心理學(xué)整合研究[M]. 北京： 北京師范大學(xué)出版社，2004.

斯滕伯格. 智力智慧創(chuàng)造力[M]. 王立群譯. 北京： 北京理工大學(xué)出版社，2007.