基于創(chuàng)客教育活動培養(yǎng)學(xué)生思維能力的實踐研究

張宏杰

在大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的大背景下，社會創(chuàng)新已經(jīng)成為社會各行各業(yè)的追求，教育領(lǐng)域也不例外。特別是以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為主要目標(biāo)的創(chuàng)客教育，已為中國社會創(chuàng)新探索出了一條切實可行的路徑，成為一種未來教育的發(fā)展方向。國家的競爭、社會的競爭，歸根結(jié)底是人才的競爭，而人才培養(yǎng)的關(guān)鍵在于思維。本文將從傳統(tǒng)課堂中思維能力培養(yǎng)的局限和創(chuàng)客教育活動的優(yōu)勢入手，列舉利用創(chuàng)客教育活動培養(yǎng)中學(xué)生思維能力水平的一些具體的實踐方法。

● 傳統(tǒng)課堂中學(xué)生思維能力培養(yǎng)的局限

信息技術(shù)學(xué)科課程中因包含有大量操作練習(xí)的內(nèi)容，較難開展思維能力的訓(xùn)練，雖然有程序設(shè)計等課程內(nèi)容的安排，但是思維能力提升卻要靠教師長時間的引導(dǎo)和培養(yǎng)，教師需要給學(xué)生足夠多的時間去思考與訓(xùn)練。然而現(xiàn)實中初中信息技術(shù)課一周只有四十分鐘的課時量，教師在傳統(tǒng)的信息技術(shù)課堂中按照教學(xué)進度完成教學(xué)任務(wù)已捉襟見肘，難以拿出更多的時間來進行思維能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)。

另外，即使教師在課程中設(shè)計了思維訓(xùn)練環(huán)節(jié)，一般也都是給定了一套解題的思維模式或固定的解題路徑，讓學(xué)生沿著教師設(shè)定好的方向一步一步思考推進，快速地完成教師預(yù)想的目標(biāo)，最終形成統(tǒng)一的解決方案。這種看似快捷、省時的思維訓(xùn)練，實際上對學(xué)生自主思考、獨立思考能力的培養(yǎng)效果不明顯，學(xué)生難以深入探索，不能真正發(fā)揮學(xué)習(xí)的主動性與創(chuàng)造性。

● 利用創(chuàng)客教育活動培養(yǎng)學(xué)生思維能力的優(yōu)勢

目前，我國的創(chuàng)客教育在義務(wù)教育階段的開展形式以實踐型居多，使用的工具基本以S4A、Mixly、Arduino和ArduinoIDE等開源軟件和3D打印、激光切割等硬件的研究和應(yīng)用為主。許多學(xué)校開展的創(chuàng)客教育活動，基本上以少年宮課程或第二課堂等小班化探究式教學(xué)活動形式進行，筆者曾經(jīng)在學(xué)校內(nèi)開設(shè)的創(chuàng)客類活動有科技創(chuàng)新大賽輔導(dǎo)、創(chuàng)意編程、LINKBOY創(chuàng)客實驗室和機器人DIY等課程。這些課程及相關(guān)活動大部分都是利用第二課堂的時間（每周兩課時以上）以項目學(xué)習(xí)的方式開展，提供有趣的學(xué)習(xí)主題任務(wù)和大量的學(xué)習(xí)資源供學(xué)生自主學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣濃厚、自主學(xué)習(xí)意愿強烈，愿意花費更多時間進行探索和研究。創(chuàng)客教育這種開放式的學(xué)習(xí)環(huán)境和大量的時間保障，給學(xué)生更多的機會去發(fā)現(xiàn)問題并主動地去解決問題，鍛煉了學(xué)生多方面的能力，讓思維能力培養(yǎng)在創(chuàng)客教育活動中更具有優(yōu)勢。

● 在創(chuàng)客嘉年華活動中培養(yǎng)學(xué)生思維能力的實踐應(yīng)用

為了推動?xùn)|莞市創(chuàng)客教育的發(fā)展，東莞市教育局和東莞市青少年科技教育協(xié)會聯(lián)合舉辦了東莞市中小學(xué)創(chuàng)客嘉年華活動，主要分為學(xué)校創(chuàng)客教育成果展示、機關(guān)王、紙上談兵和創(chuàng)意物化等多個項目，全市每年約有一千多名師生參與這項活動。筆者在組織學(xué)生準(zhǔn)備參加這項活動的過程中，開展了對學(xué)生思維能力培養(yǎng)的探索與實踐，所有項目都由學(xué)生自己來設(shè)計準(zhǔn)備、自學(xué)完成。學(xué)習(xí)目標(biāo)如表1所示。

項目一：創(chuàng)客教育成果展示。要求由學(xué)生進行解說和介紹。首先，將學(xué)校創(chuàng)客教育的成果資料做成展板，接下來把相關(guān)資料打印出來交給學(xué)生，讓學(xué)生自主選擇不同的方向來對展板進行解說，這樣不僅可以鍛煉學(xué)生的語言表達能力，更能體現(xiàn)他們的邏輯思維能力。

項目二：機關(guān)王。這個項目是比較開放的一個選題，可以使用任何一種材料、任何方法來設(shè)計任意數(shù)量的關(guān)卡，最終形成一個整體連接的可以聯(lián)動觸發(fā)的大連環(huán)機關(guān)王作品。這個項目可以鍛煉學(xué)生的動手操作能力和設(shè)計思維能力。

項目三：紙上談兵。一般要求學(xué)生在給出的幾個選題中任意選擇主題進行創(chuàng)意設(shè)計，并填寫創(chuàng)意設(shè)計表，用文字描述出設(shè)計的物品內(nèi)容、功能和效果，并能畫出基本的示意圖，對學(xué)生的發(fā)散思維、創(chuàng)意思維和繪圖能力都有較高的要求。

項目四：創(chuàng)意物化。學(xué)生需要根據(jù)提前給定的主題進行創(chuàng)意設(shè)計，并選擇恰當(dāng)?shù)牟牧?，通過各種工具進行加工、組裝，最終形成一件成品或演示模型?？梢哉f，這個項目是一個綜合項目，不僅要求學(xué)生有活躍的思維、新奇的想法、創(chuàng)新的應(yīng)用，還要擁有把設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實的能力。

在這四個項目中，創(chuàng)意物化項目涉及的因素最多，環(huán)節(jié)最完整，在整個創(chuàng)作過程中鍛煉的思維能力最豐富，因此，下面詳細介紹創(chuàng)意物化項目的準(zhǔn)備工作。

本次創(chuàng)意物化的主題是“未來教室”，開展思維能力培養(yǎng)的思路是先通過頭腦風(fēng)暴解決創(chuàng)意的問題，再通過程序設(shè)計進行計算思維能力的訓(xùn)練，然后利用實物搭建和講解演示環(huán)節(jié)進行邏輯思維和表達能力的訓(xùn)練。頭腦風(fēng)暴的三個原則：一是奇思妙想、異想天開，想法越奇特越好。二是延遲評判，當(dāng)場不給予任何評價，即使想法再離奇再荒唐，也不能給予否定性評價，因為有可能就是這種荒唐的想法可以激發(fā)其他隊員更多更優(yōu)秀的創(chuàng)意和想法。三是限定時間以量取勝，在限定的時間內(nèi)，列出的創(chuàng)意越多越好，后期再對創(chuàng)意進行過濾篩選或完善改進。針對未來教室這個主題筆者設(shè)計了三個問題，要求學(xué)生通過教室里現(xiàn)有的物品來思考存在的問題，再通過試圖解決這些問題而產(chǎn)生新的創(chuàng)意。筆者利用ITtools教學(xué)輔助平臺的課內(nèi)BBS論壇開展了一場頭腦風(fēng)暴，并收集和記錄下了學(xué)生的一些初步的創(chuàng)意想法，具體的題目和回答如上頁表2所示。

根據(jù)上面收集到的問題和答案以及現(xiàn)有的軟硬件材料，引導(dǎo)學(xué)生對創(chuàng)意進行篩選和改進，找出能夠進行物化的一些創(chuàng)意和想法，并動手設(shè)計和制作。通過這一輪頭腦風(fēng)暴活動，對學(xué)生有效地進行了邏輯思維和發(fā)散思維能力的拓展訓(xùn)練。在學(xué)生篩選出來并計劃進行實施物化的創(chuàng)意中，有健康智能空調(diào)、自動歡迎和健康檢測裝置、智能教室管理系統(tǒng)、可升降式折疊桌椅等項目。首先，學(xué)生在創(chuàng)意表上面用文字描述使用的軟硬件材料和創(chuàng)意功能，并用圖示標(biāo)記;其次，通過軟件進行編程并模擬運行;最后，實物連接和制作外觀。其中，智能教室管理系統(tǒng)中有一個功能是自動檢測教室內(nèi)人數(shù)并通過屏幕實時顯示，也可以通過按下按鈕來語音播報教室內(nèi)的人數(shù)，以達到幫助教師對學(xué)生考勤的目的，確保學(xué)生安全。這個項目中需要用到紅外傳感器、語音朗讀器、揚聲器、按鈕、數(shù)碼管或顯示屏等硬件模塊，通過LINKBOY軟件進行程序編寫并仿真運行，最后進行實物搭建。

在自動計算人數(shù)這個程序的編寫過程中，筆者先提供了超聲波傳感器和紅外傳感器的使用案例，學(xué)生自學(xué)研究后決定使用紅外傳感器來進行搭建，而針對人數(shù)檢測的準(zhǔn)確性問題，學(xué)生遇到了較大的障礙，如怎樣判斷人是進入教室還是走出教室？于是引導(dǎo)學(xué)生上網(wǎng)查閱相關(guān)資料，最終確定使用兩個紅外傳感器，通過檢測門外和門內(nèi)兩個紅外傳感器的順序來判斷人的進入或走出，再由數(shù)值變量來記錄人數(shù)，進行加或減運算，并通過數(shù)碼管顯示或通過語音朗讀器進行播報，最后再把相關(guān)程序下載到硬件存儲，并把硬件安裝在教室模型中，通過外觀設(shè)計進行美化裝修。在這樣的一個項目式學(xué)習(xí)和探究的過程中，學(xué)生通過查閱資料、程序編寫和調(diào)試等實踐，有效拓展了設(shè)計思維和計算思維能力，著重培養(yǎng)了學(xué)生自主探究、自主學(xué)習(xí)的能力，進而整體提高了學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造的思維能力水平。

● 結(jié)語

創(chuàng)客教育是傳統(tǒng)課堂教學(xué)的有效補充之一，能夠有效促進學(xué)生進行自主知識學(xué)習(xí)，提高創(chuàng)造力與思維能力，發(fā)展綜合實踐能力。通過項目式學(xué)習(xí)活動的開展，學(xué)生可以得到跨學(xué)科的知識學(xué)習(xí)與多元能力的綜合提升。推動創(chuàng)客教育，將對學(xué)生的個體發(fā)展、課堂變革、課程改革以及國家人才戰(zhàn)略等產(chǎn)生積極的、重大的影響，是中國在教育領(lǐng)域進行社會創(chuàng)新的重大契機。因此，在大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)環(huán)境下，一線教師也面臨著一次重大的機遇與挑戰(zhàn)，在創(chuàng)客教育的道路上，需要奮力前行。