面向高階思維能力培養(yǎng)的創(chuàng)客教學(xué)設(shè)計與應(yīng)用

魏凱

2015年，教育部印發(fā)的《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》中首次提到了創(chuàng)客教育。2018年，教育部印發(fā)的《教育信息化2.0行動計劃》明確要求培養(yǎng)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展新引擎。如何在學(xué)校中開展優(yōu)質(zhì)的創(chuàng)客教育是當(dāng)下的熱點(diǎn)問題。筆者認(rèn)為，做好課程建設(shè)，建設(shè)符合創(chuàng)客本質(zhì)的課程是開展創(chuàng)客教育的重要落腳點(diǎn)。

● 高階思維能力與創(chuàng)客教育的關(guān)系

高階思維能力是國內(nèi)外教育界研究的熱點(diǎn)之一，不同學(xué)者對高階思維能力有不同的解讀。杜威認(rèn)為，思維的過程是一種事件的序列鏈，著重強(qiáng)調(diào)了思維的發(fā)生是反思——問題生成——探究、批判——解決問題的過程。美國著名教育學(xué)家布魯姆將思維過程具體化為六個教學(xué)目標(biāo)——由低至高分別為記憶、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評價。其中記憶、理解、應(yīng)用通常被稱為低階思維，分析、綜合、評價通常被稱為高階思維。高階思維是建立在低階思維基礎(chǔ)之上的。我國學(xué)者鐘志賢教授認(rèn)為，所謂的高階思維是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平的心智活動或認(rèn)知能力，高階思維能力主要由問題求解、決策、創(chuàng)造性思維和批判性思維這4大能力構(gòu)成?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展綱要》指出，教育應(yīng)發(fā)展學(xué)生的分析、評價和創(chuàng)造等高階思維能力，以滿足社會發(fā)展和課程改革對人才培養(yǎng)的要求。

創(chuàng)客教育主要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，創(chuàng)新能力屬于高階能力范疇，高階思維是高階能力的核心。實(shí)施創(chuàng)客教育的目的是傳承工匠精神，提升創(chuàng)客技能，培養(yǎng)創(chuàng)客思維。其中，創(chuàng)客思維是一種內(nèi)化于心的為創(chuàng)客獨(dú)有的思維。這種思維是否具備，不在于創(chuàng)客技能的高低，而在于是否具有創(chuàng)造的沖動，核心在于是否具有創(chuàng)造力。創(chuàng)客思維的養(yǎng)成離不開高階思維能力的培養(yǎng)，只有在創(chuàng)客教育中落實(shí)高階思維能力的培養(yǎng)，才能更好地實(shí)現(xiàn)創(chuàng)客教育的目標(biāo)。

● 面向高階思維能力培養(yǎng)的創(chuàng)客教學(xué)模式

基于問題情境的問題探究式學(xué)習(xí)是創(chuàng)客教育中主要采用的教學(xué)策略，對未知世界的探索，從問題情境出發(fā)，通過設(shè)定高階的學(xué)習(xí)目標(biāo)來激發(fā)高階思維，讓學(xué)生在問題解決的過程中逐步形成高階思維，實(shí)現(xiàn)學(xué)生高階思維能力的培養(yǎng)，這也很好地體現(xiàn)了創(chuàng)客的精神實(shí)質(zhì)。筆者提出的面向高階思維能力培養(yǎng)的創(chuàng)客教育教學(xué)模式如下頁圖所示，整個教學(xué)流程分為四個主要步驟：提出問題，明確任務(wù)——猜想假設(shè)，實(shí)驗(yàn)探究——交流評價，解決問題——總結(jié)反思，拓展應(yīng)用。

1.提出問題，明確任務(wù)

通過生活中真實(shí)情境的問題激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的參與熱情，這是發(fā)展學(xué)生高階思維的關(guān)鍵。在真實(shí)情境中獲得的知識，能夠有效地遷移、轉(zhuǎn)化，更易于學(xué)生高階思維的培養(yǎng)。

2.猜想假設(shè)，實(shí)驗(yàn)探究

讓學(xué)生自主提出猜想假設(shè)，提供學(xué)習(xí)資源，組織學(xué)生開展問題探究式學(xué)習(xí)，探究的過程是學(xué)生自我構(gòu)思、實(shí)踐探究、創(chuàng)造性地解決問題的過程，是培養(yǎng)學(xué)生想象力、創(chuàng)造力、高階思維能力的有效手段。

3.交流評價，解決問題

通過交流評價，突出學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，這樣既可以激發(fā)學(xué)生主動參與的熱情，活躍課堂氣氛，又有利于學(xué)生整合學(xué)習(xí)資源，解決探究過程中產(chǎn)生的問題，培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)的精神、虛心學(xué)習(xí)的態(tài)度、誠懇友善的道德品質(zhì)。

4.總結(jié)反思，拓展應(yīng)用

通過總結(jié)反思，全面概括本節(jié)課學(xué)習(xí)要點(diǎn)、探究思路等重難點(diǎn)內(nèi)容，鞏固教學(xué)效果。通過拓展應(yīng)用，開拓學(xué)生思路，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)意靈感，讓學(xué)生能夠在后續(xù)自行創(chuàng)意發(fā)明中有更多可用素材資源，并對發(fā)展學(xué)生高階思維能力有較好的內(nèi)驅(qū)作用。

● “運(yùn)動傳感器+組合發(fā)明”教學(xué)設(shè)計

“運(yùn)動傳感器+組合發(fā)明”一課選自筆者所在學(xué)校創(chuàng)客教育的校本課程，主要是通過慧編程軟件結(jié)合光環(huán)板智能硬件，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)基本的電子創(chuàng)作，體驗(yàn)人工智能的應(yīng)用實(shí)例，對引入人工智能創(chuàng)作、過渡到Python純文本語言的學(xué)習(xí)具有至關(guān)重要的作用。筆者應(yīng)用面向高階思維能力培養(yǎng)的問題探究式創(chuàng)客教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)設(shè)計。教學(xué)目標(biāo)是認(rèn)識光環(huán)板的運(yùn)動傳感器，掌握運(yùn)動傳感器的功能和使用方法。在高階思維能力層面主要是結(jié)合LED燈和生活中的常見物品進(jìn)行組合發(fā)明。教學(xué)過程如下。

1.提出問題，明確任務(wù)

教師展示運(yùn)動手環(huán)圖片及其功能描述，讓學(xué)生借助已有知識并聯(lián)系生活實(shí)際進(jìn)行思考和討論，分析并總結(jié)運(yùn)動手環(huán)的計步原理。通過運(yùn)動手環(huán)的計步原理，引入光環(huán)板中的運(yùn)動傳感器，揭開被層層外殼保護(hù)的運(yùn)動傳感器芯片的神秘面紗，讓學(xué)生直觀地看到“光環(huán)板”上運(yùn)動傳感器的外觀、大小，有利于學(xué)生對傳感器有更加客觀的認(rèn)知，為后續(xù)綜合運(yùn)用做好鋪墊。

2.猜想假設(shè)，實(shí)驗(yàn)探究

（1）展示“炫彩手環(huán)”燈光效果，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考。學(xué)生通過觀察燈光效果，自主提出探究目標(biāo)——為什么燈光能夠隨著教師手的移動改變顏色？教師指導(dǎo)學(xué)生觀察“光環(huán)板上的小箭頭”，猜想其作用，并通過后續(xù)程序編寫得到驗(yàn)證。同時，給予一定的知識補(bǔ)充——向左傾斜命令的模塊，讓學(xué)生通過編寫程序完成探究目標(biāo)任務(wù)，探究過程中需綜合前序知識中已習(xí)得的“如果…那么”分支結(jié)構(gòu)的單組使用方法，并將之延伸為多組“如果…那么”分支結(jié)構(gòu)組合使用方法。學(xué)生互相展示自己完成的“炫彩手環(huán)”的實(shí)物效果，相互評價優(yōu)缺點(diǎn)并加以改進(jìn)。通過以上教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置培養(yǎng)學(xué)生分析、綜合、評價能力。

（2）探究“光環(huán)板被搖晃”模塊位置及功能并完成程序。實(shí)物展示“耐力手環(huán)1.0”燈光效果，學(xué)生通過觀察教師動作及光環(huán)板反饋的燈管效果，分析“動作-效果”之間的關(guān)系，提出探究目標(biāo)：“光環(huán)板的燈光效果和動靜之間存在什么關(guān)系？怎么通過動一動變換燈光效果？”教師展示“耐力手環(huán)2.0”燈光效果，請學(xué)生比較異同，并說出“耐力手環(huán)2.0”的優(yōu)勢及程序的改進(jìn)方法，培養(yǎng)學(xué)生評價能力。學(xué)生自學(xué)微課“光環(huán)板的搖晃強(qiáng)度”，探究“耐力手環(huán)2.0”的制作過程。搖晃強(qiáng)度數(shù)值為未知，須由學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)及數(shù)學(xué)取值范圍知識自主嘗試得出恰當(dāng)數(shù)值，培養(yǎng)學(xué)生綜合解決問題的能力。

（3）布置探究任務(wù)。小組合作設(shè)計“運(yùn)動傳感器+”創(chuàng)意作品，教師給學(xué)生提供靈感來源：①解決生活中的問題;②趣味互動玩具;③拓展課堂案例;④其他功能手環(huán)。同時，按小組提供綁帶、KT板、膠水、剪刀、馬克筆、卡紙等創(chuàng)客常用工具。此部分設(shè)計主要培養(yǎng)學(xué)生綜合能力，由學(xué)生自主創(chuàng)設(shè)目標(biāo)（作品），根據(jù)現(xiàn)有材料設(shè)計作品功能、外觀到程序編寫，這一過程重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

3.交流評價，解決問題

組織學(xué)生按范例分享作品。將作品拍照分享到組合發(fā)明任務(wù)分享圈，欣賞其他同學(xué)的作品，根據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)在分享圈點(diǎn)贊評論。評價標(biāo)準(zhǔn)：創(chuàng)新性、趣味性、實(shí)用性。分享陳述范例：①作品名稱是什么？②作品想實(shí)現(xiàn)什么功能？③作品效果展示和講解。通過小組合作分享，提升學(xué)生自我認(rèn)知水平，培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)能力、合作意識、團(tuán)隊精神。設(shè)立評價標(biāo)準(zhǔn)和陳述范例便于統(tǒng)一評價口徑，有利于評價在有指導(dǎo)的情境下開展，讓學(xué)生在開展評價的同時也能掌握評價的方法，讓接受評價的學(xué)生也能快速從評價中獲知自己小組作品的優(yōu)缺點(diǎn)。做到有的放矢的評價，發(fā)展學(xué)生評價能力。

4.總結(jié)反思，拓展運(yùn)用

（1）總結(jié)本課重難點(diǎn)。按知識、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評價六個層次總結(jié)本課內(nèi)容，鞏固教育教學(xué)成果。

（2）拓展運(yùn)用。光環(huán)板制作計步器。光環(huán)板的運(yùn)動傳感器能夠記錄X、Y、Z軸的加速度數(shù)值，通過這三個數(shù)值和內(nèi)置計時器，可以完成計步器的創(chuàng)作。加速度概念是學(xué)生高一年級學(xué)習(xí)的內(nèi)容，在此不做深入的講解，通過拓展讓學(xué)生對未知知識產(chǎn)生興趣，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的動力。

● 應(yīng)用效果

本課采用的探究式創(chuàng)客教學(xué)模式充分激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生主動參與度高。階段性探究任務(wù)實(shí)現(xiàn)完成度100%，體現(xiàn)了本課知識性目標(biāo)落實(shí)到位。學(xué)生課堂內(nèi)作品完成度較高，體現(xiàn)了教學(xué)設(shè)計中對學(xué)生分析能力培養(yǎng)落實(shí)到位，同時作品具備一定的創(chuàng)新性，各個小組均有不同類型作品產(chǎn)出，體現(xiàn)了綜合能力培養(yǎng)層面有成效。學(xué)生互評參與度較好，評價客觀、公正、深入，體現(xiàn)了評價能力得到發(fā)展。本課對思維能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有明顯效果。課堂落實(shí)高階思維能力培養(yǎng)的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)效果良好。

● 結(jié)束語

在創(chuàng)客教育中應(yīng)用面向高階思維能力的培養(yǎng)的問題探究教學(xué)模式，契合了創(chuàng)客教學(xué)對創(chuàng)新能力的培養(yǎng)需要。問題是創(chuàng)新的根源，培養(yǎng)學(xué)生會提出問題、會解決問題的能力才能更好地在創(chuàng)客教學(xué)中落實(shí)分析、綜合、評價的高階思維能力的培養(yǎng)。教師也需要注意，應(yīng)設(shè)置有針對性、符合真實(shí)情境的問題，避免設(shè)置的問題空洞，脫離實(shí)際，導(dǎo)致無法激發(fā)學(xué)生探究的興趣。