以微創新驅動知識構建的課程教學設計

范 亮 楊 雨 濃

(重慶師范大學a.科研處；b.教務處,重慶 401331)

一、引言

“微創新”概念最早是由蘋果公司創辦人史蒂夫·喬布斯提出，“以客戶為中心、微小創新、持續改進、累積整合”是企業“微創新”理論的內核[1]。近年來，“微創新”理念逐漸受到各行業領域的關注。本文從教育和學習的角度認為，所謂微創新，就是在現有的知識水平下，通過觀察、學習和討論，發現任意大小的有別于已有認知的新知識或者新方法。它是一種單點式突破，從小處著眼，只要在課程教學環境下有一點感悟、特別的探究體會、新的思路和想法等，都屬于本文視域的微創新。課程教學環境為微創新提供了良好的支持環境，而微創新反過來為學習者的知識構建提供動力支持。學習→定位→知識結構變化→微創新→學習，是一個不斷循環的過程，在這個循環中實現了知識的積累和建構[2]，從而達成教學目標。課程教學中的知識網絡就是針對學習中的這個問題，在學習斷點上對學生進行指導，把斷點連接上，教學理論中一直追求的自主學習就發生了[3]，這為微創新引入課堂教學環節提供了可能。微創新能和學習形成良性互動，持續的微創新不僅促進學習，甚至還能形成較大的創新。本文嘗試將“微創新”引入教學實踐，探索以微創新驅動知識構建的課程教學設計在教育實踐中的可行性，培養學生的創新意識和創新思維能力。

二、以微創新驅動知識構建的理論模型

建構主義強調以學習者為中心，強調創造條件讓知識主動建構。微創新驅動知識構建模型就是把微創新作為產生知識建構的基本條件。野中郁次郎認為知識構建需要4個過程，分解開來就是知識的創造與整合、知識的加工與編碼、知識的轉移與擴散、知識的共享與交流[4]，經過這些知識活動，學習者就建構了新的知識結構[5]。若把這個理論遷移到以微創新為中心的知識構建活動，可以把以微創新驅動知識構建的理論模型分成2個層次。其一是微創新對知識結構的重構的作用過程，即通過微創新，學習者現有的知識儲備會因為創新過程而得到增強；微創新也會因為有創新需求而促進尋求新知識的需求；微創新過程會激發重新建立知識結構；微創新對新的知識結構的評價和改進有監督作用。第二個層次是通過微創新對知識結構的重構，形成各個狀態的知識的過程，即實現知識構建的過程。形成的知識元、知識網絡、知識重構和知識空間分別對應著知識在知識構建的不同階段的狀態，最終完成這個狀態的轉化，從而實現知識構建。這個模型概括起來如圖1所示。

圖1 以微創新驅動知識構建的理論模型

整個模型的關鍵在于微創新環境如何建立，如何發揮微創新在知識構建各個階段的作用。我們發現，如果以移動互聯網技術為支撐，以知識點為核心，以微內容為載體，提供交互式討論和知識網絡生成[6]為特點的課程教學恰好具備這個條件。如果能充分利用好新技術條件下的教學環境，則能較好地實現微創新對知識構建全程的促進作用。本模型的中心思想亦在于此，即以移動互聯網等新學習環境為基礎，在學習中融入微創新，讓微創新促進學習的進一步升華。

三、以微創新驅動知識構建的課程教學要素

以微創新驅動知識構建的課程教學設計以微創新為核心，以課程教學為載體，以網絡溝通工具(如QQ、微信、博客等)為輔助，構成學習者知識的加工與編碼、知識的創造與整合、知識的轉移與擴散、知識的共享與交流等構建知識的幾個關鍵環節。[7]學習是在知識網絡結構中一種關系和節點的重構和建立，將學習情景視野放在了網絡社會結構的變遷之中，學習是一個聯結的過程，而創新則是從現存知識中衍生新知識的活動。[8]隱性知識在創新活動中起關鍵作用，而創新的基礎和表達方式又是顯性知識。利用微創新構建知識的協作學習關鍵在于營造有利于微創新的環境。因此課程設計需要重點關注的要素就在于什么可以為微創新提供支持。

從圖2可以看出，教師發起課程教學并引導學習過程，具體實現學習由學生自主，這種環境強調了學習者的主體地位，利于培養學生的創造性思維，因為它從源頭上改變了知識灌輸為主型的傳統教學模式，教師和學生都是教學活動的主動者，還原了知識傳播與接受活動本源。[9]

圖2體現的是課程教學中支持微創新的要素，表現為四個方面：一是寬容的環境提供容忍錯誤和改正錯誤的機會，它直接提供了允許“試錯”這一微創新要素。二是基于移動互聯網絡的學習環境是一個開放的環境，它允許討論，允許發表和主體相關的“異見”，這方面直接促進了思維碰撞的效率，容易產生創新火花，并且基于這個火花使創新思想成燎原之勢。三是課程教學使知識貫通，讓知識聯想成為可能，因為它是一種有引導的交互式環境，同時課程教學還要求提供完善的知識結構網絡，通過這個環境，能讓學習者很容易了解新老知識的關系是什么，如何承前啟后，相互之間如何聯系，這直接促進了創新需要的知識系統化要求的實現。四是作為一種著眼于移動互聯網環境的教學模式，課程教學為學習者利用碎片化時間，記錄創新閃光點提供了條件，有利于培養良好的學習習慣，建構需要長期充分積累而形成的知識體系。[9-10]

圖2 課程教學中支持微創新的要素示意圖

四、以微創新驅動知識構建的教學設計

以微創新驅動知識構建的教學設計是以圖1所示的理論模型為依據，在某一課程的教學過程中對體現支持微創新的各項要素有序安排，確定合適教學方案的設想和計劃。主要包含教學準備和教學實施兩個階段的設計。在教學準備階段，首先要確定課程的主題和目標，也就是課程需要傳授的知識點和為了能構建這個知識點而設計的微創新目標；以此為核心，需要了解學習者現有的知識底蘊能為微創新提供多少知識儲備；然后根據情況進行分組，準備課程內容和微創新材料；最后設計教學過程中微創新的評價機制。在教學實施階段，根據微創新驅動知識構建的基本思想，這一階段的各個設計都需要圍繞“微創新的持續改進”而進行，其中包括教學評價活動和教學互動。實施階段由8個部分構成,依次為：情境導入、微創新目標設定、激活知識、創新活動、闡述與解釋、實踐、交流互動和總結反思。[10]

在學習過程中，學習者產生觀點很容易，而要把觀點轉換為微創新，持續性是關鍵，知識網絡是重點。所以，在實施階段的課程設計就必須在各個組成部分都以微創新的目標實現為出發點和終結點，這樣才能最終由微創新而驅動知識構建。個體觀點和集體觀點的改進是評價學生進步和集體知識狀態進步的標準。在課堂上，教師鼓勵學生勇于表達他們的觀點，通過協作不斷地改進觀點，并將觀點的持續改進作為他們的目標。[11]

在情境導入階段，需要設計的內容是情境創設，這個階段須注意情境集中，能使學生產生興趣；在微創新目標設定階段需要設計微創新目標，設計圍繞傳授知識點的持續改進過程，要注意目標明確、微小、集中；在激活知識階段，需要設計微創新目標和課程內容的聯系，注意聯想的引發和概念圖等相關工具的使用；在創新活動階段，需要設計新舊知識交互方式，注意學習者認知結構改進和重組；在闡述與解釋階段，需要設計聽、說、讀、寫、做等知識感知活動，要注意為微創新目標改進做準備；而總結與反思階段，需要設計間隔復習策略，注意總結的方式和反思對微創新目標持續改進的效果。通過這些設計思路和注意事項，教學過程的設計就能滿足用微創新來驅動學習者的知識構建。[12-13]

五、以微創新驅動知識構建的課程教學實踐

根據教學設計，需要在教學準備階段和教學實施階段分別解決教學目標重構、教學架構設計、知識網絡設計、教學過程設計等問題。本文以某高校 “C++程序設計”課程的教學實踐進行微創新驅動知識構建理論模型的實證分析。采用教育現場實驗法，選取了本科二年級92名本科生為研究對象，按照自然班分為2組。其中一組為對照組，即普通班，有45人，按照常規教學方式即“課堂講述—上機—完成作業”的流程完成教學任務；另一組為實驗組，即實驗班，有47人，以微創新為中心開展教學活動。兩組學生的人數、年齡、專業匹配，“C++程序設計”均為其專業課程，在課程教學活動開展前，都完成了計算機基本操作技能、C語言基礎和相應的編程訓練，且相應前期課程的考核成績差異不顯著，教學過程中兩組學生采用的教學大綱和教學內容相同。

(一)以微創新驅動“C++程序設計”知識構建的教學過程

在教學準備階段，首先要確定課程的主題和目標，也就是課程教學需要傳授的知識點和為了能構建這個知識點設計的微創新目標，以此為核心，需要弄清學習者現有的知識底蘊，了解其能為微創新提供多少知識儲備，然后根據情況進行分組，準備課程教學內容和微創新材料，最后就是設計教學過程中討論和微創新的評價機制。下面以教材第8章“類的概念理解”的教學過程為例，說明本文的教學設計方法在準備階段所做的各項工作(所用教材為清華大學出版社出版的錢能著《C++程序設計教程》第2版)。表1是準備工作的具體細節。

表1 準備階段需要做的各項工作

在教學實施階段，根據微創新驅動知識構建的基本思想，這一階段的各個設計圍繞“微創新的持續改進”而進行。實施階段共由5個部分構成：情境導入、明確理解微創新目標、創新活動、闡述與解釋、總結反思。相關教學過程及分析如表2所示。

在以微創新驅動知識構建的實施過程中，學生產生觀點很容易，而要把觀點轉換為微創新，則持續性是關鍵，知識網絡是重點。所以，在實施階段的課程教學設計就必須要在各個組成部分都以微創新的目標實現作為出發點和終結點，才能最終由微創新驅動知識構建。以上的教學過程正是以此為原則設計的。

表2 “類的概念理解”的教學過程及分析

經過表2的教學過程，學生在一個開放的、多樣的學習環境中獲取知識，并且通過自主探究學習的微創新構建了新的知識結構，設計了微創新作品，這些作品源于學生自己的學習生活，用規范的、面向對象的編程風格表達概念，有的學生還在后續的微創新持續改進過程中完全自主創作出了C++學生成績管理系統，取得了較好的教學效果。

(二)數據分析與效果評測

本研究使用了定性和定量的研究方法。定性研究主要通過對學生的訪談法了解其對以微創新驅動知識構建的課程教學方式的態度和看法；定量研究則主要通過分析普通班與實驗班學生的課堂注意力情況、課程學習興趣、學業成績情況、畢業論文選題與C++程序設計課程的關系，以及學生參與創新創業活動的情況等統計數據為主。

1.課堂注意力分析

為了考察微創新驅動知識構建的課程教學對學生專注力的影響，我們錄制了課程教學過程，采集了學生上課狀態的實時數據，并對相關視頻進行分析編碼，獲得了普通班和實驗班學生的注意力水平數據，如圖3所示。

從圖3可見，能在上課全程集中精力的學生人數，實驗班占比為68%，高于普通班的45%。而在30～40分鐘這個時間段能完全集中注意力的普通班學生比例為40%，實驗班為21%，其余時間段的對比數據大致類似。可見，融入微創新后的課堂能有效吸引學生的注意力，避免開小差的行為；在課程進行到20～30分鐘的時候，普通班和實驗班出現注意力不集中行為的學生較多，因為該時間段的課程學習進入了較為關鍵的知識構建階段，普通班學生開小差主要是因為課程講述重難點時，內容難于理解、枯燥乏味，而自制力弱或自學能力差的學生就容易走神；對于實驗班而言，該時間段正是創新活動開展的起始點，討論和基于網絡平臺的學習開始了，這時有些學生呆坐著，不學習。可見，以微創新構建知識的教學方式下，對“創新活動”這一教學過程的組織尤為重要，而這一點取決于課前學生對微創新問題的充分認識和準備，也取決于創新小組的明確分工和定位。

圖3 在上課時間段能完全集中注意力的時間對比

圖4 學生的課程學習興趣情況統計

2.學習興趣分析

能否調動學生的興趣是影響一門課程教學效果的關鍵因素。為此，當課程教學進行到一半的時候，我們對兩個班的同學進行了問卷調查，其中的問題“你喜歡C++程序設計課程嗎？”考察學生的課程興趣，4個選項分別是：非常感興趣、很感興趣、一般、不感興趣。調查發現，實驗班“非常感興趣”的人數多于普通班,具體數據請見圖4。可見，面對“C++程序設計”這門內容枯燥、學習難度較大的課程時，實驗班比普通班的學生在學習興趣方面有大幅提升。通過問卷調查后與學生的交流和分析，我們認為產生這種效果的原因主要在于課前學生的準備工作和課堂學生創造性的發揮，原本難于理解的概念和編程模式，通過學生自己的努力把要學的知識和技能“創新”出來了，成就感是學生學習興趣提升的重要影響因素。另外，本文的教學方式下創造了一個開放的環境，允許學生在課堂上使用多種交流工具，對“90后”大學生而言是比較喜歡和認可的模式。

3.學業成績分析

學業成績是對教學效果最直接的測量指標。本研究中兩個教學班所采用的評價方式相同，包含形成性成績和終結性成績，前者占比30%，后者占比70%。其中形成性成績包含出勤、作業和實驗報告，考察的是學生在學習過程中的投入和表現；終結性成績，采取卷面考試的形式，有理論和程序設計題，考題內容包含了教學大綱的大部分知識點，考察的是學生最終的學習收獲。使用T檢驗對兩個班的學業總成績、形成性成績和終結性成績進行了分析，發現實驗班在各類成績上均顯著高于普通班，且在形成性成績上兩個班的差異效應量最大。兩個班的各類成績見表3。

表3 普通班和實驗班學業成績的分析結果

進一步分析兩個班學業總成績的分布，發現兩個班的成績基本上呈正態分布，但是實驗班的分布靠近高分段，普通班的成績分布居中；實驗班的優良率(80分以上)為70.2%，高出普通班40%的優良率30.2個百分點，教學效果明顯優于普通班(見圖5)。

圖5 學業總成績對比

4.課程學習的長期效果分析

為了進一步考察以微創新為中心的課程教學在學生后期學習和發展中的影響，課程結束后的第二學年，本研究追蹤了學生的畢業選題和參與創新創業活動情況。

(1)畢業論文選題與本課程的關系分析

研究組調研了學校教務教學部門了解學生畢業論文選題與“C++程序設計”課程的關系。“選題為C++項目”指學生畢業論文是通過設計一個較大的用C++程序設計語言編寫的軟件項目來研究某個問題；“選題和C++有聯系”是指學生論文的研究問題和“C++程序設計”課程相關，例如研究面向對象編程或者是研究軟件建模方面的問題。通過分析學生畢業選題數據發現，實驗班的論文選題與本課程相關的人數為27人，占全班學生的比重為57%，相對于普通班的30%多出27個百分點。這說明通過微創新驅動知識構建的課程教學訓練，實驗班學生中有部分人形成了對課程內容的真正熱愛，同時由于在微創新學習過程中有作品，畢業論文也愿意繼續對已有成果進行深化研究。可見，經過微創新驅動課程的學習、訓練和教學內容能持續影響學生。

圖6 畢業選題數據對比

(2)創新創業情況分析

研究組從學生創新創業工作管理部門獲得了實驗班和普通班學生參與大學生創新創業大賽、參與各類科技創新比賽、入駐市級眾創空間平臺、入駐市級孵化器等參與創新創業活動的數據，其統計結果如圖7所示，實驗班參與創新創業的人數明顯多于普通班。進一步分析發現，通過以微創新為核心的課程教學，將創新創業教育融入教學實踐中，改變了傳統教學中注重知識傳授的方式，通過鼓勵學生主動探究和思考，設計和創造，有的學生參與教師科研項目，甚至開發了專利成果的創新型產品。學生的創新意識、創新精神、創新理論和能力在以微創新驅動知識構建的課程教學中得到了訓練和養成。另外，在以微創新為中心的教學活動中，一些學習成績好、動手能力強的同學做出了較好的創新作品，能形成示范效應和群體聚集效應，對周圍同學有積極的輻射效應和引領作用，提高了同學們的創新意識，正向影響較為明顯。

圖7 參與創新創業活動對比

(三)實踐操作中的注意事項

在持續一年多的研究中,本研究發現把微創新融入課程教學，讓學生自己構建知識結構的模式與傳統的學習方式不同,它不是依賴教師的講授與課本的學習,而是利用網絡平臺和數字化資源，教師、學生之間開展協商討論、合作學習，并通過對資源的收集利用、探究知識、發現知識、創造知識、展示知識等方式進行學習[10-14]，這種學習模式的運用需要注意以下幾個關鍵點。

首先，把微創新作為課程教學設計的驅動因素，其中心思想就是要在學習中融入創新，創新中啟發學習并為學習提供動力，因此，微創新驅動知識構建的首要問題就是讓學習和微創新互動起來。

第二，根據模型的構成，知識構建需要4個過程，即知識的創造與整合、知識的加工與編碼、知識的轉移與擴散、知識的共享與交流。4個階段的協作最終會形成知識創新，經過4個主體活動，學習者就建構了新的知識結構。這一流程是建構知識結構的關鍵所在，同時也是微創新驅動知識構建的課程教學設計的重點。

第三，課程教學設計首要核心是建立一個真誠的、能夠互相溝通的環境。重點是為學生呈現有利于表述知識、建立知識結構、促進微發現和微創新的知識網絡，遵照學科的知識結構特點和學習者的認知特點，為學習者學習提供的一種引導性服務。[15]學習者在學習某一個課程教學之前，首先對該學科知識網絡結構進行全局認識，確定自己原有的知識在本學科知識體系中的定位，并根據自我需求、興趣、能力等確定認知目標和認知途徑，然后開始具體的學習。[16]學習過程中隨著新知識的納入，結合課程教學環境，可以有一些小的體會，小的發現，小的問題的解決，微創新因而就產生了。

六、結論

開展大學生創新創業教育，是提升學生深層就業競爭力和綜合素質的重要途徑，是我國高等教育發展的必然趨勢。而微創新順應新時代對人才培養的要求，是培養創新思維和創業能力的有效助動力，在創新型人才培養過程中具有較強的可實施性，它鼓勵學生質疑、試錯、積累，鼓勵教師引領學生。本研究以微創新驅動知識構建的課程教學設計探索只是一個初步嘗試，還需要在實踐中不斷總結和改進，從而使微創新真正成為課程教學設計考慮的核心要素，推動學習者知識構建方式的不斷改進，通過持續創新、厚積薄發，實現由量變到質變的飛躍，最終培養學生的創新創業意識和能力。