創新能力培養的學理機制與4C教學模式建構

鐘柏昌 劉曉凡

摘要：學生創新能力的培養于國家發展、社會繁榮和個體成長均具有重要意義。然而，當前功利化的教育環境并不利于學生創新能力的培養，集中體現為“窄口徑”與“高要求”之間的矛盾突出。學生創新能力的培養應以大概念、聚類思想、深度學習和歸納思維等為理論基礎，其學理機制體現在：大概念是居于課程核心位置的抽象概念，是支撐創新能力的基石;聚類思想強調解決某一類問題的過程和方法，為大概念提取奠定扎實基礎，旨在實現學習的遷移應用;深度學習是形成專家知識結構的關鍵，有助于創新能力的提升;歸納思維是引導學生從聚類學習走向深度學習的關鍵，旨在促使學生在思維訓練中完成概念提取與內化。在該學理機制的指導下，面向創新能力培養的教學模式應以大概念為基石，由“聚類教學（C1）→概念提取（C2）→關聯內化（C3）→遷移創新（C4）”四個層層遞進的環節推進，最終指向創新能力培養，即所謂4C教學模式（或金字塔模型）。該模式有助于學生在“情境化→去情境化→情境化”的學習階梯中不斷提升自身的創新能力，在其實施過程中應該特別注意課程內容重組、教學過程重構以及教學評估革新等方面的復雜性帶給教師的挑戰。

關鍵詞：創新能力培養;4C教學模式;大概念;聚類思想;歸納思維;深度學習

中圖分類號：G434? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：1009-5195（2021）04-0020-13? doi10.3969/j.issn.1009-5195.2021.04.003

基金項目：2021年度華南師范大學哲學社會科學重大培育項目“促進學生創新能力培養的跨學科教育模式研究”（ZDPY2104）。

作者簡介：鐘柏昌，博士，教授，博士生導師，華南師范大學教育信息技術學院（廣東廣州 510631）;劉曉凡，碩士研究生，華南師范大學教育信息技術學院（廣東廣州 510631）。

一、創新能力培養的時代價值

“創新能力”作為21世紀人才所應具備的關鍵特征，受到世界各國高度關注。美國“21世紀技能聯盟”提出指向21世紀不可或缺的三套技能包括學習與創新技能、數字素養技能和職業與生活技能（賀巍等，2011）。《中國學生發展核心素養總體框架》中將實踐創新納為6項核心素養之一，旨在培養學生在日常活動、問題解決、適應挑戰等方面的實踐能力和創新意識（林崇德，2016）。此外，聯合國教科文組織（UNESCO）發布的《全民教育全球監測報告》、歐盟的“八大核心素養”、澳大利亞的《墨爾本宣言》以及日本的“21世紀型能力”，無一不重視學習者的創新能力培養（胡小勇等，2018）。

面對信息時代和知識社會的挑戰，世界各國紛紛把科技創新和創新人才培養提升到國家戰略層面。例如，日本陸續出臺了5期《科學技術基本計劃》;美國先后發布了《科學與國家利益》和《技術與國家利益》兩份報告;德國聯邦政府和各州批準了“頂尖科研資助項目”以及《研究和創新協定》（林崇德，2018）。這些發達國家都力求通過實施創新發展戰略來提升國家綜合實力。作為發展中國家，我國也在頂層設計層面做了很多部署。例如，中共中央、國務院于2016年5月印發《國家創新驅動發展戰略綱要》，提出要讓創新成為引領發展的第一動力，要推動教育創新，改革人才培養模式，把科學精神、創新思維、創造能力和社會責任感的培養貫穿教育全過程;2017年國務院印發的《國家教育事業發展“十三五”規劃》再次明確指出，培養學生創新創業精神與能力，要從中小學做起，注重激發學生學習興趣、科學興趣和創新意識，加強科學方法的訓練，逐步培養學生邏輯思維與辯證思維的能力;2019年中共中央、國務院印發《中國教育現代化2035》，強調要創新人才培養方式，推行啟發式、探究式、參與式、合作式等教學方式以及走班制、選課制等教學組織模式，培養學生創新精神與實踐能力;2020年中共中央發布的《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》，提出要激發人才創新活力，加強創新型、應用型、技能型人才培養。

然而，在當前以應試教育為主流的環境中，泛功利化的思想使課堂變成了“容器式”教學，不利于學生創新能力的培養（李森等，2008）。隨著教學改革的開展，課堂教學出現了不少新的組織形式，但絕大多數的課堂并沒有發生深層次的實質變化。如何培養適應時代發展的創新型人才，支撐創新時代的變革，是教育界面對的重大挑戰，需要開展持續的探索。對此，有學者提出要從改革教學模式入手，形成有利于學生創新精神和創新能力養成的教學模式（劉學忠，2008）。在此背景下，本文嘗試在聚類教學、大概念、深度學習等教育理念指導下，構建面向中小學生創新能力培養的教學模式，以促進創新人才的培養。

二、創新能力的內涵辨析及其培養模式

1.創新能力的內涵

由于理論依據、判斷標準、研究方法和重點的差異，國外學者采用不同方式來界定創新能力的概念內涵。早在20世紀50年代，吉爾福特（Guilford）在《美國心理學家》雜志發表《創造力》一文，從此開創了學界長達70年關于創造力的研究。吉爾福特認為創造性思維的主要表現就是發散性思維，并將創造性思維劃分為三大范疇：流暢性（Fluency），即想法的多樣性，方法靈活，反應迅速;變通性（Flexibility），即思維活躍，觸類旁通，不受定勢影響;原創性（Originality），即創造出不尋常、全新、獨特構想的能力（Guilford，1950）。可以說，吉爾福特的這篇論文奠定了學界關于創造力研究的基礎。隨后，托蘭斯（Torrance）在吉爾福特的發散性思維理論基礎上，增加了敏感性（Sensitivity）的特征。他認為，創造力是一種過程，首先需要察覺問題、缺陷、不和諧因素等，進而找出癥結，在尋求解決方案的過程中，作出假設或推測，并通過試驗驗證或修正假設，最終公布結果（Torrance，1990）。此后，流暢性、變通性、原創性、敏感性這四大特征成為創造力界定和測量的基本依據。此外，由于創造過程的觀察和個人特征的評價極具復雜性，相比之下，產品導向的評價方式更具直接性（Amabile，1982）。因此，阿瑪貝爾（Amabile）認為創造力是對一項開放性任務作出新穎而恰當的反應，進而形成產品或解決方案的能力（Amabile，2011）。

我國的創新教育是在創造教育的基礎上提出的。陶行知先生是創造教育的倡導者，他認為創造是教育之本，是一個民族生生不息的活力，是一個民族文化中的精髓（熊賢君，1999）。20世紀90年代以前，研究者大多研究“創造”，而極少涉及“創新”。1998年5月，時任國家主席江澤民在北京大學百年校慶上提出關于“一個國家的發展關鍵在于創新”的著名講話，由此“創新”問題受到廣泛重視，“創新”研究迅速形成一股潮流。隨后，1999年6月召開的第三次全國教育工作會議正式提出“創新教育”一詞，此次會議通過并頒布的《中共中央國務院關于深化教育改革，全面推進素質教育的決定》強調培養學生創新精神和實踐能力。進入新世紀以來，能否培養出大批具有知識創新和技術創新精神的人才被視為提升國家綜合國力、實現科技創新的關鍵要點（王磊，1999）。整體而言，我國對創新能力的關注也是隨著科學技術進步對經濟和社會發展的巨大推動而不斷發展的。

國內亦有諸多學者針對創新能力的概念和內涵開展了研究，主要涵蓋創造性的過程、創造性的產品、創造性的個人、創造性的環境、創造性的思維品質等5個方面。相比國外，國內有關創新能力的研究主要圍繞上述5個方面中的某個或某幾個側面展開。例如，何克抗教授團隊將“創造性過程”“創造性產品”和“創造性個性特征”結合起來，將中小學生的創新能力定義為：在學習學科知識、解決學習和社會生活實踐的問題過程中，力圖以新穎和獨特的方式明確要解決的問題空間、獲取信息、分析加工和轉換信息、儲存信息、應用和監控調節信息，從而達到產生或可能產生出某種具有社會和個人價值的成果，并加以傳遞、展示、評價和反思提升這些信息的智能品質（李文光等，2002）。又如，胡衛平將“創造性品質”與“創造性過程”“創造性產品”相結合提出了青少年科學創造力的結構模型。其中，創造性的過程包括“想象”和“思維”兩個因子，創造性的品質包含“流暢性”“靈活性”和“獨創性”三個因子，創造性的產品包含“技術產品”“科學知識”“科學現象”和“科學問題”四個因子（胡衛平，2003）。

盡管目前對創新能力的定義眾說紛紜，但越來越多的學者主張從“結果”和“過程”的雙重導向來看待創新能力的表現形式，即強調創新能力不僅僅表現為產生了新穎且有價值的結果，也表現為個體投入到那些以產生創新性成果為目的的活動（Drazin et al.，1999）。此外，研究者們對創新性產品特征的描述逐步趨同，即強調新穎性、獨特性與價值性（周志鳳等，2000）。概言之，對于創新行為表達輸出的描述，既可以側重表達輸出的結果，即創新性產品（Rhodes，1961）;也可以側重表達輸出所具備的特點，即流暢性、靈活性和獨創性等特征品質（Torrance，1990）;還可以側重表達輸出的過程，即通過怎樣的途徑生成創新性產品（Amabile，1983）。

通過分析以上學者對創新能力的內涵描述，我們還發現“創新”與“創造”的混用現象。因此，在正式界定創新能力前，有必要對這兩組概念予以說明。創造與創新分別指向創造或創新的行為與過程，而創造力和創新能力指向的是人具備創造或創新的內在素養。《現代漢語詞典》對“創造”的解釋是“想出新方法、建立新理論、做出新的成績或者東西”（中國社會科學院語言研究所詞典編輯室，2017）;對“創新”的定義是“作為動詞是拋開舊的，創造新的;作為名詞是創造性或者新意”（中國社會科學院語言研究所詞典編輯室，2017）。創造和創新作為人的主體行為，從詞性層面來看，兩者的區別在于，前者要求“首創前所未有之物”，而后者側重于革新。有研究者認為，創造主要涉及個體內部的認知過程，而創新主要代表個體在工作場所的社會化過程（Rank et al.，2004）。還有研究者認為，創造和創新有許多重疊和相似之處，不需要進行明確區分（林崇德，2009;Anderson et al.，2014）。本研究采用后一種觀點，即認同創造和創新在詞意上存在一定的區分，但“同”遠大于“異”，故可視作一組同義詞。創造力和創新能力的區分亦是如此。然而，因涉及不同學者觀點的引用，為行文方便，本文不得不根據語境的變化，混合使用這些術語，而在筆者個人觀點的描述上則主要采用“創新”“創新性”“創新能力”等術語。

基于此，本文較認可的觀點是將創新能力定義為：個體在學習科學知識、解決科學問題和科學創造活動中，根據一定目的，運用一切已知信息，產生出某種新穎、獨特、有社會或個人價值的產品的智力品質或能力（俞國良，1999）。顯然，這一定義將創造性的環境、創造性的過程、創造性的產品和創造性的個人四方面有機地結合起來，并強調創新能力是一種智力品質，即具有流暢性、靈活性和獨創性。這里的產品是指以某種形式存在的思維成果，它既可以是一種新概念、新理論，也可以是一項新技術、新產品、新服務。依此觀點，創新或創造的實質是對知識經驗進行高度概括并根據其聯系進行新的組合。思維概括性越高，知識系統性越強，減縮性越大，遷移性越靈活，注意力越集中，則創新性或創造力就越突出（林崇德，2009）。

2.創新能力培養模式

目前，國內外對創新能力培養的研究主要集中在評價方式、影響因素、阻礙因素及發展對策等方面。由于本文旨在構建一種面向創新能力培養的新型教學模式，故聚焦于創新能力培養模式的相關研究。經梳理發現，此類研究大致可以概括為三種視角，分別為傳統教學模式的革新視角、技術賦能的視角以及設計思維與課程融合的視角。

首先，諸多學者從傳統教學模式革新的角度提出了面向創新能力培養的策略或教學模式。例如，周月朗認為“特殊—一般”的歸納式教學模式與“具體形象—抽象邏輯”的兒童思維發展趨勢在本質上相契合，這不僅有助于中小學生從具體形象思維過渡為抽象邏輯思維，而且有助于創新能力的培養（周月朗，2006）。又如，劉學忠認為要從改革教學模式入手，實現由“占有”“單一”“專制”式的教學模式向“理解”“多元”“民主”式的教學模式轉變，才能促進學生創新精神和創新能力的形成（劉學忠，2008）。再如，姚承智等針對小學生的年齡特點與認知規律，創設了體現“提出問題—解決問題—遷移創新”的認識過程，以及“定向—內化—發展”的心理活動規律的“自探共研”教學模式（姚承智等，2001）。

其次，大數據、人工智能、5G網絡等信息技術的快速發展為學生創新能力培養提供了情境化、智能化的教學環境，一些學者從“技術賦能”的角度探索了創新能力的培養方式。例如，祝智庭團隊等針對當前學生創新能力培養過程中存在的問題，提出從物理空間設計、課程資源開發、師資隊伍培養等方面建設創新實驗室，以激發學生的創新意識，加強學生的創新思維，提高學生在真實情境中解決實際問題的創新技能（徐顯龍等，2015）。莫麗紅將科教融合理念貫穿于翻譯課程教學中，形成了基于無線網絡和移動設備的交互式翻譯移動教學模式，將最新科研成果動態融入課程教學，以培養學生的科研素養和創新思維（莫麗紅，2021）。顏榮芳等通過將數學軟件包等多媒體技術應用到數學建模教學中，引導學生反復分析和驗證模型，以確保算法的有效性，并通過多媒體技術的支持實現對模型的求解并提高學生的創新能力（顏榮芳等，2009）。

最后，也有諸多學者從設計視角出發，將設計思維或創造發明的理念、方法、模型引入課程以培養學生的創新能力。例如，胡小勇等結合設計思維的核心理念和操作流程，基于面向創造力培養的設計思維模型，提出設計思維在課堂教學、課程設計和學校教育中的三種應用路徑（胡小勇等，2018）。陳鵬等基于設計與創新的相互依存關系，將設計思維融入其他學科課程教學，指導學生以設計思維方法來完成實踐活動，促進學生創新能力的養成（陳鵬等，2021）。閆妮等以工程設計為主線，將發明創造型教學劃分為兩類：即以逆向工程思想為理論指導的“微創新”水平（模式）和以TRIZ①創新方法為理論指導的“原始創新”水平（模式），在“模仿—微創新—創新”的發展過程中逐步提高學生的發明創造水平，并強調在基礎教育階段應該關注以遷移創新為基本特征的微創新能力培養（閆妮等，2018）。為提升學生的科學精神和創新能力，李克東等提出跨學科學習活動5EX設計模型，將跨學科學習活動分為5個環節：即進入情境與提出問題、探究學習與數學應用、工程設計與技術制作、知識擴展與創意設計活動、多元評價與學習反思（李克東等，2019）。比較創新能力和設計思維，兩者確有較多共性，設計教育與創新能力的培育策略也較為接近，因此將設計思維融入創新人才培養有其合理性。

整體而言，已有研究所強調的“抽象與歸納”“理解性學習”“情境化教學”以及“遷移創新”為構建新的教學模式提供了一定的啟示。與此同時，現有研究也存在三方面的不足：其一，“窄口徑”與“高要求”的矛盾突出，體現在研究者試圖通過某一問題或產品的解決或制作過程，使學生獲得創新能力的快速提升，然而創新能力的培養過程極具復雜性與抽象性，“立竿見影”的想法不切實際。其二，知識提升缺乏層次性和結構性，體現在研究者過度強調問題解決過程的重復訓練，忽略思維的訓練和概念的提取，更談不上建立知識之間的關聯，創新能力的培養容易陷入低水平重復狀態。其三，大多數研究仍停留在從宏觀層面提出創新能力的培養策略，涉及微觀教學模式的實踐研究較少，且鮮有從教學內容重組、教學過程重塑等維度開展的深層次研究。因此，在面向創新能力培養的新型教學模式設計中，如何重組和設計教學內容和過程，以化解“窄口徑”與“高要求”的矛盾，并深化思維訓練和概念提取成為本文需要重點解決的問題。

三、創新能力培養的實質及其路徑

1.創新能力培養的實質

在西方哲學的影響下，“人的教育”已成為當今教育理論界普遍接受的一種教育哲學（薛曉陽，2006）。人的教育和課程強調的是對學生思想、人格、態度的培養。需要說明的是，此處所提“思想”并非簡單指思想品德之思想，而指特定課程中所包含的學科核心思想或思維方法（李藝等，2015）。素養導向的課堂變革更是如此，在前期研究中，筆者團隊認為“核心素養”的內涵可從三個層次來把握：較低抽象層次的“雙基層”，以基礎知識和基本技能為核心;較高抽象層次的“問題解決層”，以解決問題過程中所獲得的基本方法為核心;最高抽象層次的“學科思維層”，指在系統的學科學習中通過體驗、認識及內化等過程逐步形成的相對穩定的思考問題和解決問題的思維方法和價值觀，其實質是初步獲得學科特定的認識世界和改造世界的世界觀和方法論（李藝等，2015）。從知識與技能的習得，到問題解決能力的培養，再到學科思想和方法的內化，是一個完整和連貫的過程，從下到上是條件和基礎，從上到下是輻射和指引（鐘柏昌等，2018）。也就是說，一個獲得學科思維的人無疑具備了總攬下面兩個層次的能力，也意味著學習者習得了一種能夠像學科專家一樣深入思考問題所需要的能力。工業時代的教學強調教授已得出的“專家結論”。經分科挑選和濃縮，學科專家將這些專家結論整理編制成教材，再通過教師教授給學生，評價也主要以分數形式檢驗學生掌握專家結論的情況。至于這些專家結論對學生未來解決真實問題起了多大的作用，鮮有人關心。信息時代呼喚課堂轉型，在人工智能的挑戰下，社會對人的要求在不斷提高，需要人做人工智能做不到的事，而人工智能不具備的恰恰是以“創新”為核心特征的專家思維。因此，有學者指出素養導向的課堂轉型的重點正是從教授專家結論轉向培養以創新為特征的專家思維（劉徽，2020）。

創新是專家思維的核心特征，但對于“什么是創新”和“如何創新”，仍存在諸多疑惑。已有研究認為，專家思維的創新性得益于專家頭腦中的知識結構（約翰·D. 布蘭思福特等，2013）。

首先，大概念（Big Ideas）是專家思維的典型特征。“專家的知識是通過大概念來組織的，反映了專家對學科的理解深度”（約翰·D. 布蘭思福特等，2013）。有學者從廣義和狹義兩個層面來定義大概念（呂立杰，2020）：廣義的大概念強調使用若干居于課程核心位置的抽象概念或居于學科基本結構的核心概念來整合相關課程內容要素，形成有關聯的課程內容組塊;狹義的大概念同樣是出于課程結構化的目的，同時強調學生對核心概念本質的理解，特指對不同層級核心概念理解后的推論性表達。實際上，大概念有大小之分，相比大概念，小概念的適用范圍較小，比如，“蚯蚓能很好地適應在泥土中生活”就是小概念，與其對應的大概念則是“生物體需要經過很長時期的進化形成在特定條件下生存的功能”（溫·哈倫，2011）。當小概念與上位的大概念進行對接，它才能在聯結中隨著大概念的運用而被不斷激活，從而避免形成“惰性知識”（Inert Knowledge）。此外，從“具體—抽象”維度來看，大概念又可分為跨學科大概念和學科大概念，林恩·埃里克森（Lynn Erickson）等人稱之為宏觀概念和微觀概念（林恩·埃里克森等，2018）。層次越高的大概念，越為抽象，可輻射的范圍也越廣。跨學科大概念是不同學科領域、不同學段學科核心概念的綜合、聯結與再抽象，其層次一般比學科大概念高，也包含下位的學科大概念。圍繞大概念的教學就像“滾雪球”，不僅可以打通不同年段的內容，更為重要的是融通了學校教育和真實世界（劉徽，2020）。基于此，有學者指出，圍繞大概念的教學設計可以改變以往試圖覆蓋全面知識點的傳統教學設計，幫助學生形成以“創新”為核心特征的專家思維（呂立杰，2020）。大概念教學為新教學模式的構建提供了重要思路。

其次，以大概念為核心的專家知識結構具備兩個特征：有序性和關聯性（約翰·D. 布蘭思福特等，2013）。前者使專家更容易在新信息中選擇有價值且相關的部分并將其納入已有的認知結構中進行記憶并長久保存;而后者使專家能更深刻地理解知識的意義，在意義與關系的理解中清楚知識可使用的任何情境，即發生學習遷移。學習科學往往用遷移來描述創新的機制，而實現學習遷移是深度學習的發展指向（康淑敏，2016）。有別于以單純的知識獲取與記憶為核心的淺層學習，深度學習強調在理解學習的基礎上，學習者能夠批判性地學習新的思想和事實，再將它們融入原有的認知結構中并建立聯系，最終將已有的知識遷移到新情境中進行問題解決（何玲等，2005）。深度學習的重點就是要解決中國當前課堂教學中存在的形式化、淺表化、碎片化的問題，立足于推動以學生學習為中心、以學生核心素養培育為目標的教學改革，尤其指向學生創造性解決問題能力的提升（鄭葳等，2018）。由此可得，專家思維實質上是深度學習的發展結果，形成專家知識結構的關鍵在于深度學習。

2.深度學習促進創新能力培養的路徑要求

第一，深度學習是始于問題的教學（鐘啟泉，2021）。在深度學習中，學習者需圍繞問題，引出種種思考與解決方法，教師通過對學生知識習得的判斷及學習行為的預測，從而制定學習規則，并展開一系列旨在問題解決所需的知識與技能的探究活動。專家的思想觀念、思維方式不可能直接“教”給學生，大概念也不是一個看得見、摸得著的事實，而是基于事實、情境的抽象與推論。大概念需要分解成小概念，小概念要與事實、具體問題直接相連（呂立杰，2020）。因此，大概念必須要以具體問題為載體，讓學生在解決問題的過程中不斷深化對大概念的認識。在以知識點、工具為線索，以及以彼此獨立、互相缺少內在聯系的序列“活動”為線索的做法相繼遭到批判之后，在新課程改革浪潮的推動下，在普通高中信息技術課程標準的研制以及相關教材的開發過程中，筆者曾提出并貫徹了所謂以“工作”為主線的課程內容組織思路（鐘柏昌等，2004）。“工作”概念的引入可以“聚類”某些具有共同或者相似屬性的內容模塊，整合相關的知識、方法與過程，成為有利于信息技術課程內容體系建構的新方式。基于此，為解決當前存在的“窄口徑”與“高要求”的矛盾，我們引入工作主線中的“聚類”思想，即強調在每個教學活動中，都體現了某一類問題解決的過程和方法，目的在于使學生從若干“個”的學習遷移到“類”的學習（此處的遷移為“低通路遷移”），找出隱藏在“類”背后的某種一般性的內容（鐘柏昌等，2012）。實質上，不論是新知識的獲取還是原有知識的同化，人類學習的認知邏輯都慣于以“類”為依據進行加工、存儲和提取。學生從聚類中獲得一般的過程，非常容易引起自身的聯想、類比，具有較大的遷移效應。因此，教學活動的設計也理應體現這種邏輯，通過“聚類”某些具有共同或者相近屬性的內容模塊，對相關知識、方法與過程進行整合，幫助學生形成良好的認知結構，以便同化或順應新的知識。基于此，筆者曾以功能、目標、思想為依據分別設計了三種聚類模式，為基于聚類思想的教學活動設計奠定了基礎（鐘柏昌等，2012）。

第二，深度學習在于學習者自身能夠展開知識的“結構化”與“鏈接”，強調知識的獲得不是簡單的疊加和記憶，而是理解基礎上的知識整合與運用（稻垣忠，2019）。換言之，學習者不僅要知道、了解、明白知識，更要將所接觸的新知識與原有認知結構鏈接起來，加以原理化或概括化，從而生成知識與意義。已有學者指出，深度學習的目標在于實現知識的多維意義并習得高階思維能力（Biggs et al.，2014）。“歸納思維”和“演繹思維”被視為與創新有關的主要思維與能力（史寧中等，2007）。前者屬于一種從特殊至一般的推理，要求學習者在觀察的基礎上分析不同對象之間的異同，然后找出它們的內部聯系、共同特征和發展規律，進而得出一般結論。而后者是一種前提與結論之間具有必然性聯系的推理，具體來說是一種基于概念、按照規則、通過諸多例證進行的推理，因而是一種由一般到特殊的推理（史亮等，2011）。多年來，我國中小學教育慣于遵循演繹思維的訓練方式，即通過驗證已知結論的方式習得基礎知識與基本技能。然而，運用演繹方法培養起來的演繹思維只能驗證真理，而不能發現真理，只能進行模仿，而難以進行創新。與之相反，歸納教學則強調學習者在充分觀察、思考和理解的基礎上，從已知現象中尋找分類、對比和聯系，驗證可能為真的假設，并最終推導出真的結論（梁惠燕，2018）。針對當前“知識提升缺乏層次性和結構性”這一問題，“歸納思維”是引導學生從聚類學習走向深度學習的關鍵，促使學生在思維的訓練中完成對概念的提取與內化。只有完成知識內化，所提取的概念才能與學生主體認知結構中已有的知識建立起內在聯系，由此形成新的認知結構（頭腦里的知識結構）（Bereiter，1985）。這種認知結構越是有序和組織化，則其內化的知識就越便于提取和應用，所具有的遷移價值也就越高，從而更有利于提高學生解決問題的能力。概言之，歸納思維為實現深度學習提供了重要的認知條件。

第三，深度學習是一個理性探索的過程，要求學習者在對知識本身獲得深度理解的基礎上，力圖將它們遷移到不同的情境中，以解決現實問題并逐步形成創新能力。當學生知道在新情境中如何調適、修正并應用這些知識時，在他們能夠解釋信息、創建模型、解決問題、建立與其他概念和學科及真實情境的關聯從而形成理解世界的新方式時，才真正發生了有深度的學習（鄭葳等，2018）。事實上，遷移可分為不同的類型和層次，其數量和質量又可檢驗深度學習的效果。例如，按照任務的相似度可將其劃分為“低通路遷移”（Low-Road Transfer）與“高通路遷移”（High-Road Transfer）（Perkins et al.，1988）。前者常常是從“具體問題”到“具體問題”，依靠的是具體問題之間的相似性，即近遷移;而后者是創新能力培養的重要途徑，經歷了從“具體問題”到“抽象原理”再到“具體問題”的路徑，需要通過“抽象原理”來聯結不相似的具體問題，即遠遷移（Holyoak，1985）。其中，“抽象原理”正是通過記憶和回憶、辨識和提取、概括和關聯、說明和論證等理解性學習活動所構建的大概念，對實現高通路遷移起著重要作用（王磊，2016）。正因為這兩種遷移實現的路徑不同，因此相對應的學習方式也存在著本質區別，低通路遷移只是達成相似的“具體與具體”之間的簡單關聯，比如通過“刷題”讓學生熟悉各種題型;而高通路遷移則需通過理解不斷形成“具體與抽象”以及“抽象與抽象”交錯的復雜認知結構（劉徽，2020）。換言之，只有在理解的基礎上才有可能實現高通路遷移，達成創新，而“理解”的關鍵在于抽象原理的建立，即內化大概念。因此，個體需將所內化的概念性知識重新返回陌生情境中并解決與原任務極不相似的新問題，在高通路遷移的過程中獲得創新能力的提升。至此，深度學習才得以完成。

概言之，大概念是支撐創新能力的基石，也是面向創新能力培養的教學模式建構的基礎和靈魂。因此，面向創新能力培養的課程設計要點是將大概念作為課程內容的組織線索，即提供一個知識框架，這個框架當且應當是有結構、關聯的知識體系，是圍繞重要概念組織起來的。學生一旦擁有這樣的知識結構，當面臨新問題和新情境時就可以靈活提取并遷移應用。此外，專家知識既是抽象的，也是鮮活的，抽象指的是它有大概念的支持，鮮活指的是它既來自于具體情境，又能返回到具體情境中被應用（約翰·D.布蘭思福特等，2013）。簡言之，大概念的生成是“具體→抽象→具體”的循環過程，這與高通路遷移的路徑不謀而合。所謂“具體”，即與真實情境相聯系，與之相對的“抽象”則意味著與情境的脫離。因此，在面向創新能力培養的大概念教學中，學生的學習需從具體問題開始，在教師的引導下將事實性知識抽象、推論為較為一般的概括性知識，當學生將概括性知識再次應用于具體事實的時候，可幫助其達到深度理解并遷移應用，在“情境化→去情境化→情境化”的過程中逐漸深化看待世界的核心思想觀念與思維方式，最終完成深度學習并達到高通路遷移創新的教學目標。這一思路形成了我們構建新型教學模式的基本邏輯。

四、面向創新能力培養的新教學模式構建

基于以上思考，我們認為大概念、“深度學習”理念、歸納推理、“聚類”思想等四類思想可以為新教學模式的構建提供重要養分，它們不僅與學生創新能力的培養密切相關，而且有利于重組教學內容和教學流程，實現教學結構的重塑。其中，“聚類”思想有助于確定新模式的教學策略與設計思路，“深度學習”理念契合新模式培養創新能力的教育理念與價值追求，歸納推理則是從聚類學習走向深度學習的重要認知環節，而大概念作為一條主線貫穿于整個教學框架中為教學內容的重組提供了抓手和線索，也是幫助學生從深度學習中獲得遠遷移能力和創新能力的重要保障。

綜上，我們認為新教學模式下的學習是從一類問題情境（情境化）開始，經歷概念提取和關聯內化（去情境化），再通過遷移應用回到具體問題情境（情境化）的一個循環往復的學習階梯，直到所提取的概念超出課程標準要求，學習階梯才會終止循環。由此可以提煉出新教學模式的4個環節，分別是“聚類教學”（Clustering，C1）、“概念提取”（Conceptualizing，C2）、“關聯內化”（Correlating，C3）、“遷移應用”（Changing，C4），簡稱為4C教學模式。其中，“大概念”作為主線貫穿于4個環節中，通過“情境化→去情境化→情境化”的循環過程完成高通路遷移的路徑，最終指向創新能力的培養。事實上，這種具象和抽象的迭代互動蘊含了杜威所描述的歸納和演繹兩種思維，“歸納性運動是要發現能起聯結作用的基本信念，演繹性運動則是要檢驗這一基本信念能否統一解釋各分隔的細節，從而在此基礎上將它予以肯定或否定或修正”（約翰·杜威，2010）。學生先從多個具體問題中抽象出大概念（歸納），再將大概念運用于新的具體案例中（演繹），而每一次演繹都進一步加深了對大概念的理解。

大概念教學關注學生對核心概念的理解、獲得與應用，它一定是以學習者為中心的教學。但大概念教學在強調學生自主建構的同時，也強調教師的引導（呂立杰，2020）。因此在每一個階段都有對應的師生活動，如圖1所示。因形似金字塔，故也可將4C教學模式稱為“金字塔模型”。

圖1 面向創新能力培養的4C教學模式（金字塔模型）

1.聚類教學（C1）

奧蘇貝爾（Ausubel）認為，學生的認知結構是由教學內容的知識結構轉化而來的;好的知識結構可以簡化知識、產生新知，并促進知識的內化及運用（周天梅，2001）。因此，作為4C教學模式的起點，在聚類教學環節中，教學內容設計必須包含具有較高概括性、包容性和解釋力的基本概念和原理。事實上，這種具有較高概括性的基本概念和原理就是“大概念”。此外，不同于傳統教學中孤立、線性的知識傳授方式，聚類設計更加強調依據某種線索組合一系列教學內容，形成具有內在聯系、螺旋上升的教學框架，并據此循序漸進地開展教學（閆妮等，2016）。因此，在聚類教學這一環節中，教師首先要站在學科的高度，用具有概括性和本質性的理解對學習的事實性內容進行高站位、“高觀點”的審視，并依據知識間的內在聯系對學習材料進行系統有序的分類、整理與概括，使之結構合理化;然后在此基礎上選擇并分解核心概念（大概念），圍繞事實情境設計并呈現能夠表現所求學習成果的具體問題。聚類設計的目的是要求學生積極思考、主動運用，引導學生從挑選出來的有限的典型范例、問題或項目中，主動探索并發現隱藏在“類”背后的某種規律。這種解決一類相似問題的過程正是依循了低通路遷移的路徑。

2.概念提取（C2）

“概念提取”是創新能力培養的關鍵階段，也是4C教學模式的核心部分。聚類教學為學生提供了大量真實問題的解決經驗，為大概念的提取提供了多種可能。在此環節中，學生應在深層次理解的基礎上主動概括知識背后隱藏的本質性規律，將許多具有某些共同特征的事物，或將某種事物已分析出來的一般的、共同的屬性、特征結合起來，進而借助于一般原理和方法進行獨立學習。需要注意的是，大概念教學是一個有引導的自主建構過程。正如奧蘇貝爾所說，“機械學習不一定就是被動的，發現學習也可能在性質上是機械的。”（戴維·保羅·奧蘇貝爾，2018）發現法或講授法并不是有意義學習和機械學習的判斷依據，關鍵是講授的過程中是否通過案例和事實幫助學生建立知識的聯系，并引導概念的內化。同樣，發現法中也需要監控學生概念內化的過程，必要時刻可結合具體情況設計相應的學習支架，幫助學生加深對知識的體悟和理解，引導學生對各種個別事例和現象做出總結，理解某一類事物的普遍特征和一般規律，幫助學生自主完成學習任務，并從事實性知識走向概括性理解。否則，所謂的探究活動就可能只是熱鬧的活動，而不一定能體現學生學習的過程，也不一定能促進學生有價值的成長。

3.關聯內化（C3）

二十世紀八九十年代以來，探討學生在學習過程中如何進行知識建構以及如何促進學習者認知能力的逐步建構等問題成為有效教學的研究要點（Muijs et al.，2017）。知識內化理論（Internalization of Knowledge）則是詮釋有效教學研究的重要理論之一（Borich，1988）。在教學中，知識內化體現為教師通過一定的教學策略與方法，促使學生在認知活動中充分認識學習內容的結構、內涵與外延，并將其轉變成學生頭腦中的內部知識結構的過程（Kintsch et al.，1978）。同化與順應是知識內化的加工機制。所謂同化，就是指學習者用原有的認知結構來解釋新知識，即將新知識納入到原有的認知結構之中，同化只會引起認知結構的量變;而當原有認知結構不足以解釋新知識時，順應過程就會發生，即通過修正原有的認知結構或建立新的認知結構以適應新知識，進而導致認知結構發生質變。整體而言，同化和順應之間相互補充、同時存在，其結果促生了新認知結構，即知識內化（周天梅，2004）。主動加工是知識內化的先決條件（周天梅，2001）。在“關聯內化”這一環節中，學生必須積極主動地使新概念與舊概念及其原有認知結構之間發生相互作用，深入探究知識背后的思想方法，并以小組討論或辯論的方式不斷修正概念，對概念的取舍作出合理判斷，從而將抽象的概念賦予自己的認知與意義，在不斷同化和順應的過程中實現認知結構的變化和內化。在此過程中，教師也要采取多種手段和策略來維持學生主動加工的積極性。一方面，教師應適時提供學習支架以維持激發學生學習的動機;另一方面，教師應教會學生信息加工的策略，例如通過概念地圖等工具幫助學生對學習材料進行深入細致的分析、加工、理解與記憶。強烈的學習動機有助于學生選擇高效的加工策略，而高效加工策略的運用，也有利于學生在新舊知識之間建立內在聯系，兩者相輔相成，共同促進概念的關聯內化。

4.遷移應用（C4）

從心理學的角度來看，創新思維包含認知過程中的應用與遷移兩大環節（王艷廷等，2009）。應用是學生學習知識的目的。通過知識解決實際問題，既是對知識形成質量的一種考量，也是使學生加深理解并進一步形成新知和技能的重要手段。遷移是學生所學學科知識之間相互影響、互相啟迪，并由此產生創造力、形成創新思維的過程，因此遷移被視為知識轉化為能力的關鍵（王艷廷等，2009）。為此，學生必須通過實踐，把已學知識進行疊加、組合、反復加工、驗證以形成新知，并在新知形成的認識過程中不斷構建看待問題的新視角，從而形成新的思維習慣，這便是創新思維。

在“遷移應用”這一環節中，學生應主動調用多種知識經驗，進行復雜系統推理（包括遠聯系建立、批判性思考和創意設計），來解決陌生和高度不確定性問題并發現新知識和新方法（王磊，2016）。同時，反思對于大概念教學來說是很重要的環節，但其本身并不是一個階段而是貫穿于整個學習過程中。反思既能夠幫助學生更有效地掌握大概念，同時也能增強他們的元認知策略（何美婕等，2020）。元認知對人們的學習十分重要，正如戴維·比約克倫德（David F. Bjorklund）所說：“當學生不經常練習元認知策略，而使其成為學習過程中的自然組成部分時，他們在表現方面幾乎沒有益處”（何美婕等，2020）。因此，在大概念學習過程中，教師應提供即時反饋，引導學生對自己的探究過程、遷移效果進行反思評價，以幫助學生適時調整問題解決策略，促進高通路遷移結果的發生。

值得注意的是，學習遷移是一個發展的過程，需要不斷從問題或案例中提取、內化所學到的概念性知識，并對這些概念進行反復地、反思性地應用，才能達到“富有成效的遷移”（Kolodner，1993）。遷移應用并不意味著學習的終止，亦有可能是下一學習階梯的起點。在學生進行高通路遷移的過程中，也不排除一種情況：即通過對既有概念特征和案例的分析，學生能夠再次提取出與原概念相近的其他概念，即所謂“概念派生”（劉徽等，2020）。無論這類概念屬本學科概念，抑或跨學科概念，只要此類概念仍屬課程標準范疇，在此情況下，學生可進一步對這類“派生”概念進行新一輪提取、內化及應用。換言之，“聚類”學習的對象不僅指“一類問題中的同一概念”，還包括“同一案例中的一類概念”。

此外，理想狀態下的課堂教學，為避免有限案例中的大概念提取可能造成的理解偏差，教師需要補充并擴展更多的具體案例或實例，讓學生針對新的大概念（課程標準范圍內）展開新一輪的聚類學習，逐漸深化對大概念的認識。但此種學習循環的設計對教師專業能力的要求較高，在實際教學中開展的難度也較大，因此，此條設計路線雖具備必要性但缺乏可行性。

五、4C教學模式的案例詮釋

在面向創新能力培養的4C教學模式中，我們以聚類教學為起點，讓教師在學科大概念的視角下，設計出包括基本概念、定理、理論和應用在內的典型范例或問題，并將其進行歸類整理后呈現給學生。以字處理軟件中的“查找/替換”大概念為例，其教學內容組織形式如下：

基本問題：如何將文章中的關鍵詞“機器人”替換成“智能機器人”？

變式問題1：如何統計“智能機器人”出現的頻次？

變式問題2：如何突出顯示正文中所有的“智能機器人”關鍵詞？

變式問題3：如何將字號為小四或字體為楷體的文字統一調整為五號宋體？

變式問題4：在電子表格中快速統計某省參賽選手的數量？數據樣例見表1。

本案例設計了若干問題情境，其中，基本問題隱含了查找/替換的基本操作（查找和替換不同的文字），常規教學常常止步于此。而對于這種操作是否有一般性、如何靈活應用、如何解決實際問題則無暇顧及。然而，此案例又設計了一類隱含了查找/替換的基本操作原理的變式問題：通過變式問題1，讓學生學會利用查找/替換的統計功能（查找和替換相同的文字）解決簡單問題;通過變式問題2，讓學生學會利用查找/替換突出顯示關鍵詞（查找和替換相同的文字但文字的格式不同），以方便瀏覽;通過變式問題3，讓學生學會利用查找/替換將查找替換的內容改為文字格式（查找和替換的內容不是文字而是文字格式），以快速統一或修改文本風格;通過變式問題4，讓學生將字處理軟件中的查找/替換遷移到電子表格軟件當中，再次實現了一般性的提升。學生在經歷了一系列相似問題的解決過程后，需要在教師的指導下歸納這一類事物的普遍特征和一般規律，進行概念提取，如從“查找/替換”到“關鍵詞檢索”“格式查找”“特征信息提取”“批處理”等，從而真正實現從若干“個”的學習遷移到“類”的學習（此處的遷移指“低通路遷移”）。當不斷提取出新概念時，教師還需要通過概念地圖等工具幫助學生建立新舊概念之間的聯系，鼓勵學生深入探究知識背后隱藏的思想方法，通過討論和辯論修正可能錯誤的概念并做出取舍，從而達到深度理解，改變原有認知結構。例如，通過變式問題2，學生可將查找/替換的“突顯”功能與搜索引擎的“快照”功能或瀏覽器的“查找”功能形成關聯并理解其實際價值;通過變式問題3，學生由此可引申到某些辦公軟件（如Office2007版PowerPoint）增加的替換字體功能，以表達社會需求與技術進步之間的關系，并可以進一步引申到替換字體功能與PowerPoint母版功能的異同。總之，在解決以上一類問題的過程中，通過概念提取與關聯內化，學生不斷理解并深化查找/替換的基本操作原理，如“特征編碼與匹配”“循環處理”等。在此基礎上，個體便能將所習得的概念性知識遷移至與原學習情境極不相似的其他情境中。例如，完成以上學習環節后，教師可再次設計一個具體案例，讓學生對本班級某次期末測試的各科成績表格進行排序并統計每一分數段的人數，學生將利用自身經提取關聯后的概念性、抽象性知識解釋和解決這一實際問題，進而達到遷移創新的目的（此處的遷移指“高通路遷移”）。同時，在本案例中，學有余力的學生極有可能會再次提取出學科領域內或跨學科（例如數學學科）的相關派生概念并展開新一輪的學習。

六、實施4C教學模式需正視的問題

英國學者溫·哈倫（Wynne Harlen）認為，大概念視角下的課堂教學首先要確立“課程內容—教學法—評測”的關聯體系，也就是說，三者要協調一致，才能將大概念真正貫徹到學習中去（溫·哈倫，2016）。鑒于4C教學模式以大概念為核心展開，該模式的實施同樣要遵循三者協調的原則，因而將不可避免的面臨如下幾個方面的問題。

1.教學內容重組的高難度與教師素養的不足

大概念教學的前提是教師自身必須對專家發現大概念的過程以及期間的困難進行深入透徹的研究，否則，教師的大概念教學將是無效的（宗德柱，2019）。它要求教師摒棄分科主義、課時主義，具備全面的知識儲備與融合教學的能力，提取合適的大概念并靈活組織課程內容，整合相關知識、原理、技能、活動等課程內容要素，形成有關聯的課程內容組塊。然而，對于大多數習慣于傳統教學模式的教學者，由于教學素養不足，在聚類設計環節中往往會遇到以下難題：首先，如何選擇具有思維深度的概念性知識？若仍停留于基礎性概念的講述，則不能引發學生的深層次加工與思考，所獲得的知識結構仍將是斷裂與破碎的，大概念教學的價值也無法從中得以體現。其次，如何將大概念有序和均勻地隱藏在一類問題中？如前文所述，大概念必須要依附于具體問題中，學生必須在問題解決的過程中形成和掌握大概念。然而，在此過程中，教師需依據自身知識儲備與教學經驗來判斷和推理各概念間的難度差異與邏輯關系，在此基礎上思考問題的最佳設計思路與組織方式。因此，未來的研究亟需關注聚類教學的內容重組策略及教師素養的提升路徑，以降低教師群體在聚類教學中的設計難度。另外，學科專家在進行教材修訂和考試命題時也應該側重考察學生對大概念的根本理解，而不應過多強調概念的細枝末節或設置一些刁鉆的邏輯陷阱。同時，專家命題時所反映的學科知識脈絡以及對跨學科知識的映射性思考，無疑對教師的教和學生的學都具有很好的導向作用。

2.教學過程的重塑與傳統教學思維的慣性

大概念學習不僅僅是對大概念本身的學習，更是對大概念形成過程中具體證據的獲得和邏輯推理方法的學習。正如溫·哈倫所言，“如果教學法并不與大概念的需求銜接，只是建議教學內容應該關注大概念是沒有用的。”（溫·哈倫，2016）大概念教學就是聯結的過程，這里既包括具體經驗與具體經驗的聯結，也包括具體經驗與抽象概念的聯結。大概念下的教學方式要適用于學生的年齡發展，幫助他們建立聯結以理解大概念。因此，教學流程應從簡單的大概念講授發展為大概念的歸納與演繹。例如，在去情境化環節（即概念提取與關聯內化環節），師生應該在對話中完成對大概念的提取、修正與內化;而在情境化環節中（即聚類教學與遷移創新環節），師生需利用自身的概念性知識共同提出假設并洞察證據鏈條間的關聯性和因果關系，通過層層論證形成對假設的驗證與解釋，以期最終解決實際問題（宗德柱，2019）。教學中充分的論證不是為了獲取事實，而是為了在新舊認知的交替中實現對大概念的理解。遺憾的是，當前“灌輸—模仿”式教學中的教師以高效傳遞知識為教育目的，以學生是否熟練掌握知識作為教育價值之所在，難以適應“對話—論證”式的課堂教學，學生也很難出現個性化的探究、差異性的理解與相互間的分享。在此背景下，大概念理念下的教學方式對于習慣于傳統教學方式的師生來說均是一次挑戰。

事實上，許多優秀教師無形之中使用的“體驗式教學”“問題單教學”“案例教學”等都具有大概念教學的雛形。藉此，專家學者應總結整理各類教學方法，取其精華并形成適用于各階段的大概念教學法。同時，師生之間的交流也必不可少。首先，師生間應該經常開展座談活動以方便教師基于學生的需求進行大概念教學設計的改進;其次，學生之間也應該加強合作，在對話中加深對概念的理解;此外，廣大教師間也應該經常開展以解決實踐問題為導向的大概念教學同課異構的研討活動，以研促教。

3.大概念教學下的評估具有復雜性

同反思一致，評價也貫穿于4C教學模式中的各個環節。大概念教學下的評估具有多元化特征，即不僅關注教師如何設計評估，也關心學生如何進行自我評估（劉徽，2019）;不僅關注過程性評價的證據收集，也關注總結性評價的成果產出。朱莉·斯特恩（Julie Stern）等圍繞學習這一中心環節，依據評估目的，將大概念教學中的評估分為三種：學習性評價（Assessment for Learning），目的是為學習的推進收集證據;學習的評價（Assessment of Learning），目的是對階段性學習成果進行總結;學習式評價（Assessment as Learning），其目的是為了讓學生在學習中學會評價（Stern et al.，2017）。

“學習性評價”和“學習的評價”均屬“對學習進行評價”。其中，前者屬于過程性評價，旨在對各環節中學生的學習證據進行評價，例如學習興趣、學習方法、價值取向、情感動態、認知風格等;而后者則屬于總結性評價，旨在對各環節中學生的階段性成果進行評價，例如聚類問題的解決情況、概念知識的內化效果及遷移應用的創新程度等。從遷移的價值來看，學生之所以很難利用學校所學去解決真實世界的問題，其中很大的原因在于真實世界的問題常常是劣構、多元、動態的，而學校中的問題情境常常是良構、單一、靜態的。與大概念的生活價值相呼應，無論是學習性評價，還是學習的評價，都強調要引入真實性任務，并且真實性任務的設計應符合世界的復雜性、滿足學生的興趣和經驗，并涵蓋解決問題的大概念（McTighe et al.，2020）。此外，不同于以往以低通路遷移為主的評價目標，圍繞大概念的單元整體教學關注的是高通路遷移，評價目標指向大概念的掌握情況。因此，為了準確評估學生在任務中的表現情況，評分量規的設計至關重要。如何設計多元、劣構、合適的真實性任務和與之匹配的評價量規也是研究者與教師需要站在學科本質的高度要探索的問題。

與前兩者不同，“學習式評價”屬于“對評價進行學習”。大概念教學強調不僅要學會評價他人，更關鍵的是要學會評價自我。自我評價的核心是對認知的認知，即元認知，也是格蘭特·威金斯（Grant Wiggins）等人提出的理解的最高層次——自知。“一個人準確自我評估、自我調節的能力反映了他的理解力。”（格蘭特·威金斯等，2017）因此，在學習過程中，教師必須關注學習式評價，尤其要強調對大概念內化的自我評價，在自知的過程中判斷自身對概念的理解程度與應用效果。然而，在現實課堂中，由于學生的元認知水平參差不齊，自我評估的效果因人而異，進而可能導致“學習式評價”的價值差強人意。因此，為使教學效果得以精準測量，未來仍需圍繞大概念教學的評價策略、評價標準、評價方式等進一步開展研究。

總之，推進教育改革，培養具有創新能力的學習者是當前教育領域關注的焦點。我國的基礎教育改革貫穿著這樣一條清晰的邏輯：教育改革的核心環節是課程改革;課程改革的核心環節是課堂教學（鐘啟泉，2007）。因此，本文以課堂教學為起點，以深度學習、聚類思想、大概念、歸納思維等為理論指導，設計了面向創新能力培養的4C教學模式。在課程標準范圍內，學生在“情境化→去情境化→情境化”的學習階梯中不斷提升自身的遷移創新能力。此外，得益于大概念視角的廣泛性和包容性，4C教學模式將更適用于機器人教育、創客教育、人工智能教育、STEAM教育等跨學科教育。同時，課程內容的重組、教學過程的重構以及教學評估的革新是該模式實施過程中不可避免的挑戰，需要研究者與教學者在理論與實踐的雙向互動中開展持續探討。

注釋：

① TRIZ是俄文縮寫，對應的英文為Theory of Inventive Problem Solving，即“發明問題解決理論”。其主要研究人類開展發明創造、解決技術難題過程中所遵循的科學原理和法則，它是一種建立在技術系統進化規律基礎上的問題解決系統，包括各種理論、方法、工具和程序，同時也是一種創新能力培養的體系理論。

參考文獻：

[1][美]戴維·保羅·奧蘇貝爾（2018）.意義學習新論——獲得與保持知識的認知觀[M].毛偉.杭州：浙江教育出版社：7.

[2][美]格蘭特·威金斯，杰伊·麥克泰格（2017）.追求理解的教學設計（第二版）[M].閆寒冰，宋雪蓮，賴平.上海：華東師范大學出版社：114.

[3][美]林恩·埃里克森，洛伊斯·蘭寧（2018）.以概念為本的課程與教學：培養核心素養的絕佳實踐[M].魯效孔.上海：華東師范大學出版社：26.

[4][美]約翰·D.布蘭思福特等（2013）.人是如何學習的——大腦、心理、經驗及學校（擴展版）[M].程可拉，上海：華東師范大學出版社，27-33，45.

[5][美]約翰·杜威（2010）.我們如何思維[M].伍中友.北京：新華出版社：153.

[6][日]稻垣忠（2019）.教育的方法與技術[M].京都：北大路書房：111.

[7][英]溫·哈倫（2011）.科學教育的原則和大概念[M].韋鈺.北京：科學普及出版社：9.

[8][英]溫·哈倫（2016）.以大概念理念進行科學教育[M].韋鈺.北京：科學普及出版社：16.

[9]陳鵬，黃榮懷（2021）.設計教育的路徑及策略探析：創新人才培養的新視角[J].電化教育研究，42（3）：18-26.

[10]何玲，黎加厚（2005）.促進學生深度學習[J].現代教學，（5）：29-30.

[11]何美婕，劉徽，蔣昕昀（2020）.大概念教學應用階段的教學設計[J].上海教育，（11）：58-60.

[12]賀巍，盛群（2011）.邁向新平衡學習——美國21世紀學習框架解析[J].遠程教育雜志，29（6）：79-87.

[13]胡衛平（2003）.青少年科學創造力的發展與培養[M].北京：北京師范大學出版社.

[14]胡小勇，朱龍（2018）.面向創造力培養的設計思維模型與案例[J].現代遠程教育研究，（3）：75-82.

[15]康淑敏（2016）.基于學科素養培育的深度學習研究[J].教育研究，37（7）：111-118.

[16]李克東，李穎（2019）.STEM教育跨學科學習活動5EX設計模型[J].電化教育研究，40（4）：5-13.

[17]李森，楊正強（2008）.目前中小學生創新能力的培養阻礙與出路[J].天津市教科院學報，（1）：5-7.

[18]李文光，何志龍，何克抗（2002）.基于創新能力培養的教學設計理論與試驗探索[J].中國電化教育，（10）：12-18.

[19]李藝，鐘柏昌（2015）.談“核心素養”[J].教育研究，36（9）：17-23，63.

[20]梁惠燕（2018）.歸納法教學在高中通用技術課堂中的應用[J].教學與管理，（24）：113-115.

[21]林崇德（2009）.創新人才與教育創新研究[M].北京：經濟科學出版社.

[22]林崇德（2016）.中國學生發展核心素養：深入回答“立什么德、樹什么人”[J].人民教育，（19）：14-16.

[23]林崇德（2018）.創造性心理學[J].中國圖書評論，（3）：2.

[24]劉徽（2019）.大概念教學：讓學生像科學家一樣思考——讀《以大概念理念進行科學教育》[J].現代教學，（21）：77-79.

[25]劉徽（2020）.“大概念”視角下的單元整體教學構型——兼論素養導向的課堂變革[J].教育研究，41（6）：64-77.

[26]劉徽，程朗（2020）.大概念教學建構階段的活動設計[J].上海教育，（11）：48-57.

[27]劉學忠（2008）.大學生創新精神與創新能力的培養路徑[J].教育研究，（1）：103-105.

[28]呂立杰（2020）.大概念課程設計的內涵與實施[J].教育研究，41（10）：53-61.

[29]莫麗紅（2021）.科教融合理念下的交互式翻譯移動教學模式研究——培養創新思維和科研能力的有效途徑[J].中國高校科技，（Z1）：90-93.

[30]史亮，史寧中（2011）.日常課堂如何培養“歸納思維”[J].人民教育，（19）：37-39.

[31]史寧中，柳海民（2007）.素質教育的根本目的與實施路徑[J].教育研究，（8）：10-14，57.

[32]王磊（1999）.實施創新教育培養創新人才——訪中央教育科學研究所所長閻立欽教授[J].教育研究，（7）：3-7.

[33]王磊（2016）.學科能力構成及其表現研究——基于學習理解、應用實踐與遷移創新導向的多維整合模型[J].教育研究，37（9）：83-92，125.

[34]王艷廷，王錫朝，張惠娟（2009）.創新知識形成的心理三階段分析[J].河北師范大學學報（教育科學版），11（3）：83-87.

[35]熊賢君（1999）.陶行知創造教育思想探微[J].教育研究，（11）：53-57.

[36]徐顯龍，管玨琪，張巒等（2015）.面向創新能力培養的中小學創新實驗室建設與應用[J].電化教育研究，36（3）：70-76，106.

[37]薛曉陽（2006）.人的教育：一種社會哲學的考察[J].教育理論與實踐，（1）：1-5.

[38]閆妮，鐘柏昌（2018）.中小學機器人教育的核心理論研究——論發明創造型教學模式[J].電化教育研究，（4）：66-72.

[39]閆妮，鐘柏昌，管海蓉（2016）.基于核心素養的初中程序設計教材設計思路解析[J].中國信息技術教育，（12）：31-34.

[40]顏榮芳，張貴倉，李永祥（2009）.現代信息技術支持的數學建模創新教育[J].電化教育研究，（3）：98-100.

[41]姚承智，范永歲（2001）.“自探共研”課堂教學模式探索[J].教育研究，（2）：76-78.

[42]俞國良（1999）.創造力和創新能力[M].北京：華藝出版社.

[43]鄭葳，劉月霞（2018）.深度學習：基于核心素養的教學改進[J].教育研究，39（11）：56-60.

[44]中國社會科學院語言研究所詞典編輯室（2017）.《現代漢語詞典》（第7版）[M].北京：商務印書館：205，206.

[45]鐘柏昌，李藝（2012）.信息技術課程內容組織的三層架構[J].電化教育研究，33（5）：17-21，35.

[46]鐘柏昌，李藝（2018）.核心素養如何落地：從橫向分類到水平分層的轉向[J].華東師范大學學報（教育科學版），36（1）：55-63，161-162.

[47]鐘柏昌，李藝，魏婷（2004）.工作主線：信息技術課程體系建設的新進展[J].電化教育研究，（10）：26-29.

[48]鐘啟泉（2007）.“有效教學”研究的價值[J].教育研究，（6）：31-35.

[49]鐘啟泉（2021）.深度學習：課堂轉型的標識[J].全球教育展望，50（1）：14-33.

[50]周天梅（2001）.論知識內化教學——一個素質教育的關鍵問題[J].西南民族學院學報（哲學社會科學版），（8）：208-211，237.

[51]周天梅（2004）.知識內化的心理機制[J].江西社會科學，（7）：176-178.

[52]周月朗（2006）.青少年創造性思維教育——原理與策略[M].北京：電子科技大學出版社.

[53]周志鳳，李華倫（2000）.創造性人才的知識結構與能力素質[J].電化教育研究，（3）：10-12，48.

[54]宗德柱（2019）.大概念教學的意義、困境與實現路徑[J].當代教育科學，（5）：25-28，57.

[55]Amabile， T. M. （1982）. The Social Psychology of Creativity： A Consensual Assessment Technique[J]. Journal of Personality and Social Psychology， 43（5）：997-1013.

[56]Amabile， T. M. （1983）. The Social Psychology of Creativity： A Componential Conceptualization[J]. Journal of Personality and Social Psychology， 45（2）：357-377.

[57]Amabile， T. M. （2011）. Componential Theory of Creativity[M]. Boston， MA： Harvard Business School：538-559.

[58]Anderson， N.， Poto?nik， K.， & Zhou， J. （2014）. Innovation and Creativity in Organizations： A State-of-the-Science Review， Prospective Commentary， and Guiding Framework[J]. Journal of Management， 40（5）：1297-1333.

[59]Bereiter， G. （1985）. Toward a Solution of the Learning Paradox[J]. Review of Educational Research， 55（2）：201-226.

[60]Biggs， J. B.， & Collis， K. F. （2014）. Evaluating the Quality of Learning： The SOLO Taxonomy[M]. New York： Academic Press.

[61]Borich， G. D. （1988）. Effective Teaching Methods[M]. New Jersey： Pearson Education India.

[62]Drazin， R.， Glynn， M. A.， & Kazanjian， R. K. （1999）. Multilevel Theorizing about Creativity in Organizations： A Sensemaking Perspective[J]. Academy of Management Review， 24（2）：286-307.

[63]Guilford， J. P. （1950）. Creativity[J]. American Psychologist， 5（9）：444-454.

[64]Herman， J. L.， Webb， N. M.， & Zuniga， S. A. （2007）. Measurement Issues in the Alignment of Standards and Assessments[J]. Applied Measurement in Education， 20（1）：101-126.

[65]Holyoak， K. J. （1985）. The Pragmatics of Analogical Transfer[J]. Psychology of Learning and Motivation， （4）：59-87.

[66]Kintsch， W.， & Van Dijk， T. A. （1978）. Toward a Model of Text Comprehension and Production[J]. Psychological Review， 85（5）：363-394.

[67]Kolodner， J. L. （1993）. Case-Based Reasoning[M]. San Mateo， CA： Morgan Kaufmann.

[68]McTighe， J.， Doubet， K.， & Carbaugh， E. M. （2020）. Designing Authentic Performance Tasks and Projects： Tools for Meaningful Learning and Assessment[M]. Alexandria， Virginia： ASCD：29.

[69]Muijs， D.， & Reynolds， D. （2017）. Effective Teaching： Evidence and Practice （4th Edition）[M]. London： Sage.

[70]Perkins， D. N.， & Salomon， G. （1988）. Teaching for Transfer[J]. Educational Leadership， 46（1）：22-32.

[71]Rank， J.， Pace， V. L.， & Frese， M. （2004）. Three Avenues for Future Research on Creativity， Innovation， and Initiative[J]. Applied Psychology， 53（4）：518-528.

[72]Rhodes， M. （1961）. An Analysis of Creativity[J]. The Phi Delta Kappan， 42（7）：305-310.

[73]Stern， J.， Lauriault， N.， & Ferraro， K. （2017）. Tools for Teaching Conceptual Understanding， Elementary Harnessing Natural Curiosity for Learning that Transfers [M]. Corwin： SAGE Publications：127-128.

[74]Torrance， E. P. （1990）. Torrance Tests of Creative Thinking[M]. Benseville， IL： Scholastic Testing Service.

收稿日期 2021-05-07責任編輯 劉選

Theoretical Mechanism of Creativity Cultivation and Construction of 4C Teaching Mode

ZHONG Baichang， LIU Xiaofan

Abstract： The cultivation of students creativity is of great significance to the national development， the social prosperity and the individual growth. However， the utilitarian educational environment is not conducive to cultivating students creativity， which is especially reflected in the contradiction between “narrow caliber of cultivation” and “high requirement of cultivation”. Based on the theories of big ideas， clustering thought， deep learning and inductive thinking， the theoretical mechanism of creativity cultivation is figured out as follows. Firstly， big ideas are core abstractions of the curriculum， which are the keystones to arch creativity. Secondly， clustering thought emphasizes the process of solving a certain class of problems， which lays a solid foundation to extract big ideas. Thirdly， deep learning is the key to shaping an expert knowledge structure， which helps to improve creativity. Finally， inductive thinking is the approach to guiding students from clustering learning to deep learning， which aims to make students complete the extraction and internalization of big ideas. Therefore， a 4C teaching mode for cultivating creativity of primary and secondary school students through “Clustering （C1）—Conceptualizing （C2）—Correlating （C3）—Changing （C4）” should be established. Meanwhile， the restructuring of curriculum content， the refactoring of teaching process and the innovation of teaching evaluation are the inevitable challenges in the implementation of this model.

Keywords： Creativity Cultivation; 4C Teaching Mode; Big Ideas; Clustering Thought; Inductive Thinking; Deep Learning