課程育人、實踐創(chuàng)新，培育青少年原始科技創(chuàng)新力

張玲

【摘 要】義務教育課程方案和課程標準（2022年版），培根鑄魂奠基未來，將黨的教育方針具體化為課程應著力培養(yǎng)的學生核心素養(yǎng)，培育三有新人（有理想、有本領、有擔當）。作為國家課程的信息科技，承載著提升青少年數字素養(yǎng)和技能的重任，也關乎國家未來科技創(chuàng)新發(fā)展的事業(yè)。學科的“科學性”和“技術性”，使其在培養(yǎng)青少年原始創(chuàng)新精神等方面具有獨特的價值。本文從信息科技課程的育人價值、與創(chuàng)客教育的關系、提升學生創(chuàng)新精神和問題解決能力的方法論等方面分析其育人的獨特性。

【關鍵詞】信息科技課程與教學；創(chuàng)客教育；設計思維

【中圖分類號】G434? ?【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2023）04-014-04

聚焦核心素養(yǎng)，培育“三有新人”

習近平總書記多次強調，課程教材要發(fā)揮培根鑄魂、啟迪智慧的作用。2022年4月，教育部印發(fā)《義務教育課程方案和課程標準（2022年版）》，從培養(yǎng)目標上全面落實習近平總書記關于培養(yǎng)擔當民族復興大任時代新人的要求，結合義務教育性質及課程定位，從有理想、有本領、有擔當三個方面，明確義務教育階段時代新人培養(yǎng)的具體要求。各課程標準基于義務教育培養(yǎng)目標，將黨的教育方針具體化為本課程應著力培養(yǎng)的學生核心素養(yǎng)，體現正確價值觀、必備品格和關鍵能力的培養(yǎng)要求。

例如：信息科技課程作為義務教育階段的國家課程，旨在培養(yǎng)學生科學精神和科技倫理，提升自主可控意識，培育社會主義核心價值觀，樹立總體國家安全觀，提升國民數字素養(yǎng)與技能。從學科專業(yè)的角度，幫助青少年認識數字形式表達的信息及其應用中的科學原理、思維方法、處理過程和工程實踐，建立物理世界與數字世界的關聯，融入數字科學與技術的發(fā)展，利用數據和算法實現過程控制，維護個人數據隱私和社會數字安全，維護人與數字、人與算法、人與機器和社會協調發(fā)展。核心素養(yǎng)是課程育人價值的集中體現，是學生通過課程學習逐步形成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。信息科技課程的核心素養(yǎng)，主要包括信息意識、計算思維、數字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任。這四個方面相互支持、相互滲透，共同促進學生數字素養(yǎng)與技能的提升。

提升學生數字素養(yǎng)與技能關乎國家未來發(fā)展

中國的數字化轉型正在加速推進，數字技術逐步全面應用于中國經濟、社會等各領域建設并提供強大的驅動力，“數字中國”已經上升為國家戰(zhàn)略。習近平總書記強調指出：推動數字經濟健康發(fā)展事關國家發(fā)展大局，在全面推進數字化轉型的關鍵時期，提升全民數字素養(yǎng)與技能至關重要。

提升公民數字素養(yǎng)已經成為世界各國持續(xù)關注的重要問題。2018年，聯合國教科文組織發(fā)布了《數字素養(yǎng)全球框架》，旨在幫助世界各國加強數字素養(yǎng)教育質量監(jiān)測，有效利用研究成果改進學習，提升公民數字素養(yǎng)。2019年G20峰會上，各成員國將“公眾數字素養(yǎng)教育不足，影響創(chuàng)新的可持續(xù)發(fā)展”列為需要共同面對的重要議題。2020年9月，歐盟發(fā)布了《數字教育行動計劃（2021-2027年）》，提出數字教育、數字能力和數字素養(yǎng)三個核心概念，并以“提高數字技能和能力以實現數字化轉型”作為行動的戰(zhàn)略重點之一。歐盟在反思抗擊新冠肺炎疫情的經驗與教訓后，認為歐洲公民的數字素養(yǎng)整體無法跟上數字時代變革的需求，在2022年更新了歐洲公民數字素養(yǎng)框架，包括信息與數據、溝通與合作、數字內容制作、安全和問題解決五個領域。

《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》提出了“加快數字化發(fā)展，建設數字中國”的目標。中央網絡安全和信息化委員會發(fā)布了《提升全民數字素養(yǎng)與行動技能綱要》（以下簡稱綱要），強調“全民數字素養(yǎng)與技能日益成為國家競爭力和軟實力的關鍵指標”，計劃到2025年，“實現全民數字化適應力、勝任力、創(chuàng)造力顯著提升，全民數字素養(yǎng)與技能達到發(fā)達國家水平；數字素養(yǎng)與技能提升發(fā)展環(huán)境顯著優(yōu)化，基本形成渠道豐富、開放共享、優(yōu)質普惠的數字資源供給能力；初步建成全民終身數字學習體系，老年人、殘疾人等特殊群體數字技能穩(wěn)步提升，數字鴻溝加快彌合”。

黨的二十大報告將“推進教育數字化”寫入“辦好人民滿意的教育”部分，提出“推進教育數字化，建設全民終身學習的學習型社會、學習型大國”。2022年全國教育工作會議提出實施“教育數字化戰(zhàn)略行動”，要求加快教育數字化轉型和智能升級。

教育數字化轉型是一個綜合的、系統(tǒng)的、全方位的創(chuàng)新與變革過程，不僅直接關系到我國人才培養(yǎng)的質量，也深刻影響著整個社會的數字化轉型發(fā)展和國家的競爭優(yōu)勢。在推進教育數字化轉型過程中，其關鍵要素是行為主體的數字能力建設，必須從信息素養(yǎng)提升到數字素養(yǎng)乃至數字智能的水平，使得人人懂得利用數據與智能技術改進自己的工作、學習與生活。教育是面向未來的事業(yè)。學校是促進人的發(fā)展的主要場所，教育數字化轉型中“人的發(fā)展”不僅要關注教師和管理者的發(fā)展，更要重視學生的發(fā)展。從青少年抓起，在義務教育階段重視科學技術教育，尤其是信息科技教育，提升青少年的數字素養(yǎng)和技能，是義務教育應有的責任擔當，也是關乎國家未來科技發(fā)展的事業(yè)。

義務教育信息科技課程具有基礎性、實踐性和綜合性，為高中階段信息技術課程的學習奠定基礎。作為國家課程方案的頒布，讓信息科技課程有專業(yè)的“味道”，真正“專業(yè)”起來，學科基本知識與技能體系、學科解決問題方法體系和學科能力體系有了清晰的架構。依據核心素養(yǎng)和學段目標，按照學生的認知特征和信息科技課程的知識體系，圍繞數據、算法、網絡、信息處理、信息安全、人工智能六條邏輯主線，設計義務教育全學段內容模塊，組織課程內容，具體內容包括內容模塊和跨學科主題。

小學低年級注重生活體驗，在語文、道德與法治課程的學習中，學會“信息交流與分享”，保護“信息隱私與安全”，體驗“數字設備”。中高年級單獨設課，通過“在線學習與生活”“數據與編碼”“身邊的算法”“過程與控制”和“模擬小型系統(tǒng)”初步學習基本概念和基本原理，并體驗其應用。初中階段深化原理認識，探索利用信息科技手段解決問題的過程和方法，在“互聯網應用與創(chuàng)新”“物聯網實踐與探索”“人工智能與智慧社會”和“互聯智能設計”等學科和跨學科項目中提升學生的“數字素養(yǎng)和技能”。

1984年鄧小平同志提出：計算機的普及要從娃娃抓起。囿于國家經濟發(fā)展水平和中小學計算機教育的條件所限，中小學普及信息科技教育經歷近40年的發(fā)展，如今形成了完整的、系統(tǒng)的、科學的國家課程體系。面對ChatGPT等新一代人工智能技術帶來的挑戰(zhàn)，如何在教育、科技、人才的體系中，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、善于溝通與協作、具有設計思維與計算思維以及問題解決能力的創(chuàng)新人才是信息科技課程的新使命。

信息科技課程具有培養(yǎng)青少年原始創(chuàng)新精神的獨特價值

信息科技作為現代科學技術領域的重要部分，研究以數字形式表達的信息及其應用中的科學原理、思維方法、處理過程和工程實現，是諸多科技領域中最具基礎性、最富生命力、最有交叉度的領域之一。以人工智能、虛擬現實等為代表的新一代信息技術正推動著新一輪的科技革命、產業(yè)革命，并深刻地影響、重塑著我們的社會生產和生活。從歷史脈絡和未來趨勢看，信息科技是創(chuàng)新的引擎，也是創(chuàng)新的源泉。由于信息科技學科的“科學性”和“技術性”，使其在培植青少年原始創(chuàng)新精神方面具有獨特的價值。

信息科技發(fā)展很快，與社會發(fā)展聯系最為緊密，學科實踐領域寬廣。通過學科實踐，可以強化課程內容與學生生活、社會實踐和生產勞動的聯系，可以在活動和情境中、在操作和應用中、在實踐和體驗中開展學習。信息科技課程倡導真實性學習，要求教師創(chuàng)新教學方式，以真實問題或項目驅動，引導學生經歷原理運用過程、計算思維過程和數字化工具應用過程，建構知識，提升問題解決能力。信息科技支持學生在數字化學習環(huán)境下進行自我規(guī)劃、自我管理和自我評價，通過創(chuàng)設真實情境，引入多元化數字資源，提高學生的學習參與度。學科實踐不僅是學生經歷發(fā)現和解決問題、建構和運用知識的過程，也是學生養(yǎng)成品德和價值觀、體驗生命價值的過程。在學科實踐過程中，學生將體驗到學習的興趣和成就感，培養(yǎng)知行合一的精神、積極探索的精神，形成創(chuàng)新意識、正確的價值觀和高度的社會責任感。

創(chuàng)客教育是提升青少年創(chuàng)新精神的有效途徑

信息科技課程的學習，鼓勵“做中學”“用中學”“創(chuàng)中學”，突顯學生的主體性。從理念上講，創(chuàng)客教育以信息技術的融合為基礎，傳承了體驗教育（Experiential Education）、項目教學（Project-Based Learning）、創(chuàng)新教育、DIY（Do It Yourself）等教育理念，為重構和優(yōu)化創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系提供了可能的“操作系統(tǒng)”。創(chuàng)客教育強調與真實世界的連接性學習，注重學習過程中的自主探究、交流合作、設計創(chuàng)新、問題解決與知識共享等。從目標定位和實施方式看，創(chuàng)客教育與信息科技教育同心同向，側重提升學習者的創(chuàng)新素養(yǎng)，即以完成創(chuàng)意作品或創(chuàng)新產品的開發(fā)任務為驅動，培養(yǎng)學習者綜合運用知識技能解決實際問題的能力，并最終發(fā)展學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維以及創(chuàng)新能力。創(chuàng)客教育對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)還體現在發(fā)展學生的設計意識與能力，幫助學生學會創(chuàng)意思考、學會創(chuàng)新性地解決問題。

信息科技主要研究以數字形式表達的信息及其應用中的科學原理、思維方法、處理過程和工程實現。越來越多的教育人士意識到它在學生創(chuàng)新、創(chuàng)造能力培養(yǎng)方面的意義所在?！毒V要》中對數字素養(yǎng)的概念界定：數字素養(yǎng)是數字社會公民學習工作生活應具備的數字獲取、制作、使用、評價、交互、分享、創(chuàng)新、安全保障、倫理道德等一系列素質與能力的集合。從中可以看出數字素養(yǎng)的形成需要在真實的情境中經歷使用、制作、創(chuàng)作、創(chuàng)新等不斷迭代發(fā)展的學習過程，這與創(chuàng)客的學習與工作過程完全一致。數字素養(yǎng)概念具有三方面特征：一是數字素養(yǎng)是人們在數字時代工作和生活中必備的素養(yǎng)；二是數字素養(yǎng)的核心是數字技術的運用和掌握；三是數字素養(yǎng)包含數字獲取、制作、評價和創(chuàng)新等一系列綜合能力。這些與創(chuàng)客教育的理念完全相同。

人人都是創(chuàng)客（maker），面向不同年級階段的學生，學?？梢园研畔⒖萍?、科學、勞動教育、綜合實踐活動等課程結合，以跨學科項目化的方式開展創(chuàng)客實踐，“問題解決”和“創(chuàng)意物化”是主要的學習目標。

我們知道，問題解決是一種思維活動。問題解決是由一定的情境引起的，人們按照一定的目標，應用各種認知活動、技能等，經過一系列的思維操作，使問題得以解決。它包括明確問題、探求解法、實施計劃、檢驗結論和討論反思五個階段，設計思維是其中的主線。

創(chuàng)意設計是創(chuàng)造性地綜合處理信息的過程，通過融入某種與眾不同的理念，把簡單、尋常的想法不斷延伸、變換，用圖形、語言、符號等形式形成一種獨特的表達。創(chuàng)意設計需要綜合運用類比法、頭腦風暴法、列舉法、移植法、組合法、分解法等多種思維方法。從實際操作來看，包括構想（設計）和執(zhí)行（操作）。根據不同的創(chuàng)意內容，可以選擇只完成構想，也可以把構想變成實際的產品。創(chuàng)意設計可以包括：敘事作品、形式創(chuàng)意、造型、結構創(chuàng)意、三視圖建模和功能創(chuàng)意。

敘事作品，如：工業(yè)設計、建筑設計、包裝設計、平面設計、服裝設計、標志設計和廣告設計等方面；形式創(chuàng)意，是指對作品感知特征的構想，主要包括視覺特征和聽覺特征；造型可以是平面造型、立體造型、音樂造型等；結構創(chuàng)意，是指對實物作品的物理構成要素及其組合方式的構想，主要的組合方式包括堆疊、拼插、柔性連接等；三視圖建模，利用相關軟件進行3D建模；功能創(chuàng)意，是指對作品功能的構想，包括實用功能、教育功能和娛樂功能等方面，機械設計、電路設計、電子設計和編程都可以歸入這一類。

創(chuàng)客所產生的原生領域——設計與工程領域，設計在換位思考、創(chuàng)意構思、建模迭代等需求中形成了成熟的理念、方法和工具。工程在不斷實踐中形成物化的作品。培養(yǎng)學生的創(chuàng)客精神，提高他們的設計與工程能力，幫助學生學會創(chuàng)意思考、學會創(chuàng)新性地解決問題，也是信息科技課程的教育目標。

設計思維是提升學生創(chuàng)新精神和問題解決能力的方法論

設計思維是一個分析、創(chuàng)造的過程，它包括對問題的探索，對解決方案的構思、制作、評價等環(huán)節(jié)，是人的一種復雜思維能力。它以學生發(fā)展為中心，強調對學生創(chuàng)新精神、問題解決等綜合能力的培養(yǎng)。設計思維以項目學習為依托、以小組合作的形式展開，強調以學生為中心的體驗，是基于真實問題的探究性學習。在設計思維活動中，學習者被給予像設計師一樣思考的機會，誘導他們擔負起解決問題和創(chuàng)新創(chuàng)造的責任，創(chuàng)造力和自信便油然而生。設計思維非常強調同理心、原型迭代、跨學科團隊合作、可視化、系統(tǒng)觀等能力特征，這些也是具有計算思維的人應該具備的特性品質。

在以信息科技為主要要素的創(chuàng)客教育中，思維品質養(yǎng)成于學習實踐過程中。學習者運用設計思維方法解決問題的過程和設計思維培養(yǎng)的過程正是數字素養(yǎng)與技能和學生核心素養(yǎng)養(yǎng)成的過程。

將設計思維模型“整體”應用于創(chuàng)客活動中，把設計思維方法作為課程主線貫穿于整個課程學習的始終，學生通過遵循既定的步驟逐步完成階段性目標而最終實現作品的設計創(chuàng)新。

具體的設計思維工具也可以獨立嵌入學生進行創(chuàng)新創(chuàng)造的關鍵環(huán)節(jié)中，幫助學生理解思維認知的路徑，提升思維的品質。例如，SCAMPER法是設計思維中比較有名的一種方法，它啟發(fā)學習者在思考問題時，從七個方向去推敲出新的構想。如：替代（Substituted），在設計實踐中可以考慮替代某個功能、環(huán)節(jié)或者原有細節(jié)來達到創(chuàng)新的目的；結合（Combined），可把不同的想法、功能、步驟結合，產生新的創(chuàng)意和解決方案；調試適應（Adapt），需要調整細節(jié)以適應某些特殊的需求；修改（Modify），通過改變原有功能的操作形式或表現形式來獲得設計創(chuàng)新；用作他用（Put to other uses），設計時可以把別的領域的概念或處理方式拿來借鑒；去除（Eliminate），思考是否可以去除一些復雜或者不必要的流程或者功能；重組（Rearrange），重組流程的順序，尋找可能的創(chuàng)新點。學生在學習使用SCAMPER之后，可以有效提升小組頭腦風暴的質量，拓寬學生思維認知的深度、活躍度，有效培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維能力，特別是針對創(chuàng)新能力較弱的學生，效果尤為顯著。

LAUNCH 法也是創(chuàng)客教育中最實用的方法。它主要包括：觀察、聆聽、了解（Look，Listen，and Learn）；多多發(fā)問（Ask Lots of Questions）；進行研究，理解信息（Understand the problem or Process）；探尋想法（Navigate Ideas）；創(chuàng)造產品原型（Create）；確定產品優(yōu)缺點，改進產品（Highlight What's Working and Failing）；然后是產品發(fā)布，促使學生進行信息表達和傳播。

上面這些解決問題的方法，鼓勵人們去積極冒險、激發(fā)創(chuàng)造力。學習者運用設計思維為他們服務的群體開發(fā)解決方案，作為工程師運用設計思維創(chuàng)造有形的產品。這完全符合信息科技課程倡導的真實性學習，以真實問題或項目驅動，引導學生經歷原理運用過程、計算思維過程和數字化工具應用過程，鼓勵“做中學”“用中學”“創(chuàng)中學”，突顯學生的主體性。

結? 語

未來，人類越來越多地要面對以前從未遇到的事物。人工智能技術的快速發(fā)展，教孩子擁抱未知，培養(yǎng)創(chuàng)造創(chuàng)新的能力顯得更加重要。信息科技課程培根鑄魂、奠基未來的育人價值更加凸顯，課程建設和課程實施需要更加重視，課程要“專業(yè)”起來，教師要“強大”起來，大家一起努力。

參考文獻

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作者單位：寧夏大學教育學院

編? ?輯：盧秋紅