培養(yǎng)問題解決能力的創(chuàng)客學習活動模型構建與應用

摘要：作者結合創(chuàng)客學習的特征、問題解決過程及影響因素、學習活動要素等，初步構建了創(chuàng)客學習活動模型，并以模型設計“智能羅漢果管理”的創(chuàng)客學習活動為例，開展教學實踐，以期能夠培養(yǎng)學生的問題解決能力，提升學生的實踐創(chuàng)新素養(yǎng)。

關鍵詞：問題解決能力；創(chuàng)客學習；活動設計

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2023）16-0074-05

引言

問題解決能力是創(chuàng)新型人才的核心能力之一，也是21世紀學生必備的核心素養(yǎng)。創(chuàng)客教育是培養(yǎng)跨學科解決問題能力、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的一種素質教育[1]，其以創(chuàng)造性、實踐性、協(xié)作性、探究性的優(yōu)勢成為問題解決能力培養(yǎng)的有效載體。

但在創(chuàng)客教育活動的設計方面，研究者多基于設計思維、項目式學習來構建教學模式和框架，且在當下中小學創(chuàng)客教育的開展中，存在“造創(chuàng)失衡”現(xiàn)象，較少關注學習活動隱含的因果等科學合理的邏輯關系。[2]因此，筆者通過構建創(chuàng)客教育學習活動模型，設計系統(tǒng)化、連貫性的創(chuàng)客教育學習活動，以期能夠培養(yǎng)學生的高階思維能力。

培養(yǎng)問題解決能力的創(chuàng)客學習活動模型構建

筆者以建構主義理論、學習活動為中心的教學設計理論、斯滕伯格的成功智力三元理論為指導，在分析創(chuàng)客學習活動開展現(xiàn)狀的基礎上，結合問題解決過程和影響因素、學習活動要素等，初步構建了如下頁圖所示的學習活動模型。

1.問題解決過程和影響因素洞悉

筆者從心理認知、學習者行為以及教學、測評等角度梳理了問題解決過程，具體如第76頁表所示。

2.學習活動要素分析

筆者結合創(chuàng)客教育的特征，將學習活動要素定位為學習目標、學習任務、活動形式、活動規(guī)則、活動過程、活動共同體、活動環(huán)境等。學習目標要注重創(chuàng)客知識與技能的遷移，注重問題解決過程中的思維形成與發(fā)展；學習任務的設計要符合學生的最近發(fā)展區(qū)，具有層次性和相關性；活動形式包括學習方式和開展形式，學習方式指設計型學習、項目式學習、探究式學習等，開展形式可依托于信息科技課程、綜合實踐課程，也有工藝品制作、項目設計等；活動規(guī)則主要規(guī)范和引導學習者問題解決過程中的行為，包括探究規(guī)則、協(xié)作規(guī)則、獎懲規(guī)則等；活動共同體是教師和學生，要發(fā)揮共同體認知共享、動態(tài)發(fā)展的優(yōu)勢；活動過程決定學習活動的質量和能力培養(yǎng)的效果，師生活動是高階思維能力培養(yǎng)的關鍵；活動環(huán)境包括物理環(huán)境、技術環(huán)境、情感環(huán)境等，對活動過程起到有效的支持作用。不同要素互相聯(lián)系，發(fā)揮不同作用，支持活動主體展開學習。

3.學習活動的設計原則

（1）問題驅動原則

教師要秉持問題驅動的原則，在活動的各個環(huán)節(jié)，通過問題驅動學生開展創(chuàng)客學習與制作，促進問題解決策略的構建和遷移，培養(yǎng)學生的反思性思維和批判性思維。

（2）以學生為中心原則

在學習活動設計中要堅持以學生為中心的原則，從物理、技術、情感環(huán)境上促進學習者建構和發(fā)展。活動形式契合學生特征，活動規(guī)則和活動評價促進學生在創(chuàng)客學習過程中有序進行設計和制作，發(fā)展元認知能力。

（3）邏輯性原則

在橫向維度上，要注重教學內容的跨學科性，培養(yǎng)學生的跨學科思維，促進學生建構完整的知識結構體系；在縱向維度上，要把握學生思維發(fā)展邏輯和學習規(guī)律。同時，在學習活動的設計中，教師要注意學生發(fā)散思維和聚斂思維的承接和轉化，保持循序漸進的連貫狀態(tài)，促進“知識—實踐—創(chuàng)造”的融合互化。

（4）靈活性原則

創(chuàng)設情境的靈活性體現(xiàn)在可以是真實、模擬情境，抑或是角色扮演的切身體驗。學習任務的靈活性在于協(xié)調有效性和趣味性。[3]前者促進學生進行意義建構、技能遷移等，后者激發(fā)學生學習動機。活動規(guī)則的靈活性取決于活動主題和活動形式。活動過程的靈活性在于處理好自主性和引導性、無序性和有序性之間的關系。

（5）協(xié)同創(chuàng)新原則

在小組合作學習中，教師引導學生通過創(chuàng)意共享，協(xié)作會話，不斷更新知識網絡，進行更高層次的意義建構和互動創(chuàng)生，培養(yǎng)學生的設計和創(chuàng)新思維，激發(fā)學生持續(xù)創(chuàng)新創(chuàng)造的動力。

（6）多元評價原則

多元評價表現(xiàn)在以下三個方面：一是對學生在問題解決、創(chuàng)意物化時表現(xiàn)的能力進行多維度評價，評價內容包括面向問題的態(tài)度、問題解決的過程和問題解決的品質。二是評價方法多樣，采用量化和質性相結合的Q-C-Q評價方法，結合課堂觀察記錄表、學習過程材料、學生作品、師生訪談、能力調查問卷和測試題綜合評價。三是評價主體多元化，主要包括教師評價、學生評價（自評和互評）、助教評價等。

4.學習活動的支持策略

（1）問題設計策略

在情境創(chuàng)設中，要隱含學生可以感知，并通過努力可以解決的問題。在理解探究環(huán)節(jié)，提供發(fā)現(xiàn)問題的角度；在分析表征環(huán)節(jié)，設計啟發(fā)性的問題，幫助學生創(chuàng)意構想；在規(guī)劃方案環(huán)節(jié)，設計問題引導學生思考方案的組成、效果，選擇最優(yōu)方案，并完善方案；在執(zhí)行方案環(huán)節(jié)，設計問題搭建學生新舊認知橋梁，引導選擇適合的工具和材料，進行創(chuàng)意物化；在反思與總結階段，設計問題助力學生自我評價與反思，促進學生互評。

（2）學習支架策略

學習支架的設計要基于學習目標、學生需求和最近發(fā)展區(qū)。支架要根據(jù)不同的問題解決階段和發(fā)展障礙，適時提供和調整強度，且應具有層次進階性和動態(tài)性。教師可以搭建概念圖、問題提示等概念型支架，促進學生理解情境、表征問題；可以搭建作品范例、方案表等策略性支架，啟發(fā)創(chuàng)意，明晰思路；可以搭建討論記錄表、同伴互評表等協(xié)作學習支架，引導學生協(xié)作學習，解決問題；還可以搭建反思總結表、作品評價量規(guī)等元認知支架，支持學生計劃、監(jiān)控、調節(jié)問題解決過程。

（3）邏輯發(fā)展策略

在橫向維度上，教師要結合生活中的問題，發(fā)掘不同學科知識的互聯(lián)性和融合性，培養(yǎng)學生的跨學科思維和搭建圖示的能力，將多種知識組合內化為創(chuàng)客知識。在縱向維度上，教師需尊重學生的認知發(fā)展和學習規(guī)律，注意驅動問題、學習支架的進階性，思維培養(yǎng)的漸進性，由淺入深地引導學生進行“知識—實踐—創(chuàng)新”的融合互化。把握問題解決的邏輯，解釋相關概念性、程序性知識，教授不同類型問題的解決策略，輔助學生有效解決問題，創(chuàng)意物化。

（4）動態(tài)調整策略

教師在學習活動的開展中，可根據(jù)學習任務的復雜性和學生的完成度適當分解任務，學生自主探究和教師引導的比重也需要根據(jù)實際衍生的問題特征、學生思維能力發(fā)展情況予以調整。為促進組內和組間更好地合作學習，教師需在一段時間后對小組成員予以調整，促進學生的差異化發(fā)展和整體性進步。

（5）技術支持策略

技術的選擇要從現(xiàn)實性、可接受性、有效性三個維度考量。現(xiàn)實性指考慮當?shù)氐男畔⒒ㄔO情況，可接受性指師生的數(shù)字素養(yǎng)及對技術的易用性感知，有效性指技術支持學生知識建構、認知發(fā)展的效果。在學習活動中，教師可以根據(jù)實際情況選擇相關技術工具。思維導圖、創(chuàng)意啟示工具等可以幫助學生發(fā)散思維、完善知識體系；電子表格、編程軟件、3D打印等可幫助學生進行原型構建；智慧平臺、可視化軟件可采集學習過程數(shù)據(jù)，輔助創(chuàng)意共享和科學評價。

基于創(chuàng)客學習活動模型的教學實踐

筆者基于創(chuàng)客學習活動模型以“智能羅漢果管理”的創(chuàng)客學習活動為例設計了創(chuàng)客學習活動，并在某中學開展了教學實踐，教學活動主體為初三某班級學生。筆者基于周乾制訂的問題解決能力測評問卷[4]，結合本研究進行適當改編。首先對其他班級進行初測，用SPASS軟件做信效度分析。得到總的克隆巴赫α系數(shù)為0.931，KMO值為0.693，信效度良好。然后對實踐班級正式發(fā)放問卷，并采用Allinson等開發(fā)的認知風格量表測試學生的認知風格。最后結合學生的認知風格、能力水平和創(chuàng)客學習工作量，將該班級35名學生分為7個小組。

1.創(chuàng)客學習活動過程設計及評價

①理解探究。

教師活動：課上播放視頻《羅漢果知多少》，創(chuàng)設情境。從生長習性、地域選擇、外界影響、方法探究等角度提供問題選擇支架。

學生活動：進入情境，了解羅漢果的特點、價值等。學生頭腦風暴，繪制電子概念圖，提出有價值的問題。

設計意圖：創(chuàng)設情境，提供問題選擇支架，培養(yǎng)學生的“共情”能力和問題意識。

②分析表征。

教師活動：在創(chuàng)客學習平臺上發(fā)布資料，提供問題表征支架，創(chuàng)意啟示工具，如如何用條件判斷、閾值設置將生長條件模擬轉化？引導學生將學科知識內化為創(chuàng)客知識。

學生活動：查閱資料，分析問題，聯(lián)系舊知，轉化成模擬模塊，用思維導圖理清解決問題需要的工具和知識技能，實現(xiàn)思維可視化，創(chuàng)意構建。

設計意圖：讓學生自主探究、深入思考、發(fā)散思維，培養(yǎng)學生的分析問題與遷移轉化能力。

③規(guī)劃方案。

教師活動：提供任務單、方案表、思路框架圖、討論記錄表等，講解選擇結構、循環(huán)執(zhí)行等程序知識，引導學生認知共享，從管理功能分類、環(huán)境模擬等方面設計方案。

學生活動：根據(jù)相關支架，結合前期分析，確定功能預設、實現(xiàn)方法、實物設計、所需器件等。確定整體性研究思路，規(guī)劃方案。

設計意圖：培養(yǎng)學生的編程素養(yǎng)、整體規(guī)劃能力和表達交流能力。

④實施方案。

教師活動：提供方案執(zhí)行支架，提出程序性問題，如養(yǎng)殖基地的模擬、軟硬件的調試、結構設計等，適時指導學生實踐和創(chuàng)新，動態(tài)化調整活動進度和指導策略。

學生活動：任務分工，發(fā)揮團隊成員優(yōu)勢，借助數(shù)字化工具進行原型構建，及時在學習平臺上記錄創(chuàng)作過程和難點。

設計意圖：提高學生的動手實踐能力和協(xié)作解決問題能力，不斷完善方案。

⑤反思總結。

教師活動：提供反思總結表、作品評價量規(guī)等，組織組內、組間評估和展示，適時提出反思性問題，維持好活動秩序。對展示交流活動進行總結，提出修改建議和可創(chuàng)新之處。

學生活動：反思羅漢果的管理問題是否解決、學習任務是否完成，然后通過交互式白板進行創(chuàng)意展示，集思廣益，為優(yōu)化作品打下基礎。

設計意圖：發(fā)展學生反省思維和批判思維，培養(yǎng)學生的元認知優(yōu)化能力。

⑥優(yōu)化作品。

教師活動：從子功能完善、子功能增設、智能交互等角度提出互動問題，啟發(fā)優(yōu)化思路。

學生活動：思考具體優(yōu)化方法，如可以從環(huán)境溫控等方面進行子功能完善，從智能報警等方面進行子功能增設，從人臉識別和語音交互方面實現(xiàn)智能交互。

設計意圖：培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造性問題解決能力。

筆者采用Q-C-Q綜合評價法，結合課堂觀察記錄表、學習過程材料、學生作品、師生訪談、能力調查問卷和測試題綜合評價。

2.效果分析

筆者對該班級學生發(fā)放問題解決能力測評問卷，從面對問題的態(tài)度、問題解決的過程、問題解決的品質三個維度進行前后測分析，進行配對樣本T檢驗，分析學生問題解決能力的發(fā)展情況。

從結果分析來看，三個維度的前后測差異性均小于0.05，說明差異較為顯著。其中，問題解決的態(tài)度變化最為顯著，源于學習活動對學生面對問題的態(tài)度影響較為直接，但差異性最小的是問題解決的品質，這可能由于問題解決的品質培養(yǎng)是個長期的過程。整體來看，顯著性小于0.05，說明學習活動起到一定的培養(yǎng)效果。本研究結合質性分析，發(fā)現(xiàn)學生的問題解決態(tài)度更積極、思路更清晰、問題解決方法也更多樣，這些能共同促進問題解決能力的提升。

結論與展望

筆者通過教學實踐得出，基于創(chuàng)客學習活動模型設計的學習活動能有效培養(yǎng)學生的問題解決能力，發(fā)展設計思維和創(chuàng)新思維。但培養(yǎng)效果會受到學習活動開展的質量、周期等影響。本次研究開展的教學實踐次數(shù)較少，樣本有限，而問題解決能力的培養(yǎng)需要一定的時間。今后會開展多輪行動研究，并優(yōu)化學習活動模型和支持策略，設計多種內容和類型的學習活動，減少無關變量的影響，培養(yǎng)目標逐漸向創(chuàng)新性、協(xié)作性問題解決能力過渡。

參考文獻：

[1]梁文森.中國創(chuàng)客教育藍皮書（基礎教育版）[M].北京：人民郵電出版社，2016：60.

[2]李琳，趙慧臣.知行創(chuàng)融合的創(chuàng)客教育學習活動序列化設計[J].開放教育研究，2023，29（01）：112-119.

[3]彭紅超，祝智庭.面向智慧課堂的靈活深度學習支架設計研究[J].中國電化教育，2023（04）：23-31.

[4]周乾.面向問題解決能力培養(yǎng)的“STEAM+場館”學習活動設計[D].無錫：江南大學，2022.

作者簡介：張夢瑤（1998—），女，山東濟寧人，碩士在讀，主要從事中小學創(chuàng)客教育、教育信息化研究。