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微创新与跨学科是怎样“炼”成的——“教育信息化2.0行动计划专题解读”
录入:xzs  点击次数:232  录入日期:2018年09月29日

教育信息化2.0行动计划专题解读

创客教育的内涵式发展:

微创新与跨学科是怎样成的

钟柏昌

推动创客教育的可持续发展,需要打造从物理空间、课程体系、师资队伍到评价机制等的生态系统,而其中有关教育目标和教育内容的塑造问题,意义重大,关涉创客教育的发展方向。就当前而言,创客教育的内涵式发展需要将创客教育置于创造教育和STEM教育的背景当中思考,前者涉及创客教育的目标定位,后者涉及创客教育的内容选择。

创客教育的目标定位:从微创新1.0到微创新3.0

自创客教育产生以来,大部分学者都认同创客教育重在培养学生的创新能力,但是,如何理解中小学生的创新能力,创客教育能够培养中小学生的何种创新能力,却语焉不详,缺乏清晰的认识。笔者认为,中小学生与成人创客不同,追求不切实际的创新反而不利于学生创新能力的培养,因此,笔者更愿意采用《中国学生发展核心素养》的划分方法,将创客教育的核心目标对标为六大核心素养之一的“实践创新”,即基于实践的创新,强调“始于实践、终于创新”之意。实践创新可以渗透于不同学科,就创客教育而言,主要强调基于造物的创新。

人类的创造性活动包含不同的创新水平,根据创造结果的影响范围可以区分为类创造和内创造。从人类社会的角度看,类创造是人类社会发展的新突破,要求对某个产品、规则或服务的全部或核心部分做出开创性设计,甚至是相对已有产品、规则或服务的替代性发明,可以称之为原始创新(原发性创新、颠覆性创新);从个体发展的角度看,内创造则要求个体能利用其掌握的知识和工具解决一个自己未曾解决的真实问题,往往表现为一种以模仿为主的学习行为,但对其个人而言是一项全新的尝试。类创造不是一蹴而就的,有一个从量变到质变的演化过程,只有当微创新累积到一定程度导致原有设计发生根本性改变或者颠覆性创新,才能从内创造跃迁为类创造。所谓微创新,就是始于类创造中的模仿学习,需要在了解原有产品、规则或服务的基础上做一些有意义的改变或调整,但并不是从根本上改变原有的设计。

囿于不成熟、不完善的专业知识,中小学生很难完成颠覆性或原发性的类创造,一般只能做出相对学生个体的内创造,以及介于两者之间的微创新,因此将其创新能力的培养定位在微创新更具现实意义,这也正是中小学创客教育与创造发明活动的一个重要区别。

在创客教育实践当中,微创新同样可以表现出不同的水平层级。本文基于“始于实践、终于创新”的理念,强调微创新的起点应当从学会“复制”开始,即能够通过模仿操作,使用特定的工具、方法、材料模拟或再现生产生活中既有科技产品的功能或工作过程,在此过程中习得造物的基础知识和基本技能,再逐步提升学生的微创新能力。微创新对原创事物的改变或调整,也存在不同的水平,从教育心理学的角度,可以区分为适合近迁移的微调和需要远迁移的重构,前者只是对原有产品、规则或服务做一些要素或参数上的修改,后者则需要具备一定的跨学科整合能力,对原有产品、规则或服务做一些结构上的再设计,因此,微创新可以划分为如下三种水平:

微创新1.0复制(奠基)——模拟/再现,用新的工具、方法或材料解决一个有成熟解决方案的老问题,强调实践能力与经验的积累;

微创新2.0微调(近迁移)——增/减,只是要素或参数上的微调,开始创新思维的引领和新创意的萌芽;

微创新3.0重构(远迁移)——再设计,强调视域融合与跨学科整合,实现结构性的变化。

正如学习书法要经历描红、临摹、创造等阶段,创客教育中的实践创新同样要经历这一过程。遗憾的是,现阶段的创客教育大多停留于微创新1.0,侧重模拟或模仿,导致创客作品雷同、缺乏个性和创造性的现象非常普遍。创客教育走向微创新2.03.0,一方面需要教师准确评估学生作品的微创新水平,另一方面,教师需要根据微创新的不同水平对学生进行针对性的引导。注意,微创新中的微调和重构不是随意的改变,而是符合某种需求或有逻辑的改变,也就是说,学生必须学会比较、分析和反思各种可能的改变方案,并做出合适的选择。例如,即便是微创新2.0对元素的增/减操作,在一个具体的创客作品中就可能有无数种组合方案,引导学生形成增/减的意识,学会对不同组合方案的评价和比较,是培养其微创新2.0能力的重要途径。

创客教育的内容选择:从STEM1.0STEM4.0

创客教育是一种基于真实情境的、以技术性资源(如开源软硬件)为平台的造物活动,因此具有先天的学科融合优势,是开展STEM教育的重要途径。然而,学科融合并不会因为造物就自然形成,深度融合更需额外的努力。因此,从STEM教育的角度进一步审视创客教育显得尤为重要。根据多学科内容融合的程度不同,可以把STEM教育的发展水平分成不同的层次,如下四个层次的划分即是一种界限较为清晰的分类。

STEM教育1.0学科中心取向的STEM教育,强调以学科为单位,各个学科分别促进STEM中某个单一学科知识的学习和掌握,因此,其更为准确的描述应该是以分科课程开展的STEM教育。三年前,我们分析美国“项目引路”和“变革方程”两个大型STEM教育数据库,发现其中大部分的STEM教育资源均属于这一水平,表明美国当时倡导STEM教育的初衷主要是为了补救其日益弱化的理工科教育基础,直至近几年才开始关注学科间的融合。我国在引入STEM教育理念时,则因学科取向的理工科教育较为扎实而有所不同。

STEM教育2.0学科综合取向的STEM教育,通常以主题活动或项目学习的方式开展,关注主题或项目中有没有卷入多个学科的知识内容,本质上是在STEM教育1.0的基础上做加法,学科知识内容之间没有形成紧密的逻辑关系,在实际教学中往往满足于是否有多个学科的参与,教学评价停留于有或无的判断,学科边界依然清晰,学生容易表现出碎片化学习的特点,可诟病为打钩式的STEM教育。

STEM教育3.0学科交叉取向的STEM教育,通常也是以主题活动或项目学习的方式开展,但更关注卷入的各个学科知识内容背后的思想方法,注重学生在解决问题的过程中对这些来自单一学科知识的深度理解,进而促进不同学科知识之间的联通,此时学科边界已经模糊,因此是一种比较成熟的学科整合意义上的STEM教育。

STEM教育4.0学科融合取向的STEM教育,需要融合多个学科内容,形成内容体系相对稳定的若干STEM课程,学科边界已然消失,因而,这样的课程就是真正意义上相对学生先修的相关学科课程的后设课程。要形成内容体系相对稳定的多学科融合的课程,必然要求卷入的不同学科内容具有内在逻辑性和外在关联性,有一个系统的课程框架,因此这种课程特别有利于学生系统性思维和跨学科整合能力的培养,甚至催化学生新观念和新理论的生成。

这一分层体系,本质上将指向学生不同思维水平的培养,可借此拓展比格斯等人的“SOLOStructure of the Observed Learning Outcome,观察到的学习结果的结构)”教育评价理论。其中,STEM教育1.0相当于单点结构层次,学生只能用单一学科知识分析或解决问题,缺乏多学科视野;STEM教育2.0相当于多点结构层次,学生能够使用多个学科知识形成分析或解决问题的思路,但却未能把这些思路有机地整合起来,不能觉察到不同学科知识之间的联系;STEM教育3.0相当于关联结构层次,学生能找到基于多个学科的分析或解决问题的思路,能够把这些思路结合起来思考形成对某个问题的全面认识并做交叉验证,或形成不同的解决问题的方案并进行比较分析,乃至重新塑造认知结构;STEM教育4.0相当于拓展抽象层次,学生能够对问题进行系统思考、开放拓展和抽象概括,能从理论的高度分析问题,而且能够深化和催生新的问题,使问题本身的意义得到拓展,乃至最终形成新观念和新理论。将STEM教育的四种层次拓展为SOLO的四种水平,不仅刻画了四种STEM教育水平所能彰显的教育价值,把握STEM教育的本质,更有利于在教育实践中开展教学评价,不断推进STEM教育向高水平发展。

作为STEM教育的一种具体表现形式,创客教育也可以表现出上述四种层次和水平,但创客教育本身不是一门学科取向的课程,应当努力避免STEM教育1.0的水平。换言之,一些地方将单一的程序设计课程、3D打印课程冠之以创客教育课程的做法,名不副实;而将创客教育当作训练某些操作技能的做法,也相当于将创客教育异化为学科取向的技术课程,均不足取。当然,STEM教育4.0对教师和学生的要求极高,少部分中学可以作为努力的目标,更多的学校如能将创客教育发展到第三层级即非常成功。当创客教育能够达到学科交叉水平时,学生的微创新2.03.0才能水到渠成。套用著名认知心理学家皮亚杰的术语,创客教育基于“物理范畴”的造物,有其实践创新的先天优势,但如果只是停留于粗浅的造物和追逐于炫目的效果,而未能引向“逻辑概念”的塑造,则难有大的作为。因此,从STEM教育四种水平所映射的不同思维水平,反审创客教育的价值诉求和内容选择,对创客教育的内涵式发展弥足珍贵。(作者系南京师范大学教育科学学院教授、博导)【中国教育报 2018-9-29

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