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1、黄荣怀：创客教育与学生创新能力培养2016-09-18智创空间云平台摘要：创客教育是传统课堂教学的有效补充之一，具有促进知识学习、实践能力和创造力培养的潜在可能性。文章简要地回顾了我国“创客运动”的发展过程，对创新能力和智力发展进行了探究，总结了基础教育各学段学生认知发展和科学素养的特征，探讨了基础教育中创客教育的发展途径。文章认为，创客教育在小学、初中和高中阶段应根据学生认知发展和科学素养采用不同策略，从“玩”中学、“做”中学到基于真实情境的“干”中学可能是其分阶段的方式选择。引言 创新是全人类文明进步的源泉和不竭动力，国家创新型人才的培养历来是世界各国教育的重点。在各国的教育系统中，有的国
2、家专门设立培养创新能力的学校，如日本的SSH（Super Science High School，科学重点高中）；有的国家设立专门的项目机构，如美国的项目引路PLTW和德国跨地区特别领域研究（SFB/TR）项目组。不管是专门的以学校教育方式还是以项目的方式，其目标都是为了培养学生的创新能力。我国政府也高度重视学生创新创业能力的培养。2015年11月19日，刘延东副总理在第二次全国教育信息化工作会议上强调，“要积极探索信息技术在创业大学+、创客教育、开发微课堂这些方面的应用，着力提升学生的信息素养和创业创新能力，培养健康积极的网络文化，促进学生的全面发展。”当前，创客教育是国家大力倡导的信息技术
3、教育应用的重要领域，而创客教育的发展与学生创业创新能力的培养密切相关。本文简要地回顾了我国创客运动的发展过程，对创新能力和智力发展进行了探究，总结了基础教育各学段学生认知发展和科学素养的特征，在此基础上探讨了基础教育中创客教育的发展途径。一创客与创客文化1创客的前世今生 “创客（Maker）”这个词被广泛传播要归功于美国连线杂志前任主编克里斯安德森。创客是一类具有一定专门领域的知识储备和创新、实践和交流意识的人，他们出于自己的兴趣爱好，在一定的技术支持下将创意转变为现实1。尽管“创客”作为一个专有名词被普遍接受是近年来的事，但实际上古今中外从来不乏创客和创造精神。中华民族是一个富有创造力的民族
4、，从中国古代的“四大发明”到新中国成立初期农业技术的革新，无不处处体现着广大人民的创造精神。在古代，“创客”们发明了指南针、火药、造纸术和活字印刷术，推动了世界文明的进步，在世界科技发展史上占有重要地位。在新中国建国初期，面对农业生产落后的局面，1959年，党中央和毛泽东同志提出了争取在十年左右的时间内，基本上完成我国农业机械化的伟大号召。这个号召立即得到全党和全国人民的热烈响应，一个农业技术革新和技术革命运动的高潮随之兴起。新中国的“创客”们研制了水稻收割机，大大提高了谷物收割效率，节约了人力物力。除此之外，还有越来越多的业余无线电爱好者和航模爱好者们成立俱乐部，他们不仅设计了各种实用作品，
5、同时也创办自己的刊物，如无线电、航空模型等科普杂志，借以交流创意、分享设计原理。 在当下，“互联网+”开启了创新创业的高潮，互联网时代赋予“创客”新的思维方式和创造模式。广大创客在3D打印机、Arduino创意电子平台、创意机器人等各种创客工具和技术的支持下，制作了一系列诸如智能家居、植物工厂、机器人乐队等新奇实用的创意作品，并且通过创客制汇节（MakerFair）以及创客联盟组织的创客赛事进行交流和分享。2创客文化 创客文化（MakerCulture）是基于技术的DIY文化延伸而来的亚文化，主要体现在利用电子器件、机器人、3D打印、CNC数控工具甚至更为传统的金工、木工和工艺美术，创造新的物
6、品或弥补现存物品的不足2。创客文化强调非正式的、网络化的、同伴协助的以及由趣味性和自我实现所激发的共享性学习，并且鼓励对技术的创新应用。创客们勇于尝试在诸如传统金属加工、书法、影视制作和计算机编程等不同领域之间的跨界。因此可以说，创客文化就是一种开放共享、跨界、试错和快速迭代的文化。创客社区中的交互和知识共享，通常依托于社交媒体工具形成资源库和信息共享与创意交流的社交渠道（如创客空间）。清华大学李正风教授3认为，当下正在兴起的创客运动有四个文化基因，即强调共享和攻克技术难题的黑客文化、让创意变成现实的DIY文化、强调批判性的设计和创造性的跨界合作文化。 创客文化吸引了教育者的兴趣。教育者期望通
7、过创客教育为学生提供一种创新性的、更具吸引力的学习方式，使得知识的学习与学生的实际生活和需求相关，从而激发学生的学习兴趣和动机。目前我国各省纷纷成立创客联盟，其目的在于为中小学提供一系列的支持，推动创客教育的发展。创客联盟应该考虑如何为更广大的教师和学生提供创客资源，包括创客设计案例、创客工具和材料、创客教师专业培训等。值得注意的是，目前社会上已经出现了很多民间发起的网上创客资源分享活动和教师研修活动。未来，随着创客联盟的发展，会有更多的社会和企业资源被整合起来，协同推进创客教育的发展。二智力发展与创客教育的价值1成功智力：分析智力、创造性智力和实践性智力 智力（Intelligence）起源
8、于拉丁语动词“Intelligere”，指对事物的理解和感知。目前关于智力的定义还没有形成统一的认识。较有代表性的定义有：1994年，有52位研究者在华尔街日报发表了一篇题为关于智力的主流科学的文章，认为“智力是一种一般心理能力，它包括推理、计划、解决问题、抽象思维、理解复杂概念、快速学习和从体验中学习的能力。智力并不仅仅指书本学习所需要的一种狭隘的学院式技能或应试技能，而是一种广泛而深刻的感知和理解周围世界的能力”4；1995年，美国心理科学协会科学董事会（TheBoardofScientificAffairsoftheAmericanPsychologicalAssociation）发表研
9、究报告智力：已知和未知（Intelligence:KnownsandUnknowns），指出“个体在理解复杂的概念，有效地适应环境，从体验中进行学习，以及进行不同形式的推理、通过思考克服困难等方面存在着差异性，这些差异性在不同个体间可能是非常显著的，但也并非一成不变，同一个人的智力表现可能因场合和情境的不同而变化，并且评价的指标也可能不同”5。 尽管对于智力的理解可能在不同的文化和语境下会有不同，但是在智力层面总有一些相同的要素决定一个人能否取得成功。斯滕伯格67认为，人类个体的成功智力是由相互连接的三边关系组合的智力统合体，各边代表一种智力成分，边长因人而异，形成智力的个体差异；三种智力成分
10、为：分析性智力、创造性智力和实践性智力，如图1所示。图1斯滕伯格提出的成功智力三元理论（1）分析性智力又称成分智力，指对学术性问题的分辨、解决以及计算的能力。分析性智力对于分辨问题和解决问题具有重要作用。大多数学校教育中的考试所测试的就是分析性智力。（2）创造性智力又称经验智力，是运用已有经验解决新问题、整合不同观念所形成的创新能力。具有较高创造性智力的人比具有较低创造性智力的人能够更好地适应新的环境、解决新的问题，并且在多次解决某个问题之后能够启动自动化的问题解决程序，节约心理资源。（3）实践性智力又称情境智力，是在日常生活中应用学得的知识经验解决生活实际问题的能力。实践性智力主要体现在生存
11、能力与常识的应用，人们需要根据具体的文化历史情境进行调整或改变。个体能否对于其所在的环境进行适应以满足日常需求的有效性，在一定程度上反映了实践性智力的高低。 以上所提到的分析性智力、创造性智力和实践性智力是斯滕伯格关于智力的核心论述。斯腾伯格8指出，仅仅在其中一个智力成分上有突出表现并不能保证个体取得成功，成功的人士通常需要在分析性智力、创造性智力和实践性智力三个方面同时具有较高的表现。本文认为斯滕伯格的成功智力三元理论能够较好地解释和支撑创客教育的发展。2创客教育与成功智力 通过斯滕伯格所提出的成功智力三元理论的视角来反思目前的教育教学，我们不难发现学校教育中所强调和培养的主要是分析性智力，
12、而对于创造性智力和实践性智力的重视还远远不够。分析性智力的具体操作流程主要有5步：首先识别和定义问题，第二形成问题解决策略，第三选取合适的资源，第四监控问题解决过程，第五评价解决方案。分析性智力孕育在分析、比较或对比、评价、解释、判断和批判时，与基于智商的技能高度相关，以解决问题的可表达、逻辑化、组织性和平衡性为典型特征。 创新能力是智力的最高形式，它超越了简单的知识回溯而进行了知识的创造。创造性智力有三个特征：创生新的想法。创客空间中的学生都有一个梦想，这个梦想实则蕴含了一个基本的想法。定义新问题。这个问题不是书本上的问题，也不是老师规定的问题，而是学生基于自身经验所发现的问题。具备推销好想
13、法的能力。创客们所创造的很多小作品其实是他们推销想法、表达想法的一种方式，是一种看得见的、摸得着的可视化表达方式。创造性智力孕育在创造、设计、发明、想象和提出假设的过程中，需要创新、灵活、高自我效能感、毅力、对模糊的容忍和非常规的思维，以创新的作品或想法的可表达性、新颖性、迷人性和任务适配性为典型特征。 实践性智力需找到自己与环境的适应性，将知识应用于相似问题，将问题置于真实情境中。实践性智能孕育在使用技术、应用知识、实施任务、部署环境和情境化问题中，与正确应用技术或工具解决问题相关联，以提出的想法与时空条件、人力资源和材料资源等相匹配为典型特征。 从现实的学校教育来看，大部分教育活动以分学科
14、的形式来开展，如数学、语文、英语等，到高中甚至达到十几个学科。分学科的教学在某种程度上将知识人为地割裂开来。创客教育是弥补传统分学科教育不足的有效途径之一，尤其可以对学生创造性智力和实践性智力的开发起到很好的弥补作用，如图2所示。需要注意的是，从目前我们所看到的创客空间以及学生的作品来看，大多体现在分析性智力和实践性智力层面；而在创造性智力的体现上，无论是国内还是国外都还有很大的提升空间。目前创客教育在基础教育中的推广，需要深入研究创客教育与其它学科的关系是什么？在学校教育中作为兴趣小组还是校本课程实施？是否需要与其它学科相关联？创客教育无论通过何种形式开展，其过程和方法都需要符合基础教育不同
15、学段学生的认知和科学素养特征。图2 创客教育是弥补“分科教学”不足的有效途径之一三基于学生的认知和科学素养发展特征的学习方式 创客教育的目的是为了促进学生智力尤其是创造性智力和实践性智力的全面发展，同时提高学生的科学素养。学生的发展具有一定的规律性，进而决定了不同学段创客教育方式的不同。学校创客教育的开展需要考虑各个学段学生认知发展、科学素养和数字化学习能力的需求。1不同学段学生认知和科学素养发展特征 认知发展心理学相关研究表明，小学生的认知以具体运算为主，到了小学高年级开始由具体运算向形式运算过渡，从小学三年级起开始出现学习兴趣的分化9。因此，小学生以具体形象思维为主要形式，逐步向抽象逻辑思维过渡，只能在直接观察的基础上进行，解决很简单的问题10。小学生的注意力不容易集中，他们对学习的过程、对学习的外部活动更感兴趣；随着年级的增长，问题解决能力逐渐提高11。在科学素养方面，小学生开始学习并理解科学相关的基础知识，他们对科学具有天然的兴趣与好奇心，喜欢在具体的事物中进行探究。在数字化学习能力方面，小学生具有较低的数字素养水平，对于影像、动画类数字资源有较高需求，处理和运用数字文本资源的能力较弱，信息化环境下的自控能力很差，需要学校、家庭和社会给予更多的关注。 初中生的抽象逻辑思维能力逐步形成，基于信息加工的问题解决能力趋于稳定，能够学习并理解科学相关的核心概念，具备应用科
