張宏杰

在大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的大背景下，社會(huì)創(chuàng)新已經(jīng)成為社會(huì)各行各業(yè)的追求，教育領(lǐng)域也不例外。特別是以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為主要目標(biāo)的創(chuàng)客教育，已為中國社會(huì)創(chuàng)新探索出了一條切實(shí)可行的路徑，成為一種未來教育的發(fā)展方向。國家的競(jìng)爭(zhēng)、社會(huì)的競(jìng)爭(zhēng)，歸根結(jié)底是人才的競(jìng)爭(zhēng)，而人才培養(yǎng)的關(guān)鍵在于思維。本文將從傳統(tǒng)課堂中思維能力培養(yǎng)的局限和創(chuàng)客教育活動(dòng)的優(yōu)勢(shì)入手，列舉利用創(chuàng)客教育活動(dòng)培養(yǎng)中學(xué)生思維能力水平的一些具體的實(shí)踐方法。

● 傳統(tǒng)課堂中學(xué)生思維能力培養(yǎng)的局限

信息技術(shù)學(xué)科課程中因包含有大量操作練習(xí)的內(nèi)容，較難開展思維能力的訓(xùn)練，雖然有程序設(shè)計(jì)等課程內(nèi)容的安排，但是思維能力提升卻要靠教師長(zhǎng)時(shí)間的引導(dǎo)和培養(yǎng)，教師需要給學(xué)生足夠多的時(shí)間去思考與訓(xùn)練。然而現(xiàn)實(shí)中初中信息技術(shù)課一周只有四十分鐘的課時(shí)量，教師在傳統(tǒng)的信息技術(shù)課堂中按照教學(xué)進(jìn)度完成教學(xué)任務(wù)已捉襟見肘，難以拿出更多的時(shí)間來進(jìn)行思維能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)。

另外，即使教師在課程中設(shè)計(jì)了思維訓(xùn)練環(huán)節(jié)，一般也都是給定了一套解題的思維模式或固定的解題路徑，讓學(xué)生沿著教師設(shè)定好的方向一步一步思考推進(jìn)，快速地完成教師預(yù)想的目標(biāo)，最終形成統(tǒng)一的解決方案。這種看似快捷、省時(shí)的思維訓(xùn)練，實(shí)際上對(duì)學(xué)生自主思考、獨(dú)立思考能力的培養(yǎng)效果不明顯，學(xué)生難以深入探索，不能真正發(fā)揮學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與創(chuàng)造性。

● 利用創(chuàng)客教育活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生思維能力的優(yōu)勢(shì)

目前，我國的創(chuàng)客教育在義務(wù)教育階段的開展形式以實(shí)踐型居多，使用的工具基本以S4A、Mixly、Arduino和ArduinoIDE等開源軟件和3D打印、激光切割等硬件的研究和應(yīng)用為主。許多學(xué)校開展的創(chuàng)客教育活動(dòng)，基本上以少年宮課程或第二課堂等小班化探究式教學(xué)活動(dòng)形式進(jìn)行，筆者曾經(jīng)在學(xué)校內(nèi)開設(shè)的創(chuàng)客類活動(dòng)有科技創(chuàng)新大賽輔導(dǎo)、創(chuàng)意編程、LINKBOY創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室和機(jī)器人DIY等課程。這些課程及相關(guān)活動(dòng)大部分都是利用第二課堂的時(shí)間（每周兩課時(shí)以上）以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式開展，提供有趣的學(xué)習(xí)主題任務(wù)和大量的學(xué)習(xí)資源供學(xué)生自主學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣濃厚、自主學(xué)習(xí)意愿強(qiáng)烈，愿意花費(fèi)更多時(shí)間進(jìn)行探索和研究。創(chuàng)客教育這種開放式的學(xué)習(xí)環(huán)境和大量的時(shí)間保障，給學(xué)生更多的機(jī)會(huì)去發(fā)現(xiàn)問題并主動(dòng)地去解決問題，鍛煉了學(xué)生多方面的能力，讓思維能力培養(yǎng)在創(chuàng)客教育活動(dòng)中更具有優(yōu)勢(shì)。

● 在創(chuàng)客嘉年華活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生思維能力的實(shí)踐應(yīng)用

為了推動(dòng)?xùn)|莞市創(chuàng)客教育的發(fā)展，東莞市教育局和東莞市青少年科技教育協(xié)會(huì)聯(lián)合舉辦了東莞市中小學(xué)創(chuàng)客嘉年華活動(dòng)，主要分為學(xué)校創(chuàng)客教育成果展示、機(jī)關(guān)王、紙上談兵和創(chuàng)意物化等多個(gè)項(xiàng)目，全市每年約有一千多名師生參與這項(xiàng)活動(dòng)。筆者在組織學(xué)生準(zhǔn)備參加這項(xiàng)活動(dòng)的過程中，開展了對(duì)學(xué)生思維能力培養(yǎng)的探索與實(shí)踐，所有項(xiàng)目都由學(xué)生自己來設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、自學(xué)完成。學(xué)習(xí)目標(biāo)如表1所示。

項(xiàng)目一：創(chuàng)客教育成果展示。要求由學(xué)生進(jìn)行解說和介紹。首先，將學(xué)校創(chuàng)客教育的成果資料做成展板，接下來把相關(guān)資料打印出來交給學(xué)生，讓學(xué)生自主選擇不同的方向來對(duì)展板進(jìn)行解說，這樣不僅可以鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力，更能體現(xiàn)他們的邏輯思維能力。

項(xiàng)目二：機(jī)關(guān)王。這個(gè)項(xiàng)目是比較開放的一個(gè)選題，可以使用任何一種材料、任何方法來設(shè)計(jì)任意數(shù)量的關(guān)卡，最終形成一個(gè)整體連接的可以聯(lián)動(dòng)觸發(fā)的大連環(huán)機(jī)關(guān)王作品。這個(gè)項(xiàng)目可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力和設(shè)計(jì)思維能力。

項(xiàng)目三：紙上談兵。一般要求學(xué)生在給出的幾個(gè)選題中任意選擇主題進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)，并填寫創(chuàng)意設(shè)計(jì)表，用文字描述出設(shè)計(jì)的物品內(nèi)容、功能和效果，并能畫出基本的示意圖，對(duì)學(xué)生的發(fā)散思維、創(chuàng)意思維和繪圖能力都有較高的要求。

項(xiàng)目四：創(chuàng)意物化。學(xué)生需要根據(jù)提前給定的主題進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)，并選擇恰當(dāng)?shù)牟牧?，通過各種工具進(jìn)行加工、組裝，最終形成一件成品或演示模型。可以說，這個(gè)項(xiàng)目是一個(gè)綜合項(xiàng)目，不僅要求學(xué)生有活躍的思維、新奇的想法、創(chuàng)新的應(yīng)用，還要擁有把設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的能力。

在這四個(gè)項(xiàng)目中，創(chuàng)意物化項(xiàng)目涉及的因素最多，環(huán)節(jié)最完整，在整個(gè)創(chuàng)作過程中鍛煉的思維能力最豐富，因此，下面詳細(xì)介紹創(chuàng)意物化項(xiàng)目的準(zhǔn)備工作。

本次創(chuàng)意物化的主題是“未來教室”，開展思維能力培養(yǎng)的思路是先通過頭腦風(fēng)暴解決創(chuàng)意的問題，再通過程序設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算思維能力的訓(xùn)練，然后利用實(shí)物搭建和講解演示環(huán)節(jié)進(jìn)行邏輯思維和表達(dá)能力的訓(xùn)練。頭腦風(fēng)暴的三個(gè)原則：一是奇思妙想、異想天開，想法越奇特越好。二是延遲評(píng)判，當(dāng)場(chǎng)不給予任何評(píng)價(jià)，即使想法再離奇再荒唐，也不能給予否定性評(píng)價(jià)，因?yàn)橛锌赡芫褪沁@種荒唐的想法可以激發(fā)其他隊(duì)員更多更優(yōu)秀的創(chuàng)意和想法。三是限定時(shí)間以量取勝，在限定的時(shí)間內(nèi)，列出的創(chuàng)意越多越好，后期再對(duì)創(chuàng)意進(jìn)行過濾篩選或完善改進(jìn)。針對(duì)未來教室這個(gè)主題筆者設(shè)計(jì)了三個(gè)問題，要求學(xué)生通過教室里現(xiàn)有的物品來思考存在的問題，再通過試圖解決這些問題而產(chǎn)生新的創(chuàng)意。筆者利用ITtools教學(xué)輔助平臺(tái)的課內(nèi)BBS論壇開展了一場(chǎng)頭腦風(fēng)暴，并收集和記錄下了學(xué)生的一些初步的創(chuàng)意想法，具體的題目和回答如上頁表2所示。

根據(jù)上面收集到的問題和答案以及現(xiàn)有的軟硬件材料，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)創(chuàng)意進(jìn)行篩選和改進(jìn)，找出能夠進(jìn)行物化的一些創(chuàng)意和想法，并動(dòng)手設(shè)計(jì)和制作。通過這一輪頭腦風(fēng)暴活動(dòng)，對(duì)學(xué)生有效地進(jìn)行了邏輯思維和發(fā)散思維能力的拓展訓(xùn)練。在學(xué)生篩選出來并計(jì)劃進(jìn)行實(shí)施物化的創(chuàng)意中，有健康智能空調(diào)、自動(dòng)歡迎和健康檢測(cè)裝置、智能教室管理系統(tǒng)、可升降式折疊桌椅等項(xiàng)目。首先，學(xué)生在創(chuàng)意表上面用文字描述使用的軟硬件材料和創(chuàng)意功能，并用圖示標(biāo)記;其次，通過軟件進(jìn)行編程并模擬運(yùn)行;最后，實(shí)物連接和制作外觀。其中，智能教室管理系統(tǒng)中有一個(gè)功能是自動(dòng)檢測(cè)教室內(nèi)人數(shù)并通過屏幕實(shí)時(shí)顯示，也可以通過按下按鈕來語音播報(bào)教室內(nèi)的人數(shù)，以達(dá)到幫助教師對(duì)學(xué)生考勤的目的，確保學(xué)生安全。這個(gè)項(xiàng)目中需要用到紅外傳感器、語音朗讀器、揚(yáng)聲器、按鈕、數(shù)碼管或顯示屏等硬件模塊，通過LINKBOY軟件進(jìn)行程序編寫并仿真運(yùn)行，最后進(jìn)行實(shí)物搭建。

在自動(dòng)計(jì)算人數(shù)這個(gè)程序的編寫過程中，筆者先提供了超聲波傳感器和紅外傳感器的使用案例，學(xué)生自學(xué)研究后決定使用紅外傳感器來進(jìn)行搭建，而針對(duì)人數(shù)檢測(cè)的準(zhǔn)確性問題，學(xué)生遇到了較大的障礙，如怎樣判斷人是進(jìn)入教室還是走出教室？于是引導(dǎo)學(xué)生上網(wǎng)查閱相關(guān)資料，最終確定使用兩個(gè)紅外傳感器，通過檢測(cè)門外和門內(nèi)兩個(gè)紅外傳感器的順序來判斷人的進(jìn)入或走出，再由數(shù)值變量來記錄人數(shù)，進(jìn)行加或減運(yùn)算，并通過數(shù)碼管顯示或通過語音朗讀器進(jìn)行播報(bào)，最后再把相關(guān)程序下載到硬件存儲(chǔ)，并把硬件安裝在教室模型中，通過外觀設(shè)計(jì)進(jìn)行美化裝修。在這樣的一個(gè)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)和探究的過程中，學(xué)生通過查閱資料、程序編寫和調(diào)試等實(shí)踐，有效拓展了設(shè)計(jì)思維和計(jì)算思維能力，著重培養(yǎng)了學(xué)生自主探究、自主學(xué)習(xí)的能力，進(jìn)而整體提高了學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造的思維能力水平。

● 結(jié)語

創(chuàng)客教育是傳統(tǒng)課堂教學(xué)的有效補(bǔ)充之一，能夠有效促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行自主知識(shí)學(xué)習(xí)，提高創(chuàng)造力與思維能力，發(fā)展綜合實(shí)踐能力。通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)的開展，學(xué)生可以得到跨學(xué)科的知識(shí)學(xué)習(xí)與多元能力的綜合提升。推動(dòng)創(chuàng)客教育，將對(duì)學(xué)生的個(gè)體發(fā)展、課堂變革、課程改革以及國家人才戰(zhàn)略等產(chǎn)生積極的、重大的影響，是中國在教育領(lǐng)域進(jìn)行社會(huì)創(chuàng)新的重大契機(jī)。因此，在大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)環(huán)境下，一線教師也面臨著一次重大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，在創(chuàng)客教育的道路上，需要奮力前行。