[科学思维与创新能力教学设计]基于创新能力培养的教学设计理论与试验探索

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内容提要：本文从创新能力的界定思路以及与教学目标分类的关系、理论依据、新的教学设计框架、运用信息技术完善学习环境、典型案例分析，以及试验设计等方面对基于创新能力培养的教学设计理论与试验进行了讨论。

关键词：创新能力　　教学设计

一、                前言

创新能力是人类最重要最有价值的一种能力，目前世界各国都很重视创新能力的研究与培养。综观已有的创新能力及其培养的研究，人们做了大量的工作，但从教学设计理论与试验的角度去系统而深入地研究这个问题的并不多。我们知道，教学设计是教育技术学理论，也是从事具体学科教学工作的教师必须掌握的理论。因此，很有必要对基于创新能力培养的教学设计理论与试验进行探索，其中包括：如何重新按照教育信息科学的观点去考察创新能力的形成过程，去界定创新能力；如何摆正创新能力培养在教学目标分类体系中所处的位置，创新能力培养的理论依据及其教学设计框架如何构建一个支持创新能力培养的信息技术环境并设计学习内容和过程；最后是试验设计有关问题。

二、                创新能力的界定思路以及与教学目标分类的关系

1、由于理论依据、判断标准、研究方法和研究重点的不同，对创造力（即创新能力）的定义也不同，有关创造力的定义多达数百种。综观众多的创造力的定义，多数心理学家和教育学家同意两种观点：认为创造力是一种或多种心理过程；认为创造力是一种产物。随着教育信息化的广泛开展，教育技术研究的不断深入，逐渐形成了一门新兴的学科——教育信息科学。教育信息科学为探究人的能力与计算机的信息处理能力之间关系提供了方法论指导，能够很好地描述人的能力形成过程，还能够方便地对创新能力的成果以数字化方式进行表达，在培养人的创新能力方面，它也能够很好地指导如何构建个性化的信息技术支持环境。

根据以上所述，小学生的创新能力应定义为：在学习学科知识、解决学习和社会生活实践的问题过程中，力图以新颖和独特的方式，明确要解决的教育教学、学习过程中可能产生的各种问题，并加以传递、展示、评价和反思提升这些信息的智能品质。对于这种创新能力的界定思路，我们可以看出，小学生的大部分时间里，学习活动的主要方式 是学科知识学习和综合社会实践活动，主要内容是前人创造的知识精华，但由于他们作为学习主体的地位，决定了学习活动具有再发现和再生产的性质，这体现了中小学生的创新能力区别于科学家和艺术家不同之处——更多是具有较大的个人发展价值，尽管两者有着共同的心理规律。这种界定创新能力的思路，与一般信息加工不同，强调以新颖和独特的方式明确要解决的问题空间，以及在可能产生出某种具有社会和个人价值的成果以后要加以反思和提升，这一步对于个人乃至人类社会知识的增加提供了可能。

2、创新能力与教学目标分类的关系

“创新”是指能为人类社会的文明与进步创造出有价值的、前所未有的全新物质产品或精神产品。传统的认知目标分类理论更适应基于知识的传递和接受应用的教学设计的要求，所针对的主要是已知知识和技能的各种类型，不强调知识创新以及由此所需的创新能力，其出发点以及由此形成的教学方法与创新能力培养存在矛盾，如何按照创新能力培养的要求提出新的分类原则是教学设计理论的重要内容。

现代认知心理学认为，在大多数情况下，只有学生嵌入到真实的情景中，才会发生有意义的学习。根据这些理论，清楚地规定好要达到的教学目标是为“教学设计过程中关于目标和动机”而设计的。有学者曾对任务复杂性和目标影响的相关做过分析，发现：对简单任务，明确的目标确实能够极大地提高效率；而对于复杂任务影响不大。这说明了当学习者从事复杂任务时，给出明确的目标并不足以引导学习者建立自己的实际目标。和传统的方法相反，在处理复杂情境时，重点设计一些模糊的目标，目标的细化要在解决问题的个体认知活动、社会共享认知、使用辅助的符号和工具以及象征的过程中得到表达。

受以上研究的启发，我们可以将最影响学生创新能力发展的因素归为两类，即知识和操作，按照知识类型的操作类型两个维度对教学目标进行分类。知识类型维度用来描述教学目标中学习内容的类型，它包括符号名称、单个事实和现象、组织的事实、概念、流程步骤、原理公式格式以及认知策略；操作类型维度用来描述教学目标中的能力类型，它包括辨别、表象化、理解、记忆、运用和再发现/创建等子类型。知识是属于全人类的，是可以用某种媒介承载的人类文化。而思维能力是属于个体的，我们不可能直接以某种介质承载和传递思维能力，必须通过各种教学活动和实践活动才能提高自己的思维水平，这就有赖于操作的介入，因为操作恰好是属于个体的，属于实际活动的范畴。操作代表着“个体”人思维能力，它是个体借助内部语言在头脑中智力活动，是在掌握一定知识的基础上经过大量练习后逐渐形成和发展起来的，是将知识个体化并转化为个体能力的过程。123

这个模型的操作轴将操作区分为两个层级——意义建构和能力生成。意义建构层级包括辨别、表象化、理解记忆，旨在使学习者形成对知识的深刻理解，目前认知学习理论（建构主义是认知主义理论的进一步发展）主要是针对这部分知识和相应的操作，研究成果异常丰富，如注意策略、精加工策略、组织策略等，对意义建构起主要作用。能力生成层级包括运用和再发现/创建，能力生成层级的教学目标实现的主要策略是问题解决策略和协作学习策略，如果教学的意图是形成学生的创新能力，则应该强调学生在学习学科知识、解决学习和社会生活实践的问题过程中，以新颖和独特的方式确定和解决问题，常用的训练策略有任意输入、头脑风暴、逆向思维、创造性思维和创造性想象的训练。层级内部的各种操作更多体现了并列关系，但层级之间具有先决——后继的关系。即意义建构层级的目标是告诉设计者：不同层级的教学目标对应着不同的学习活动，如前所说，不同层级的教学目标所需要的教学策略是不同的。

三、                基于创新能力培养的教学设计的重要理论依据——创造性思维的思考

创新人才是指具有创新意识、创造性思维和创新能力的人才，其核心是创造性思维。创新意识是实现创造发明的前提与动力，对于创新人才的培养具有至关重要的意义，这是问题的一个方面，创新意识和创新能力又必须要有创造性思维作基础。因此，在思考如何进行基于创新能力培养的教学设计时，必须紧紧抓住这个主要矛盾，即紧紧围绕创造性思维这一核心来考虑。

有关创造性思维的研究内容比较丰富，我们要遵循人类对客观事物运动变化的认识规律，从哲学认识的高度对思维进行了分类，分为时间逻辑思维、形象思维和直觉思维，并从理论上阐明了创造性思维的结构和形成机制，建立起比较科学的创造性过程的心理模型。由此归纳出创造性思维过程由发散思维、形象思维、时间逻辑思维、辩证思维和横纵思维等6个要素组成。这6个要素按照一定的分工，彼此互相配合，每个要素发挥各自不同的作用。对于创造性突破来说，有的要素起的作用更大一些（甚至起关键性作用），有的要素起的作用相对小一些，但是每个要素都是必不可少的，都有着各自不可替代的作用，从而形成一个有机的整体——创造性思维结构。

何克抗教授指出，创造性思维的出现在发散思维的方向性指导，然后再通过人类的三种基本思维要素（时间逻辑思维、形象思维和直觉思维）的某些循环操作过程，并由辩证思维提供宏观的指导策略，及横纵思维提供微观的心理加工策略而得。由于上述所列的三种基本思维要素之间的关系非常密切，互相依存支持，亦没有高低之分，因此，要培养创造力便必须首先在发散思维打好基础，并要以“综合的方式”来训练时间逻辑思维、形象思维和直觉思维。要把时间逻辑思维和形象思维的训练结合起来，而不是将二者割裂；时间逻辑思维和直觉思维也要结合起来，而不应割裂。由于创造性思维的目标是要提示事物的本质或发现事物之间内在联系的规律，而要达到这一创造性目标，离不开灵感或顿悟。

环境是影响学生创造性思维发展的重要因素，皮亚杰的认知建构理论指出，儿童心理结构的发展涉及到图式、同化、顺应和平衡四个方面，其中图式是作为一个核心的概念提出的，儿童通过改变自身适应环境的变化而获得发展，并引起内部心理图式的变化。创造性思维的信息技术支持学习环境。

四、                基于以活动为核心的创新能力培养的教学设计理论框架的思考

教学设计存在三个世界，知识的世界强调分析知识结构，由此选择教学策略以取得特定的学习结果；学习的世界强调特定的学习过程，以及综合支持此过程的策略；工作的世界强调真实生活中的任务——绩效，以及支持解决实际问题的策略。以前的教学设计理论割裂了三者的关系，存在一个共同的问题没有充分考虑学习活动的社会文化属性，也不重视如今设计教学活动、教学任务，特别是有助于培养学生创造性思维的教学活动的理论支持。学习者获得能力是在一种由任务驱动，在教师、学生群体（包括协作小组）、教学资源环境之间的交流互动过程中完成的。为了解决上述理论问题，我们需要将作为教学设计的全新的理论框架，学习环境设计和教学活动的设计相结合，从而构建基于创新能力培养的教学设计理论的新框架。

 1）学习活动设计  活动理论认为行为与意识是辨证统一的。因此，基于创新能力培养的教学设计的核心任务是设计教学以便引导学生的学习行为活动，从而促进学生身心的发展。内容包括：分析行为活动对象及目标；分析行为活动主体——学习者特征；设计认知活动；分析学习团体及其构成规则、劳动分工；分析学生学习的工具——认知工具、交流工具、问题解决与决策工具、效能工具；选择和设计预期的学习活动。根据上述分析的结果，就可以选择和设计学生的学习活动了。一般被选择和设计的学习活动具有以下特征：分工明确且公平；人际交往规则明确且易执行；支持学习活动的认知工具种类多且易获取；基本行动和操作都容易完成；评价标准明确且易执行。123

2）学习环境的设计  学习环境是学习资源和人际关系的组合。学习资源包括各种媒体材料、帮助学习者学习的认知工具（获取、加工、保存信息的工具）、学习空间（比如，教室或虚拟网上学校）等等。人际关系包括学生之间的人际交往和师生之间的人际交往。学习资源、学习工具、学生的学习活动以及要求表现出来的行为的整合活动往往由教学策略决定。分析学习环境的任务是指根据学习行为的需要确定提供哪些学习资源，维护和提供哪些人际关系。为了最大限度地支持学生的学习活动，学习环境要提供学生易获取易使用的认知工具、简单易行的人际交往规则、明确的行为规范、公平的劳动分工等等。教师通过人际交往来影响和引导学生管理自己的学习活动，教师不再是个体学习的辅导者，而是群体（小组的或协作的）学习的组织者、参与者。

创新能力培养的教学设计的实施需要建构一个学习环境，我们开发了一个研究性的“聪聪”德育网站。网站共有七大部分，包括教育法规，德育资源库，互动视窗，德育资料库，成果展示，视频库，校级部主页等。数学专题学习网站。在“视频库”这一部分，同学们可以徜徉于美丽的校园之中，或看楼台亭阁、或观小桥流水，也可以浏览自己活动的剪影，欣赏同伴的风采，还可以阅读名家作品，收看经典电影，或去历史展览厅欣赏“秦砖汉瓦”，或去“艺术长廊”品茗颜风柳骨……同学们还可以制作自己班级文化建设的网页，向全校同学介绍……

 3） 知识传递和接受的设计  知识传递和接受的设计的主要任务是确定学习材料的媒体形式、学习材料的呈现顺序。在知识传递和接受的设计方面，传统的教学设计理论研究成果甚丰。但是需要特别指出：根据艾利康宁与达维多夫的观点，知识内容是思维活动发展的基本“助推器”，学习内容的选择要走在学生心理、特别是思维发展的前头，以便提出更新、更高的思维发展的需要。

本文于《中国电化教育》2002年第10期发表

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