发表于《科学课》2016年第2期，原标题：在创造中学习科学——创造力培养与情境导向模型
编者按：
创造是儿童的天性。在课程改革中，我们一直强调培养学生的实践能力和创新精神，可是，现 行的科学教材在这方面体现的并不充分，日常的科学课教学也没有为儿童的手脑并用提供充足的时间和 空间，特别是工程技术方面的内容比重过少。如果我们的“探究”还是以获取科学知识为最重要的目的时， 还是在用严格控制的机械步骤进行时，我们离培养创造力的目标就越来越远了。
学生创造力培养是我们必须直面的难题，创造力的培养与真实情境、问题的发散性、学习的资源条件、 时间与心理环境等有着密切的联系。如果科学课程日常的教学不是面向创造，又怎么能培养学生的创造力呢？在创造中学习科学，在创造中锻炼创造力，这不仅是培育学生创造力的一个有效途径，也是锻炼教师创造力的一个机会。
吴向东老师和他的鸢尾花团队，藉由情境导向模型，把教学设计从教学过程设计转向学习环境设计，着力研究如何培养学生的创造力。本期专题策划我们以“在创造中学习科学”为主题组织了一组文章，反映了部分老师在STEM和创客教育背景下的探索。我们期望有更多的老师能够解放思想，积极投入到这个主题的研究中。
为什么要在创造中学习科学
创造是人类与生俱来的活动。婴儿从出生开始，就用感官和肢体认识着世界，在这个时期，动作思维是婴幼儿占据主导地位的认知方式。随着年龄的增长，从动手触碰世界，到动手去创造，动作思维向着形象思维和抽象思维的方向不断发展。在小学阶段，虽然形象思维占据主导地位，抽象思维在逐渐发展，但动作思维并没有消失，而且随之发展起来的喜欢动手的心理特征向着更高的层面发展，形象思维和抽象思维使得儿童手脑并用的创造活动具备了越来越好的心理基础。
可惜的是，小学阶段的课程和教学，并没有为儿童的手脑并用提供充足的时间和空间。即便是强调动手探究或“做中学”的小学科学，也做得不够，特别是工程技术方面的内容比重过少（见本期广州张洁莹老师文章中的统计）。在本世纪开始的课程改革中，我们一直强调培养学生的实践能力和创新精神，但如果手脑并用的工程技术方面的创造活动太少，这个目标就难以实现。
在近些年从美国传入中国的STEM教育中，动手创造的活动开始受到重视。STEM强调通过解决真实问题的科学或工程实践活动去学习科学概念和锻炼探究技能，并应用所学去创造性地解决科学问题和工程难题。
在2015年初李克强总理掀起的创客运动旋风中，全国各地的创客教育也随之闻风而起。创客教育更加强调工程技术教育，强调用工程技术的方法去实现物品的创意设计，随之学生创造力的培养受到了更多的关注。
STEM和创客教育中大量的工程技术活动不仅反映了时代发展的诉求，也顺应了儿童喜欢手脑并用、喜欢创造的心理性向。在我们多年的实践中，越来越多地体验到，要发展学生的创造力，课程与教学的设计就需要围绕搭建支撑学生进行创造的环境来组织教学活动，即从教学过程设计转向到学习环境设计，让学生在创造性的手脑并用的活动中发展创造力。
从心理学角度看创造力培养
创造力表现为有想象力的、原创的思考和问题解决。从迁移的角度来看，创造力表现为把先前所学的知识技能应用于新的情境，在这个意义上，创造力就是一种迁移能力。从迁移的丰富研究成果来看，将新学的概念、原理和策略应用于真实情境和新的问题中将有利于迁移。但这些应用要涉及答案不确定、解决问题的路径不确定的劣构问题，不仅是因为学生今后的生活要面对大量的这类问题，而且这也是发展真实情境中创造性解决问题的依托。另外，在这样的训练中，还要善于有意识地抽象出一定的原则、观点、策略或程序，形成元认知知识，这样就可以指导将来对新问题的解决。
迁移的研究还告诉我们，对某个内容学得越透彻，沉浸的时间越充分，越有利于迁移。这也许可以解释“训练一万小时就可以成为某领域的专家”的效应，这说明一定程度的解决问题技能的训练是有必要的。
有的老师认为创造力是与生俱来的，是无法培养的，有创造力的孩子会有点怪怪的，或不合群，等等，这些都是一些误解。从迁移的研究可以看出，创造力是可以培养的。许多研究创造力的心理学家们在创造力的培养上发展出了三种不同类型的培养途径。
第一种途径以心理学家斯滕伯格为代表，他们认为一些思维课程可以起到较好的训练作用，他建议小学阶段培养创造力的具体方法和步骤是：
第一步：示范创造性。演示将所学的不同课程中的思想结合起来的方法，比如利用化学反应来制造某种乐器。
第二步：鼓励学生对假设提出质疑。让学生阅读那些对常识提出质疑的“荒谬”儿童读物，比如《天将肉丸的阴天》，描述了食物从天而降的一个城市。
第三步：鼓励学生明智地冒险。帮助学生区分出明智的和危险的冒险行为，如可以去他们一起讨论“最糟糕的结果会是什么”。
第四步：鼓励学生坚持不懈。如果学生给出了错误的答案，一定要鼓励他在尝试一次。
第五步：允许犯错误。即使答案是错误的，也要表扬那些在课堂上试图回答问题或努力解决问题的学生。
第六步：为创造性思考提供时间和机会。允许学生在空闲的时候使用教师资源来做实验，包括计算机制图程序或者绘画材料等。
第七步：奖励创造力。尽可能地公开展示那些有创造性的作品，并对学生在创造性方面的成功给予认可。（斯滕伯格教育心理学133页）[1]
第二种途径是在课程与教学上为学生提供创造空间，鼓励学生根据自己的兴趣特长对现实、知识和意义进行独特的建构。创客空间中的学习就是这样，学生确定自己的项目，然后利用创客空间中丰富的支持去实现。
第三种途径是参与特定领域群体的创造实践活动，比如艺术、科学、工程，培养与之相关的习惯、性向、知识，从而形成专长，并跃升到创造新的理念、方法和产品的水平。这种方式强调领域的具体性，强调知识技能的情境性，一个领域培养出的创造力不可能适用与所有的领域。（创造力、教育和社会发展译丛总序，第9页）
无论是哪种途径，心理学家们建议以下几个策略是有助于发展学生创造力的：鼓励不同寻常的观点；鼓励学生寻求内在满足感而不是外部奖励；强调对学科内容的掌握（专业基础）；问一些激发发散思维的问题；给学生提供自由和安全的环境；提供创造所需的时间。（珍尼教育心理学295页）
情境导向模型何以支撑创造力培养
从上述这些创造力培养的研究中可以看到，创造力的培养与真实情境、问题的发散性、学习的资源条件、时间与心理环境等有着密切的联系。满足这些，更需要面向学习环境的教学设计，情境导向模型在这些方面与此有着高度的契合。
1.真实情境。情境导向模型强调解决真实情境中的问题。一个人表现出有创造力，往往是表现在对真实生活情境中的问题的解决上。
2.问题的发散性。情境导向模型强调在真实情境中构造劣构问题，劣构问题天然地需要学生发散性思维，不断寻求新的解决办法，在尝试错误中获取经验。
3.学习的资源条件。情境导向模型强调资源的丰富性，教师不仅要为学生提供丰富的资源，也要求学生必须为自己解决难题寻找身边的资源。要想创造性解决问题，在学生各种各样、千奇百怪的解决方案中，教师无论提供多么丰富的资源，也满足不了他们解决问题的需要。所以，在情境导向的课堂中，让学生自己寻找资源也是必要的。
4.时间。情境导向模型把时间看做是一个隐性的但又是决定性的因素，是孕育创造的温床，要求给予学生充足的时间开展探究活动。
5.心理环境。情境导向模型由于是面向学习环境的设计，在学习机制上强调构建上述能支撑起学生自组织学习的环境。在这样的环境里，教师要求在适当的时候给予学生支架，不仅仅是智力上的，还包括情感上的，要支持学生通过自己的努力去战胜困难。同学之间也是互为支架，在寻找材料时要互相帮助，在解决难题时要一起互相交流和启发，在进行动手的任务时要多几双手来援助，在完成一个人完成不了的任务时要分工合作。这样的心理环境是自组织学习得以顺利进行的条件，创造性的方法与成果在这样的环境里也就能自然流淌出来。
另外，情境导向模型强调获取知识和应用知识要有机统一起来，强调主要围绕应用知识去组织教学活动。比如《斜面》的教学，因为通过门板搭的斜面从地面推一箱书到讲台不成功，所以才产生研究斜面省力规律的需要；找到规律后，在只有一块门板的限制性条件下，又得想办法降低斜面的倾斜度，先把门板搭在桌子上，把一箱书推上桌子，再拿起门板搭在桌子和讲台之间，把一箱书推上讲台。这个解决难题的过程，就是一种创造性的活动。对于更复杂的、需要应用更多知识去解决的劣构问题，还可以先用讲授的方式传授知识，然后把大量的时间和精力放在应用这些知识去解决劣构问题的活动上。
在创造性活动中培养创造力
当前注重工程技术活动的STEM与创客教育潮流满足了小学生喜欢手脑并用进行创造性活动的心理取向。但小学科学教学中长期存在的用机械的“探究”步骤进行知识传授的弊端严重桎梏着老师们的教学设计和课堂教学行为，在应用情境导向模型转向到学习环境设计的过程中，在关注在创造中学习科学的活动中，我们总结出了以下一些经验。
1.放弃以获取知识为目的的“安全”跑道，开放质疑的思维空间
深圳的李伟忠老师参与评审教育部“一师一优课”时发现，科学课要培养学生的创造力，一些基本的条件，老师们似乎还没准备好。一是给学生质疑的空间缺乏，有的课根本就没有考虑过让学生质疑，所有的设问都是为了让学生进入老师的“圈套”，杜绝“意外”的发生。而创造力的基础是发散性思维，是。二是教学设计还是不敢开放，不敢从严密控制的教学过程设计转向学习环境设计，不敢相信学生有能力自己去完成创造的任务，还是把活动的组织都放在“知识点”这个“安全”的跑道上。
2.增加开放性的设计活动，将知识物化出来
在学习了人体内部器官的一些知识后，广州的苏爱美老师让学生自己准备材料，制作关节模型、消化系统模型等。苏老师并没有规定学生只用一种材料去做，而是动员学生用生活中常见的材料去制作。在制作的过程中会发现，学生为了完成模型的制作，会有很多意想不到的对材料的创造性的应用。特别是，当学生把实物模型做出来了后，对一些知识的一知半解也随之暴露出来了。比如在关节模型上，学生把肱二头肌连接到桡骨的中间了，而不是靠近关节的地方，下臂只有一根骨，而不是两根；在用橡皮泥制作消化系统的模型时，把大肠小肠没区分开，把肛门标为阴茎等。通过这样的模型制作活动，不仅锻炼了学生动手解决难题的能力，也使他们对知识的理解更深刻了。
3.把小制作转变为多样性的创意设计，并渗透严谨的工程方法
《小水轮》是科学教材中的一个好玩的内容，但教材的设计重点放在探讨哪些因素会影响小水轮转动的快慢上。如果是全班用统一的标准统一的材料去做一样的制作，探讨其影响因素来自然会让全班得到一致的结论。但重庆的朱芝碧老师改变了上法，启发学生用不同的材料制作小水轮，上课时，学生带来的各种各样的小水轮琳琅满目，充满了创意。这样问题就来了，由于设计的不同，除了教材教参上期望学生搞清楚的“冲击叶片边缘转得快、水流大转得快、水流高转得快”之外，学生发现小水轮自身设计的好多原因都在影响转速！问题如此发散，是多好的培养创造力的机会啊！于是她引导学生研究如何优化设计小水轮……这是多好的工程技能训练啊！虽然在我看来，朱老师后续的教学还可以提供更充足的时间让学生去改进，但在赛课上她能做到这一点，已经是非常难能可贵了。
在工程设计类的教学中，广州的司徒敏老师意识到，严格的变量控制是相当重要的。不仅仅是科学探究类的活动，工程设计类的活动同样要遵循严格的变量控制的方法去寻找需要优化的变量。设计小车的活动虽然几近于游戏，但正因为此，这游戏才能变为一个潜在的工程训练，发展出更高层面的创造力。
4.与艺术结合，让科学更加迷人
传统的电路实验就是为了搞清楚一个闭合电路的连接顺序和串并联的方法。张硕司老师不止于此，把电路实验变成了艺术设计的活动。学生在纸板上画好各种虫鱼鸟兽卡通角色，然后在纸板的背面用导电胶布做导线，用扁平的纽扣电池做电源，用各种颜色的LED穿出到正面的画中，绘制的图画一下子就鲜活起来。不仅如此，还利用光敏电阻等电子元件来设计控制电路，进一步扩展了学生电子的知识。再进一步，许多声光电磁等各种各样的传感器模块，这些用于物联网的电子器件，这些在创客活动中应用较多的智能控制器件，就可以走入日常的课堂，让我们的科学教学更跨界，更有艺术感，更加迷人。
结语
学生创造力培养是我们必须直面的难题，如果日常的教学不是面向创造的目的的，又怎么能培养学生的创造力呢？在创造中学习科学，在创造中锻炼创造力，虽然很难，但这也恰恰是锻炼教师的创造力的一个机会，再进一步想，如果教师自己都缺乏创造力，又怎么能培养有创造力的学生呢？STEM和创客教育倡导的工程技术活动，也许是我们与学生一起教学相长的舞台。
[1] [美]罗伯特J.斯滕伯格、温迪M.威廉姆斯著，姚梅林、张厚粲等译，斯滕伯格教育心理学（原书第2版），北京，机械工业出版社，2012：133
本专辑文章目录：
李伟忠：对培养学生创造力的几点思考 http://blog.sina.com.cn/s/blog_538c514e0102wboo.html
苏爱美：让学生在制造中触摸科学 http://blog.sina.com.cn/s/blog_538c514e0102wbor.html
朱芝碧：做中学，玩中创 http://blog.sina.com.cn/s/blog_538c514e0102wbos.html
张洁莹：把更多的DIY创意设计纳入科学课程 http://blog.sina.com.cn/s/blog_538c514e0102wbph.html
张硕司：LED创意设计http://blog.sina.com.cn/s/blog_538c514e0102wbpj.html
司徒敏：引领学生在设计中学习变量控制技能http://blog.sina.com.cn/s/blog_538c514e0102wbou.html
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