科创课程项目中的思维培养模式

如前文所述，我们进行科创教育的目标，并非聚焦在具体的内容以及个别科技产品使用的掌握上。虽然扩充学生的知识面也有助于学生的创新能力发展，但这一目标并非重点。相比之下，与创新活动有关的思维能力，是一种可以在不同场景、不同任务中迁移的能力。为了启发与培养学生未来可以拥有持续的创新能力发展，科创项目必须要将思维能力的培养作为核心目标之一。

在创新活动中，几乎所有类型的思维方法都会对整个创新过程有所贡献，比如逻辑思维提供推理、归纳、演绎能力；系统思维则允许学生更好地从全局角度考虑问题等。在日常的学科教学中，相关的一些思维能力也能够得到发展，而科创课程可以更加聚焦部分影响较大的关键性思维能力培养。我们考虑重点关注的是批判性思维能力和创新思维能力。

1.批判性思维能力培养

批判性思维（Critical thinking）以恩尼斯对其的描述为例，是“合理的、反思性的思维，其目的在于决定我们的信念和决策”^{[30] [31]}。换而言之，批判性思维包含了质疑与求证的过程。批判性思维能力强的学生，不会简单地接受某一个“现状”，而是考虑这一现状是否有其存在合理性，是否存在调整、改进甚至是彻底改变的可能性，进而能够为一些具体问题带来新的解决方案。这也就是科学哲学家卡尔·波普尔为什么认为，批判性思维是打开创新之门的钥匙，科学的精神就是批判的精神。因此，我们将批判性思维看作创新思维的先导。

从创新能力培养的角度来看批判性思维，批判性思维既提供了创新的开端，即对目前解决方案、产品的不满足和质疑，从而引发新的思考；同时批判性思维也能够为创新活动这一过程提供可靠的、理性的思维工具。例如在信息的取舍方面，拥有高水准批判性思维的学生能够判断信息的可靠性，善于处理矛盾的、不充分的、模糊的信息，并选择支持力强的数据等；在对于自己的观点进行论证和评估的时候，他们能够基于数据、基于证据进行理性的推理，从而给出令人信服的结论；同时他们也是思维开放的，能够提出替代方案并在决策时予以考虑，并在采取行动时能够考虑所有利益相关的主体。

对学生的批判性思维培养，不能仅寄希望于完全依赖科创课程项目来完成。除了必要的思维方法，批判性思维也是一种思维习惯。单纯的接受式学习、单向的以教师为中心的课堂教学形式和一些标准化测试方式，都可能给学生的批判性思维发展带来阻碍。科创课程项目的课程设计、教学规划则更加需要规避相关的批判性思维阻碍因素，将思维培养作为项目的核心目标来采取行动。

2.创新性思维能力培养

对于创造力的描述，离不开新颖性或者独创性（Originality）和实用性（Usefulness）这样的关键字。如斯腾伯格所称：创造性是指个体产生新观点、发现和创造新产品的能力；而创造性思维是创造活动的思维过程^[32]。并不是所有新的东西、新的观念可以当作创新，在新奇之外，它必须呈现出某种实用性、品质或者美感。创新性思维是一种非常复杂的思维活动，包含多种能力、技能的应用，例如认知能力、理想能力、思维的可塑性与灵活性、隐喻思维（metaphorical thinking）、联想思维，等等。(https://www.xing528.com)

对于科创课程项目而言，创新性思维是其皇冠上的明珠，也是我们思维能力培养的最终目标。由于创新本身的领域过于广阔，我们必须要给出合适中学阶段，符合初中年纪学生的认知规律的创新性思维界定，以便在课程设计与教学规划的过程中，更好地匹配这一思维能力发展的需要。参考考夫曼的四元划分，创新可以分成四个层次：Big-C，杰出的创新，相关领域作出杰出的贡献或重大的发明创造；Pro-C，专家级别的创新，即在多年专业训练下，借助专业研究手段完成专业领域的创新；Little-C，日常的创新，在日常生活中提出新颖的、有效的问题解决方法；Mini-C，迷你创新，是指个体主观的、内部的解释，聚焦于对经验、行动和事件给出新颖且有个人意义的解释^[33]。作为中学阶段创新性思维能力的培养，主要覆盖的应是Little-C与Mini-C领域的创新思维，而科创课程项目本身则更多地考虑以Little-C为主要的目标，提供学生学习与实践的体验。同时，为了进一步启发学生，并提升创新性思维发展的空间，科创课程必须要为学生创造可以初窥Pro-C的创新过程，参与部分环节的体验并具有与专业研究人士、领域专家对话的机会。

创新不是大脑某一个固定部分的活动，而是一个需要不同大脑区域协作，由多种互动的认知系统（包括有意识与无意识）以及情感、情绪共同参与的复杂过程^[34]。创造力以及相关的创造性思维的培养与发展，也通常认为与多种因素相关，例如动机、智力、知识和技能^[35]，同学生个体内部、个体之间和环境因素等条件相关联。因此，培养创新思维能力，必然要求在复杂的情境下，充分激发多方面要素的共同参与，方能很好的达成这一目标。

3.思维能力培养原则

科创课程项目中的思维能力培养是核心目标，但思维能力的养成并不能够独立于课程和教学。相反的，借助于内容组织形式的调整以及教与学方式的改变能够更加有效地创造提升思维的机会。关于教学、课程方面的内容将在后续小节中探讨，在此部分给出我们科创课程项目关于思维能力培养的几个重要原则。

第一，以学生为中心组织所有学习活动。“以学生为中心”早已经成为课堂教学关注的重点，而在科创课程项目中，有必要进一步强调，以学生为中心的原则也必须体现在课堂外所有与学生学习有关的环节，包括课程的选择性、学习方式的自主性、学习环境设置等。例如，动机对于创新能力发展有着重要的影响^[36]。学生的动机和学生的兴趣有着关联，在创新项目中，要将学生自主选择贯彻在整个课程设置体系中，包括选择特定的学习和探究领域，创新表达的方式，自由的探索和试验，等等。只有在我们的项目中保护、激发学生这种自主性，才能够期待批判性思维、创新性思维的自由生长。又如我们的课堂氛围设计，以学生为中心的课堂，除了使用讨论式的教学方式，最为关键的是氛围的宽松和倡导敢于冒险（Risk-taking）的精神。学生可以自由提问、质疑甚至反对成人或同伴的想法，而教师和同伴会积极有效地回馈。不论学生想法的对错，他都可以充满信心地陈述自己的看法而不用担心招致批评或是嘲笑。

第二，以问题解决入手形成思维—实践闭环。批判性思维与创新思维的运用都是一个复杂的、包含多种能力综合使用的过程，同时学习者还要调动自己的情绪和内在动机参与其中。教学的内容与过程必须要有同样的“空间”和“容量”，来满足学生可以在学习实践的过程中，展开与应用批判性思维与创新思维方法。对于创新而言，创新者依靠问题定义与重定义、洞察能力，来实现不仅仅解决问题，而且可以提出正确问题^[37]。因此，真正的创新活动从提出问题开始，终于问题的解决。借助这样的闭环，学生可以充分实践几乎所有的思维工具，也能够充分调动内在的情感、态度与价值观，对学生思维能力的发展与升华，起到关键性的作用。

第三，将思维过程显性化学习和讨论。传统的双基课堂中，主要的讨论对象是知识点与技能；在重视素养与能力的教改实践中，学生多种能力的发展被放到了重要的地位。在科创课程项目中，各种素养能力都将为创新能力的发展奠定基础，而项目所关注的思维的发展，同样需要显性化的教学。以批判性思维为例，教师需要教授关于思维的专有名词，比如介绍“批判性思维”概念；也需要在教学场景中，及时切入批判性思维认知的核心能力：阐述、分析、评估、推论、解释和元认知^[38]等的应用。学生要知道如何做，同样也需要知道在做什么，做的效果如何。实际上，批判性思维中的“元认知”的能力，就是强调自我有意识地监控认知行为，以及这些认知行为中所运用的认知手段和引起的结果。