成功智力支持下基于PBL的创客教育模式探究

胡慧丽，马 燕，韩淑珍

（1.重庆师范大学 计算机与信息科学学院，重庆 401331；2.重庆师范大学 研究生院，重庆 401331）

0 引言

中国目前正处于重要的转型升级阶段，从原本侧重于先进技术的引进和追赶，转变为重视培育发展自己前进的动力。创新型人才的培养已成为我们必须关心的问题。在主题为“高等教育与创新型人才培养”的分论坛上，北京大学海闻教授在主持时做出如上表述。美国耶鲁大学校长苏必德指出创新不仅是对旧秩序的颠覆，更重要的是对新秩序进行创造性的建设。真正的创新是要针对新的问题，找到新的解决方法。

1 成功智力理论

传统智力理论和研究存在局限性，未关注智力与现实社会之间的联系，不能揭示出智力的全貌。斯滕伯格教授在对智力多年研究的基础上，于1985年提出了智力的“三元理论”，认为智力是适应、选择和塑造环境背景所需的心理能力，打破了传统智力的禁锢。但斯滕伯格认为该理论仍不能全面阐释社会中存在的智力，故对原有的智力成分进行了修正，在1996年提出了成功智力理论，指出智力不能只追求学业的成功，更应该包含现实世界的成功。化繁为简地完成理论上的飞跃，赋予智力以新的理论框架，将创造性纳入智力，扩展了智力的内涵；重视实践性智力，引导人们重新认识学习能力，是一种否定之否定[1]。

斯滕伯格指出分析性、创造性和实践性是成功智力的三个重要方面。分析性智力是指有目的地引导心理活动的方向，以寻找相关问题的有效解决途径和方法。创造性智力指的是能冲破既定内容的束缚，提出新奇有价值问题的能力。实践性智力指的是运用平常生活中积累的经验技巧处理实际生活问题的能力，通常表现在生存能力和常识的运用方面。能否适应环境及实现日常生活的需求，在很大程度上体现了实践性智力的高低[2]。

2 创客教育

创客教育可以从广义和狭义两种层面来理解，广义上的创客教育代表一种教育形态，主要培养大众的创客精神[3]；狭义上的创客教育代表一种教育模式，主要培育学习者的创客素养[4]。另外，也可以从其他两种角度来理解：一种是“创客的教育”，以创客人才的培养为目标；另一种是“创客式教育”，以运用创客理念、方式改造教育为目标[5]。无论从哪种角度出发，创客教育最终的目的是一致的，都是为了实现创新型人才的培养。

创客教育注重实际动手操作，强调从实践中获取知识，并将知识运用到实际生活之中，充分体现了做中学的理念。使学习者以合法参与者的身份进入到情境学习之中，并在实践活动过程中，逐步帮助学习者实现从旁观者、参与者到示范者的角色转变。学习者利用各种资源来制作自己的创意作品，并通过O2O的方式展示分享自己的作品，与建造主义倡导学习者投入相关作品的创造性制作、提供充分表达自己看法的机会、秉承通过制作来学习的理念不谋而合。创客教育的特性见表1。

3 基于PBL模式的创客教育模式构建

成功智力是一个有机的整体，以“问题解决”为目标，发现并定义问题，分析并制订方案，实施方案解决问题[7]。成功智力的三个维度是相互关联的[8]116，日常生活中能够帮到我们的是将分析性思维、创造性思维、实践性思维维持在平衡状态的成功智力。创客教育所培养的创客素养是指借助一定的科技手段，在小组合作学习过程中发现问题、分析问题、设计问题解决方案，并能创造出相关制品的能力[9]。成功智力和创客素养的获得都不是偶然的，它们可以通过学校开设锻炼学习者分析、创造和实践技能的课程来培养和发展。成功智力在我们结束学校学习后的工作和生活中，具有很高的价值，能够帮助我们实现本身所具有的智力潜能[8]137。

PBL模式以建构主义理论、多元智能理论等为理论基础，强调以教师为主导、学习者为主体、问题为中心，以问题的提出、分析与解决为主线，以自主学习、小组协作探究学习为主要学习方法，以有效增强学习者的问题意识、探究能力、沟通能力、团队协作能力和思辨能力的发展为培养目标[10]。PBL教学模式对创客教育有如下启示：第一，要求学习者主动建构知识意义，培养学习者发现并解决问题的能力，提升学习者自主学习与协作学习的能力；第二，将书本内的理论知识置于真实的情境中，提高学习者理论与实践相结合的能力；第三，以教师为主导、学习者为主体的教学结构更有助于教师与学习者之间的交流互动。

3.1 基于PBL模式的创客教育模式构建

3.1.1 指导理念和教学目标

教育活动的最高目标是培养学习者的高阶能力，实现个体全面和谐发展。创新能力、批判性思维能力、协作能力、问题解决能力等构成了高阶能力。基于PBL模式的创客教育模式以实现教育活动的最高目标为己任，注重学习者的全面发展。创客教育的指导理念如图1所示。

表1 创客教育的特性

3.1.2 教学过程和教学评价

基于PBL的创客教育教学过程分为7个步骤，每个步骤又可单独分为两个步骤，如图2所示。该模式的教学评价主要包括小组之间所进行的自评、互评以及教师对各小组的综合评价等。

3.1.3 教学模式构建

基于PBL的创客教育教学模式，注重分析性、创造性、实践性能力的培养与平衡，注重学习者的问题意识、探究能力、团队协作能力等综合能力的培养。为创客教育提供必要的学习环境，如学习环境的创设、支持小组协作、提供设计工具、支撑作品制作、辅助学习评价、支撑成果展示等，如图3所示。

在这个教学模式中，教师作为学习过程的引导者、辅助者，为学习者创设问题的情境，引导学习者围绕所创设的情境提出问题，并引导学习者自发结合为协作学习小组，进而引导学习者分析讨论问题，确定学习的目标。为学习者建立各项实践标准，监督观察学习者的学习及实际操作并适时地提供必要的指导，帮助学习者发布分享成果进行，并对学习者的学习过程和实际操作过程予以评价，使学习者可以更加有效地理解掌握所学习的知识。

图1 基于PBL模式的创客教育指导理念

图2 基于PBL模式的创客教育教学过程

学习者作为学习过程的主体，需要根据教师所创设的情境提出问题，并组建共同解决问题的协作学习小组，分析讨论并确定目标。目标包括协作小组的总体目标以及协作小组内各成员的目标。在既定目标的指引下，开展独立自主的学习及小组成员间的协作学习，讨论并制定解决问题的方案。小组成员依据问题解决方案协作完成原型的制作，并对成果进行实践检验。小组成员之间进行自评、互评，之后由教师对整个学习实践过程进行综合评价。学习者根据各项评价进行反思及改进，之后再对解决方案及设计制作的原型进行展示，最后对整个学习过程进行总结，深化对于知识的理解掌握[11]。

在这个过程中，学习者根据创设的情境提出问题，有助于增强学习者的问题意识；分析讨论问题能有效地培养学习者的探究能力、团队协作能力及分析性能力；而在整个实践过程中，又充分锻炼了学习者的分析能力、创造能力、实践能力。

3.2 基于PBL模式的创客教育教学特色分析

图3 基于PBL模式的创客教育教学模式

在教学过程中，以成功智力理论为指导理念，注重学习者成功智力三方面的培养与平衡，关注学习者的全面发展。以PBL模式为支撑，让学习者于真实的问题情境中，充分调动自身的主观能动性，积极参与实际问题的解决，有助于增强学习者的问题意识，培养学习者发现问题、分析问题、解决问题的能力。以教师为主导、以学习者为主体的教学结构，打破了传统的以教师为中心的教学结构和以学习者为中心的教学结构模式，有助于学习者对于知识意义的主动建构和师生之间的交流互动。协作学习小组可以让学习者将自己对于情境问题的看法表达出来，形成头脑风暴，进而进行分析讨论，确定学习目标，有助于促进学习者之间的协作互助。问题解决方案的制定，有助于增强学习者整体思考问题的意识，为实践制定详细的计划，使每一步的目标更为明确，为后期的改进奠定良好的基础。对于原型的制作，需要借助3D打印技术来实现。原型的制作，可以让学习者更为直观地看到自己努力的结果，锻炼学习者的动手操作能力及满足学习者对于事物的好奇心和成就感。成果展示需要借助线下及线上两种方式来进行，通过线下的展示，可以让学习者更为直观地看到自己及他人的成果；而通过线上的展示，可以让更多的学习者参与到学习活动中，给出自己的意见或建议，更好地改进作品，如图4所示。

图4 基于PBL模式的创客教育教学特色

4 案例设计及效果分析

4.1 基于PBL的创客教育课堂教学设计

将基于PBL的创客教育模式应用到3D模型构建的课程之中，能够更好地实现教学目标，促进学习者有效学习。此前，学习者已经初步学习了制作水杯模型过程中需要用到的所有指令。

1）教学目标。

（1）知识与技能。熟练掌握3D MAX软件中的“挤出”“目标焊接”等特征指令。

（2）过程与方法。能运用3D MAX软件设计作品，并通过对作品的交流、展示和修改，拓宽空间思维。

（3）情感态度与价值观。感受通过自己的思考分析、团队的交流合作，实践完成作品的喜悦感。

2）学习者分析。学习者刚接触三维思维，对于3D设计的认识还不够深入，空间想象力较弱，对日常生活中实物的三维想象不足。

教学设计过程主要分为确定目标、学习实践以及评价改进三个双循环阶段（见表2）。在整个教学过程中，教师应监督观察学习者的整个学习过程，适时对学习者进行指导。

表2 创客教育课堂教学设计

4.2 基于PBL的创客教育课堂效果分析

学期末，通过调查研究的方法了解学习者对创客教育3D建模课堂效果的评价，共发放30份调查问卷，回收30份。通过SPPSS22.0对问卷的信度和效度进行分析，Cronbach's Alpha值为0.902，基于标准化的Cronbach's Alpha值为0.903，两个系数值都在0.9以上，说明该问卷具有很高的内在一致性，可信度较高。KMO的值为0.718，显著性概率为0.000，表示变量间有较多的共同因素，比较适宜做因素分析。学习者对创客教育模式课堂效果评价统计结果见表3。

调查结果显示，77%的学习者认为基于PBL的创客教育模式应用于3D建模课程能提高问题意识，70%的学习者认为能增强探究能力，73%的学习者认为能提高团队协作能力，70%的学习者认为能增强分析能力，67%的学习者认为能提高创造能力，80%的学习者认为能锻炼实践能力。可见，创客教育的过程能提高学习者的问题意识、探究能力、团队协作能力以及培养和平衡学习者的成功智力。

表3 基于PBL的创客教育课堂效果

86%的学习者认为基于PBL的创客教育模式应用于3D建模课程能提升学习效果。为进一步验证创客教育模式支持的3D建模课程与传统教学效果之间是否存在差异，研究以创客教育模式开展前学习者的期中成绩和开展后学习者的期末成绩为样本进行比较。由SPSS22.0计算分析，得出样本的信度系数为0.916>0.9，表明量表的信度很好，可信度较高。接着对样本数据进行均指计算及配对样本T检验，结果见表4。

表4的结果显示，显著性概率为0.000，明显小于显著性水平0.01，表示在95%置信水平上差异显著，我们认为基于PBL的创客教育模式的开展对学习者的成绩影响显著，另外期末成绩均值为83.60，大于期中成绩均值78.27，表明基于PBL的创客教育模式实施后学习者成绩有较为显著的提高。

表4 基于PBL的创客教育课堂开展前后学生成绩配对样本T检验

5 结语

该研究以成功智力理论为指导，以PBL模式为支撑，在创客教育环境的氛围下，探索当前创客教育的发展模式，构建成功智力理论支持下基于PBL模式的创客教育教学模式，实现创新型人才的培养。当前，研究者正在进行一系列相关方面的实证研究，将创建的教学模式应用到学校的创客教育教学中，逐步改善该模式，在实践中检验其有效性，为创客教育应用于实际的课堂教学提供参考。