中学生在发明创造过程中问题解决能力培养与提升的实施策略

    王建忠　朱梅

    摘? 要 以西乡中学创客梦工厂中30名高中生为研究对象，针对他们在发明创造过程中遇到的主要问题，如缺乏时间、缺乏创新意识、缺乏相应的知识和技能、缺乏指导和帮助等，提出在实践摸索中培养和提升学生解决问题能力的操作策略。

    关键词 创客室;创客教育;科学素养;校本教材;发明创造;创客素养

    中图分类号：G635.5? ? 文献标识码：B

    文章编号：1671-489X（2019）15-0073-03

    1 前言

    西乡中学的创客梦工厂是深圳市教育局授予的“深圳市中小学创客实践室”。笔者负责学校的创客教学，学生在历届全国青少年科技创新大赛上表现优异，获得国家专利20多个，笔者被广东省授予“十佳优秀科技教师”称号。学生在发明创造过程中遇到的问题和困难很多，而他们解决问题的能力普遍比较弱，除了简单地使用网络资料以外，就只能依赖教师来帮助他们解决问题。在培养学生问题解决能力的实践摸索中，总结形成相应的操作策略。

    2 中学生在发明创造过程中问题解决能力培养与提升的实施策略

    高中生学业紧张，教师、家长、同学的支持问题以及学生从事创造发明的时间问题? 高中生从高一开始学习十多门学科，时间非常紧张，要让他们利用课余时间从事创造发明工作，教师、家长、同学的支持问题以及学生从事创造发明的时间问题都亟待解决。

    1）营造创客教育的学习氛围，鼓励全员参与创客学习。学校以创客教育为切入点，努力培养学生的创新精神和实践能力。学校已將创客教育纳入学校发展的总目标，健全了创客教育管理体制，形成了较完善的管理网络。学校每年定额投入十多万元专项经费完善创客教育所需的相关设备，为学生开展发明创造活动提供基础保障。为调动学生参与创客学习的积极性，学校制定了激励政策，对创客教育作出突出贡献的教师，在各项评优、业务考核中给予优先考虑;对在发明创造活动中表现突出的班级，授予“创客示范班”称号;凡获得发明专利的学生，授予“发明能手”称号。激励机制的运行，既调动了广大师生参与创客学习的积极性，使学生的科学素养得到普遍提高，又让家长看到了自己孩子的潜力，对孩子从事创客学习从一开始的不赞成到支持和鼓励。

    2）学生利用节假日或每天的休息时间参加培训和制作。创客室的教师为了学生能全员参加培训，每周日下午放弃休息，到学校为学生进行辅导，提供进行创造发明活动的空间。学生周日下午提前三小时到校参加培训。平时学生利用晚修前一小时到创客实践室参加活动。由于学生在各个年级，每天的活动时间不能统一，教师为了学生，就一直守在创客室，迎接每个时间段有时间来参加活动的学生，经常一个问题要重复和学生讲很多次，用自己的辛苦换来学生能力的提升。

    缺乏创新意识，提出问题的能力不足? 爱因斯坦曾说过：“提出一个问题往往要比解决一个问题更重要。因为解决一个问题也许是数学上的或实验上的技能而已，而提出新问题却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”在创客室的教学实践中发现，学生历经了小学、初中的应试教育，到了高中，普遍缺乏创新意识。许多学生为了发明而去刻意“发明”，为寻找发明课题而犯难。他们不了解发现问题的方法，不清楚一个问题的价值，不了解前人已经发明的成果……如何培养学生发现问题并找到有价值的发明课题，这是教师所面临的最主要的问题和困难。

    解决策略是培养学生的创新创造思维，指导学生形成问题意识。高中生的知觉和观察水平更有目的性和系统性，处于记忆力发展的最佳时期，思维从形象思维逐渐向抽象思维过渡，这一时期是学生创新思维发展的黄金时期。在创客教学中利用这一黄金时期，培养学生的创新创造思维，指导学生形成问题意识。

    1）指导学生随时记录自己的创意火花，培养学生善于观察。创新源自生活，教师在创客教学中鼓励和启发学生在生活中认真观察，在培养学生创新思维时，会先讲前人的发明事例，如味精的发明过程，爱迪生等发明家的故事，激发学生的创新意识，启发学生从自己身边的日常学习、生活中去寻找创客灵感。如清晨起床洗脸刷牙，在刷牙的时候有没有觉得牙刷有什么不舒服、不方便的地方？要不要进行更新？已经有人发明了电动牙刷，还有没有更新的地方？吃早餐的时候，有没有觉得餐具、餐盘或餐桌哪里更新一下使用更舒适？背起书包，有没有觉得书包哪里还可以更新？……教师让学生随身携带纸笔记下自己的创意，再把所有创意思想汇总后进行筛选，最终确定自己的选题。

    王同学在写给某高校自主招生的自荐信上这样写道：“……在我看来，创新源自对生活的观察，随身携带纸笔记下创意成了我的习惯……”

    2）培养学生批判性思维能力，鼓励学生勇于质疑。培养学生批判性思维能力，有质疑，有求异，不人云亦云，对平时习以为常的各种事物要有怀疑精神，多问几个为什么，勇于打破传统思想的束缚。

    江同学在上英语听力课时，对大家都在使用的耳机产生怀疑，在对同学们进行调查研究时发现，戴耳机时间长了会对耳膜造成伤害。根据教师的鼓励和启发，切合自身和同学的实际情况，他的创意也产生了，要研制出一种保护听力的耳机。他尝试通过支架和支撑架将扬声器组件与耳机隔开一定距离，使声音以类似自然音进入耳朵，有效减少耳膜受到的强迫压力。

    刘同学在上学和放学的公交车上，发现公交车常常是人满为患，门口的乘客极易被车门夹到，存在巨大的安全隐患。他对公交车门产生兴趣，探索对其进行改进，设计一种防夹智能公交车门系统，在有乘客被夹到时，通过车门控制器控制车门自动打开，通过车辆控制器控制车辆停止行驶，大大提升车门系统的安全性和智能化程度。

    3）发动学生敢于畅想。在创客教学中，教师要经常鼓励学生将生活中的现象用所学知识进行解释，如果遇到新奇的事物，要思考它新在哪里，成功在何处，并且要转移思路，看看是否在别处也可用。

    ②培养学生分享交流的能力，提高问题解决的效率。《创客：新工业革命》的作者克里斯·安德森提出创客运动一个重要的特点就是分享。分享也是创客教育中一个不可忽视的组成部分，在学生完成作品之后，要与其他学生分享创作的过程、资源与心得，这不仅能够将知识与资源进行共享，方便其他学生在此基础上继续进行制作，也提高了学生问题解决的效率。

    每隔一个周期就会组织学生来分享作品、交流经验。学生主动分享交流，是一种能力，也是最好的学习！师生、生生共同探究有待解决的问题，相互补充各自的思考，平等分享学习的成果，培养学生分享交流的能力，提高学生问题解决的效率。在学生交流时，鼓励他们大胆说、仔细听，互相提问并能吸收对方观点中的正确因素为己所用，使思维得到完善。这样经常性的训练使学生逐步提高倾听、表达与交流的能力，才会有学生创新能力的提升。

    罗同学想制作一个中医开好药后可以直接分药、煲药，最终直接打包给患者的产品，但此产品的研制成本太高，并不适合她现在研制。一开始教师和家长都对她进行劝说，但该生非常固执，一定要进行研制，经过与同学们分享和交流，她也认识到现在研制的条件还不成熟。

    2）教师要与时俱进，不断加强自身素质。笔者為加强自身素质，积极参加创客教师的各项培训，对创客教育的理念和技术的理解、掌握不断提升。笔者在2016年被广东省教育厅授予“广东省十佳优秀科技教师”称号，在第30届和刚刚结束的第32届广东省青少年科技创新大赛中，均荣获广东省教育厅颁发的“科技辅导员创新成果竞赛项目一等奖”。

    3）借助社会力量。教师不是全能的，也有未知的学科领域，对于学生提出的问题也不能完全解决。经过实践研究，笔者认为可以借助社会力量，建立兼职创客教师人才库，向社会聘请一些超级创客来学校传授创客知识和分享成功经验。

    3 结语

    通过教学实践发现，学生在发明创造过程中问题解决能力培养和提升的具体实施策略就是全面提升学生的创客素养。祝智庭教授认为，创客素养与学习者人际沟通、团队协作、创新问题解决、批判性思维和专业技能等方面的能力有关。创客素养强调创新创造、动手操作、协同合作、分享交流以及批判反思整合的能力。学生在发明创造过程中，通过自己和同伴的协同合作、分享交流，获得成功体验，从而循序渐进，不断深入探究问题，最终在积极的体验中不断提高问题解决能力。学生通过问题解决能力的提升，发明创造出一件件优秀的作品，在历届省、市、区青少年创新比赛中获得佳绩。

    参考文献

    [1]赵萱.培养学生问题解决能力的方法探究[J].现代中小学教育，2011（8）：11-13.

    [2]王佑镁，王晓静，包雪.成为自造者：众创时代的创客素养及其发展[J].中国电化教育，2017（4）：10-16.