人工智能背景下ZT創智課堂對學生創新思維能力的培養與評價

張澤治 王敏 張云慧 曲春霞

[摘 要]分析創新思維能力的構成，基于小學和初中學生創新思維的特點，以ZT創智課堂實施過程的數據和案例分析為基礎，說明如何從學生“提出問題的能力”來培養和評價其創新思維能力。

[關鍵詞]人工智能；創智課堂；創新思維

習近平總書記在十九大報告中指出，要大力推動互聯網、大數據、人工智能的發展。國務院印發了《新一代人工智能發展規劃》，將人工智能發展提升到國家戰略的高度，要求完善人工智能教育體系，加強人工智能基礎研究、應用研究、運行維護等方面專業技術人才的培養，把高端人才隊伍建設作為人工智能發展的重中之重，并明確提出了在中小學階段設置人工智能相關課程的要求。

教育部副部長杜占元在《人工智能與未來教育變革》為題的演講中指出，信息時代與人工智能時代存在本質區別，信息技術可被看作是工業技術的頂峰，是由機器革命延伸而來，“但人工智能技術有可能超越這個頂峰，成為新的革命的起點，而不是以往革命的延伸”。他還給這個新革命起了個名字，叫“零點革命”，意指人類誕生的起點是智能，人工智能也可以被視為回到原點的革命，只不過人類的智能是由自然進化引發的結果，而人工智能則是人為回到原點。對人工智能的地位進行重新界定后，他又回答了關于人工智能和教育之間的關鍵命題。在“如果機器能夠思考，我們需要培養學生什么能力”這個問題上，杜占元從自主學習能力、提出問題的能力、人際交往能力、創新思維能力、謀劃未來的能力五個方面給出了自己的理解，認為這些才是學生在人工智能時代立足的根本能力。

創新思維能力指思維活動的創造意識和創新精神，不墨守成規，奇異、求變，表現為創造性地提出問題和創造性地解決問題。在人工智能背景下，如何培養學生的創新思維能力并對其進行評價呢？在此，結合山東省青島市嶗山區STEAM課程的成果和ZT創智課堂的實施經驗進行討論。

一、ZT創智課堂

ZT創智課堂是國內首批運用美國STEAM課程理念、基于項目來組織的全新教學形式，ZT為zero time的縮寫，代表“零點革命”。學生參與項目設計與制作，培養科技發明意識和自主創新能力。

嶗山區于2016年申請了中國教育學會“十三五”規劃課題“機器人創客技術在STEAM課程中的應用研究”，課題組聯合攻關自主研發智能物聯網開發板。在此基礎上，開發了《中小學STEAM課程創新與實踐》課程（含教材），重在開展基于項目、基于問題、基于探究和基于挑戰的學習模式，為學校提供優秀的STEAM課程、師資等創新創客課程資源體系。2017年6月，舉辦了嶗山區第一屆創客夏令營；同年7月，在國際信息化大會上進行了課程展示，得到了與會領導與專家的好評。2018年1月在北京、2月在德州分別開設了冬令營；同年4月13日，嶗山區麥島小學郭君芳、蘭明慧兩位老師代嶗山區STEAM研究團隊，在由教育部教育管理信息中心主辦、浙江衢州市電教館承辦的全國“信息技術與教育教學深度融合典型案例研究”課題研討會上展示STEAM項目《喵星人的智能家》，受到教育部專家、與會領導和教師們的肯定。目前，在嶗山實驗小學、嶗山第二實驗小學、嶗山第三實驗小學、嶗山麥島小學、嶗山四中、嶗山七中等多所學校，以選修課、必修課、常規課與社團課等形式進行課程實施，ZT創智課堂受到廣大師生的歡迎。

ZT創智課堂鼓勵學生綜合利用科學、工程、技術、藝術、數學等不同學科的關聯性知識，綜合不同學科的思想和方法解決實際問題。它有利于打破學科壁壘，促進學科融合。學生在進行項目設計的過程中，可以真正體驗不斷發現、修復、優化、解決問題的樂趣，切身體會探究過程，學會探究方法，從而發展創新思維能力和探究實踐能力（見圖1）。

ZT創智課堂在課程評價上實施學分管理，探索過程性評價和終結性評價相結合的評價方式。在學生評價方面，聚焦學生創新思維能力的發展，實施個人評價和團體評價。個人評價包括項目實施過程中發現問題和提出問題的數量、思維導圖的繪制、作品設計圖等；團體評價包括在整個項目中團隊的每個成員是否發揮了自己的作用、團隊的實物作品、項目匯報等。在此，將以2018年寒假北京STEAM創客冬令營為例加以論述。

二、ZT創智課堂的實踐與經驗總結

1.評價視角

評價從兩個方面來考量，一是所提問題的數量，二是所提問題的質量。問題的質量不以創新性為唯一指標，更看重提出的問題與項目的貼合性。創新不是拍拍腦袋就能實現的，在創新過程中包括對現有知識的了解，在此基礎上才能發現新穎的、深入的問題。由此可見，問題的提出往往是基于現有的知識結構，甚至可以由教師預設。這些問題的提出不是為了考察哪些學生的創造能力比較強，而是通過問題的梳理讓學生了解項目涉及的范圍、基本常識，以便實現各學科知識的融入。當學生解決了這些常規問題，才會對項目有更深刻的認識，才有可能提出創新性問題。

在創客冬令營活動中，鼓勵學生提出問題，并且從問題是否具有創新意義這個角度進行討論。在此，重點討論如何評價學生“提出問題的能力”。提出問題是一切創新、創造的起源，當前很多學生正是缺乏這種能力。

2018年寒假，北京舉辦的冬令營對ZT創智課堂進行了實踐。冬令營的主題是“幫助電商降低成本”?！疤岢鰡栴}”主要體現在以下兩個環節：一是了解貨物從網絡店鋪到達消費者手中這一過程產生了哪些費用；二是思考降低這個過程成本的方法。

在第一個環節，學生提出的問題比較貼近生活，比如：快遞是怎么運送的？店鋪里的東西直接給快遞員嗎？這些問題是對陌生情境的探索認知，不算創新，但卻是知識學習的必經階段。這些提問都是有價值的，是發現性評價的一個側面——學習性的體現。第二個環節中，基于前面問題的積累，學生對于方法的探尋更加深入。例如，有的考慮用機器人代替人類執行某些工作；有的則認為機器人代替人類會剝奪人類工作的機會，不可取；有的考慮到可以通過改變包裝降低成本，等等。這時不難發現，創新思維正在萌芽，這是知識積累的必然，也是發現性評價的一個重要方面——創新性的體現。

在課程實施過程中發現，有的學生在項目開始時很茫然，既提不出問題也提不出解決方案，但隨著項目逐漸展開，他們通過傾聽、合作、模仿與嘗試，開始活躍起來，有了自己的想法，并敢于發言，最終能夠自己提出問題，并構建解決問題的方案。由此可見，學生在該項目中發展了創新思維和創新能力。

2.評價系統

為了確保評價的系統性和持續性，課題組通過云平臺記錄學生在每個項目中提出的問題，并對問題進行分析。在冬令營一開始，將學生信息導入系統，分好小組，并指派或推選小組長（即“項目經理”）。每天教師會把活動前需要預習的資料發布到系統中，學生可以下載預習。

在活動中，教師將學生引入某個特定的場景。學生思考并把問題提交到系統，使教師和同學都能觀看。教師會判定學生所提問題是否有意義（是否與主題相關）。學生每天將自己的作品上傳到系統，由教師評價。

每個團隊需要把剩余的時間做入計劃表，完成任務后上傳相應資料，供教師和學生作為評價的參考。資料包括：團隊的設計圖、軟件效果圖、實際效果圖、成品介紹和項目匯報PPT。根據系統中學生所提問題與主題的切合度、上傳的資料和課堂表現等，綜合起來對學生做出能力評價（見圖2）。

一輪課程實施結束后，通過云平臺數據的連續記錄和分析，發現學生提出的問題在平臺上被完整記錄，項目結束后，可以查看哪些問題得到了解決，哪些問題有待解決。教師可以根據學生提出的問題和解決的問題評價哪些問題具有創造性，哪些問題的解決具有創造性，從而判斷學生在項目中是否鍛煉了創新思維，提高了創新能力。通過數據與成果的呈現，創新思維和創新能力的水平不再抽象，而是更便于教師、家長、學生理解，并可根據結果采取適當策略，進行個性化的調整與改變。

三、反思與展望

ZT創智課堂在人工智能的背景下，從我國教育對學生創新思維培養的目標出發，基于STEAM課程的特點，提出了創新思維評價的新視角與新方法，并且在實踐中取得了一定的成果。但是也存在一些問題，比如，目前學生只有在這個項目中才能接受到這一評價方式的評價，其他的課程學習依然是采用傳統的評價方式。未來，應著力打造創新評價的區塊鏈，讓更多的學科進入到這種評價體系中，通過云平臺和大數據分析，期望各方面都能基于這種創新評價，對學生創新思維的培養進行直接指向的評價。

（責任編輯 郭向和）