基于“一核四层四翼”评价标准的中小学生创新思维培养路径思考和教学案例

一、 创新教育在基础教育中的战略意义和实施中的问题

创新思维培养是中小学教学中的一大难点。2019年教育部考试中心提出高考“一核四层四翼”的评价体系【2】。从“基础性、综合性、应用性、创新性”四个方面（四翼）考察学生的“核心价值、学科素养、关键能力、必备知识”（四层）。目的是“ “实现高考评价目标与素质教育目标的内在统一”。2021年7月在“双减”政策发布不久，教育部考试中心又提出高中学业水平考试标准的制定也要借鉴体系框架【3】，以发挥高考的正向积极导向作用，将课程标准的新理念新要求落实落地。至此，对素质教育进入要求明确、评价标准量化的阶段。而作为素质教育评价标准中的四方面之一，创新思维能力培养的落地实施问题变得更加重要和迫切。

笔者对某市35所小学和初中校长、教导主任和骨干教师进行关于创新教育亟待解决的实际问题的调查。可以看到，一线教育工作者对什么是创新，怎样在中小学实施创新教育仍然感到非常迷茫。这些问题在全国各地具有普遍性。各地学校都投入大量资源探索创新教育模式，从由科研院所指导科学观察到STEM、创客、编程、3D打印课程，再到剪纸、泥人、扎风筝等。怎样评估这些探索的有效性尚缺乏依据。另一方面，学术界对中小学怎样因地制宜开展创新教育的研究不够充分，难以提出较为权威、成体系化的指导。

图1：对某市中小学校长、教导主任和骨干教师进行的关于创新教育亟待解决问题的调查

二、 中小学创新能力培养应该教什么？

我国中小学应该教什么样的创新？从学术的严谨性出发，我们首先要界定创造与创新的区别。事实上，科技、文化艺术、工商以及教育等各领域都有关于“创造”和“创新”的研究，不同学者基于本行业或领域的需要都对创造和创新都给出的定义超过百个【4】【5】【7】

【8】。尽管对创造和创新的理解不同，但研究者普遍认同创造和创新有两点共性和一点差 异。共性是两者都应具备“新颖性“并且这种新颖性必须具有”价值“（不同领域对”价值“的定义

不同）。差异是创造在”新颖“方面要求更高，指向“首创”、“独特”，而创新偏重产生新颖想法后进行的行动，指向”应用“、”实施“、”结果“。例如美国创造学家帕内斯对创造的定义是：“创造行为就是产生具有独特性和价值性成果的行为【10】。这种成果对小群体，一个组织，整个社会乃至一个人都具有独特性，价值性。” 最早系统化定义创新的经济学家熊彼得认为创新是指企业家对于生产要素“进行新的组合”，从而获得超额利润的过程。”

从中小学教育的实际需要和少年儿童生理、心理发展阶段看，显然创新教育不必强调首创性、独特性，而应符合前文提到的教育改革大方向，既创新教育应和发展学生的认知、思维和解决实际问题能力的目标一致。因此，创新教育的第一典型特征应该是解决实际问题时“基于个体经验的思维新颖性”。所谓“个体经验”，指以学生个体的知识、见识和认知水平为参照评价思维的新颖性，而非以成人社会的一般标准为参照。第二典型特征是思维的综合性，即有利于学生认知和思维能力由记忆、理解等较简单的思维向分析、评价、创新等高阶思维提升。第三是教育方法的可普及性。素质教育不是精英教育而是面向所有学生的普及教育，因此创新思维的教育方法也应该是能普及实施的。而要做到“可普及性”，则必须考虑学生、教师和学校整体教学管理三方面的需求。包括：要符合中小学学生的兴趣、见识阅历以及知识结构；要适应绝大多数教师没有受过专业的创新教育理论培训的现实条件；要和占学习主体的学科教育课程形成相辅相成的互补关系，有利于巩固学科教育关注的核心价值、学科素养、关键能力、必备

知识。重新审视图1，我们可以看到，如果一个创新思维培养的实施路径能满足上述三个典型特征，则基本能解决中一线教师遇到的实际问题。可见，好的创新思维课程不在其主题是否高雅/通俗、新潮/经典，科技含量高/低等等，而在其是否具备以上论述的三大典型特征，能否 解决以上分析的实际问题。

三、 从“设计”角度切入创新思维训练

1. 设计以及设计活动的特征

设计是和人类改造自然同样古老的活动，和创新紧密相连。世界著名设计理论家、教育家，经典设计著作《为真实的世界设计》的作者维克多·帕帕内克（Victor Pananek）认为：“所有人都是设计师…… 因为设计是所有人类活动的基础。对任何行为的规划和模式化，以达到一个预期的、可预见的目的，这就是设计过程。…… 设计是创作一首史诗，一幅壁画… 但是，设计也是清理和重新组织办公桌的抽屉，拔掉一颗蛀牙，烘烤一个苹果，在后院玩棒球时选边， 以及教育一个孩子”。格兰·帕里森分析了诸多权威对“设计”的定义，综合各自优点弥补各自不足，将设计定义为：“一种有意而为的、通过创新来解决问题的方案。这种方案必须足够专业，一般人不能轻易发现其不足之处。”，即一个活动要被称为设计，需要同时满足“有意而为” “解决问题”“有创新”“不能轻易被挑战”四个条件。帕里森指出，定义中“不能轻易被挑战”是指设计方案不是“瞎蒙乱猜（shoot in the dark）”，而是在相关水平的人群看来具有”可接受的成功概率“【9】。可见，一、设计中的创新性与专业性没有绝对标准，而是相对于某个合理范围内个体的经验；二、设计没有学科本位，而以解决实际问题为目的，因此要求能综合调动所有思维能力和可获得的资源。三、设计具有普及性，它发生在日常生活的方方面面，和生活常识、个人经验紧密相连，包括老师和学生在内的每个人都有能力参与。

以上分析表明，设计活动具备前文所述的创新教育必须具备的三大特征。在中小学引入设计思维，围绕解决某个实际问题展开综合实践活动，是值得探索的创新思维培养路径。

2. 设计思维及设计思维教育

事实上，早在二十世纪五六十年代设计思维已经作为一种创造性解决问题的方法论开始 被广泛研究和应用于系统化地解决产品设计、广告营销、企业管理、工业过程设计、管理工具开发等大量领域。随后教育界也发现设计思维是一种培养学生创新能力的好方法。最早荷兰的代尔夫特理工大学开始研究设计思维，随后斯坦福大学、耶鲁大学、哈佛大学、多伦多大学， 麻省理工学院、加州大学伯克利分校、普渡大学、东京大学，德国哈索普来特纳基金会等纷纷加入了设计思维的研究和教学。斯坦福大学提出了一个基于大学生教育的设计思维五阶段模 型，被广为接受（图 2）。 

图 2 斯坦福大学设计思维五阶段模型 

3. 现行学科课标中的设计和设计思维思维方式教育

义务教育阶段美术课标要求能运用一定的物质材料和手段，围绕一定的目的和用途进行设计与制作，达到传递与交流 信息，改善环境与生活，逐步形成设计意识和实践能力。其中涉及的的设计思想方法和制作手段既有传统的也有现代的。要求教学内容与生活融合，突出应用性、审美性和趣味性。激发学生创造的欲望。

2022年版新科学课标中要求学生在小学阶段能通过口诉和绘制草图的方法表达自己的设计想法，能理解设计包含的步骤，能将创意转化成模型或实物；能对自己或他人设计的想法、草图、模型等提出改进建议，在制作过程中及完成后进行相应的测试和调整。能简单评估完成一个产品或系统的可行性和预想使用效果。信息技术指导纲要和设计相关的课程内容主要包括程序设计和多媒体制作工具进行版面设计和其他作品设计。高中选择性必修课中包含计算机三维设计与创意、开源硬件项目设计，在选修课中包含移动应用设计等课程。高中通用技术必修1侧重中基础性技术设计，必修2侧重专题性基础设计，旨在帮助学生应用技术原理认识和分析技术问题。另外设立了家政、服装、智能家居、电子、技术发明、产品三维设计等11个主题的技术与设计选择性必修课程。

虽然其他学科课标没有明确的与设计和设计思维教学目标，但是几乎都包含了解决实际问题的教学目标，和以解决实际问题为目标的设计思维教育理念也有相当重合。

4. 用设计思维核心概念连结学科教育的创新目标

上述分析可见，现有基础教育的各个学科都从各自视角或多或少包含了设计思维的教育方法和理念，因此已经为创新思维培养搭建起实施的平台。那么一线教学中的问题根源在哪里呢？笔者认为问题出现在综合性方面。真实世界里的创新要求思维的高度综合性，即解决一个问题需要用到多个学科的知识与技能，还需要人际沟通、生活经验以及质疑、决策、优化、承担失败风险等多种思维和能力。然而在进行学科本位的创新训练时，师生双方的思维都可能被桎梏于该学科的知识与技能体系之内，导致教与学都偏离真实的创新思维模式。事实上，高考评价体系反复强调要在“情境”甚至是“复杂情境”中考查学生，说明只有在一个尽量真实的场景下才能真正让学生呈现出应用、综合、创新的思维状态。

在不改变现有课程体系的情况下，一种有效打破教与学两方面的思想桎梏的方法是近年来受到广泛推崇的“核心概念教学法“【6】，即引入具有广泛跨学科统摄性和迁移应用性的核心概念。跨学科核心概念帮助学生认识到不同学科知识的相通性，突破潜意识里的学科壁垒， 看到抽象学科知识体系背后统一的，鲜活的真实世界。

基于“设计”的创新场景和中小学现有课程体系、一般教学资源和师资力量，我们提出了三个维度的“设计思维核心概念”【9】。三个维度分别是：设计中的系统思想（理性思维）、设计中的表现力（感性思维）和设计中的创新技巧（利用外部信息资源）。每个维度由多个核心概念支撑（如图3）。系统思想是系统化地观察问题，分析问题而获取解决问题的知识的方法论，既关注局部细节（要素）又关注整体（系统）和外部条件（环境）还要关注局部与整体和环境相互作用的机制（结构与功能）。系统思想偏重理性思维，是在科学研究和工程技术实践中都最常使用的思想方法。表现力偏重感性思维，是我们感受到事物之间丰富而广泛的联 系，产生想象力，掌握多样的自我表达能力的思想方法。创新技巧则是在我们在解决具体问题时重复利用外界信息、资源，找到问题解决路径的战术技巧。前两者是纯思维方式，在大脑中完成，第三条是利用外部资源，通过思维与现实世界的互动完成。而问题解决的创新需要此三者相互结合才能完成。

图3：设计思维核心概念体系

三、围绕设计思维核心概念展开创新思维训练案例

限于篇幅，我们不能展开论述设计思维的各个核心概念，仅以不同年龄段同一核心概念在不同场景下的创新训练为例，对其中“结构与功能”的意义和运用做较为详细的分析。

两个活动都满足“新颖性”和“综合性”：二者围绕“结构与功能”的设计思维核心概念进行教学。低年级课程以观察现象，发现规律从而理解概念为主。融会贯通了语文、科学、道德与法治、劳技、美术等学科的知识和技能。重点是认识到身边千差万别的事物都符合“结构决定功能“的规律，并以此改造刀、叉、勺、筷子等的设计。高年级课程突出核心概念在复杂情境中的理解、迁移应用。初看这个项目是简单设计一个房子，但深入后发现场景中隐含了大量约束条件，不仅要把成本、施工难度压缩到极致，还要考虑其他人文、人性的问题。学生必须充分调动历史、地理、语文知识才能真正理解需求定义问题，并综合运用物理、数学知识和团队合作经验得到既结构简单又功能满足多重矛盾需求的创新设计。

两个活动都满足可普及性：选题既有趣又有挑战性，开展活动所需知识及技能符合相应学生认知水平。对授课教师无特殊技能要求，仅凭课件、教师用书既可在普通教师实施教学。掌握“结构与功能”核心概念对学生加深理解多个学科的知识体系都有重大意义，因此有利于学校的总体教学目标的达成。

四、结论

高考“一核四层四翼”评价体系确定了素质教育-创新思维培养-高中及义务教育学科课标- 课堂教学重点之间的关系，也让找到普及创新思维培养的路径这一课题变得非常紧迫。本文认为现有学科课标中存在的设计与设计思维相关内容已经提供了很好的创新教育平台。而引入具有跨学科功能的设计思维核心概念可以起到打通学科壁垒，实现创新思维必须的跨学科知识、与技能的综合。限于篇幅，本文仅以”结构与功能“核心概念为例，用两个教学设计案例说明了这套思想方法的可行性。

【1】中共中央国务院，《关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》2019 年

【2】教育部考试中心，《中国高考评价体系》，2019 年 8 月

【3】程力，《高中学业水平考试标准制订研究》，中国教育考试网，2021 年 7 月

巫阳朔， 赵轩， 赵静宇， 郭学恒，德智体美劳全面培养背景下高考内容改革的实践探索，课程教材教法，Vol40，No.5 May 2020

【3】 Edison, H., Ali, N.B., & Torkar, R. (2014). Towards innovation measurement in the software industry. Journal of Systems and Software 86(5), 1390–407.

【4】"The Discipline of Innovation". Harvard Business Review. August 2002. Retrieved 13 October 2013.

【6】陈泊蓉，中小学创新型教师的素质与成长研究，博士学位论文，陕西师范大学 2017.

【7】M. A. Runco & S. R. Pritzker (Eds.), Encyclopedia of creativity . San Diego, CA: Academic Press.

【8】OECD PISA 2021 Creative thinking framwork (third draft), April 2019.

【9】梅锋，李从容，《设计思维：开启中小学创新教育之门》，上海科技教育出版社，2021

【10】Glenn Parsons，The Philosophy of Design，MBI Publishing Company LLC 2005.