人工智能背景下ZT创智课堂对学生创新思维能力的培养与评价

张泽治 王敏 张云慧 曲春霞

[摘 要]分析创新思维能力的构成，基于小学和初中学生创新思维的特点，以ZT创智课堂实施过程的数据和案例分析为基础，说明如何从学生“提出问题的能力”来培养和评价其创新思维能力。

[关键词]人工智能；创智课堂；创新思维

习近平总书记在十九大报告中指出，要大力推动互联网、大数据、人工智能的发展。国务院印发了《新一代人工智能发展规划》，将人工智能发展提升到国家战略的高度，要求完善人工智能教育体系，加强人工智能基础研究、应用研究、运行维护等方面专业技术人才的培养，把高端人才队伍建设作为人工智能发展的重中之重，并明确提出了在中小学阶段设置人工智能相关课程的要求。

教育部副部长杜占元在《人工智能与未来教育变革》为题的演讲中指出，信息时代与人工智能时代存在本质区别，信息技术可被看作是工业技术的顶峰，是由机器革命延伸而来，“但人工智能技术有可能超越这个顶峰，成为新的革命的起点，而不是以往革命的延伸”。他还给这个新革命起了个名字，叫“零点革命”，意指人类诞生的起点是智能，人工智能也可以被视为回到原点的革命，只不过人类的智能是由自然进化引发的结果，而人工智能则是人为回到原点。对人工智能的地位进行重新界定后，他又回答了关于人工智能和教育之间的关键命题。在“如果机器能够思考，我们需要培养学生什么能力”这个问题上，杜占元从自主学习能力、提出问题的能力、人际交往能力、创新思维能力、谋划未来的能力五个方面给出了自己的理解，认为这些才是学生在人工智能时代立足的根本能力。

创新思维能力指思维活动的创造意识和创新精神，不墨守成规，奇异、求变，表现为创造性地提出问题和创造性地解决问题。在人工智能背景下，如何培养学生的创新思维能力并对其进行评价呢？在此，结合山东省青岛市崂山区STEAM课程的成果和ZT创智课堂的实施经验进行讨论。

一、ZT创智课堂

ZT创智课堂是国内首批运用美国STEAM课程理念、基于项目来组织的全新教学形式，ZT为zero time的缩写，代表“零点革命”。学生参与项目设计与制作，培养科技发明意识和自主创新能力。

崂山区于2016年申请了中国教育学会“十三五”规划课题“机器人创客技术在STEAM课程中的应用研究”，课题组联合攻关自主研发智能物联网开发板。在此基础上，开发了《中小学STEAM课程创新与实践》课程（含教材），重在开展基于项目、基于问题、基于探究和基于挑战的学习模式，为学校提供优秀的STEAM课程、师资等创新创客课程资源体系。2017年6月，举办了崂山区第一届创客夏令营；同年7月，在国际信息化大会上进行了课程展示，得到了与会领导与专家的好评。2018年1月在北京、2月在德州分别开设了冬令营；同年4月13日，崂山区麦岛小学郭君芳、兰明慧两位老师代崂山区STEAM研究团队，在由教育部教育管理信息中心主办、浙江衢州市电教馆承办的全国“信息技术与教育教学深度融合典型案例研究”课题研讨会上展示STEAM项目《喵星人的智能家》，受到教育部专家、与会领导和教师们的肯定。目前，在崂山实验小学、崂山第二实验小学、崂山第三实验小学、崂山麦岛小学、崂山四中、崂山七中等多所学校，以选修课、必修课、常规课与社团课等形式进行课程实施，ZT创智課堂受到广大师生的欢迎。

ZT创智课堂鼓励学生综合利用科学、工程、技术、艺术、数学等不同学科的关联性知识，综合不同学科的思想和方法解决实际问题。它有利于打破学科壁垒，促进学科融合。学生在进行项目设计的过程中，可以真正体验不断发现、修复、优化、解决问题的乐趣，切身体会探究过程，学会探究方法，从而发展创新思维能力和探究实践能力（见图1）。

ZT创智课堂在课程评价上实施学分管理，探索过程性评价和终结性评价相结合的评价方式。在学生评价方面，聚焦学生创新思维能力的发展，实施个人评价和团体评价。个人评价包括项目实施过程中发现问题和提出问题的数量、思维导图的绘制、作品设计图等；团体评价包括在整个项目中团队的每个成员是否发挥了自己的作用、团队的实物作品、项目汇报等。在此，将以2018年寒假北京STEAM创客冬令营为例加以论述。

二、ZT创智课堂的实践与经验总结

1.评价视角

评价从两个方面来考量，一是所提问题的数量，二是所提问题的质量。问题的质量不以创新性为唯一指标，更看重提出的问题与项目的贴合性。创新不是拍拍脑袋就能实现的，在创新过程中包括对现有知识的了解，在此基础上才能发现新颖的、深入的问题。由此可见，问题的提出往往是基于现有的知识结构，甚至可以由教师预设。这些问题的提出不是为了考察哪些学生的创造能力比较强，而是通过问题的梳理让学生了解项目涉及的范围、基本常识，以便实现各学科知识的融入。当学生解决了这些常规问题，才会对项目有更深刻的认识，才有可能提出创新性问题。

在创客冬令营活动中，鼓励学生提出问题，并且从问题是否具有创新意义这个角度进行讨论。在此，重点讨论如何评价学生“提出问题的能力”。提出问题是一切创新、创造的起源，当前很多学生正是缺乏这种能力。

2018年寒假，北京举办的冬令营对ZT创智课堂进行了实践。冬令营的主题是“帮助电商降低成本”。“提出问题”主要体现在以下两个环节：一是了解货物从网络店铺到达消费者手中这一过程产生了哪些费用；二是思考降低这个过程成本的方法。

在第一个环节，学生提出的问题比较贴近生活，比如：快递是怎么运送的？店铺里的东西直接给快递员吗？这些问题是对陌生情境的探索认知，不算创新，但却是知识学习的必经阶段。这些提问都是有价值的，是发现性评价的一个侧面——学习性的体现。第二个环节中，基于前面问题的积累，学生对于方法的探寻更加深入。例如，有的考虑用机器人代替人类执行某些工作；有的则认为机器人代替人类会剥夺人类工作的机会，不可取；有的考虑到可以通过改变包装降低成本，等等。这时不难发现，创新思维正在萌芽，这是知识积累的必然，也是发现性评价的一个重要方面——创新性的体现。

在课程实施过程中发现，有的学生在项目开始时很茫然，既提不出问题也提不出解决方案，但随着项目逐渐展开，他们通过倾听、合作、模仿与尝试，开始活跃起来，有了自己的想法，并敢于发言，最终能够自己提出问题，并构建解决问题的方案。由此可见，学生在该项目中发展了创新思维和创新能力。

2.评价系统

为了确保评价的系统性和持续性，课题组通过云平台记录学生在每个项目中提出的问题，并对问题进行分析。在冬令营一开始，将学生信息导入系统，分好小组，并指派或推选小组长（即“项目经理”）。每天教师会把活动前需要预习的资料发布到系统中，学生可以下载预习。

在活动中，教师将学生引入某个特定的场景。学生思考并把问题提交到系统，使教师和同学都能观看。教师会判定学生所提问题是否有意义（是否与主题相关）。学生每天将自己的作品上传到系统，由教师评价。

每個团队需要把剩余的时间做入计划表，完成任务后上传相应资料，供教师和学生作为评价的参考。资料包括：团队的设计图、软件效果图、实际效果图、成品介绍和项目汇报PPT。根据系统中学生所提问题与主题的切合度、上传的资料和课堂表现等，综合起来对学生做出能力评价（见图2）。

一轮课程实施结束后，通过云平台数据的连续记录和分析，发现学生提出的问题在平台上被完整记录，项目结束后，可以查看哪些问题得到了解决，哪些问题有待解决。教师可以根据学生提出的问题和解决的问题评价哪些问题具有创造性，哪些问题的解决具有创造性，从而判断学生在项目中是否锻炼了创新思维，提高了创新能力。通过数据与成果的呈现，创新思维和创新能力的水平不再抽象，而是更便于教师、家长、学生理解，并可根据结果采取适当策略，进行个性化的调整与改变。

三、反思与展望

ZT创智课堂在人工智能的背景下，从我国教育对学生创新思维培养的目标出发，基于STEAM课程的特点，提出了创新思维评价的新视角与新方法，并且在实践中取得了一定的成果。但是也存在一些问题，比如，目前学生只有在这个项目中才能接受到这一评价方式的评价，其他的课程学习依然是采用传统的评价方式。未来，应着力打造创新评价的区块链，让更多的学科进入到这种评价体系中，通过云平台和大数据分析，期望各方面都能基于这种创新评价，对学生创新思维的培养进行直接指向的评价。

（责任编辑 郭向和）