打开创新人才培养的“黑箱”:创新性问题解决的过程模型与技术赋能.pdf
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1、一、问题提出在新一轮科技革命和产业变革的大背景下,创新成为大国竞争的关键。创新在我国现代化建设全局中居于核心地位,党的二十大报告更是提出要“加快实施创新驱动发展战略”(新华社,2022)。创新创业教育作为高等教育培养创新人才的重要阵地,既是服务于创新型国家建设的重大战略举措,也是培养学生创新精神和实践能力的重要途径。一直以来,高校创新创业教育面临诸如创新人才培养教育理念滞后(褚宏启,2017)、教学方法单一且教学内容针对性与实效性不强(安国勇等,2022)、课堂教学忽视思维训练导致教学易陷入低水平的重复(林崇德等,2010)等问题。然而,创新创业教育不同于学科教育,其本质是企业家精神的培养,强
2、调通过问题解决等提升学生的综合素质,培养学生的创业精神、意识与能力(Mei et al.,2022)。而且学生常面临的不是固化的知识问答,而是如何运用跨学科的知识与技能解决真实情境中的复杂问题。因此,如何将问题导向的教学融入创新创业课程,探索行之有效的操作模型是当前创新人才培养的重要内容。近10年来,国家出台了多项教育政策以推动技术为创新人才培养赋能增效(黄荣怀等,2021)。人类从感知智能向认知智能迈进过程中对于事物本质的认知大多建立在问题解决的基础上,而多元技术的嵌入可以为问题解决提供重要支持(许涛等,2016)。但现有研究多集中在创新性问题解决的过程模式构建及其效果验证上(Harlim
3、et al.,2013),缺少认识论层面上整体性的学理论证,且技术赋能创新性问题解决过程的作用机制仍存在黑箱。因打开创新人才培养的“黑箱”:创新性问题解决的过程模型与技术赋能詹泽慧季瑜梅虎李通德李圆敏摘要:创新人才培养是国之大计,创新创业教育是创新人才培养的重要路径,而创新性问题解决则是创新人才培养的关键内核。一直以来,学界对创新性问题解决过程缺乏认识论层面的学理论证,尤其对“知识思维”在创新实践场域的整体性理解不足,对技术赋能创新性问题解决的作用机制亦不明晰,由此导致创新人才培养的实践效果欠佳。基于信息加工理论、皮亚杰发生认识论、SOLO分类理论以及创业思维与行动理论,创新性问题解决过程可概
4、括为一个包括前零散结构、单点横向结构、多点交叉结构、关联多向结构、抽象拓展综合结构的五级层次结构。该结构旨在揭示实践场域中知识与思维的双螺旋进阶机制,其所体现的思维结构层次性也有助于与实践的联通。在具体操作层面,创新性问题解决过程可以进一步演绎为一个包括现象分析(Phenomenon)、问题探索(Problem)、方案设计(Plan)、原型迭代(Prototype)、价值推广(Promotion)的“5P珠串模型”。立足于创新创业教育,技术赋能创新性问题解决过程的深层作用机制可从过程效用和主要特性两个角度剖析:过程效用体现在技术赋能实践场域构建、学习过程支持、教学提质增效等方面,主要特性表现为
5、技术为创新问题解决提供了路径适应性、方案综合性、成果可视性、评价多元性。关键词:创新性问题解决;技术赋能;创新人才培养;5P模型;创新创业教育中图分类号:G434 文献标识码:A文章编号:1009-5195(2023)05-0075-12 doi10.3969/j.issn.1009-5195.2023.05.009基金项目:国家自然科学基金面上项目“基于事理图谱的计算思维智能导训模型及可解释性研究”(62277018);教育部人文社会科学研究项目“基于C-STEAM的粤港澳大湾区教育协同创新机制研究”(22YJC880106)。作者简介:詹泽慧,博士,教授,博士生导师,华南师范大学教育信息技
6、术学院(广东广州510631);季瑜,博士研究生,华南师范大学教育信息技术学院(广东广州510631);梅虎,博士,教授,华南师范大学经济与管理学院(广东广州510006);李通德,博士研究生,华南师范大学教育信息技术学院(广东广州510631);李圆敏,教师,深圳市龙华区第三实验学校(广东深圳518109)。詹泽慧,季瑜,梅虎,李通德,李圆敏打开创新人才培养的“黑箱”:创新性问题解决的过程模型与技术赋能现代远程教育研究,2023,35(5)实践研究.75此,本研究尝试立足于创新创业教育,在充分论证创新性问题解决的学理基础上,探索技术赋能创新性问题解决的作用机制,以形成智能时代创新型人才培养的
7、有效范式。二、创新性问题解决的内涵与学理基础思维作为一种历时性活动,在创新性问题解决过程中应时而生,也因时而变。虽然我们经验性地知道知识与思维必然存在一定关联,但若将这种关联置于创新性问题解决过程中,其发生发展的内在机制尚不明晰。因此,下文将首先梳理创新性问题解决的内涵,然后基于信息加工理论、皮亚杰发生认识论、SOLO分类理论以及创业思维与行动理论等多重视角阐述创新性问题解决的学理基础。1.创新性问题解决的内涵当已有一个指定目标,但是尚未明确应采用何种方法或行为才能实现目标时,问题就产生了。当个体面对定义不明确、解决途径复杂、预期结果不确定的情况时,如何以新颖、灵活、独创的方法解决问题就显得尤
8、为重要。这一过程中思维的发散和收敛是问题得以高质量解决的关键(袁维新,2010):一方面通过发散思考可以寻求更多新创意;另一方面通过收敛思维可对众多观点与方案进行比对、整合与决策,从而生成最具实用性、合理可行的优选方案。在创新创业教育中,创新的核心内涵除了新颖性、实用性、可行性以外,更重要的还有经济上 的 价 值 生成,即“成果效应”(Zhan et al.,2022)。创新性问题解决作为一类特殊的创生性任务,以面向经济优势与实用价值为目标导向,以发散性思维和收敛性思维的交替运用为基本认知机制,强调个体创造力在实践场域中得到充分的发挥,在问题由初始态达到目标态的过程中形成更加务实、高效的问题解
9、决方案与成果。简言之,创新性问题解决就是在实践场域中以创新的方式解决不确定性问题的过程。2.创新性问题解决的学理基础(1)信息加工理论:信息到知识的联结转换创新性问题解决旨在将新颖、独特、有意义的想法承载于思维产品中,其本质是一种基于思维的价值增值活动。问题解决的起点在于外部信息的输入以及主体对信息的理解和解读。信息作为高度概括的概念系统,其组成介于意义联想和概念之间的“结”和“线”(张小乔等,1990)。个体正是通过思维的发散和收敛才形成了新颖且有用的思维产品。信息加工理论指出,在有外部的客观信息呈现并输入的情况下,主体可以完成对外部输入信息的感知、识别、表征或定义。知识则是通过信息的合成、
10、演绎和推理获得的,并且是已被验证为准确和具有客观性的信息(Xu et al.,2021)。可见,个体在外部信息获取的基础上,经由知识和思维的内在统一,方能促成创新性问题的解决。(2)皮亚杰发生认识论:知识与思维的一致性皮亚杰发生认识论强调知识与思维在问题解决过程中的一致性(冯友梅等,2019)。知识和思维的交替作用使得问题和解的表征具有灵活性、独创性和价值性。具体来说,思维以知识为基础且不能脱离知识而存在;知识经思维的作用而显现且从属于思维(白倩等,2020)。创新性问题解决的过程充满着矛盾的外部世界信息,问题与解的匹配和贯通决定了问题解决的达成,而思维则扮演了中间的桥梁作用。根据皮亚杰提出的
11、“态射范畴”论,对于创新性问题解决可以形成这样的认识:问题与解的合适表征需要基于已有知识进行创生而成;知识在“转换”与“对应”中发生,与认识主体的思维过程相互作用进而促进问题解决方案的形成。其中,“转换”是一个连续性操作,而“对应”是对多个操作的归纳(满其峰等,2023)。学习主体在创新性问题解决的发散和收敛阶段,将原有的知识结构应用到当前需要解释的具体事物,就会产生新的转换。个体只有通过归纳多个操作的意义,才能实现思维和知识的双螺旋提升。(3)SOLO分类理论:思维结构的层次性约翰B.彼格斯等人提出的SOLO分类理论特别强调思维结构应当是“解决具体问题时表现出来的具体的思维结构”(约翰B.彼
12、格斯等,2010)。依据 SOLO 分类理论可以将学习结果划分为由低到高的 5 个层次:前结构、单点结构、多点结构、关联结构和抽象拓展结构(陈明选等,2016)。该结构以知识或知识结构为基础,反映了学生在特定知识点上的概念理解和思维层次。从状态与过程的立场上看,“知识结构是一种状态性结构,而思维结构是一种过程性结构”(张沿沿等,2020)。从问题解决的程序来看,主体不断把自己的现存状态与目标状态作比较,以加强问题解决的导向性和驱动性。据此,创新性问题解决过程中知识的发生必然会促使知识结构的抽象概括水平不断提升,詹泽慧,季瑜,梅虎,李通德,李圆敏打开创新人才培养的“黑箱”:创新性问题解决的过程模
13、型与技术赋能现代远程教育研究,2023,35(5)实践研究.76詹泽慧,季瑜,梅虎,李通德,李圆敏打开创新人才培养的“黑箱”:创新性问题解决的过程模型与技术赋能现代远程教育研究,2023,35(5)实践研究而新的知识结构又会作为前提条件影响认识主体对自身创造问题与解的合理表征,以此不断促进思维结构的发展。(4)创业思维与行动理论:实践性活动的承载创业思维与行动理论(Entreprenurial Thought&Action)是百森商学院用以促进学生问题发现、机会识别和创新创造的方法体系(Neck et al.,2018)。该方法以“创业教育之父”蒂蒙斯的创业理论模型为基础,强调思维和行动的一致
14、性,学习发生在实践过程中,通过激发创业团队的集体知识,将所思所想付诸于实践,在行动的基础上重塑创意,进而生成新的知识和产生新的思维模式,实现问题解决过程的不断迭代优化,促进理论和实践形成良好互动(Timmons et al.,2016)。人类的一切实践活动都是实践主体使用工具与外在于主体的客观对象发生相互作用的过程(阎孟伟,2005)。因此,在创新创业教学中,坚持理论和实践互为补充的原则,知行合一,在实践场域中促成创新,方能提升问题解决的质量。三、创新性问题解决的内在层次结构1.实践场域中的“知识思维”螺旋表征是指外部世界信息在大脑中的呈现方式。创新性问题解决立足于问题表征中的问题情境和问题空
15、间。其中,问题情境承载于实践场域,强调个体在真实的、充满挑战的复杂情境中,通过“转化”和“对应”实现对构成问题的事实、概念及其相互关系的组织和认知,保证多感官的具身参与。问题空间是指个体在解决问题时,把问题的构成成分(如规定的条件、目标、规则及其他有关情境)编码成可解释的内部心理表征,将问题由初始状态过渡到中间状态、再发展到目标状态的过程以空间形态进行可视化。认知心理学派认为,问题解决的本质是为实现目标状态而采取的一系列有目的指向性的认知活动过程(陈琦等,1997)。当矛盾反映到意识之中时,个体将面向问题目标获取与加工信息,应用各种认知活动和技能等来设法解决问题。可见,问题情境和问题空间不仅是
16、创新性问题解决的核心要素,也是知识与思维产生作用的载体,决定了问题与解的合理表征。其次,学习是一个社会性的、实践性的、以差异资源为中介的参与过程。人类进行实践活动所处的内在与外在、虚拟与现实的场所和环境构成了实践场域(皮埃尔 布迪厄,2012)。人的理性和感性总是嵌入具体的实践场域,且个体对于问题求解的欲望成为诱发、引领和支持学习行为的基点。个体对实践场域中行为规范的理解与认知不同,将产生不同的创新动力和行为表现。由于人的认知不是一个既定心智对既定世界的静态表征,而是一种动态的具身参与(叶浩生,2022)。因此,实践场域的“可见性”将由个体具身投入的状态来决定,故根据人的具身参与程度可将实践场
17、域划分为初始场、边缘场、渐进场、中心场和全域场5个子场域。综上所述,本研究基于皮亚杰的发生认识论,从信息加工理论出发,以知识与思维的内在一致性观点为内核,参考约翰B.彼格斯等人的SOLO分类理论以及创业思维与行动理论,提出了如图1所示的创新性问题解决五级层次结构图。其中,实践场域是个体在具体的时间和情境中与世界互动的情境载体,它不再是外在于人的客观存在,而是参与到个体创新性问题解决的过程之中。随着个体具身参与程度的逐渐深入,子场域“灰色块”的颜色也会随着知识结构和思维结构的拓展和提升而逐渐走向“明晰化”和“通透化”。知识以状态样式规定性呈现,思维以过程样式规定性呈现。从问题空间的初始状态到目标
18、状态,思维从熵态发生,形成由不同水平或结构样态的节点串联而成的序列化的脉络层次;而知识在思维转换中呈现出一种结构性发生状态,两者共同构成螺旋交替的基本样态。问题空间实践场域前零散结构单点横向结构图1创新性问题解决五级层次结构图多点交叉结构关联多向结构抽象拓展综合结构思维结构知识结构初始状态中间状态目标状态初始场边缘场渐进场中心场全域场.772.创新性问题解决的五级层次结构在实践创新的过程中,思维结构将按照个体的需要通过“顺应”和“重组”进行修改和拓展;大脑中的零碎知识也将在实践创新过程中随着思维结构的完善而变得层次化和系统化。思维与知识的关联以双螺旋结构呈现,互为内嵌和支撑,构成了创新性问题解
19、决的内核。对应于前述的实践场域,从知识与思维的内在统一性来看,创新性问题解决可划分为前零散结构、单点横向结构、多点交叉结构、关联多向结构以及抽象拓展综合结构等5个渐进的层次。(1)初始场:前零散结构在初始场中,个体还未进入创新性问题解决的过程中,实践场域之于主体是完全二分的,因为它尚未参与到主体的认知和思维过程中。只有在个体的主观精神作用下,实践场域才具有属性和价值(黄英杰,2017)。因此,在面对复杂的、不具有唯一解的问题时,个体在初始场以低于目标方式的反应来认识现象,以求获得规律性的结论或启示。然而,个体基于自身以往的主观经验进行判断,思维容易受到先验知识的干扰而跳到个别细节中去,故与问题
20、合理表征的思维结构以空白的形式呈现。其次,个体已有的各种知识是零散的,与问题情境的匹配程度是弱相关的,不足以支撑个体排除情境中的干扰信息(李佳等,2011)。所以,个体只能根据获得的某些偶然的不相关信息去判断和决策,这可能导致对问题的理解和回答呈现出逻辑混乱和同义反复的现象。在前零散结构中,学习者尚未对问题线索进行挖掘,但零散知识依旧支撑学习者建立了对问题线索的直观认识。(2)边缘场:单点横向结构在边缘场中,个体较少参与创新性问题解决,而是通过观察专家的行为,与同伴及专家进行讨论,逐步将实践从现象认知转向对于问题本质的探索。边缘场更多的是为合法身份的学习者提供一种合法的边缘性参与,是一种获得实
21、践机会的文化机制(何爱霞等,2018)。个体在经历了对问题现象的直观认识后,以求挖掘一个可能的相关问题线索。在单点横向结构中,信息的甄别和筛选是问题线索形成的基础,是在思维和知识的作用下形成的对单一事件的概括。然而,这种概括缺少准确性和全局性,因为学习者的思维是由同种类型知识的横向迁移形成的束状单点结构。思维的拓展性和迁移性不足导致学习者易于忽视反应内部可能出现的矛盾,生成的解决方案侧重横向联系而缺少纵向深入。(3)渐进场:多点交叉结构在渐进场中,随着个体具身投入的状态不断加深,个体将由边缘性参与转向渐进性参与。此时,由结构关系构成的双边或多边网络尚未形成,个体需要更多的实践性活动来增强自身的
22、主体性地位(中共中央马克思恩格斯列宁斯大林著作编译局,2012)。实践场域中由意向性投射出的几个束状单点结构构成了思维结构的基本样态;而零散的单一或多个知识点又在交叉关联中构成了多个束状单点结构(胡航等,2021),但是束状单点结构之间并未形成有效的关联。在多点交叉结构中,知识和思维的不断进化和发展,也是感性向理性认识持续转换的过程。换言之,该阶段学习者在问题情境中领悟到越来越多与问题相关的正确特征,围绕若干问题特征挖掘到有限的问题线索,并以问题线索为锚点对周围的孤立事件进行归纳和概括。但此阶段学习者并不能觉察到问题线索与信息资料之间的联系,给出的一些“可能解”多是支离破碎的。(4)中心场:关
23、联多向结构在中心场中,个体进行实践活动的轨迹由边缘走向中心。个体较少受到外部事件和信息的干扰,在主观精神的作用下逐步建构起反映概念、事实与问题解决情境之间重要联系的网络关系(詹泽慧等,2023a)。这种建构往往是具体的、多向的,具有丰富的外延性和关联性。进言之,多个束状单点结构之间形成了关联,代表思维随着解的正确表征而得以发展。经验范围内的相关隐性或显性知识彼此之间也构成了多向的联系,逐渐形成体系化的概念层次。基于概念框架,学习者可以从问题情境中挖掘出多个问题线索,并对呈现的信息进行多次加工和剔除,将它们编入总体的联系框架中。在关联多向结构中,由于知识节点间的高度迁移性(朱彩兰等,2023),
24、使得知识和思维交替的频率更快,学习者能够将多个行为事件联系起来,并通过反向操作和反馈机制实现问题解决的高通路迁移。由此生成的关于问题解决的策略也更为多样和具有适切性。(5)全域场:抽象拓展综合结构在全域场中,个体全身心地置身于实践场域,外部世界已与自身认知融为一体,具有较高抽象水平的知识和思维涌现于“大脑身体场域”的动力关系过程中(Madsen et al.,2020)。“事物”是通詹泽慧,季瑜,梅虎,李通德,李圆敏打开创新人才培养的“黑箱”:创新性问题解决的过程模型与技术赋能现代远程教育研究,2023,35(5)实践研究.78詹泽慧,季瑜,梅虎,李通德,李圆敏打开创新人才培养的“黑箱”:创新
25、性问题解决的过程模型与技术赋能现代远程教育研究,2023,35(5)实践研究过知觉获得的“身体体验”,知觉所处的“域”作为一种构成性场域,能为“意向性的投射”起到支撑性和塑造性作用,这将促使思维由束状单点结构向椭圆单点结构变化。在全域场中,学习者将超越已有的信息和资料进入一种新的推理方式,拓展问题本身的意义,解决方案或结论随之也更具有开放性和抽象性。概念之间的抽象可能导致生成新的属性,进而产生层级更高的“类”或“领域”(朱彩兰等,2023)。此种“类”或“领域”是知识的特殊表达,具有明显的跨学科属性和结构化特征,且节点间的关系是深层的、本质的、超越表象的。在全场域中,学习者能够提炼出问题的本质
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