从技术哲学视角审视学生自主创新实验

刘燕妮 汤金波

摘要：以技术哲学视角审视学生自主创新实验，需考虑三个基本问题：技术的本质问题、技术的实践问题、技术的价值判断问题。以“本质问题”来审视，应立足实体要素（客体要素）、智能要素（主体要素）和结构要素（工艺要素），从而明确可以从哪些方面引导学生进行创造性思考。以“实践问题”来审视，可以让教师更好地帮助学生学会如何监控并调整自己的认知和行为。以“价值判断问题”来审视，一方面可以为教学、命题等提供素材，另一方面可以满足学生的成长需求。

关键词：技术哲学;学生自主创新实验;本质问题;实践问题;价值判断问题

技术哲学是科学技术哲学的构成部分，它描述了技术的一般过程及其所遵循的规律。不同于科学哲学以“探讨科学知识论和科学逻辑”为中心问题，技术哲学不仅从因果关系、客观规律来思考技术，还充分考虑目的性、人们的需求以及人们对效能、效率和效益的追求，因而具有更直接、更鲜明、更强烈的价值。安涛等人指出，技术哲学需思考三个基本问题：一是技术的本质问题，这也是对技术的认识问题;二是技术的实践问题;三是技术的价值判断问题。

从某种意义来说，技术就是为了解决实际问题而产生的，它所考虑的问题是“如何做”。而教育作为培养人的活动，“如何教育”正是教育实践面临的关键问题，因此，教育必然会与技术结下不解之缘。两者一旦“相遇”，便会相互融合，生成“教育技术”这种独特的技术形态。也正因此，我们可以用技术哲学的视角来审视教育技术，当然包括我们一直在初中物理教学中实践的学生自主创新实验。

一、以“技术的本质问题”审视学生自主创新实验

颜士刚在《教育技术哲学》一书中指出，技术是人类改造自然、创造人工自然的方法和手段的总和。技术由实体要素（客体要素）、智能要素（主体要素）和结构要素（工艺要素）构成。实体要素是指在技术过程中出现的“看得见”“摸得着”的实实在在的“物”。智能要素是指与技术活动过程相关的知识和经验。这里的知识不局限于科学知识，还包括与实体要素相关的程序、步骤、操作方法等，是可以具体言說的。结构要素是指在技术活动中将知识、经验等智能要素与原材料、工具和设备等实体要素相结合的过程和方法，是技术活动中的结构性组成，是不可言说的。结构要素是联系“人”和“物”的纽带，一般只能在技术活动过程中表现出来。

在自主创新实验的过程中，学生实现了事物的“再创造”，通过自主的过程将物和人有机地联系在一起，展开创造性的思考或者实验。自主的过程是主动的、建构性的。整个过程中，学生通过发散思维，自由选择身边的器材（实体要素），并积极调动大脑中所存储的知识和经验（智能要素），自主设计并完成实验。其中，结构要素主要体现在自主的过程中，这也是至为关键的要素。各要素的关系如图1所示。

从技术构成的三要素来审视学生自主创新实验，可以让教师更清楚地知道在实验过程中应该从哪些方面引导学生进行创造性思考。比如，在实验器材方面，在知识、技能储备方面，在主动联系知识、情境的态度和习惯方面，等等。实体要素是客观存在的，

智能要素是人们所习得的。学生可以发挥人的主观能动性，融合“物”的方面以及自己知识、技能方面的储备，选择身边的物品进行实验，通过对实体进行替换、增减等实现相同的功能，来完成实验;也可以运用所学的知识、技能，通过变换操作方式等创造性地解决问题;还可以在实验中恰当地使用信息技术手段;等等。

例如，学生在自主开展“短路的危害”创新实验的过程中，实体要素有电池、锡纸或铝箔以及其他易燃物（锡纸球、火柴、酒精等），智能要素涉及短路电路的构成和连接、电流热效应、物质的易燃性等，结构要素是在自主的过程中建立了上述物品与知识之间的关联。学生的实验往往不是一次就能成功的，在过程中需要通过对现象的观察和分析，运用一定的方法来解决遇到的问题。比如，发现实验现象不明显，有的学生通过换用新电池解决了问题;有的学生利用焦耳定律将铝箔中央位置剪得比较细便于其熔断（如下页图2所示），来说明问题;有的学生利用转换法，把电流产生的热量转换为塑料的形变、蜡烛的熔化、火柴的燃烧等;还有的学生考虑到短路实验有一定的危险性，采用了软件模拟的方式（如下页图3所示）。这些改变、调试，正是学生自主性的体现，恰恰蕴含了结构要素，展现出学生的思维水平。

二、以“技术的实践问题”审视学生自主创新实验

技术实践是指“掌握技术的人所从事的改造自然，重塑或创造适于人类的物质文化环境的有组织的活动”。技术活动可以从思维开始，但最终要归结于物化的技术产品或行动。实践活动的目的是什么、如何实现，就成为必须回答的问题。在这个过程中，人充分体现了自主性和能动性，而在自主的过程中才有可能体现出创新性。

麦考姆斯指出，自主学习可分为认知过程和元认知过程。认知过程是对信息进行加工、编码、提取的过程，而元认知过程是对认知过程的计划、监控和评价。认知策略是待激发的要素，而元认知正是激发这些要素的动力，是自主学习的前提条件。以“技术的实践问题”审视学生自主创新实验，可以通过元认知过程激发学生的自主学习，促进学生认知水平的发展，进而发展学生的创新性思维。

20世纪 90 年代，巴特勒等人提出了自主学习模型，把自主学习过程分为四个阶段：任务界定阶段、目标设置和计划阶段、策略执行阶段和元认知调节阶段（具体解释如图4所示）。这一过程与技术实践活动过程也是吻合的。

例如，在“自制吸尘器”自主创新实验开展时，学生首先明确学习任务，再根据自己的标准制订实验目标和计划，然后进行实践。第一位学生设计了能“显示”原理的可调速吸尘器（如下页图5所示），第二位学生组合出一个具有吸尘功能的装置（如下页图6所示），第三位学生制作了一个简单又实用的吸尘器（如下页图7所示）。学生的实验过程需要经历策略执行阶段和元认知调节阶段。比如，第一位学生在用装置吸小纸屑时，发现风力不够，为了测量风力采用了观察蜡烛火焰的方法。这里，学生运用了转换法，是创新意识的体现。第二位学生在实验过程中，发现图4风朝向纸片吹时会导致小纸屑被吹飞，因此通过调整风向完成了该实验。第三位学生考虑到实验盒里的电动机比较大且不方便操作，便拆下了手摇发电机里的小电动机，制成了外形简单又大方的吸尘器，具有一定的创新性。三位学生最后呈现的作品差异明显，充分体现了真正意义上的自主。

鉴于元认知对自主学习的关键作用，为了更好地发挥学生的自主性，培养学生的创新意识和思维，教师应注重学生元认知能力的培养。而元认知的核心是元认知监控，包括计划、监控、调节三个方面。在计划过程中，学生首先在认知活动之前进行预测，根据自己的标准构建学习目标、制订学习计划和选择学习策略。在监控过程中，学生有意识地根据认知目标及时评价、反馈认知活动的结果，根据标准有效评价自己认知活动及策略的效果。对此，教师需要提供适宜的评价标准，以引导学生更好地开展自我监控。教师还可以对学生的作品作出适当的评价（包括优点和不足）。一方面，教师的鼓励可以激励学生更愿意向有难度的任务发起挑战，更易激发学生的内在潜力;另一方面，也可以让学生获得更多的反馈，以对自己作出更有效、全面的评价。在调节过程中，学生对监控过程中所发现的问题及时地干预、调整，修正认知策略。这个过程也是学生不断解决自己在实验中所遇到问题的过程。学生积极调动自己的知识、经验进行思考、实践。当依靠个人难以解决时，教师应鼓励学生主动和家长、老师探讨，或者自己查阅资料，从而在克服困难的过程中提高解决问题的能力。

三、以“技术的价值判断问题”审视学生自主创新实验

在价值哲学领域，得到较为广泛认可的是关系价值论。这一理论主张辩证地看待价值关系中人和物，从二者的相互关系出发理解和把握价值。通过技术制造出来的“人工物”，在功能、属性、形态等方面能够满足人的某种需要，从而成为一种有价值的存在。但人（的需要）是价值活动的目的，对“物”的认识、设计、制造和改良，都是人的目的性行为，其最终的目的是为人更好地生存和发展服务。

以技术的价值判断问题审视学生自主创新实验，一方面，体现出学科本身的价值，可以为教学、命题等提供素材;另一方面，体现了以人为本的思想，可以满足学生的成长需求，借助经历唤醒他们生命的自觉。学生自主创新实验，有助于在学生自主学习的过程中使天性禀赋得到认识和绽放，在动手做的过程中学以致用，提高解决问题的能力，发展创新意识，形成科学的态度及价值观念。

例如，在石蜡花的制作过程中，学生运用熔化、凝固的原理，让普通的蜡烛变成了美丽的蜡花，在过程中体会蜡油凝固放热，明白沾蜡油前使用肥皂水的道理。其中，有经历多次失败的沮丧，更有不断尝试后获得成功的喜悦。这样的过程，培养了学生持之以恒、锲而不舍的科学精神，激发了学生对物理学习的兴趣，深化了学生对物理知识的理解，并促使学生通过自己的双手和思考创造出生活中的美。

又如，在平衡蝴蝶的制作过程中，学生自主选材，将硬币置于蝴蝶翅膀前方，用棉签作为蝴蝶的身体，通过调节蝴蝶的重心使其立在细棒上。这个过程并不是一蹴而就的，需要不断地调试，从而培养了学生不轻易放弃、持之以恒的探究精神。

再如，在自制验电器时，一位学生基于对验电器原理的理解，创造性地将金属箔片的形状由長方形改成了蝴蝶状。可见，学生不仅仅在追求功能上的满足，也在追求作品的美感。

通过以上案例可以看出，学生在自主创新实验过程中，不仅完成了自己的制作，深化了对学科知识的理解，还培养了科学态度和科学精神，更陶冶了情操，提高了对美的追求。

从技术的本质（认识）问题、实践问题、价值判断问题方面审视学生自主创新实验，可以让我们确证学生自主创新实验在教育教学中的实践方式和重要价值，明确如何激发学生在实验过程中的自主性，以及如何引导学生开展自主创新实验。进而，帮助学生学会如何监控并调整自己的认知和行为，培养坚持不懈的精神，促其提升在真实情境中解决问题的能力，发展科学思维、科学态度和科学精神。

参考文献：

[1] 颜士刚.教育技术哲学[M].北京：中国社会科学出版社，2015.

[2] 安涛，李艺.技术哲学视野下的教育技术理论图景[J].教育研究，2014（4）.

[3] 李艳萍.运用元认知策略提升学生化学自主学习有效性的研究[D].哈尔滨：哈尔滨师范大学，2017.

[4] 刘燕妮，汤金波，王连友.以学生自主创新实验为载体发展学生科学思维——以初中物理“光学实验”为例[J].中学物理，2021（18）.