“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下中小學(xué)創(chuàng)客教育模式應(yīng)用研究

賈金元+武小龍

摘要：創(chuàng)客教育作為一種新型的教育形態(tài)，已成為學(xué)術(shù)界研究的熱點。以培養(yǎng)創(chuàng)客精神為導(dǎo)向的創(chuàng)客教育為我國中小學(xué)教育的創(chuàng)新提供了新的契機。本文探討了“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的創(chuàng)客和創(chuàng)客教育，分析了國內(nèi)外目前中小學(xué)創(chuàng)客教育發(fā)展的現(xiàn)狀，提出了在國內(nèi)中小學(xué)創(chuàng)客課程活動開展的流程和創(chuàng)客教育模式的應(yīng)用模型，并對目前的創(chuàng)客教育模式提出了建議及思考。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+；中小學(xué)；創(chuàng)客教育

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2016）22-0068-03

“互聯(lián)網(wǎng)+”是一種創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的方式，在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，技術(shù)與教育全面融合，成為人類表達自身智慧的重要內(nèi)容。[1]如何利用互聯(lián)網(wǎng)平臺和計算機技術(shù)（云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、3D打印等），促進創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，支持創(chuàng)新型國家建設(shè)，已成為提高國家全球競爭力的關(guān)鍵。因此，開展“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的中小學(xué)創(chuàng)客教育的模式研究受到教育者的重視與認同。

筆者認為，創(chuàng)客教育是一種基于技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)上的教育方式，目的在于將學(xué)習(xí)者培養(yǎng)成具有創(chuàng)客精神和創(chuàng)新實踐能力的人。創(chuàng)客教育融合了項目教學(xué)法、做中學(xué)等教學(xué)思想，這些教學(xué)模式都以學(xué)生為中心，豐富了創(chuàng)新教育的內(nèi)涵?；趧?chuàng)客教育的理念，筆者構(gòu)建了創(chuàng)客教育的實踐框架（如圖1）。

“互聯(lián)網(wǎng)+”模式下創(chuàng)客教育模式的應(yīng)用模型

1.創(chuàng)客課程開展的流程

中小學(xué)創(chuàng)客教育活動的開展，可以從目標設(shè)計、過程設(shè)計、活動開展、評價反饋四個環(huán)節(jié)入手，形成活動主題鮮明、過程設(shè)計科學(xué)合理的教學(xué)活動。同時，在開展過程中要充分利用3D打印機、開源硬件、各種信息資源、認知工具等，并根據(jù)活動任務(wù)與活動流程的實際需求開展活動，形成良好的反饋評價系統(tǒng)。目前，很多中小學(xué)都已經(jīng)開展了一系列成功的課程案例，如北京景山學(xué)校的吳俊杰老師開發(fā)的“人工智能”和“Scratch編程”課程。[2]

通過實踐與總結(jié)，筆者也開發(fā)了“機器人競賽與搭建”“3D創(chuàng)新與設(shè)計”等課程，下頁圖2為創(chuàng)客教育課程開展的模型。

2.“互聯(lián)網(wǎng)+”模式下創(chuàng)客教育模式的應(yīng)用模型

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”模式下的創(chuàng)客教育，要建立課程資源共享平臺。在教學(xué)過程中，教師要積極地引導(dǎo)學(xué)生在探究中掌握科學(xué)的信息檢索方法，并掌握學(xué)生富有好奇心和創(chuàng)造力的天性，科學(xué)地將創(chuàng)客理念融入教學(xué)，下頁圖3為中小學(xué)創(chuàng)客教育模式模型。

創(chuàng)客教育模式發(fā)展的若干路徑

創(chuàng)客教育的發(fā)展依賴于現(xiàn)代科技和教育制度的保障，依賴于創(chuàng)客教育模式的應(yīng)用及推廣，也依賴于人的信息化素養(yǎng)和ICT應(yīng)用能力的提升。結(jié)合現(xiàn)階段技術(shù)水平及其應(yīng)用能力，筆者提出以下創(chuàng)客教育發(fā)展的若干途徑。

1.以學(xué)齡特征和學(xué)生的認知發(fā)展水平為導(dǎo)向，建設(shè)創(chuàng)客教育課程體系

在中小學(xué)開展創(chuàng)客教育應(yīng)以STEAM課程為基礎(chǔ)，結(jié)合機器人教學(xué)、3D打印教學(xué)，采取基于項目的合作學(xué)習(xí)與探究，立足解決現(xiàn)實問題和真實問題，鼓勵學(xué)生將自己的創(chuàng)意和想法變成作品，讓他們在這個過程中感受成就和快樂，形成獨立思考和創(chuàng)新的精神。根據(jù)年級的不同，學(xué)習(xí)內(nèi)容也相應(yīng)地分為多個課程，從最初的激光切割、三維打印、編程到自主探究、參加相關(guān)比賽，學(xué)生不僅能夠?qū)W習(xí)技能，掌握技術(shù)，還能夠開拓知識面。例如，2016年，筆者有幸?guī)ьI(lǐng)學(xué)生參加了FTC機器人挑戰(zhàn)賽，此次比賽的主題為FIRST救援團，這不僅要求學(xué)生能夠制造出機器人小車，還要清理場地上的障礙物并攀登懸崖解救登山者，該項目的難度較高，涉及到計算機編程、物理、電路知識等，還要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)和討論，根據(jù)任務(wù)安裝程序軟件，設(shè)計比賽方案，構(gòu)建3D建模圖，最后通過工程筆記記錄機器人從設(shè)計到搭建的全過程。在搭建的過程中，對底盤、機械臂、舵機的設(shè)計，學(xué)生不僅要了解MATRIX器材的具體型號、搭建技巧和方法，還要懂得馬達、傳感器等電子元件的性能等。另外，賽前還要對評委的提問進行現(xiàn)場解答。這對學(xué)生的隨機應(yīng)變能力和團隊精神都有較高的要求。因此，在日常的學(xué)習(xí)過程中，教師對學(xué)生展開的相應(yīng)知識輔導(dǎo)和建立課程體系就顯得尤為重要。

2.以做中學(xué)為教學(xué)主要方式，培養(yǎng)自主與合作學(xué)習(xí)能力

杜威的“做中學(xué)”的基本教育原則是：課程的架構(gòu)以學(xué)生活動為中心，以直接經(jīng)驗的獲得為核心，創(chuàng)設(shè)情境化的教學(xué)環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察、實驗、探究、游戲的方式展開學(xué)習(xí)。創(chuàng)客教育中的學(xué)習(xí)活動是一個相對復(fù)雜的過程，最為突出的就是跨學(xué)科的知識融合。學(xué)生在解決問題的過程中，涉及到的知識大多是需要查閱大量文獻資料、尋求各種幫助，并通過自學(xué)和協(xié)作才能完成的。例如，在3D課程教學(xué)中，教師可以充分利用做中學(xué)教學(xué)方式，利用3D打印進行建模，設(shè)計并打印機器人及各類零部件，把學(xué)生的想象轉(zhuǎn)換為現(xiàn)實作品，在構(gòu)建可視化的三維模型繪制中，學(xué)生就自然完成了創(chuàng)造者的蛻變。

3.組建校企等多方戰(zhàn)略合作聯(lián)盟，充分調(diào)動學(xué)生參與的熱情及參與度

第四次工業(yè)革命催生了一大批技術(shù)先進、產(chǎn)品豐富、服務(wù)到位的高科技企業(yè)。企業(yè)參與到學(xué)校創(chuàng)客教育活動中是保證創(chuàng)客教育活力和可持續(xù)發(fā)展的必要條件。同時，組建校企戰(zhàn)略合作，充分利用慕課、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)模式，能夠有效地打破傳統(tǒng)課堂，以及學(xué)校和區(qū)域之間固有的堡壘。因此，教師要以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)引導(dǎo)式教育為合作目標，與企業(yè)共同為學(xué)生提供一體化的、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)引導(dǎo)式的教育，并將有創(chuàng)新創(chuàng)意興趣的學(xué)生以興趣式觀摩學(xué)習(xí)的方式鏈接到創(chuàng)業(yè)孵化平臺，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)客思維。以筆者帶領(lǐng)學(xué)生開發(fā)的自動掃地車為例，項目具有掃地和自動避障功能，用于家庭地磚地面和地板地面的清潔，車體內(nèi)的紅外傳感器可以判斷前方是否有障礙物，當傳感器接收到障礙物信號時把信號傳給單片機，由單片機控制車輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，使小車自動躲避障礙物，重要的是還要聯(lián)合企業(yè)，進行推廣和生產(chǎn)，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造興趣。

4.培育學(xué)校創(chuàng)客師資團隊，推動創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式和教育體制的改革

創(chuàng)客教育強調(diào)“以學(xué)生為中心”，但教師的指導(dǎo)作用不容忽視，創(chuàng)客指導(dǎo)教師最好是計算機或者電子工程專業(yè)畢業(yè)的，熟悉電路和程序。例如，筆者開發(fā)的創(chuàng)客資源庫，就匯集了網(wǎng)站開發(fā)、程序設(shè)計等多種資源，Arduino普及了用c++開發(fā)嵌入式軟件，c++面向?qū)ο蟮奶匦缘?。另外，?chuàng)客教育對教師的專業(yè)素養(yǎng)要求很高，教師不僅要轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，對不同學(xué)科要有一定的了解，而且要在教學(xué)中能夠承擔更加多樣的角色。

目前，創(chuàng)客教育方興未艾，尚未形成燎原之勢。中小學(xué)的創(chuàng)客教育基本上由感興趣的一線教師兼任，創(chuàng)建高水平學(xué)校教師團隊成為突破中小學(xué)創(chuàng)客教育發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵。因此，教師可以在開始時選擇Scratch、App Inventor、DFRobot等多種可視化軟件供學(xué)生選修，這些課程不僅可以訓(xùn)練學(xué)生的計算思維能力，也可以鍛煉學(xué)生的創(chuàng)客思維。同時，作為創(chuàng)客教育的首選，開源硬件是重要的推薦工具，Arduino是為實現(xiàn)創(chuàng)意、設(shè)想，可自主設(shè)計的智能控制器，雖然是以硬件為載體，玩的卻是創(chuàng)意和分享。在創(chuàng)客教育中，學(xué)生變?yōu)橹R的創(chuàng)作者，學(xué)校轉(zhuǎn)變成知識傳授的中心實踐場所，而教師則是創(chuàng)客教育的主要推動者。

結(jié)束語

我國中小學(xué)教育面臨著完成產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，提高國際競爭力的巨大挑戰(zhàn)。[3]“互聯(lián)網(wǎng)+教育”時代，技術(shù)正催生教育理念、教育模式、學(xué)習(xí)行為、認知方式、學(xué)習(xí)模式等方面的變革。作為一項新興事物，從國家課程、地方政策到校本課程，中小學(xué)創(chuàng)客教育還沒有形成既定的教育形式，缺乏完整、成熟的課程和應(yīng)用實踐。已開始創(chuàng)客課程的學(xué)校，在教法、學(xué)法及采用的硬件設(shè)備類型等方面雖然不盡相同，但學(xué)校應(yīng)力爭為創(chuàng)客教育提供平臺支持，把創(chuàng)客教育滲透到各個學(xué)科，實現(xiàn)創(chuàng)客教育與學(xué)科教育的自然融合，維護學(xué)生個性，啟發(fā)學(xué)生獨立思考，用批判性思維開展創(chuàng)客項目研究，只有這樣，才能促進學(xué)校創(chuàng)客教育的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]王娟，吳永和.“互聯(lián)網(wǎng)+”時代STEAM 教育應(yīng)用的反思[J].遠程教育雜志，2016（2）.

[2]柳棟，吳俊杰，謝作如，等.STEM、STEAM與可能的實踐路線[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2013（6）.

[3]楊亞平.美國、德國與日本中小學(xué)STEM教育比較研究[J].外國中小學(xué)教育，2015（8）.

本文系甘肅省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2016年度重點課題“創(chuàng)客教育背景下高中信息技術(shù)教學(xué)的創(chuàng)新探索與研究”（課題批準號：GS〔2016〕GHBZ096）階段性成果。