依托高校資源開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)教育學(xué)校創(chuàng)客課程研究

戴玉梅++彭青青++王健潼++郭愛(ài)敏++孟佳

摘 要：目前基礎(chǔ)教育改革全面推進(jìn)創(chuàng)客教育，全國(guó)各地的中小學(xué)都在如火如荼地開(kāi)展創(chuàng)客教育工作。而今，缺乏優(yōu)質(zhì)創(chuàng)客教師隊(duì)伍和系統(tǒng)完善的創(chuàng)客課程是影響創(chuàng)客教育快速發(fā)展的主要問(wèn)題之一。針對(duì)這一實(shí)際情況，依托高校學(xué)生創(chuàng)新思維和技術(shù)資源協(xié)助中小學(xué)開(kāi)展創(chuàng)客教育工作，在當(dāng)前教育信息化改革的趨勢(shì)下，將Scratch編程軟件、機(jī)器人、3D 打印、激光切割等當(dāng)前與創(chuàng)客教育密切相關(guān)的熱點(diǎn)知識(shí)引入課堂，橫向研究創(chuàng)客的范圍，縱向探索各個(gè)分支的深度，摸索構(gòu)建適合中小學(xué)的創(chuàng)客教育流程和創(chuàng)客基礎(chǔ)課程體系，讓學(xué)生創(chuàng)新思維得到最大限度啟發(fā)，有益于萬(wàn)眾創(chuàng)新思想真正落實(shí)。

關(guān)鍵詞：高校資源；基礎(chǔ)教育；創(chuàng)客教育；課程體系

中圖分類(lèi)號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2017）10-0057-03

一、創(chuàng)客教育概述

1.國(guó)內(nèi)外對(duì)創(chuàng)客教育的認(rèn)知

近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和普及，人們的生產(chǎn)、生活方式不斷發(fā)生改變，創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)在全球不斷發(fā)展。隨著創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)與創(chuàng)客文化在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的不斷滲透，創(chuàng)客教育隨之發(fā)展起來(lái)。在美國(guó)，從政策到實(shí)踐層面，創(chuàng)客文化已經(jīng)在教育中站穩(wěn)腳跟。大約在2013年前后，美國(guó)的眾多中小學(xué)開(kāi)始加入到“創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)”之中，開(kāi)展“創(chuàng)客教育”（Maker Education），此后，創(chuàng)客教育應(yīng)運(yùn)而生并發(fā)展迅猛[1]。由于創(chuàng)客教育是一種新生事物，國(guó)內(nèi)外對(duì)其定義都有適合自己本土的認(rèn)知，但還沒(méi)有統(tǒng)一的界定[2-8]。綜合國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)創(chuàng)客教育認(rèn)知的表述，結(jié)合我國(guó)教育改革實(shí)際情況，歸納總結(jié)出我國(guó)創(chuàng)客教育主要是以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)學(xué)生興趣，融合幾種不同的教育理念與學(xué)科知識(shí)，通過(guò)創(chuàng)造、探究、體驗(yàn)、分享，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新人才目的的一種新型教學(xué)模式，是基于創(chuàng)造的學(xué)習(xí)。

2.國(guó)內(nèi)創(chuàng)客教育現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題分析

創(chuàng)客教育作為重在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造與創(chuàng)新能力的新型教育方式，國(guó)內(nèi)外不管是學(xué)術(shù)界還是教育界都高度重視，許多高校、中小學(xué)積極探索建設(shè)校內(nèi)創(chuàng)客空間，開(kāi)展創(chuàng)客教育，目的是培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、問(wèn)題解決能力和創(chuàng)新意識(shí)[9-12]。2014年，隨著教育界、學(xué)術(shù)界和政府對(duì)創(chuàng)客教育的關(guān)注，我國(guó)將創(chuàng)客教育視為中國(guó)未來(lái)素質(zhì)教育的一個(gè)重要突破口，創(chuàng)客教育在我國(guó)已經(jīng)悄然興起，并在大踏步地摸索前進(jìn)。北京、上海、深圳、溫州等城市通過(guò)創(chuàng)客空間、創(chuàng)客大賽、創(chuàng)客嘉年華、創(chuàng)客俱樂(lè)部、創(chuàng)客教育研討會(huì)等多種方式，大大推動(dòng)了國(guó)內(nèi)創(chuàng)客教育的快速發(fā)展。除高校外，中小學(xué)創(chuàng)客教育的發(fā)展勢(shì)頭也很強(qiáng)勁，北京景山中學(xué)、溫州實(shí)驗(yàn)中學(xué)等中小學(xué)建立了青少年創(chuàng)客基地，創(chuàng)建了創(chuàng)客空間，為學(xué)生提供動(dòng)手制作、交流的平臺(tái)，鼓勵(lì)學(xué)生參與多學(xué)科綜合性的研究項(xiàng)目[4][13]。

目前基礎(chǔ)教育改革全面推進(jìn)創(chuàng)客教育，全國(guó)各地的中小學(xué)都在如火如荼地展開(kāi)創(chuàng)客教育工作。而在現(xiàn)今的創(chuàng)客教育發(fā)展中，仍存在著許多問(wèn)題，最主要的問(wèn)題就是缺乏一支高水平實(shí)施創(chuàng)新教育的創(chuàng)客教師隊(duì)伍。一線教師雖然有著教學(xué)技能，但在技術(shù)應(yīng)用和技巧傳授上卻不能像創(chuàng)客那樣靈活豐富。因此，快速培養(yǎng)中小學(xué)創(chuàng)客教師隊(duì)伍就顯得尤為重要。而且，我國(guó)目前基礎(chǔ)教育學(xué)校創(chuàng)客教育還沒(méi)有系統(tǒng)完善的創(chuàng)客課程，因此，研發(fā)基礎(chǔ)教育學(xué)校創(chuàng)客教育課程也顯得尤為重要。

“十三五”時(shí)期高校正在進(jìn)行轉(zhuǎn)型發(fā)展，大力開(kāi)展校企合作，針對(duì)全國(guó)中小學(xué)開(kāi)展創(chuàng)客教育但缺乏優(yōu)秀創(chuàng)客指導(dǎo)教師這一實(shí)際情況，筆者設(shè)計(jì)利用高校學(xué)生創(chuàng)新思維和技術(shù)資源協(xié)助中小學(xué)開(kāi)展創(chuàng)客教育工作方案，在當(dāng)前教育信息化改革的趨勢(shì)下，將Scratch編程、機(jī)器人、3D打印、激光切割等當(dāng)前與創(chuàng)客密切相關(guān)的熱點(diǎn)知識(shí)引入課堂，橫向研究創(chuàng)客的范圍，縱向探索各個(gè)分支的深度，摸索構(gòu)建適合本土的中小學(xué)創(chuàng)客基礎(chǔ)課程體系，在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)引領(lǐng)學(xué)生實(shí)現(xiàn)自己的創(chuàng)意作品，讓學(xué)生創(chuàng)新思維得到最大限度啟發(fā)，推進(jìn)我國(guó)青少年創(chuàng)客教育計(jì)劃真正落到實(shí)處。

二、中小學(xué)創(chuàng)客教育流程方案

1.初期

面對(duì)學(xué)生群體，從能源環(huán)保、電子科技兩個(gè)方面設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)產(chǎn)品，設(shè)置創(chuàng)客基礎(chǔ)課程，引領(lǐng)學(xué)生感受創(chuàng)客樂(lè)趣。在能源環(huán)保方面，創(chuàng)客課程研發(fā)組依托高校實(shí)驗(yàn)室資源，引領(lǐng)學(xué)生利用太陽(yáng)能電池等新能源材料，進(jìn)行新能源應(yīng)用作品構(gòu)建，利用自制超聲波污水處理模型，演示環(huán)境污水處理過(guò)程，增加學(xué)生環(huán)境保護(hù)意識(shí)。在電子科技方面，創(chuàng)客課程研發(fā)組依托高校資源全力研發(fā)適合基礎(chǔ)教育學(xué)校的機(jī)器人創(chuàng)客教材和3D創(chuàng)客工藝設(shè)計(jì)教材，開(kāi)設(shè)信息技術(shù)課的延伸體驗(yàn)課“Scratch編程風(fēng)暴”、機(jī)器人創(chuàng)客課程及創(chuàng)新應(yīng)用、3D打印和激光切割智慧造物應(yīng)用技術(shù)等課程，將電子科技與教學(xué)相結(jié)合，開(kāi)展實(shí)踐學(xué)習(xí)，讓學(xué)生感受“第四次產(chǎn)業(yè)革命”的氣息，不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、綜合設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手實(shí)踐能力，更有利于學(xué)生學(xué)習(xí)外語(yǔ)、物理、數(shù)學(xué)等領(lǐng)域的抽象知識(shí)。

2.中期

開(kāi)放創(chuàng)客教室，學(xué)生利用課余時(shí)間，在創(chuàng)客教師指引下，依靠網(wǎng)絡(luò)、激光切割機(jī)和3D打印機(jī)等先進(jìn)設(shè)備，幫助學(xué)生實(shí)踐自己的創(chuàng)新想法，設(shè)計(jì)并分享自己制作的產(chǎn)品，為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)探究環(huán)境。

3.后期

帶領(lǐng)學(xué)生參加各級(jí)比賽，發(fā)表論文，申請(qǐng)專(zhuān)利，利用“淘寶同學(xué)”等方式分享產(chǎn)品。通過(guò)長(zhǎng)期的創(chuàng)客教育活動(dòng)培養(yǎng)優(yōu)秀創(chuàng)客教師隊(duì)伍，同時(shí)讓學(xué)生創(chuàng)新思維得到最大限度啟發(fā)，有益于萬(wàn)眾創(chuàng)新思想真正落實(shí)。

根據(jù)建構(gòu)主義理論中的支架理論，建立適合本土的總體創(chuàng)客教育支架體系，流程方案如圖1所示。

三、中小學(xué)創(chuàng)客基礎(chǔ)課程體系設(shè)計(jì)方案

網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，創(chuàng)客教育可以根據(jù)個(gè)人興趣和需要來(lái)開(kāi)展個(gè)性化的自主學(xué)習(xí)活動(dòng)，通過(guò)持續(xù)的分享與交流，讓學(xué)生之間建立共同的知識(shí)體系。創(chuàng)客教育無(wú)需建立大而全的課程體系，可以開(kāi)設(shè)少量的基礎(chǔ)課程，例如創(chuàng)新思維訓(xùn)練、一些常用的軟硬件工具與技術(shù)介紹、基本的安全生產(chǎn)知識(shí)等，幫助學(xué)生熟悉創(chuàng)客空間的各種功能。在創(chuàng)客教育初期，創(chuàng)客課程研發(fā)組成員依靠網(wǎng)絡(luò)和多種先進(jìn)設(shè)備，結(jié)合學(xué)情，開(kāi)發(fā)能源環(huán)保和電子科技方面的創(chuàng)客基礎(chǔ)課程。

1.能源環(huán)保

我們?cè)趯?shí)踐過(guò)程中主要利用太陽(yáng)能，太陽(yáng)能的主要利用形式有太陽(yáng)能的光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換以及光化學(xué)轉(zhuǎn)換三種。太陽(yáng)能清潔環(huán)保，無(wú)任何污染，利用價(jià)值高，更沒(méi)有能源短缺這一說(shuō)法，種種優(yōu)點(diǎn)決定了其在能源更替中不可取代的地位。利用太陽(yáng)能資源，創(chuàng)客課程研發(fā)組計(jì)劃帶領(lǐng)中小學(xué)生開(kāi)展一系列實(shí)驗(yàn)探究。

（1）光伏板組件應(yīng)用。利用光伏板組件制成不同形狀，或者進(jìn)行組件連接，讓學(xué)生感受產(chǎn)生更多電力的原理方法。

（2）自制新能源玩具。讓學(xué)生自己動(dòng)手，利用3D打印機(jī)、激光切割機(jī)等設(shè)備制作各種新型玩具，在玩具內(nèi)部加入光伏板，利用太陽(yáng)能發(fā)電，使玩具在太陽(yáng)光下任意運(yùn)動(dòng)。

（3）污水處理系統(tǒng)模擬裝置。利用超聲波技術(shù)處理微污染水，將選來(lái)的水樣放入多個(gè)錐形瓶，加蓋密封，放入超聲波清洗槽中，分別在不同處理時(shí)間取出一個(gè)錐形瓶的水樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指標(biāo)測(cè)定和處理效果研究。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，觀察水樣溫度及物理變化等，最終幫助學(xué)生分析清楚超聲波處理微污染水的過(guò)程及效果。同時(shí)帶領(lǐng)學(xué)生去高校污水處理實(shí)驗(yàn)室參觀學(xué)習(xí)。

2.電子科技

開(kāi)設(shè)Scratch編程、機(jī)器人課程、智慧造物課程，將電子科技與教學(xué)、創(chuàng)新相結(jié)合。

（1）Scratch編程實(shí)踐教學(xué)

Scratch是專(zhuān)為青少年兒童設(shè)計(jì)的電腦編程語(yǔ)言，從零開(kāi)始，用它可以很容易的去創(chuàng)造交互式故事情節(jié)、動(dòng)畫(huà)、游戲等作品。根據(jù)做好的教學(xué)設(shè)計(jì)開(kāi)設(shè)Scratch編程創(chuàng)客基礎(chǔ)課程，首先介紹Scratch編程軟件，讓學(xué)生了解Scratch軟件主要功能和作用，然后引導(dǎo)學(xué)生自己探索Scratch編程軟件，結(jié)合喜好學(xué)科，進(jìn)行自主編程，創(chuàng)造編程作品，最后學(xué)生匯報(bào)展示編程作品，與其他同學(xué)進(jìn)行分享。Scratch軟件界面友好，學(xué)習(xí)Scratch編程，可以使學(xué)生對(duì)編程有初步的了解，能夠培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力，是創(chuàng)客教育中良好的實(shí)踐素材。

（2）機(jī)器人實(shí)踐教學(xué)

機(jī)器人教育在基礎(chǔ)教育中越來(lái)越受到關(guān)注。創(chuàng)客課程研發(fā)組在樂(lè)高機(jī)器人課程基礎(chǔ)上，結(jié)合沈陽(yáng)市基礎(chǔ)教育教材實(shí)際情況，研發(fā)機(jī)器人創(chuàng)客課程內(nèi)容，幫助學(xué)生通過(guò)不同方式初步掌握科學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)和數(shù)學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)。由于學(xué)生知識(shí)層面的不同，不同年級(jí)教育型機(jī)器人有一定的差別。低年級(jí)學(xué)生利用LEGO WeDo2.0機(jī)器人完成與學(xué)科課程融合的機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程，在教師指導(dǎo)下搭建機(jī)器人，使用簡(jiǎn)單編譯程序進(jìn)行指令模擬，從而實(shí)現(xiàn)各種創(chuàng)意功能；高年級(jí)學(xué)生主要學(xué)習(xí)信息技術(shù)與學(xué)科深度融合后本土化的LEGO EV3機(jī)器人課程，根據(jù)創(chuàng)客教師的指導(dǎo)以及自己的創(chuàng)造，搭建和改裝機(jī)器人以實(shí)現(xiàn)其各種功能，并根據(jù)教師傳授的編程知識(shí)編譯自己想要實(shí)現(xiàn)的任何代碼或者指令。具體機(jī)器人創(chuàng)客教育流程見(jiàn)圖2。

（3）依托3D打印和激光切割技術(shù)的智慧造物實(shí)踐教學(xué)

按照計(jì)劃開(kāi)設(shè)3D打印和激光切割技術(shù)創(chuàng)客基礎(chǔ)課程內(nèi)容，循序漸進(jìn)，引領(lǐng)學(xué)生智慧設(shè)計(jì)打印物品。在中小學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)中，3D打印技術(shù)和激光切割技術(shù)可以在各科教學(xué)中發(fā)揮積極的作用，即可以以多種方式整合于學(xué)生的課程學(xué)習(xí)過(guò)程中。例如：語(yǔ)文教學(xué)中，小學(xué)五年級(jí)《趙州橋》的說(shuō)明文教學(xué)，利用3D打印技術(shù)，協(xié)助學(xué)生打印出趙州橋的模型，可以很直觀地觀察、欣賞趙州橋的整體及各個(gè)部分的構(gòu)成；數(shù)學(xué)教學(xué)中，中小學(xué)都有關(guān)于立體幾何的內(nèi)容，這部分內(nèi)容對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)往往都是難點(diǎn)。在3D打印技術(shù)的幫助下，學(xué)生可以自己利用3D打印機(jī)打印出實(shí)物，在打印出來(lái)的實(shí)物上利用激光切割機(jī)斜切一刀，再對(duì)截面圖做進(jìn)一步的測(cè)量、計(jì)算，自己就會(huì)得出結(jié)論，最后再進(jìn)一步由感性知識(shí)上升到理性知識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的深化。

四、對(duì)于創(chuàng)客教育的認(rèn)識(shí)與思考

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間創(chuàng)客教育的理論及實(shí)踐研究，發(fā)現(xiàn)依托高校優(yōu)質(zhì)人力物力資源進(jìn)行基礎(chǔ)教育學(xué)校創(chuàng)客教育實(shí)踐，方法可行，其實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可以為我國(guó)基礎(chǔ)教育學(xué)校開(kāi)展創(chuàng)客教育提供示范課程方案及方法。

創(chuàng)客教育初期，依托高校智慧資源，設(shè)計(jì)創(chuàng)客教育基礎(chǔ)課程方案，根據(jù)方案研發(fā)能源環(huán)保和電子科技兩個(gè)方面的專(zhuān)項(xiàng)創(chuàng)客教育產(chǎn)品。實(shí)施方案時(shí)，能源環(huán)保方面通過(guò)項(xiàng)目示范引領(lǐng)，電子科技方面研發(fā)與學(xué)科課程深度融合的機(jī)器人創(chuàng)客基礎(chǔ)課程和依托3D打印和激光切割技術(shù)的智慧造物實(shí)踐教學(xué)課程，這些課程方案的設(shè)計(jì)，一定能為創(chuàng)客教育初期工作的順利開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，創(chuàng)客教育的中期和后期實(shí)踐過(guò)程讓學(xué)生創(chuàng)新思維得到最大限度啟發(fā)，從而為基礎(chǔ)教育學(xué)校真正落實(shí)創(chuàng)客教育工作做出貢獻(xiàn)。

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（編輯：魯利瑞）