基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的創(chuàng)客教育校本教材設(shè)計(jì)

摘要：本研究梳理、總結(jié)了創(chuàng)客教育的發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了項(xiàng)目教學(xué)法是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意到創(chuàng)造的方法論，提出了基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的教材模式，并給出具體實(shí)例，以期能夠幫助實(shí)踐者依據(jù)本研究針對(duì)不同的課程載體開(kāi)發(fā)創(chuàng)客教育校本教材。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)客教育;項(xiàng)目學(xué)習(xí);教材模式;教材案例

中圖分類號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2019）11-0067-05、

● 創(chuàng)客教育概述

創(chuàng)客教育是近年來(lái)創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)在教育領(lǐng)域?qū)嵺`和探索的產(chǎn)物。中國(guó)電子學(xué)會(huì)現(xiàn)代教育技術(shù)分會(huì)創(chuàng)客教育專委會(huì)提出：創(chuàng)客教育是創(chuàng)客文化與教育的結(jié)合，基于學(xué)生興趣，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式，使用數(shù)字化工具，倡導(dǎo)造物，鼓勵(lì)分享，培養(yǎng)跨學(xué)科解決問(wèn)題能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的一種素質(zhì)教育。[1]楊現(xiàn)民博士認(rèn)為：創(chuàng)客教育是一種融合信息技術(shù)，秉承“開(kāi)放創(chuàng)新、探究體驗(yàn)”的教育理念，以“創(chuàng)造中學(xué)”為主要學(xué)習(xí)方式和以培養(yǎng)各類創(chuàng)新性人才為目的的新型教育模式。[2]華東師范大學(xué)祝智庭教授指出：廣義上，創(chuàng)客教育是以培育大眾創(chuàng)客精神為導(dǎo)向的教育形態(tài);狹義上的創(chuàng)客教育是一種以培養(yǎng)學(xué)習(xí)者，尤其是青少年學(xué)習(xí)者的創(chuàng)客素養(yǎng)為導(dǎo)向的教育模式。而創(chuàng)客素養(yǎng)是指創(chuàng)造性地運(yùn)用各種技術(shù)和非技術(shù)手段，通過(guò)團(tuán)隊(duì)協(xié)作發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解構(gòu)問(wèn)題、尋找解決方案，并經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)形成創(chuàng)造性制品的能力，在實(shí)踐過(guò)程中也需要注重對(duì)學(xué)習(xí)者人際溝通、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、創(chuàng)新問(wèn)題解決、批判性思維和專業(yè)技能等多方面能力的培養(yǎng)。[3]

這些定義從不同的角度來(lái)表述創(chuàng)客教育的內(nèi)涵、特征，但都強(qiáng)調(diào)了創(chuàng)客教育是踐行“項(xiàng)目學(xué)習(xí)”理論，以培養(yǎng)創(chuàng)造性人才為目標(biāo)的教育模式。而實(shí)現(xiàn)這樣的育人目標(biāo)，則需要落實(shí)到創(chuàng)客教育的課程建設(shè)上。關(guān)于創(chuàng)客教育課程理論研究，陳剛博士從課程論的角度討論創(chuàng)客教育的目標(biāo)價(jià)值、理念定位、學(xué)習(xí)方式、課程模式等基本問(wèn)題。[4]《創(chuàng)造即學(xué)習(xí)》一書(shū)中，為K12學(xué)校提供了各學(xué)段創(chuàng)客課程設(shè)計(jì)的思路。[5]

創(chuàng)客教育課程實(shí)踐大多來(lái)自教師的自發(fā)探索，如溫州中學(xué)謝作如老師以Arduino為主要平臺(tái)構(gòu)建創(chuàng)客課程，形成了包括《Arduino創(chuàng)意機(jī)器人》在內(nèi)的一系列校本選修課程[6];北京景山學(xué)校吳俊杰老師以Scratch編程為創(chuàng)客教育的載體，開(kāi)展創(chuàng)客教育課程。這些研究和實(shí)踐為創(chuàng)客教育的發(fā)展提供了理論支持和教學(xué)資源，有力推動(dòng)了創(chuàng)客教育的發(fā)展。

關(guān)于創(chuàng)客教育校本教材的研究，閆寒冰教授對(duì)美國(guó)創(chuàng)客教育教材從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)活動(dòng)四個(gè)維度進(jìn)行分析，對(duì)我國(guó)創(chuàng)客教材研發(fā)提出了建設(shè)性的意見(jiàn)[7]，值得深入思考和借鑒。本文在前人的研究基礎(chǔ)上，提出了基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的教材模式，并給出開(kāi)發(fā)實(shí)例，希望能給創(chuàng)客教育校本教材的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和研究提供參考。

● 從創(chuàng)意到創(chuàng)造的方法論

雖然創(chuàng)客教育是近些年提出的新的教育模式，但是它的理論基礎(chǔ)是建立在“項(xiàng)目學(xué)習(xí)”等教學(xué)理論之上的。項(xiàng)目學(xué)習(xí)是師生通過(guò)共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目工作而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)[8]，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，主動(dòng)參與，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、創(chuàng)造性、積極性等，挖掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生實(shí)際解決問(wèn)題的能力，是一種研究型教學(xué)模式[9]，分為選定項(xiàng)目、制訂計(jì)劃、活動(dòng)探究、作品制作、成果交流和活動(dòng)評(píng)價(jià)等六個(gè)基本步驟。[10]

項(xiàng)目教學(xué)法主要特點(diǎn)有：①以學(xué)生為中心，在項(xiàng)目實(shí)施的整個(gè)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)實(shí)際參與項(xiàng)目進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)。從項(xiàng)目決策到項(xiàng)目實(shí)施，再到最后的成果展示和評(píng)價(jià)反思，學(xué)生都參與其中，并作為活動(dòng)主體存在。②以項(xiàng)目為主線。項(xiàng)目是項(xiàng)目教學(xué)法的核心教學(xué)內(nèi)容，這里的項(xiàng)目是在真實(shí)情境中建構(gòu)的，是指以生產(chǎn)一件具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的產(chǎn)品為目的的任務(wù)。[11]③強(qiáng)調(diào)協(xié)作學(xué)習(xí)，在實(shí)施項(xiàng)目前，首先建立小組，創(chuàng)建合作氛圍和文化。實(shí)施過(guò)程中，合作交流，共同完成項(xiàng)目。④多元評(píng)價(jià)體系，不僅對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果評(píng)價(jià)，更重視過(guò)程性評(píng)價(jià);教師不再是唯一評(píng)價(jià)主體，還有學(xué)生自評(píng)互評(píng)等方式。

創(chuàng)客教育與項(xiàng)目學(xué)習(xí)相比，有很多共同之處，即都是“以學(xué)生為中心”的學(xué)習(xí)模式，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)作和在過(guò)程中學(xué)習(xí)，不同點(diǎn)在于創(chuàng)客教育更注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神，在數(shù)字化技術(shù)的支持下進(jìn)行創(chuàng)造。而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意到創(chuàng)造的目標(biāo)運(yùn)用的則是項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方法。

● 項(xiàng)目學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的教材模式

校本教材是指以學(xué)校的校長(zhǎng)和教師為主體，為了有效地實(shí)現(xiàn)校本課程目標(biāo)，達(dá)到教育學(xué)生的目的，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行研究，并共同開(kāi)發(fā)和制訂一些基本的教與學(xué)素材，作為校本課程實(shí)施的媒介，這些素材構(gòu)成了校本教材。[12]根據(jù)校本教材的定義，校本教材的開(kāi)發(fā)包含課程目標(biāo)、教材體例結(jié)構(gòu)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)活動(dòng)。

1.課程目標(biāo)

在中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的理論指導(dǎo)下，創(chuàng)客教育要體現(xiàn)“以人為本”的教育理念，課程的終極目標(biāo)要落實(shí)到人的發(fā)展，即培養(yǎng)具備創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的創(chuàng)造型人才。創(chuàng)新精神是一種思維模式，包含創(chuàng)新意識(shí)、批判性思維等。實(shí)踐能力則包含自主學(xué)習(xí)、技術(shù)運(yùn)用、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等解決問(wèn)題的能力。

2.教材體例結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)內(nèi)容

“教材體例結(jié)構(gòu)”是由教材系統(tǒng)中各要素之間的聯(lián)系方式、組織秩序及其時(shí)空表現(xiàn)形式組成的有機(jī)整體。[13]創(chuàng)客教育校本教材需要考慮青少年心理發(fā)展的特點(diǎn)，不僅要反映學(xué)習(xí)內(nèi)容，還要包括內(nèi)容組織形態(tài)。以筆者參與編寫(xiě)的《電子控制與機(jī)器人制作》校本教材為例，教材體例結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計(jì)如上頁(yè)表1所示。

3.學(xué)習(xí)活動(dòng)

基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的活動(dòng)，整體上是一種反復(fù)迭代的活動(dòng)方式，如圖1所示。

（1）項(xiàng)目選題

創(chuàng)客項(xiàng)目來(lái)源于創(chuàng)客們對(duì)生活的觀察、實(shí)踐、思考、靈感等，因而創(chuàng)客教育校本教材所選擇的案例，需要體現(xiàn)項(xiàng)目的情境性、真實(shí)性，并且符合學(xué)生視角。

（2）項(xiàng)目計(jì)劃

項(xiàng)目計(jì)劃主要包含項(xiàng)目實(shí)施的時(shí)間安排、活動(dòng)設(shè)計(jì)。時(shí)間安排是項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中各個(gè)活動(dòng)的時(shí)間流程計(jì)劃。活動(dòng)設(shè)計(jì)是基于具體項(xiàng)目做出詳細(xì)的活動(dòng)計(jì)劃，如小組人員分工、調(diào)查方案、制作材料收集等。

（3）項(xiàng)目探究

項(xiàng)目探究是創(chuàng)客教育中重要的環(huán)節(jié)，為項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)做好理論準(zhǔn)備。學(xué)生通過(guò)查閱資料、社會(huì)調(diào)查等方法完成項(xiàng)目需求和項(xiàng)目科學(xué)性、創(chuàng)新型、實(shí)用性文檔的整理，并對(duì)具體項(xiàng)目從結(jié)構(gòu)、外觀、電路、程序等方面設(shè)計(jì)項(xiàng)目作品。

（4）項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)

項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)是體現(xiàn)創(chuàng)客教育和項(xiàng)目學(xué)習(xí)特征的階段，學(xué)生運(yùn)用技術(shù)手段，按照之前的設(shè)計(jì)依次完成電路搭建、結(jié)構(gòu)制作、程序設(shè)計(jì)等過(guò)程。學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)過(guò)程中完成創(chuàng)客教育知識(shí)、技能的學(xué)習(xí)。

（5）項(xiàng)目路演

項(xiàng)目路演是交流展示項(xiàng)目作品的環(huán)節(jié)，能有效提高學(xué)生參與創(chuàng)客活動(dòng)的積極性。路演的方式可以多樣，如話劇、報(bào)告會(huì)等。

（6）項(xiàng)目評(píng)價(jià)

項(xiàng)目評(píng)價(jià)是對(duì)項(xiàng)目的反饋，評(píng)價(jià)一般由專家、教師、學(xué)生共同完成，且不僅是對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)性的評(píng)價(jià)，更要對(duì)過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)。學(xué)生在收到評(píng)價(jià)反饋后進(jìn)行反思、總結(jié)、討論，迭代出新的創(chuàng)新設(shè)想，促進(jìn)進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和探究。

● 教材設(shè)計(jì)實(shí)踐

創(chuàng)客教育主要采用案例教學(xué)的方法，在具體設(shè)計(jì)教材時(shí)，為了更好地體現(xiàn)教材的教育性，要在案例中引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新和思考。下面是筆者主持編寫(xiě)的創(chuàng)客校本教材《Arduino項(xiàng)目制作與程序設(shè)計(jì)》第10課的設(shè)計(jì)案例——搶答器的設(shè)計(jì)與制作。

1.項(xiàng)目選題

①情境創(chuàng)設(shè)：2017年4月，某學(xué)校學(xué)生會(huì)面向高一年級(jí)同學(xué)舉辦了科普知識(shí)競(jìng)賽。激烈的知識(shí)競(jìng)賽現(xiàn)場(chǎng)，搶答環(huán)節(jié)總是其中最熱烈的一環(huán)。學(xué)生會(huì)主席邀請(qǐng)創(chuàng)客社團(tuán)的同學(xué)幫忙制作一款搶答器供知識(shí)競(jìng)賽使用。

②確定主題：搶答器的設(shè)計(jì)與制作。

2.項(xiàng)目計(jì)劃（如表2）

3.項(xiàng)目探究

（1）項(xiàng)目需求

查閱資料，總結(jié)搶答器（如下頁(yè)圖2）的基本功能如下：①設(shè)計(jì)容納三個(gè)參賽信號(hào)的搶答器;②按下?lián)尨鹌靼存I時(shí)，有聲光提示;③能夠辨別第一搶答信號(hào)。

接著，組織小組成員開(kāi)展頭腦風(fēng)暴，對(duì)搶答器的功能進(jìn)行拓展和創(chuàng)新思考，如可以計(jì)時(shí)和計(jì)分的搶答器或者無(wú)線搶答器。

（2）項(xiàng)目三性

根據(jù)本組所確定的項(xiàng)目需求，對(duì)項(xiàng)目的科學(xué)性、新穎性、實(shí)用性等作簡(jiǎn)要說(shuō)明。

（3）所需電子元件

①數(shù)字輸出：紅、黃、綠LED燈各一個(gè);②數(shù)字輸出：蜂鳴器一個(gè);③數(shù)字輸入：按鍵四個(gè);④控制器：Arduino Uno;⑤線材：USB轉(zhuǎn)串口線一根，杜邦線若干;⑥其他：220Ω電阻若干、面包板一個(gè)。

4.項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)

（1）電路設(shè)計(jì)

圖3為一個(gè)按鍵控制一個(gè)LED燈的電路，同理，搭建三個(gè)按鍵控制三個(gè)LED燈的電路如圖4所示。

（2）程序設(shè)計(jì)

一個(gè)按鍵控制一個(gè)LED燈的參考程序如圖5所示，請(qǐng)自主設(shè)計(jì)編寫(xiě)三個(gè)按鍵控制三個(gè)LED燈的程序。

（3）思考

以上程序能夠?qū)崿F(xiàn)三個(gè)按鍵分別控制三個(gè)LED燈的亮滅，但是對(duì)于搶答器來(lái)說(shuō)需要對(duì)第一搶答信號(hào)進(jìn)行辨別，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)。

參考算法：

①當(dāng)條件滿足HI yellow==

GH&red==LOW&green==LOW

的時(shí)候，不僅亮黃燈，而且需要一個(gè)

標(biāo)記，使得yellow==LOW&red==

HIGH&green==LOW以及yellow

==LOW&red==HIGH&green==

LOW都不滿足。不然紅燈和綠燈也

會(huì)亮起。

②所以定義標(biāo)記變量為vy，vr，

vg，初始值均為L(zhǎng)OW。

③當(dāng)條件滿足yellow==

HIGH&vr==LOW&vg==LOW時(shí)，

亮黃燈，同時(shí)vy=HIGH。

如此red==HIGH&vy==

LOW&vg==LOW以及green==

HIGH&vr==LOW&vy==LOW都

不滿足，紅燈和綠燈一定不會(huì)亮起。

④完成一次的搶答后，下一次

搶答前，還需要重新讓vy，vr，vg

為L(zhǎng)OW，因而需要增加一個(gè)按鍵，

用于初始化。

參考程序：在code10_3文件夾中。

實(shí)際效果：由教師播放視頻，

如上頁(yè)圖6所示。

5.項(xiàng)目路演

每個(gè)小組向全班同學(xué)介紹自己的項(xiàng)目作品、設(shè)計(jì)思路、制作過(guò)程，并展示作品實(shí)際效果。

6.項(xiàng)目評(píng)價(jià)

由教師組織專家、教師、學(xué)生對(duì)小組項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)，小組同學(xué)開(kāi)展項(xiàng)目自評(píng)（如上頁(yè)表3）、他評(píng)等活動(dòng)，根據(jù)評(píng)價(jià)反饋，針對(duì)項(xiàng)目所存在的問(wèn)題對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行修改和完善。

● 結(jié)束語(yǔ)

隨著創(chuàng)客教育的逐步發(fā)展，創(chuàng)客課程載體越來(lái)越豐富，圍繞創(chuàng)客教育目標(biāo)，實(shí)踐者可以整合資源，根據(jù)本校的特點(diǎn)開(kāi)發(fā)出相適應(yīng)的校本教材，并逐步迭代優(yōu)化。相信將會(huì)有越來(lái)越多的優(yōu)秀的創(chuàng)客教育課程被研發(fā)出來(lái)，推動(dòng)創(chuàng)客教育深入發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：劉焱鋒，男，碩士研究生，中教一級(jí)，信息技術(shù)教師。