IDMSE創(chuàng)客教學(xué)法在通用技術(shù)課中的應(yīng)用與實(shí)踐*
——以激光切割機(jī)實(shí)操課為例

賀甜甜 秦 健 韓恭恩

（1.陜西師范大學(xué) 教育學(xué)院，陜西 西安 710062；2.西安高新第一中學(xué),陜西 西安 710119）

一、引言

2015年李克強(qiáng)總理提出了“大眾創(chuàng)業(yè)，萬(wàn)眾創(chuàng)新”的口號(hào)，創(chuàng)客文化與創(chuàng)客教育也隨之如火如荼的展開(kāi)，2016年《教育信息化“十三五規(guī)劃”》中強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，應(yīng)利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，探索新型教育模式。在這樣一個(gè)日新月異的時(shí)代，創(chuàng)客教育的開(kāi)展對(duì)我國(guó)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)變具有重要推動(dòng)作用，我國(guó)創(chuàng)客教育在基礎(chǔ)教育階段以創(chuàng)客式教育為主，融入到STEAM學(xué)科中，強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科應(yīng)用。一般的創(chuàng)客教育以創(chuàng)客空間或社團(tuán)形式展開(kāi)，受眾范圍小，而通用技術(shù)課正是一個(gè)可以充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性潛能，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的載體[1]。但實(shí)際中的通用技術(shù)課程教學(xué)重理論輕實(shí)踐，重分?jǐn)?shù)輕能力，教學(xué)方法單一，若將創(chuàng)客教育理念應(yīng)用到通用技術(shù)課程中，使用創(chuàng)客教學(xué)法，以學(xué)生為主體，創(chuàng)建真實(shí)情景，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)技術(shù)的理解與體驗(yàn)，可以有效推動(dòng)創(chuàng)客教育與通用技術(shù)教學(xué)的共同發(fā)展。

二、創(chuàng)客教育理念與通用技術(shù)教學(xué)

（一）創(chuàng)客教育理念

1.創(chuàng)客教育

不同的學(xué)者對(duì)于創(chuàng)客教育有著不同的見(jiàn)解。大部分西方學(xué)者認(rèn)為創(chuàng)客教育就是通過(guò)技術(shù)手段培養(yǎng)將創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的創(chuàng)客型人才，而我國(guó)學(xué)者多認(rèn)為創(chuàng)客教育是將青少年培養(yǎng)成具有創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的人才。祝智庭認(rèn)為廣義的創(chuàng)客教育是一種教育形態(tài)，主要是培養(yǎng)大眾創(chuàng)客精神，而狹義的創(chuàng)客教育是一種教育模式，主要是指培養(yǎng)以青少年為主的學(xué)習(xí)者的創(chuàng)客素養(yǎng)[2]。他認(rèn)為創(chuàng)客素養(yǎng)是通過(guò)團(tuán)隊(duì)協(xié)作一起發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)解決方案，用技術(shù)手段或者非技術(shù)手段試驗(yàn)制作最終形成創(chuàng)意作品的能力[3]。

在建造主義者看來(lái)，創(chuàng)客教育是學(xué)習(xí)者在導(dǎo)師或?qū)W習(xí)伙伴的指導(dǎo)下，借助一些工具與技術(shù)，動(dòng)手制作實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意的作品，而且要分享展示。而實(shí)用主義者認(rèn)為，真正的教育要讓學(xué)生置于真正的項(xiàng)目情境中，通過(guò)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析并制定相應(yīng)的解決方案，并動(dòng)手設(shè)計(jì)制作。其實(shí)創(chuàng)客教育就是創(chuàng)客文化和現(xiàn)代教育的碰撞和結(jié)合，強(qiáng)調(diào)通過(guò)實(shí)踐引導(dǎo)造物，鼓勵(lì)分享，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和素養(yǎng)。

2.IDMSE創(chuàng)客教學(xué)法

創(chuàng)客教學(xué)法是創(chuàng)客教育開(kāi)展過(guò)程中常見(jiàn)的教學(xué)方法，是將現(xiàn)代科學(xué)信息技術(shù)與新興教育理念相互融合，其具有典型的時(shí)代性與先進(jìn)性。創(chuàng)客教學(xué)法的實(shí)施具有創(chuàng)新、開(kāi)放、靈活、共享、全面等特征，可以將其靈活應(yīng)用到各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，不僅繼承了做中學(xué)理論、寓教于樂(lè)教學(xué)理論，也是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法的一大改進(jìn)[4]。

IDMSE創(chuàng)客教學(xué)法是全國(guó)教師教育信息化專家委員黎加厚教授提出的，他認(rèn)為的“創(chuàng)客教學(xué)法”即鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)際情境中探索、創(chuàng)造性學(xué)習(xí)的教學(xué)方法，是“做中學(xué)”的另一種延伸，主要強(qiáng)調(diào)教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變，不是一味地知識(shí)說(shuō)教，提倡學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性“創(chuàng)造即學(xué)習(xí)”。融入IDMSE理念的創(chuàng)客教學(xué)法應(yīng)突破技術(shù)的局限性與各學(xué)科融合，通過(guò)創(chuàng)意（idea）、設(shè)計(jì)（design）、制作（maker）、分享（share）和評(píng)價(jià)（Evaluation）這5個(gè)部分，利用信息技術(shù)手段，動(dòng)手制作，豐富課堂教學(xué)。除此創(chuàng)客教學(xué)法以外，北京師范大學(xué)傅騫教授在《基于“中國(guó)創(chuàng)造”的創(chuàng)客教育支持生態(tài)研究》中提出了SCS創(chuàng)客教學(xué)法[5]。

（二）通用技術(shù)教學(xué)

通用技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)生活中應(yīng)用比較廣泛且比較基礎(chǔ)的技術(shù)，它不像專業(yè)技術(shù)難度較高，是當(dāng)代高中生適應(yīng)社會(huì)生活、高等教育、未來(lái)職業(yè)發(fā)展所必須要具備的技術(shù)知識(shí)，具有一定的育人價(jià)值[6]。對(duì)于學(xué)生獲取智能時(shí)代生活所需的基本技能和就業(yè)意識(shí),進(jìn)行基本的通用技術(shù)教學(xué)是非常有必要的，這也成為素質(zhì)教育的基本組成部分，它對(duì)提升全民技術(shù)素養(yǎng)和實(shí)施國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展策略有著重要的作用。

三、創(chuàng)客教學(xué)法與通用技術(shù)教學(xué)融合

（一）基于創(chuàng)客理念的通用技術(shù)教學(xué)可行性

創(chuàng)客教育將學(xué)生置于一種造物的學(xué)習(xí)環(huán)境中，注重培養(yǎng)學(xué)生用工具或相應(yīng)技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題，要理解并明確結(jié)構(gòu)、流程、系統(tǒng)的基本思路和方法，這正好對(duì)應(yīng)著通用技術(shù)核心素養(yǎng)提出的技術(shù)意識(shí)和工程思維；創(chuàng)客教育注重讓學(xué)生在實(shí)際情境中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐發(fā)揮創(chuàng)造力，將想法轉(zhuǎn)化為實(shí)際的作品，這對(duì)應(yīng)著通用技術(shù)核心素養(yǎng)中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、圖樣表達(dá)和物化能力；創(chuàng)客教育的開(kāi)展與實(shí)施對(duì)學(xué)生的要求也逐步增大，學(xué)生需要適應(yīng)快速發(fā)展的信息化學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)會(huì)調(diào)動(dòng)身邊的資源，在真實(shí)情境中進(jìn)行基于問(wèn)題解決的主動(dòng)學(xué)習(xí)，在實(shí)踐過(guò)程中開(kāi)展基于問(wèn)題的自主學(xué)習(xí)，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)具有一定的推動(dòng)作用[7]。

傳統(tǒng)的通用技術(shù)教學(xué)仍然是以學(xué)習(xí)理論知識(shí)為主，一般是教師講、學(xué)生聽(tīng)；教師傳授理論操作，學(xué)生模擬或簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)；學(xué)生的自主參與及技術(shù)探究意識(shí)無(wú)法得到加強(qiáng)，自主探索的潛力也得不到開(kāi)發(fā)，因此，創(chuàng)新型復(fù)合人才培養(yǎng)的質(zhì)量也很難提高[8]。而創(chuàng)客教育在開(kāi)展過(guò)程中也存在課程理論性不強(qiáng)，教學(xué)效果不明顯的問(wèn)題，所以，將創(chuàng)客理念應(yīng)用到通用技術(shù)課程中，對(duì)于推動(dòng)具有技術(shù)意識(shí)的創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)有著重要的影響。

（二）IDMSE創(chuàng)客教學(xué)法與通用技術(shù)課程結(jié)合

在K12基礎(chǔ)教育階段，創(chuàng)客教學(xué)法應(yīng)用最廣的是信息技術(shù)與通用技術(shù)領(lǐng)域，常會(huì)涉及到三維制作、平面設(shè)計(jì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)等。普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書通用技術(shù)必修1——《技術(shù)與設(shè)計(jì)1》中，主要包括技術(shù)世界的作品設(shè)計(jì)過(guò)程、原則及評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)明確問(wèn)題，進(jìn)行方案的構(gòu)思，設(shè)計(jì)圖樣的繪制，模型或原型的繪制與制作等，這與IDMSE創(chuàng)客教學(xué)法中“創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、制作、分享、評(píng)價(jià)”的內(nèi)容有著共通之處。一般學(xué)校常見(jiàn)的創(chuàng)客課程有程序邏輯類、電子機(jī)械類、結(jié)構(gòu)創(chuàng)意類以及藝術(shù)創(chuàng)作類等，激光切割既屬于結(jié)構(gòu)創(chuàng)意類，又屬于藝術(shù)創(chuàng)造類，對(duì)于學(xué)生動(dòng)手來(lái)說(shuō)難度適中，也具有新穎性、適用性和分享性。

下面筆者主要以通用技術(shù)實(shí)踐課——激光切割機(jī)的使用為例，說(shuō)明IDMSE創(chuàng)客教學(xué)法在通用技術(shù)實(shí)操課上的應(yīng)用。

四、IDMSE創(chuàng)客教學(xué)法在激光切割實(shí)操課中的探索應(yīng)用

（一）教學(xué)目標(biāo)及內(nèi)容分析

本次實(shí)操課的教學(xué)目標(biāo)是以coreldraw為三維圖形制作軟件，激光切割機(jī)為工具，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)際問(wèn)題設(shè)計(jì)作品，教師引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)三維設(shè)計(jì)和物品加工的一般流程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)意設(shè)計(jì)和物化的能力。

教學(xué)內(nèi)容是coreldraw軟件的使用；激光切割機(jī)的操作。

教學(xué)重點(diǎn)是使用coreldraw軟件制作時(shí)，學(xué)生需要根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)作品并將其物化。

教學(xué)難點(diǎn)是物化的過(guò)程對(duì)學(xué)生的空間想象能力要求比較高，很難將作品一次雕刻成想要的效果。

（二）教學(xué)過(guò)程活動(dòng)實(shí)施

1.引導(dǎo)學(xué)生發(fā)掘問(wèn)題，激發(fā)創(chuàng)意思維

IDMSE創(chuàng)客教學(xué)法中的“I”是Idea的首字母，主要指創(chuàng)意和想法。由于學(xué)生前期已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)產(chǎn)品一般的設(shè)計(jì)流程，所以，在實(shí)踐操作課的時(shí)候教師應(yīng)該從通用技術(shù)課程的角度出發(fā)。先設(shè)定具體情境導(dǎo)入課程，學(xué)生通過(guò)在具體的情境中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后構(gòu)思解決方案，教師可以引導(dǎo)敘述采用創(chuàng)造技法，比如：列舉法、設(shè)問(wèn)法、頭腦風(fēng)暴法等，教師可以根據(jù)具體情景決定。比如：教師給學(xué)生演示打球機(jī)器人的收發(fā)球過(guò)程，學(xué)生發(fā)現(xiàn)球有時(shí)容易從軌道中飛出，為解決機(jī)器人存球裝置不合理、容易漏球的問(wèn)題，經(jīng)小組討論學(xué)生想自己設(shè)計(jì)一個(gè)個(gè)性化的擋板模型并使用激光切割機(jī)切割成成品安裝在機(jī)器人上。

2.積極融入STEAM理念，構(gòu)思設(shè)計(jì)方案

“D”是Design的縮寫，主要指設(shè)計(jì)，可以是方案計(jì)劃也可以是圖樣設(shè)計(jì)。這個(gè)環(huán)節(jié)學(xué)生需要根據(jù)想法先手繪設(shè)計(jì)圖樣，再使用coreldraw等三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行繪制。繪制樣圖時(shí)教師要注意引導(dǎo)學(xué)生，需要從尺寸、材質(zhì)、硬度和美觀等方面進(jìn)行考慮，除此之外學(xué)生需要應(yīng)用跨學(xué)科知識(shí)，如物理、數(shù)學(xué)、設(shè)計(jì)、科學(xué)、工程等來(lái)設(shè)計(jì)。在初步設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，準(zhǔn)確判斷設(shè)計(jì)原則之間的比重，最終給出優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案或設(shè)計(jì)圖樣。

3.合理使用工具材料，優(yōu)化制作流程

M是“Maker”的代表，指具體的制作和創(chuàng)造。學(xué)生設(shè)計(jì)完圖樣后就是具體的模型制作實(shí)操環(huán)節(jié)，這個(gè)環(huán)節(jié)是整個(gè)實(shí)操課程較為重要的部分[9]。比如：使用激光切割機(jī)來(lái)切割雕刻作品，要選擇合適的材料，使用適當(dāng)?shù)墓ぞ?，在保證安全的基礎(chǔ)上指導(dǎo)學(xué)生自主操作。激光切割機(jī)不像傳統(tǒng)的加工工具需要手工來(lái)劃線鋸割切削，它是根據(jù)電腦設(shè)計(jì)圖樣的指令來(lái)執(zhí)行操作切割雕刻的，所以，要求設(shè)計(jì)的圖樣更加精準(zhǔn)，比如盡量減少非閉合曲線的出現(xiàn)，否則雕刻效果不佳。若設(shè)計(jì)的圖樣中包含文字需要考慮刻刀的大小精度是否能刻出來(lái)，比如刻刀直徑為1.5mm，字體的直徑就要盡可能大于1.5mm，否則雕刻出來(lái)的字體效果會(huì)不清晰。這些都是需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)生根據(jù)實(shí)際需求來(lái)設(shè)計(jì)并反饋，要怎樣更改效果才能更佳。直接設(shè)計(jì)好的圖樣還不能直接被激光切割機(jī)識(shí)別，需要通過(guò)相應(yīng)軟件轉(zhuǎn)化格式；再對(duì)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行拆分，設(shè)定切割順序、精度以及雕刻方式和深度等；設(shè)置完之后可以進(jìn)行模擬雕刻，預(yù)覽效果，確認(rèn)無(wú)誤后點(diǎn)擊機(jī)器工作，執(zhí)行并確認(rèn)系統(tǒng)會(huì)生成指定格式文件，將其上傳到激光切割機(jī)上；最后在加工案板上夾好材料，先將鉆頭進(jìn)行調(diào)零點(diǎn)，設(shè)置完參數(shù)后開(kāi)始執(zhí)行，要注意切割速度的設(shè)置，一般木質(zhì)速度稍微慢一些，鋁材或者鐵材切割速度相對(duì)快一些，具體設(shè)備的參數(shù)設(shè)置可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

4.鼓勵(lì)互相作品展示，線上線下分享

IDMSE中的“S”指Share分享，可以是設(shè)計(jì)方案的分享，也可以是作品展示，建議以小組為單位進(jìn)行設(shè)計(jì)制作匯報(bào)，比如：當(dāng)各個(gè)小組都完成了自己的作品后，可以進(jìn)行作品分享答辯，互相交流設(shè)計(jì)理念以及心得體會(huì)。首先進(jìn)行簡(jiǎn)單的技術(shù)試驗(yàn)，學(xué)生需要把自己的作品安裝在機(jī)器人上，看是否解決了發(fā)球漏球的問(wèn)題，并根據(jù)實(shí)際情況給出試驗(yàn)測(cè)評(píng)和報(bào)告。學(xué)生也可以在一些網(wǎng)絡(luò)社區(qū)，比如：在創(chuàng)客作品分享論壇上上傳作品，讓大家提意見(jiàn)或者優(yōu)化方案等。

5.注重各階段性評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)方式多元

IDMSE創(chuàng)客教學(xué)法中的“E”指Evaluation，即評(píng)估、評(píng)價(jià)。在制作作品實(shí)操課中，評(píng)價(jià)對(duì)于作品的再次優(yōu)化和更新有重要的作用。新課標(biāo)中要求要建立學(xué)習(xí)結(jié)果和學(xué)習(xí)過(guò)程并重的評(píng)價(jià)機(jī)制，所以，教師除了結(jié)果性評(píng)價(jià)外，還要注重過(guò)程性評(píng)價(jià)，且評(píng)價(jià)方式要盡可能多元化。作品的好壞與最終的圖樣設(shè)計(jì)和制作過(guò)程中的工藝精度是分不開(kāi)的，教師可以通過(guò)學(xué)生的作品匯報(bào)和文檔說(shuō)明評(píng)估學(xué)生對(duì)技術(shù)設(shè)計(jì)流程的掌握程度；也可以從技術(shù)的功能性、可靠性、創(chuàng)新型和美觀性等角度對(duì)作品的設(shè)計(jì)過(guò)程和最終產(chǎn)品進(jìn)行整體評(píng)價(jià)[10]。

除了教師評(píng)價(jià)外，學(xué)生自評(píng)和小組互評(píng)也有著關(guān)鍵的作用，更容易調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和參與度；對(duì)學(xué)生辯證看待自己的作品有很大的幫助，若作品存在問(wèn)題可以從哪些方面優(yōu)化并重新完善，在這個(gè)過(guò)程中還要激發(fā)學(xué)生的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)以及認(rèn)知判斷、利弊權(quán)衡能力。

筆者根據(jù)IDMSE創(chuàng)客教學(xué)法在通用技術(shù)實(shí)操課中的教學(xué)實(shí)踐構(gòu)建了一種應(yīng)用模式（如圖1所示），通過(guò)創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、制作、分析和評(píng)價(jià)五個(gè)環(huán)節(jié)將通用技術(shù)課程與創(chuàng)客教學(xué)理論與實(shí)踐融合，以期為通用技術(shù)課程的開(kāi)展提供參考。

圖1 IDMSE創(chuàng)客教學(xué)法在通用技術(shù)課上的應(yīng)用模式

（三）建議

該課程主要采用IDMSE創(chuàng)客教學(xué)法，著重強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生自己主動(dòng)去發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，并在這一過(guò)程中學(xué)習(xí)到知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。教師在教學(xué)過(guò)程中要注意引導(dǎo)學(xué)生跨學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用以及初步的三維建?？臻g構(gòu)建；提升學(xué)生在創(chuàng)作過(guò)程中所需的創(chuàng)造、設(shè)計(jì)、物化等能力；創(chuàng)客教學(xué)法的實(shí)施對(duì)教師的要求較高，教師在教學(xué)過(guò)程中需要通過(guò)實(shí)際情景引導(dǎo)學(xué)生將目標(biāo)知識(shí)轉(zhuǎn)化為當(dāng)下可以具體實(shí)施的任務(wù)。因?yàn)槊總€(gè)學(xué)校的情況不一，通用技術(shù)實(shí)操課的具體展開(kāi)形式多樣，教師可根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的項(xiàng)目應(yīng)用IDMSE創(chuàng)客教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)。

五、總結(jié)

通用技術(shù)注重科技和人文的有機(jī)融合，突出培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維能力，使學(xué)生獲得未來(lái)就業(yè)發(fā)展所具備的終身學(xué)習(xí)等綜合素養(yǎng)。《普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》新課標(biāo)的出臺(tái)，對(duì)于指導(dǎo)通用技術(shù)實(shí)施開(kāi)展起到了重要的指導(dǎo)作用，其倡導(dǎo)在核心素養(yǎng)理念的引領(lǐng)下構(gòu)建多種以學(xué)生為中心的多樣化學(xué)習(xí)方式。而將創(chuàng)客教學(xué)法應(yīng)用在通用技術(shù)教學(xué)中，可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)創(chuàng)意設(shè)計(jì)制作、解決實(shí)際問(wèn)題、啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維、鍛煉學(xué)生的跨學(xué)科知識(shí)應(yīng)用能力和問(wèn)題解決能力，對(duì)綜合性創(chuàng)新人才的培養(yǎng)有著一定的推動(dòng)意義。