中學(xué)創(chuàng)客課程的設(shè)計(jì)與實(shí)施策略

陳娟娟

【摘要】 近年，創(chuàng)客教育正在持續(xù)地受到學(xué)者的關(guān)注，創(chuàng)客課程作為實(shí)現(xiàn)創(chuàng)客教育目的的重要途徑，也隨之如火如荼地開展起來(lái)。然而，國(guó)內(nèi)的課程建設(shè)仍處于理論探索和實(shí)踐嘗試階段。教育行政部門也沒有出臺(tái)相對(duì)應(yīng)的課程標(biāo)準(zhǔn)，缺乏自上而下的政策性指引，也沒有形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼n程體系和有效的教學(xué)實(shí)施措施。本文以“Scratch與機(jī)器人”創(chuàng)客課程為例，根據(jù)課程論原理，從課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、課程活動(dòng)和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)四個(gè)要素來(lái)進(jìn)行課程設(shè)計(jì);通過創(chuàng)客空間和設(shè)施設(shè)備的建設(shè)、學(xué)生為主體的課程理念建設(shè)、課程導(dǎo)師的培養(yǎng)和課程的課堂管理四個(gè)方面闡述了課程建設(shè)兩年多來(lái)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以期給創(chuàng)客課程的建設(shè)和一線教師提供一些參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】 創(chuàng)客教育 STEM教育 Scratch與機(jī)器人 創(chuàng)客課程 實(shí)施策略

【中圖分類號(hào)】 G632.4

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號(hào)】 1992-7711（2020）01-161-020

隨著創(chuàng)客教育逐步進(jìn)入大發(fā)展階段，創(chuàng)客課程作為實(shí)現(xiàn)創(chuàng)客教育目的的重要途徑，也隨之如火如荼地開展起來(lái)。然而，與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)仍處于課程建設(shè)理論探索和實(shí)踐嘗試階段。教育行政部門關(guān)于創(chuàng)客課程還完全沒有相對(duì)應(yīng)的課程標(biāo)準(zhǔn)，沒有自上而下的政策性指引，可參考的課程資源也是少之甚少，也沒有形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼n程體系和有效的教學(xué)實(shí)施措施。課程實(shí)施虎頭蛇尾，把所謂創(chuàng)客課程上成了“第二課堂”或“綜合實(shí)踐課”，或者是參加創(chuàng)新大賽、創(chuàng)客大賽獲獎(jiǎng)為目的而開設(shè)的，沒有系統(tǒng)化的貫穿始終的一系列評(píng)價(jià)體系等等。這些對(duì)于想要開展創(chuàng)客教育的學(xué)校和一線教師老師是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。

筆者作為一名一線教師，從2017年起在筆者所在學(xué)校開展創(chuàng)客教育至今已有兩年多了。筆者根據(jù)廣州市教育信息中心的指引，以及向創(chuàng)客教育同仁學(xué)習(xí)調(diào)研，逐步建設(shè)起了基于本校實(shí)際的“Scratch與機(jī)器人”創(chuàng)客課程。課程已開展了兩期，逐步開始有所成效，也引發(fā)了筆者的一些思考，因此，本文主要從該課程為切入點(diǎn)，深入探討中學(xué)生創(chuàng)客課程的設(shè)計(jì)與實(shí)施，以期給創(chuàng)客課程的建設(shè)和一線教師提供一些參考和借鑒。

一、“scratch與機(jī)器人”創(chuàng)客課程的設(shè)計(jì)

根據(jù)“泰勒原理”，課程編制包含四個(gè)要素教育目標(biāo)、選擇教育經(jīng)驗(yàn)（學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)） 、組織教育經(jīng)驗(yàn)、評(píng)價(jià)教育經(jīng)驗(yàn)。而課程設(shè)計(jì)主要是對(duì)課程結(jié)構(gòu)和要素進(jìn)行計(jì)劃、選擇和安排，具體來(lái)說(shuō)，包含課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、學(xué)習(xí)活動(dòng)以及課程評(píng)價(jià)等四個(gè)要素。因此，筆者認(rèn)為，創(chuàng)客課程作為一種課程形態(tài)，“Scratch與機(jī)器人”課程的設(shè)計(jì)也應(yīng)圍繞該框架進(jìn)行 ，如圖1所示。

圖1“Scratch與機(jī)器人”課程結(jié)構(gòu)

（一）以學(xué)生為主體，設(shè)計(jì)階段性的課程目標(biāo)

“Scratch與機(jī)器人”的課程目標(biāo)旨在培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科解決問題能力、動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力。根據(jù)學(xué)生創(chuàng)造境界的不同，設(shè)計(jì)課程時(shí)可將課程目標(biāo)分為三個(gè)階段，分別為技術(shù)學(xué)習(xí)階段、模仿制造階段以及自主創(chuàng)造階段。第一階段課程的重點(diǎn)是學(xué)習(xí)Scratch的編程以及機(jī)器人結(jié)構(gòu)的搭建，以達(dá)到掌握知識(shí)和技能的目標(biāo);第二階段課程學(xué)生通過教師構(gòu)建的環(huán)境進(jìn)行實(shí)踐和探究，達(dá)成創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的目標(biāo);第一第二階段，學(xué)生很少選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法，更多由教師指導(dǎo)。第三階段課程目標(biāo)為學(xué)生主動(dòng)參與創(chuàng)新實(shí)踐，研究跨學(xué)科的綜合性項(xiàng)目，提升技術(shù)并交流創(chuàng)意，在創(chuàng)新和分享中收獲快樂。學(xué)生逐漸學(xué)會(huì)自定步調(diào)學(xué)習(xí)，根據(jù)學(xué)習(xí)習(xí)慣和知識(shí)基礎(chǔ)個(gè)性化地作出選擇，充分體現(xiàn)以學(xué)生為主體的教學(xué)理念。

（二）基于本校實(shí)際，設(shè)計(jì)主題化課程內(nèi)容

創(chuàng)客課程有別于傳統(tǒng)課程，它強(qiáng)調(diào)多學(xué)科知識(shí)的整合，以現(xiàn)實(shí)問題為出發(fā)，以主題、項(xiàng)目或活動(dòng)的形式架構(gòu)于整個(gè)課程體系，把原本枯燥的傳統(tǒng)知識(shí)變成有活力、有意義的生活問題。我校是一所建校只有十三年歷史的新學(xué)校，是一所普通的完全中學(xué)，生源普通，很多學(xué)生本身文化課的學(xué)習(xí)就已經(jīng)覺得吃力，為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)客熱情，讓興趣愛好充分發(fā)揮，則應(yīng)選擇難度適中的內(nèi)容。而且我們有初中和高中兩個(gè)學(xué)段，學(xué)生年齡從12-18歲之間，所以在內(nèi)容的選擇上，還應(yīng)該考慮初高中學(xué)生不同的身心特點(diǎn)，制定與之相適應(yīng)的課程。

Scratch是圖形化編程工具，學(xué)習(xí)者不需要記住代碼和命令，通過積木化的編程環(huán)境，便可“拼”出一個(gè)能運(yùn)行的程序。這樣的編程環(huán)境，相對(duì)于既乏味枯燥又復(fù)雜的代碼編程更適合普通生源學(xué)校的學(xué)生學(xué)習(xí)。Scratch與機(jī)器人交互平臺(tái)進(jìn)行虛實(shí)結(jié)合，讓學(xué)生經(jīng)歷“想象—?jiǎng)?chuàng)造—游戲—分享—反思”的過程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，為中小學(xué)創(chuàng)客教育開辟了一條新途徑。

根據(jù)課程目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作能力的課程導(dǎo)向，可由2-4人組成一小組，課程的學(xué)生實(shí)施人數(shù)可為30-60人。同時(shí)，以《Scratch與機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)》[2]為教材，為“Scratch與機(jī)器人”創(chuàng)客課程提供了可行性保障。

（三）以現(xiàn)實(shí)問題出發(fā)，設(shè)計(jì)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的創(chuàng)客課程學(xué)習(xí)活動(dòng)

創(chuàng)客課程、STEM課程雖說(shuō)有些學(xué)校已歸入學(xué)校的課程體系，但是還沒有和必修密切結(jié)合起來(lái)，主要是在社團(tuán)課程或是校本課上，所處地位相對(duì)邊緣化，但是在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家中，STEM教育實(shí)踐已相當(dāng)成熟。創(chuàng)客課程與STEM課程同樣都強(qiáng)調(diào)多學(xué)科融合、協(xié)作及創(chuàng)新創(chuàng)造的目標(biāo)導(dǎo)向，所以課程教學(xué)策略和方法，可以參考美國(guó)的STEM教學(xué)模式。STEM教育常采用問題解決驅(qū)動(dòng)的、行動(dòng)導(dǎo)向的教學(xué)方法?；陧?xiàng)目的學(xué)習(xí)（Project-Based Learning，簡(jiǎn)稱PBL）和基于問題的學(xué)習(xí)（Problem-based Learning）是美國(guó)中小學(xué)最為常用的兩種教學(xué)方法。創(chuàng)客課程活動(dòng)的設(shè)計(jì)應(yīng)強(qiáng)調(diào)將知識(shí)蘊(yùn)含于情景化的真實(shí)問題中，讓學(xué)生積極主動(dòng)地利用跨學(xué)科知識(shí)以及電子類的應(yīng)用模塊設(shè)計(jì)解決方案，提高學(xué)生解決問題的能力。

因此，我們?cè)谡n程教學(xué)的設(shè)計(jì)中，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)了若干個(gè)項(xiàng)目主題，讓學(xué)生在真實(shí)的情境中，在實(shí)踐中內(nèi)化知識(shí)、掌握技能，發(fā)展其項(xiàng)目意識(shí)和高階思維能力，這里以《全自動(dòng)秋千》課程活動(dòng)為例，如圖2所示。

圖2《全自動(dòng)秋千》PBL學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

（四）激勵(lì)創(chuàng)新，設(shè)計(jì)多元化的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

課程評(píng)價(jià)作為課程建設(shè)不可或缺的一部分，筆者在課程實(shí)施的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)中認(rèn)為，創(chuàng)客課程的評(píng)價(jià)應(yīng)分為即時(shí)評(píng)價(jià)（可見下文參考案例中的評(píng)價(jià)表）與階段性評(píng)價(jià)。階段性評(píng)價(jià)應(yīng)跟文中提出的三個(gè)階段課程目標(biāo)相吻合，課程在實(shí)施初期的階段，評(píng)價(jià)方法更注重學(xué)生技術(shù)學(xué)習(xí)和工具軟件的掌握程度，即Scratch編程軟件的操作能力以及機(jī)器人模塊的搭建能力;在實(shí)施中期階段，則聚焦在資源利用能力、信息組織與模仿能力，在不斷的模仿和實(shí)踐中培養(yǎng)創(chuàng)新的意識(shí);在課程實(shí)施的后期，評(píng)價(jià)的重點(diǎn)則放在了協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上，形成多元化的評(píng)價(jià)方法，如表1所示。通過多元化的評(píng)價(jià)，使學(xué)生們知道自已“我能行”，而且還認(rèn)識(shí)到自己“我可以更好的”，激勵(lì)學(xué)生關(guān)注創(chuàng)新、快樂分享，成為一名真正的“創(chuàng)客”。

二、“scratch與機(jī)器人”創(chuàng)客課程實(shí)施策略

（一）實(shí)踐優(yōu)化，打造以學(xué)生為主體的課程理念

在課程實(shí)施的過程中，學(xué)生才是學(xué)習(xí)的主體，應(yīng)當(dāng)根據(jù)學(xué)生的優(yōu)勢(shì)、學(xué)習(xí)需要和興趣針對(duì)性地提供支持，包括引導(dǎo)學(xué)生選擇學(xué)習(xí)什么、怎么學(xué)習(xí)、什么時(shí)間學(xué)習(xí)以及在哪里學(xué)習(xí)等。[3]我校有初中和高中的學(xué)生，我們?cè)?jīng)在高中和初中學(xué)生中各進(jìn)行一期的課程實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)初中學(xué)生無(wú)論從認(rèn)知特點(diǎn)、興趣愛好和課余時(shí)長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，都比高中學(xué)生更適合開設(shè)這門課程。兩年多來(lái)不斷地進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和課程優(yōu)化，逐步形成持續(xù)化的課程，每學(xué)年開設(shè)一期， 10課時(shí)/期，主要在初一學(xué)生中開展，每期課程招收20-30人，如表2所示。

表1“Scratch與機(jī)器人”創(chuàng)客課程設(shè)置

（二）“Scratch與機(jī)器人”創(chuàng)客課程教學(xué)案例

以《光感收納箱》創(chuàng)客課程教學(xué)為例，首先對(duì)照“Scratch與機(jī)器人”課程目標(biāo)，本課要求達(dá)成第二階段模仿階段目標(biāo)，學(xué)生從生活與學(xué)習(xí)需求出發(fā)，合理完成教師指定的項(xiàng)目任務(wù)。其次是設(shè)置主題化的課程學(xué)習(xí)內(nèi)容：智能化是人們對(duì)目前產(chǎn)品的需求，各種智能產(chǎn)品使得人們的生活更加便捷舒適。智能收納系統(tǒng)是具有一些列自動(dòng)化控制的收納系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)遙控控制、感應(yīng)控制等，本課以智能光感控制為主題內(nèi)容。第三，根據(jù)PBL模式設(shè)計(jì)創(chuàng)客學(xué)習(xí)活動(dòng)，1.情境創(chuàng)設(shè)：假如你是一個(gè)工廠的技術(shù)工人，工廠里積累了很多待出廠銷售的貨物，可否設(shè)計(jì)一套智能收納系統(tǒng)，讓貨物的收納更分高效;2.設(shè)計(jì)原理分析：光感控制由光電傳感器模塊實(shí)現(xiàn)，收納箱的開關(guān)由馬達(dá)模塊控制;3.創(chuàng)客活動(dòng)目標(biāo)：使用積木構(gòu)件探索并成功搭建出“智能光感收納箱”的造型;實(shí)現(xiàn)利用光感控制器可以控制收納箱的開和關(guān);4.項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路：當(dāng)收納箱感應(yīng)到一定強(qiáng)度的光線，收納箱會(huì)自動(dòng)打開，一段時(shí)間后自動(dòng)關(guān)閉。需要有“收納盒”、“擋板”，“擋板”為門可開合?？捎晒恻c(diǎn)傳感器配合馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。5.動(dòng)手做一做：（1）“智能光感收納箱”的探索搭建，如圖3所示;（2）制作“智能光感收納箱”的程序流程圖，如圖4所示。（3）“智能光感收納箱”的程序腳本編寫，如圖5所示。（4）“智能光感收納箱”腳本程序編譯進(jìn)入控制器，并調(diào)試運(yùn)行。第四，課后對(duì)本課進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)，主要由學(xué)生自評(píng)和教師評(píng)價(jià)，從小組合作分工、作品外觀造型、作品智能化程度和作品展示四個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

圖3 光感收納箱圖4 程序流程圖? 圖5程序腳本編寫

三、“Scratch與機(jī)器人”課程教學(xué)效果

我校是一所只有十四年建校歷史的新學(xué)校，在此之前在機(jī)器人項(xiàng)目無(wú)論是課程教學(xué)還是競(jìng)賽輔導(dǎo)方面的成績(jī)幾乎是一片空白?！癝cratch與機(jī)器人”課程開設(shè)兩年以來(lái)，筆者通過調(diào)查問卷、學(xué)生個(gè)別訪談和課堂觀察發(fā)現(xiàn)，該課程深受學(xué)生的喜愛，一批有興趣有創(chuàng)意的學(xué)生以及學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造潛能被發(fā)掘出來(lái)，并在市級(jí)或區(qū)級(jí)機(jī)器人競(jìng)賽中嶄露頭角。2017年廣州市虛擬機(jī)器人競(jìng)賽市級(jí)三等獎(jiǎng)2個(gè)，2018年創(chuàng)意機(jī)器人大賽花都賽區(qū)三等獎(jiǎng)，第34屆廣州市青少年科技創(chuàng)新大賽中“藍(lán)牙智能控制系統(tǒng)”項(xiàng)目獲得廣州市二等獎(jiǎng)，剛結(jié)束的廣東省教育“雙融雙創(chuàng)”行動(dòng)暨第二十屆廣東省中小學(xué)電腦制作活動(dòng)機(jī)器人項(xiàng)目中，高中組機(jī)器人足球項(xiàng)目獲得三等獎(jiǎng)。

四、結(jié)語(yǔ)

創(chuàng)客教育作為培養(yǎng)創(chuàng)新人才的有效途徑，創(chuàng)客課程是創(chuàng)客教育融入到實(shí)踐的重要組成部分，令人欣喜的是，我校對(duì)于開展創(chuàng)客教育，開設(shè)“Scratch與機(jī)器人”這門課程給予最大的支持，課程實(shí)踐取得了較好的效果。但是創(chuàng)客課程作為一個(gè)新生的產(chǎn)物，課程教學(xué)相比傳統(tǒng)的學(xué)科教學(xué)還有很多問題值得我們探討：第一如何設(shè)置項(xiàng)目主題才能更好地引導(dǎo)學(xué)生跨學(xué)科知識(shí)融合來(lái)解決問題;第二如何激活學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)機(jī)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能;第三除了紙質(zhì)教材外，如何獲得更多的課程資源;第四在課程結(jié)束之后如何通過評(píng)價(jià)體系進(jìn)一步延申提升創(chuàng)新能力等問題。因此，“Scratch與機(jī)器人”這門課程我們將持續(xù)開展，在不斷的實(shí)踐中逐步優(yōu)化，構(gòu)建成為更為科學(xué)的、系統(tǒng)的、完整的課程體系。

[ 參? 考? 文? 獻(xiàn) ]

[1]曾寧，張寶輝，王群利. 近十年國(guó)內(nèi)外 STEM 教育研究的對(duì)比分析 ——基于內(nèi)容分析法 [J]. 現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育，2018，（5）：28-38.

[2]王同聚，崔萌，王希哲.創(chuàng)客教育與STEAM教育教材——Scratch與機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)（初級(jí)篇、中級(jí)篇和高級(jí)篇）[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2017（3）.

[3]趙慧臣，馬悅，陸曉婷，張藝葦.STEM教育質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制容及啟示——以美國(guó)圣地亞哥郡為例定 [J].開放教育研究，2017，（6）：50-61.