中小學創(chuàng)客教學的實踐與探索

劉春開 凌慧

近年來，隨著教育理念的變革，創(chuàng)客教育得到了廣泛的認可。創(chuàng)客教育是創(chuàng)客文化與教育的結(jié)合，是基于學生興趣，以項目學習的方式，使用數(shù)字化工具，倡導創(chuàng)造，鼓勵分享，培養(yǎng)學生跨學科解決問題能力、動手實踐能力、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的一種素質(zhì)教育。

山西省青少年機器人教育協(xié)會自2016年以來，以太原市第十二中學校和杏花嶺區(qū)三橋小學為實驗基地，全面開展創(chuàng)客教育教學活動，建立了自己的專家、教師研發(fā)團隊，進行創(chuàng)客教育教學理論研究及教材開發(fā)，開創(chuàng)了山西省創(chuàng)客教育教學的先河。通過不斷學習和實踐，總結(jié)出創(chuàng)客教學的四個特點、五個內(nèi)涵、六個環(huán)節(jié)。

一、創(chuàng)客教學的四個特點

1.教學管理特點。創(chuàng)客教學打亂學校原有的學習小組，男女生搭配三人為一組，五組為一隊，以完成項目任務為目的，旨在培養(yǎng)學生團隊合作的能力，使其在合作的過程中認識自我、提升自我、發(fā)展自我。同時，創(chuàng)設相對活躍的課堂氛圍，讓學生在輕松愉悅的環(huán)境中，積極參與實踐項目，產(chǎn)生積極主動思考問題的驅(qū)動力。

2.教學模式特點。創(chuàng)客課程是真實的體驗、創(chuàng)新、實踐過程，是一種經(jīng)驗型課程，需要各類課程的鋪墊和基礎學習，比如3D打印、人工智能、機器人等；需要在理論上給予講解和了解實際案例，比如無人機、汽車自動駕駛、醫(yī)療、交通紅綠燈、生活中等等利用人工智能的實際案例，開闊學生視野，使學生能夠充分發(fā)揮想象力。在確定活動制作項目的情況下，小組成員在制作活動中，需要團結(jié)合作，互相配合，增強團隊意識，這也是創(chuàng)客課程教學模式的特點。

3.教學設計特點。在實際教學活動中，運用問題驅(qū)動教學法，組織學生進行創(chuàng)客活動。在教學設計的過程中，要注重通過設計讓學生動手實踐的步驟，引導學生一步步發(fā)現(xiàn)和提出問題、探究和解決問題，在此過程中讓學生學會思考，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和推理能力。

創(chuàng)客教學與傳統(tǒng)課程的教學設計不同，它更注重學生實際操作的親身體驗，按照項目活動形式讓學生自己設想、自己動手、自己修改、自己調(diào)整，完成創(chuàng)意物化。創(chuàng)客教學設計目標重在培養(yǎng)學生的自主創(chuàng)新精神、研究與實踐能力，重在開發(fā)學生的創(chuàng)新潛能。實踐中得來的知識尤為寶貴，唯有在實踐中才能培養(yǎng)學生的真知灼見與創(chuàng)新精神。

4.教學手段特點。創(chuàng)客教學充分利用網(wǎng)絡、多媒體教學手段，以學生為主體進行開放式教學，在評價過程中將項目評價和學生評價有機結(jié)合。創(chuàng)客教學尊重和發(fā)揮學生的個性特點，使學生真正感到他們是課堂的主體、是學習的主人，在這樣的認知環(huán)境中培養(yǎng)學生獨立思考的能力，促進學生創(chuàng)新思維的養(yǎng)成。

二、創(chuàng)客教學的五個內(nèi)涵

創(chuàng)客教學課堂中，學生的活動過程基本是：項目—問題—假設—需求分析—器材選擇—器材功能分析—思維導圖—編程意向—撰寫學案—成員角色分工—開始制作—出現(xiàn)偏差—進行修改—作品完成—小結(jié)歸納—反思。從整個過程看，學生的學習方式是自主學習，所學的內(nèi)容是學科課程里沒有的，學習形式是小組團隊互助合作，在學習過程中需要充分地交流、溝通、分工、合作。所以，創(chuàng)客教學具有如下五個內(nèi)涵。

1.知識外延。目前，中小學生的創(chuàng)客課程時間有限，絕大多數(shù)時間還是以語、數(shù)、外等課程為主，創(chuàng)客課程僅僅是在其他課程以外的一些知識學習和能力訓練。也就是說，創(chuàng)客課程以學科課程為載體，包括人工智能、機器人、編程、STEAM等，是學科課程知識的外延，旨在豐富學生的知識面，讓他們在創(chuàng)客實踐中體驗創(chuàng)新，同時結(jié)合自己的生活環(huán)境，了解和感受智慧生活、智慧服務、智慧城市。

2.思維拓展。創(chuàng)客教學是項目式的實操活動，學生在實操活動中分析問題、解決問題，從而培養(yǎng)創(chuàng)新思維。但是創(chuàng)新思維的開拓需要更開闊的視野，所以我們?yōu)閷W生提供了科普讀物和實際案例的視頻資料?？破兆x物有《我的科普MOOK》《物質(zhì)科學》《技術與工程》《地球與宇宙》《地球科學》《人體科學》《動物科學》《植物科學》《動物世界》《動物的結(jié)構》《遠古生命》等，學生在隨手翻閱時就會產(chǎn)生很多與之相關聯(lián)的問題，并對其產(chǎn)生興趣。我們還為學生提供了人工智能的教學視頻，包含交通、醫(yī)療、機械臂、無人機、救援、消防等等領域，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的跨學科思維模式，從而實現(xiàn)學生的思維拓展。

3.能力培養(yǎng)。創(chuàng)客教學重在培養(yǎng)學生的動手能力。創(chuàng)客學習動手項目較多，必須在教師的引導下自己動手才能完成。在動手實踐的過程中，學生不僅要理解項目的需求，還要和小組成員親力親為地完成項目，在此過程中遇到的大大小小的問題都需要自己去分析、解決。也就是說，必須手腦并用、合作完成作品。不同的作品要求不同，也涉及到不同學科的知識，所以在一次一次的創(chuàng)作和歷練中，學生自然而然會在動手、思維、創(chuàng)新能力方面得到很好的提升。

4.潛能激發(fā)。創(chuàng)客教學能激發(fā)學生的創(chuàng)新思維與意識，使學生學會從生活經(jīng)驗中尋找問題，實現(xiàn)知識遷移，為學生埋下創(chuàng)新的種子。同時由于創(chuàng)客教學注重過程性評價，學生互評、反思的過程也是學習、交流、互動的一種有效方式，能夠促進其思維發(fā)展。

例如，學生接到制作一個智能垃圾桶的項目任務后，先通過小組協(xié)商，進行需求分析，制定整體創(chuàng)作方案，確定做垃圾桶的原材料以及開啟垃圾桶蓋的方式（如紅外線識別、攝像識別、聲控等），進而確定使用的材料和舵機及感應硬件，設計打開垃圾桶的框架結(jié)構，從而繪制思維導圖。隨后小組成員分工創(chuàng)作，編程并測試，合作完成。

通過這樣模式的實踐活動，學生能在這個小小的團隊中找到自己的位置，可以提出自己的思路和想法，獨立完成部分任務，合作完成小組項目。在這個過程中，學生能夠充分發(fā)揮自己的長處，產(chǎn)生自主學習的自信，體驗創(chuàng)作成功的喜悅，激發(fā)出創(chuàng)新的潛能。

5.蓄勢創(chuàng)新。學生通過系列的實踐活動，能夠經(jīng)歷更多的創(chuàng)作過程，積累更多的創(chuàng)作經(jīng)驗，學習更多的跨學科知識，掌握更多的制作技巧。不僅能夠?qū)W會解決問題的思維方法，還能激發(fā)創(chuàng)新的潛在能力，為日后的創(chuàng)新應用積聚了能量。

三、創(chuàng)客教學的六個環(huán)節(jié)

1.社團建立。社團由對創(chuàng)客教學內(nèi)容有著極強興趣的學生組成，10～20人為一個社團，開展小組實操教學活動。每周進行一課時的創(chuàng)客教學。

2.社團課程。在創(chuàng)客空間的平臺上，開設金工、木工、紙工、結(jié)構搭建、機器人、3D打印、STEAM項目、無人機、人工智能等課程，學生完成各類項目任務。

3.教學規(guī)劃。社團教學活動要有長期規(guī)劃和課程教學計劃，對課程目標、課程內(nèi)容、時間安排、活動任務、具體要求、活動安全等設定具體要求。每一節(jié)課的課程設計以完成項目任務（或競賽）為目的，如掌握結(jié)構搭建方法、電子知識、物理知識、編程實踐知識以及使用相關工具的技能等。

4.教學方法。在社團教學中，教師是一個引領者、關鍵時刻的幫扶者。在創(chuàng)客教學活動中，教師綜合運用項目學習法、任務驅(qū)動法、合作學習法、問題教學法，充分發(fā)揮學生的主體性、主動性和創(chuàng)造性，讓學生手動、心動、神動。對學生在活動中出現(xiàn)的問題，教師不是直接指出原因，而是進行啟發(fā)式的詢問，追尋學生的思維過程，讓學生自己發(fā)現(xiàn)問題、自己解決問題。

5.能力訓練。創(chuàng)客教學要求教師清楚每節(jié)課的教學目標，具體課程具體要求，如，了解搭建結(jié)構的總體設計、功能、穩(wěn)定性等；又如，掌握項目制作材料的選用、下料、加工、組建等工序。讓學生自己構思設計，撰寫設計方案，進行方案可行性的研討，提出合理化建議，逐步修改，完成制作?？偠灾囵B(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和綜合實踐能力，開拓其創(chuàng)新思維，激發(fā)其創(chuàng)新潛能，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才奠定良好的基礎。

6.競賽活動。創(chuàng)客、機器人、人工智能等活動備受社會重視，每年都會有由各個組織舉辦的競賽活動。競賽能夠為學生提供作品展示和學習交流平臺，能夠?qū)W生創(chuàng)新思維產(chǎn)生刺激與強化，整個比賽的過程與感受是學生繼續(xù)學習的動力源泉。

我們將繼續(xù)在創(chuàng)客教育教學的實踐與探索中砥礪前行，在課程開發(fā)、教師培訓、教學指導、課題研究等方面總結(jié)經(jīng)驗，為創(chuàng)客教育教學提供更多成熟的案例與經(jīng)驗，為推廣STEAM教育和培養(yǎng)STEAM人才做出更多的努力。

（作者單位：山西省青少年機器人教育協(xié)會）