基于綜合學(xué)習(xí)設(shè)計的創(chuàng)客課程實(shí)踐研究

摘要：創(chuàng)客課程是跨學(xué)科創(chuàng)新力培養(yǎng)的新途徑。當(dāng)前，我國創(chuàng)客課程存在目標(biāo)功利化、實(shí)施形式化、缺少適配評價方式等現(xiàn)實(shí)問題。因此，研究基于綜合學(xué)習(xí)設(shè)計理論，融合斯坦福設(shè)計思維，從學(xué)習(xí)設(shè)計、相關(guān)知能、支持程序、專項(xiàng)操練與課程評價五個方面，以“基于Arduino的智能加濕器”為例，設(shè)計實(shí)施了面向初中一年級的創(chuàng)客課程，以期為中小學(xué)教師課堂教學(xué)給予參考。

關(guān)鍵詞：綜合學(xué)習(xí)設(shè)計;創(chuàng)客課程;設(shè)計思維;Arduino

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）10-0145-03

1 問題提出

創(chuàng)客教育是以培養(yǎng)學(xué)習(xí)者特別是青少年學(xué)習(xí)者的創(chuàng)客素養(yǎng)為導(dǎo)向的教育模式[1]?！?018年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》提出“探索信息技術(shù)在眾創(chuàng)空間、跨學(xué)科學(xué)習(xí)、創(chuàng)客教育等教育教學(xué)新模式中的應(yīng)用，逐步形成創(chuàng)新課程體系[2]?！钡同F(xiàn)狀來看，創(chuàng)客課程的開發(fā)和實(shí)施仍存在諸多問題。

1.1 課程結(jié)果導(dǎo)向，目標(biāo)功利化

目前許多學(xué)校在創(chuàng)客課程的實(shí)施過程中過于注重“成果”，忽視了學(xué)生制作和創(chuàng)造能力的過程性發(fā)展，片面追求技術(shù)的新穎而缺乏過程的引導(dǎo)，將創(chuàng)客課程等同于“小發(fā)明、小制作”，并致力于用“發(fā)明成果”參加創(chuàng)客比賽的獲獎，從而導(dǎo)致課程目標(biāo)功利化，背離了創(chuàng)客教育的初衷。

1.2 課程模式不完善，課程實(shí)施形式化

當(dāng)前的中小學(xué)創(chuàng)客課程實(shí)施情況仍舊不甚理想，原因大致有兩項(xiàng)：其一是創(chuàng)客課程在中小學(xué)的開展需要依賴基礎(chǔ)學(xué)科，而其中大部分是由通用技術(shù)教師和信息技術(shù)教師兼任，教師本身缺乏創(chuàng)客課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。其二教學(xué)模式的指導(dǎo)也僅停留在研究層面上，極少涉及教師在課堂中課程具體實(shí)施細(xì)節(jié)。

1.3 創(chuàng)客課程缺乏有效的評價體系

創(chuàng)客課程的教學(xué)評價往往是以學(xué)生的成果、作品作為評判標(biāo)準(zhǔn)，或以在創(chuàng)客比賽、科技競賽中取得的獎勵來評判學(xué)校創(chuàng)客課程開展情況，缺乏行之有效的課程評價體系。

2 Arduino的智能加濕器開發(fā)課例分析

針對創(chuàng)客課程開發(fā)中普遍存在的問題，結(jié)合近年來創(chuàng)客課程開發(fā)的理論研究與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，融合綜合學(xué)習(xí)設(shè)計理論和斯坦福設(shè)計思維設(shè)計了 “基于Arduino的智能加濕器開發(fā)”課例，以期為中小學(xué)創(chuàng)客課程的建設(shè)提供參考和借鑒。

2.1 學(xué)習(xí)任務(wù)

2.1.1 設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)

“設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)”是綜合學(xué)習(xí)設(shè)計的核心步驟，在正式進(jìn)入綜合學(xué)習(xí)后第一步就是讓學(xué)生們明白要做的有意義任務(wù)，使其變成連接其他要素的主干[3]。

恩伯爾教授推崇選擇現(xiàn)實(shí)中的任務(wù)作為基礎(chǔ)（利于學(xué)生形成綜合能力） ，因此設(shè)置場景：“在干燥的季節(jié)，尤其是北方，為了改善室內(nèi)的干燥環(huán)境，許多家庭臥室內(nèi)的加濕器便成為常用電器。傳統(tǒng)的加濕器大多是手動開關(guān)或是定時開關(guān)控制，若長時間使用造成空氣濕度過高人會感到胸悶、呼吸困難，所以保持適當(dāng)?shù)臐穸染惋@得十分重要。我們可以通過濕度傳感器獲取環(huán)境濕度，微控制器根據(jù)設(shè)定參數(shù)與環(huán)境濕度進(jìn)行對比控制繼電器的開合，進(jìn)行這樣的改造就能使加濕器維持我們想要的濕度”。選擇智能家居系統(tǒng)中的“智能加濕器的制作”，結(jié)合“綜合學(xué)習(xí)設(shè)計理論”和“設(shè)計思維”設(shè)計的學(xué)習(xí)任務(wù)模塊如表1所示：

2.1.2 技能分解與目標(biāo)

在“十步驟”中的第二步為“開發(fā)評估工具”，即評估學(xué)生外顯學(xué)業(yè)表現(xiàn)的方法。簡化流程為“技能分解”“制定學(xué)業(yè)目標(biāo)”和“開發(fā)評估工具”，主要為技能分解與學(xué)業(yè)目標(biāo)制定[4]。以“設(shè)計并制作智能加濕器” 綜合學(xué)習(xí)任務(wù)為例進(jìn)行分解以明確各級技能層級，得到的技能層級如圖1所示：

創(chuàng)生性組成技能對應(yīng)的學(xué)業(yè)目標(biāo)涉及基于圖示的問題解決與推理，不需要熟練的再生性組成技能對應(yīng)的學(xué)業(yè)目標(biāo)涉及應(yīng)用規(guī)則和程序，需要熟練的再生性組成技能對應(yīng)的學(xué)業(yè)目標(biāo)涉及能否熟練運(yùn)用常規(guī)套路。將“設(shè)計并制作智能加濕器”分解的組成技能進(jìn)行分類后如表2所示：

2.1.3 排序?qū)W習(xí)任務(wù)

以“設(shè)計并制作智能加濕器”為例，利用“順向鏈接”的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)任務(wù)排序，技能群組如圖2所示：

前文已經(jīng)完成了復(fù)雜技能的分解，根據(jù)基礎(chǔ)課程基礎(chǔ)知識和設(shè)計思維模型的五個步驟將子技能分成了技能群組。S代表“設(shè)計與制作智能加濕器”的基礎(chǔ)學(xué)科知識，E代表同理心（empathize） ，D代表問題定義（define） ，I代表創(chuàng)意構(gòu)思（ideate） ，P代表原型實(shí)現(xiàn)（prototype） ，T代表實(shí)際測試（test） [5]。技能群組內(nèi)是從左到右鏈接的關(guān)系，群組間整體的順序?yàn)镾-E-D-I-P-T，每一階段都需要以之前的階段為基礎(chǔ)。S作為基礎(chǔ)知識會穿插在第一到第四課用來提供最底層的技能支持，大方向上根據(jù)S-SE-SED-SEDI-SEDIP-SEDIPT “滾雪球”的過程順利完成經(jīng)過測試的產(chǎn)品。同時在實(shí)際教學(xué)的過程中鑒于每個學(xué)生的接受度都不同，會存在設(shè)計與原型的迭代，教師鼓勵學(xué)生不斷試錯、迭代[6]。

在學(xué)習(xí)任務(wù)組件的局部排序原則遵循“從易到難，從扶到放”，即在系列學(xué)習(xí)任務(wù)中先給學(xué)生支持性較強(qiáng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，后逐步撤除腳手架。以“智能家居功能設(shè)計”為例，任務(wù)層級排序如表3所示。

2.2 相關(guān)知能

第二個要素即相關(guān)知能，是連接學(xué)習(xí)任務(wù)與技能的橋梁，主要涉及認(rèn)知策略（縮寫為SAPs） 和心理模式，有助于學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)中的創(chuàng)生性內(nèi)容。

在“技能分解與目標(biāo)”時已將組成技能進(jìn)行分類，其中創(chuàng)生性組成技能需要在適當(dāng)?shù)臅r候呈現(xiàn)相關(guān)知能來輔助。本課程最核心的系統(tǒng)化問題解決方法（SAPs） 是設(shè)計思維中的d.school模型，心理模式使用概念模式。以“設(shè)計并制作智能加濕器”復(fù)雜創(chuàng)生性技能為例，SAPs如圖3所示：

“設(shè)計并制作智能加濕器”的SAPs告訴了學(xué)生如何有效地進(jìn)行整個產(chǎn)品的設(shè)計與制作，規(guī)定了逐步完成目標(biāo)的各個步驟。在相關(guān)模塊課程開始的時候就告知學(xué)生要完成的學(xué)習(xí)任務(wù)“設(shè)計和制作智能加濕器”，并呈現(xiàn)相關(guān)知能（這里是以d.school模型為基礎(chǔ)的SAPs） ，以幫助學(xué)生從學(xué)習(xí)任務(wù)中得知要真正掌握什么技能。

2.3 支持程序設(shè)計

支持程序有助于學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)中的再生性內(nèi)容?！霸O(shè)計支持程序”中提供支持程序主要包括“即時呈現(xiàn)支持程序”“應(yīng)用示例和示例”和“進(jìn)行矯正錯誤的反饋”[7]。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，利用AR和VR來輔助教學(xué)及時呈現(xiàn)支持程序是理想方式之一，但在目前的中小學(xué)課堂尚未普及。因此，在“制作智能加濕器”的過程中，當(dāng)學(xué)生需要使用電焊、溶膠等連接電路或加濕器外殼，支持程序形式可以是操作視頻、電路線連接說明和教師指導(dǎo)，并逐漸由高支持性任務(wù)轉(zhuǎn)化為低支持性任務(wù)，直至撤除。

2.4 專項(xiàng)操練

專項(xiàng)操練只有在學(xué)習(xí)者需要達(dá)到高度熟練水平的再生性技能才需要進(jìn)行，在智能加濕器中的“溶膠和焊接”屬于需要熟練的再生性組成技能。在安排專項(xiàng)任務(wù)操練的過程中，運(yùn)用分割化、簡化和碎片化等局部任務(wù)排序方法來處理，將“焊接”分成“認(rèn)識工具-焊點(diǎn)-焊線-焊元件-焊簡單電路”的順向鏈接，并設(shè)計對應(yīng)的支持程序，比如視頻或動畫演示等。

2.5 課程評價

創(chuàng)客課程的最終階段為課程評價。創(chuàng)客課程評價注重過程性原則、全面性原則和多元化原則，主要有五個維度維度：概念理解、解決問題能力和批判性思維、創(chuàng)造力和自我表達(dá)能力、主動性和意愿性、交際和性感投入[10]。在評價的方法上，教師可以選擇“成長記錄袋+成果展示”的方法，也可以根據(jù)學(xué)生情況參考表5制定合適的評價量表。

3 結(jié)論與展望

創(chuàng)客教育具有民主性、開放性、生活化的鮮明特征，能夠極大變革中小學(xué)教與學(xué)的風(fēng)格，創(chuàng)客課程作為創(chuàng)客教育理念的實(shí)施載體，重視從行動和分享的過程中主動構(gòu)建知識[8]。本文基于Arduino的智能加濕器開發(fā)為例探討了綜合學(xué)習(xí)設(shè)計與設(shè)計思維融合的課程應(yīng)用性。結(jié)合課例分析看，一門創(chuàng)客課程的開發(fā)需要總目標(biāo)的引和具有動態(tài)性的課程內(nèi)容，課程實(shí)施過程中需要防止脫離實(shí)際和知識碎片化。此外，該創(chuàng)客模型是基于當(dāng)前中小學(xué)課程空間和知識內(nèi)容所設(shè)計，隨著新課改的不斷推進(jìn)，具備全球性的創(chuàng)客主題和系統(tǒng)化的創(chuàng)客空間也應(yīng)納入課程開發(fā)設(shè)計中去。在今后的研究工作中也將繼續(xù)探索主題創(chuàng)客課程在特定的創(chuàng)客空間中的實(shí)施模式。

參考文獻(xiàn)：

[1] 祝智庭，雒亮.從創(chuàng)客運(yùn)動到創(chuàng)客教育：培植眾創(chuàng)文化[J].電化教育研究，2015，36（7）：5-13.

[2] 中華人民共和國教育部.教育部《2018年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》[Z]. 2018-02-11.

[3] 王偉，張鑫，鐘永江.EDIPT設(shè)計思維模型在Scratch教學(xué)中的應(yīng)用探索[J].中小學(xué)電教，2020（5）：16-18.

[4] 蔡彬彬.基于Design Thinking模型的高校創(chuàng)新類課程教學(xué)探索[J].無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2020，20（1）：106-108.

[5] 左勤勇，陳欣.設(shè)計思維導(dǎo)向下高中生物學(xué)教學(xué)的實(shí)踐[J].生物學(xué)教學(xué)，2020，45（2）：15-16.

[6] 丁飛.運(yùn)用設(shè)計思維重構(gòu)信息技術(shù)課堂教學(xué)——以“信息技術(shù)的力量”一課為例[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2019，36（12）：44-46.

[7] Ak?ay?r M，Ak?ay?r G.Advantages and challenges associated with augmented reality for education：a systematic review of the literature[J].Educational Research Review，2017，20：1-11.

[8] 閔蘭斌，郭夢夢.基于核心素養(yǎng)的STEAM教育：特征與實(shí)踐要點(diǎn)[J].教育與教學(xué)研究，2020，34（10）：34-47.

【通聯(lián)編輯：王力】

收稿日期：2021-06-10

作者簡介：李一航（1998—） ，女，河北秦皇島人，研究生在讀，主要研究方向?yàn)橹悄芙逃?/p>