校本創(chuàng)客課程開發(fā)與應(yīng)用

洪波 彭遠(yuǎn)洋 毛敏莉

在教育改革的大背景下，教育內(nèi)容得到拓展，更多教育形式蓬勃涌現(xiàn)，創(chuàng)客教育理念從中脫穎而出。創(chuàng)客成為符合時(shí)代要求的新型人才，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)、文化及各專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的作用日益凸顯。目前盡管很多中等職業(yè)學(xué)校已經(jīng)加大硬件投入，設(shè)立創(chuàng)客空間，但缺少與專業(yè)相結(jié)合的創(chuàng)客項(xiàng)目以及成熟的創(chuàng)客課程。因此，學(xué)校有必要將創(chuàng)客教育引入教育體系中，以更好地實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)全面發(fā)展的人的教育目標(biāo)。

“中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)”綜合表現(xiàn)為六大素養(yǎng)：人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實(shí)踐創(chuàng)新。核心素養(yǎng)注重的是“培養(yǎng)什么樣的人”的教育問題，既是教育科學(xué)發(fā)展的前瞻方向，也是創(chuàng)客教育跨學(xué)科應(yīng)用的基礎(chǔ)與目標(biāo)方向。我校校本創(chuàng)客課程研發(fā)組結(jié)合本校特點(diǎn)開發(fā)富有特色的創(chuàng)客課程，研究探討中職學(xué)校專業(yè)教學(xué)與創(chuàng)客教育的有效融合。

研發(fā)組開發(fā)了培養(yǎng)中職學(xué)生核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的、內(nèi)容模塊化的、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的校本創(chuàng)客課程。創(chuàng)客課程可以作為中職電子技術(shù)應(yīng)用、無人機(jī)操控與維護(hù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用、計(jì)算機(jī)技術(shù)等專業(yè)學(xué)生的專業(yè)拓展課程，也可以用于非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的興趣社團(tuán)。其任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、科技認(rèn)知、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、工匠精神和分享精神。

一、研究思路

第一，提出問題。在信息化時(shí)代，越來越多的簡單重復(fù)勞動(dòng)崗位會(huì)被自動(dòng)化甚至人工智能所取代，未來的勞動(dòng)者更注重創(chuàng)新發(fā)展能力。創(chuàng)客教育正是因?yàn)槠鋭?chuàng)新性，目前缺少針對性課程。

第二，構(gòu)建框架。分析國內(nèi)外核心素養(yǎng)的研究進(jìn)展，總結(jié)創(chuàng)客教育的相關(guān)信息，構(gòu)建符合中職學(xué)生特點(diǎn)的核心素養(yǎng)框架，為后續(xù)研究提供理論基礎(chǔ)。

第三，設(shè)計(jì)模式。通過研究創(chuàng)客教育的理論、目標(biāo)、教師、學(xué)生、課程、實(shí)踐等內(nèi)容，設(shè)計(jì)出創(chuàng)客課程的開發(fā)模板，提出一種新的創(chuàng)客課程教學(xué)模式。

第四，開發(fā)創(chuàng)客課程。運(yùn)用創(chuàng)客課程開發(fā)模板，應(yīng)用創(chuàng)客課程教學(xué)模式，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)客實(shí)踐，開發(fā)打造創(chuàng)客精品課程。

二、研究結(jié)論

創(chuàng)客課程作為一種前瞻性的課程形式，泰勒原理推動(dòng)了這一科學(xué)理論的發(fā)展。泰勒原理指出，課程由確定教育目標(biāo)、選擇教育經(jīng)驗(yàn)、組織教育體驗(yàn)、評價(jià)教育體驗(yàn)四個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成。確定目標(biāo)是其中的首要問題，是課程開發(fā)的起點(diǎn)。選擇教育經(jīng)驗(yàn)要遵循五大原則，分別是具有實(shí)踐的可能、能讓學(xué)生獲得滿足感、在學(xué)生力所能及的范圍內(nèi)、多種經(jīng)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)成同一目標(biāo)、同一經(jīng)驗(yàn)?zāi)墚a(chǎn)生多種結(jié)果。組織教育體驗(yàn)要遵循連續(xù)性、順序性、整合性三條準(zhǔn)則。評價(jià)教育體驗(yàn)可以了解課程的實(shí)際效果，幫助教師提出各種改進(jìn)課程的建議，是課程開發(fā)的重要組成部分。

通過文獻(xiàn)研究法，在創(chuàng)客課程設(shè)計(jì)相關(guān)研究的基礎(chǔ)上提出面向核心素養(yǎng)的中職創(chuàng)客課程設(shè)計(jì)框架，該框架包含課程目標(biāo)、課程評價(jià)、課程內(nèi)容、課程空間和學(xué)習(xí)活動(dòng)。教育目標(biāo)引領(lǐng)著課程內(nèi)容和課程評價(jià)的規(guī)劃。根據(jù)目標(biāo)對學(xué)習(xí)的要求及教學(xué)的實(shí)施方法設(shè)計(jì)課程。

在指向核心素養(yǎng)的創(chuàng)客課程設(shè)計(jì)中，我們需要聯(lián)結(jié)核心素養(yǎng)與教學(xué)目標(biāo)，探討“核心素養(yǎng)→內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)→教學(xué)目標(biāo)”的技術(shù)路線。根據(jù)“學(xué)習(xí)目標(biāo)——評價(jià)任務(wù)——活動(dòng)設(shè)計(jì)——教學(xué)方案”這一逆向設(shè)計(jì)思路，對校本課程開發(fā)有效實(shí)施作進(jìn)一步探討。

課程設(shè)計(jì)大體分為三步：確定學(xué)習(xí)目標(biāo)——實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)——圍繞目標(biāo)設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)。通過將評價(jià)前置，使用評價(jià)診斷、調(diào)節(jié)、驅(qū)動(dòng)教學(xué)過程。逆向設(shè)計(jì)的基本程序是：課程標(biāo)準(zhǔn)——教學(xué)目標(biāo)——評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)——教學(xué)計(jì)劃——教學(xué)內(nèi)容。圖1為逆向課程設(shè)計(jì)流程。評價(jià)不是課程完成后的終結(jié)性總結(jié)，而應(yīng)該是成為過程促進(jìn)工具，兩者形成“教學(xué)——評價(jià)——提升——教學(xué)”螺旋式上升新的教學(xué)模式，從而不斷促進(jìn)目標(biāo)的達(dá)成。

三、校本創(chuàng)客課程的實(shí)施

1.創(chuàng)客課程的目標(biāo)

本研究的創(chuàng)客課程框架設(shè)定創(chuàng)客課程的三個(gè)目標(biāo)：計(jì)算思維、AI知識(shí)、創(chuàng)新能力。這三個(gè)目標(biāo)始終圍繞提升核心素養(yǎng)。

2.創(chuàng)客課程的評價(jià)

課程評價(jià)是檢驗(yàn)課程建設(shè)成效的主要手段，關(guān)注課堂層面的評價(jià)，體現(xiàn)在評價(jià)主體、評價(jià)方式、評價(jià)過程的多元化，尤其是學(xué)生參與評價(jià)。

為判斷教學(xué)目標(biāo)落實(shí)情況，研究組探討了基于核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的逆向設(shè)計(jì)課程評價(jià)，將評價(jià)設(shè)計(jì)先于教學(xué)設(shè)計(jì)，采用教師評價(jià)、學(xué)生自我評價(jià)、學(xué)生同伴評價(jià)的多元評價(jià)方式。規(guī)范運(yùn)用評價(jià)結(jié)果，逆向設(shè)計(jì)課程評價(jià)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的功能得到發(fā)揮，教師對學(xué)生掌握預(yù)定目標(biāo)的判斷也有了依據(jù)，從而有層次有計(jì)劃地落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)（表1、表2）。

3.創(chuàng)客課程的內(nèi)容

創(chuàng)客課程的內(nèi)容是創(chuàng)客教育的核心部分，與傳統(tǒng)學(xué)校教育中以單一科目形式呈現(xiàn)知識(shí)不同，創(chuàng)客課程融合各學(xué)科知識(shí)與3D打印、機(jī)床、激光雕刻機(jī)等創(chuàng)客工具，主要有以下四類：編寫程序類，以圖形化編程語言和高級編程語言的學(xué)習(xí)和應(yīng)用為主，如 Arduino、App Inventor、Python 等;電子機(jī)械類，以電子元器件的使用、電子元器件與機(jī)械零件組裝為主，如電路設(shè)計(jì)、傳感器應(yīng)用、機(jī)器人等;結(jié)構(gòu)創(chuàng)意類，以原型或產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制作為主，如 3D 打印、玩具設(shè)計(jì)與制作等;藝術(shù)創(chuàng)作類，以文創(chuàng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)為主，如各種手工制作、平面設(shè)計(jì)等。

本項(xiàng)目校本創(chuàng)客課程開發(fā)以跨專業(yè)聯(lián)合為手段，把校本創(chuàng)客課程劃分為六大模塊：三維建模、3D 打印、建構(gòu)類、模塊化編程、動(dòng)作分析類及Plen2。創(chuàng)客課程涵蓋了三維建模、3D打印、機(jī)械結(jié)構(gòu)、電子電路裝調(diào)、無人機(jī)、機(jī)器人、AI、VR和智能物聯(lián)等前沿科技應(yīng)用領(lǐng)域，在社團(tuán)活動(dòng)、第二課堂活動(dòng)、科技節(jié)中滿足學(xué)生學(xué)習(xí)和探索的需求，并在課堂活動(dòng)中融合人文歷史文化、綠色生態(tài)環(huán)保、美育等教育內(nèi)容，將科技與藝術(shù)進(jìn)行整合，傳遞創(chuàng)客文化，以促進(jìn)中職學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展為目的，培養(yǎng)創(chuàng)新思維、態(tài)度、技能和品質(zhì)，注重學(xué)生創(chuàng)意思維能力培養(yǎng)中工匠精神的滲透，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

4.創(chuàng)客課程的空間

創(chuàng)客課程的空間包括創(chuàng)客活動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境和設(shè)備等硬件條件。在創(chuàng)客空間中，學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用各種技術(shù)、技能發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而促進(jìn)人際溝通、團(tuán)隊(duì)合作、批判思考、操作技能等能力的提升。

5.創(chuàng)客課程的學(xué)習(xí)

創(chuàng)客教育的核心在于“創(chuàng)”，職業(yè)教育培養(yǎng)的是高素質(zhì)復(fù)合型技術(shù)技能型人才，因此中職創(chuàng)客課程的教學(xué)模式必須結(jié)合職業(yè)教育的特點(diǎn)。為了更好地實(shí)施創(chuàng)客教學(xué)，本研究提出基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的中職創(chuàng)客教學(xué)法。該教學(xué)法分為兩部分：項(xiàng)目學(xué)習(xí)階段和創(chuàng)客實(shí)踐階段。項(xiàng)目學(xué)習(xí)階段包括引入學(xué)習(xí)情景、模仿簡單任務(wù)、學(xué)習(xí)拓展知識(shí)、擴(kuò)展任務(wù)模仿和生成創(chuàng)新構(gòu)思五個(gè)階段，這一階段注重 AI 知識(shí)的學(xué)習(xí)和計(jì)算思維的培養(yǎng);創(chuàng)客實(shí)踐階段包括項(xiàng)目交流討論、協(xié)同任務(wù)完成、成功作品分享三個(gè)步驟，這一階段以創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為主，同時(shí)注重計(jì)算思維的強(qiáng)化。

（1）項(xiàng)目學(xué)習(xí)階段

學(xué)習(xí)情景引入是項(xiàng)目學(xué)習(xí)的開始，中職教育的創(chuàng)客學(xué)習(xí)情景模擬未來的工作崗位，讓中職生體驗(yàn)職業(yè)，激發(fā)創(chuàng)客學(xué)習(xí)的興趣。第一階段從沙盤制作開始，通過實(shí)體制作部分讓入門階段的學(xué)生以最自然的方式動(dòng)手操作，釋放學(xué)生創(chuàng)造的欲望，提升造型表現(xiàn)能力、構(gòu)思創(chuàng)造設(shè)計(jì)能力以及三維空間想象能力。第二階段三維建模項(xiàng)目，通過三維軟件的虛擬特性，超越實(shí)體構(gòu)建的局限性，拓展空間創(chuàng)造的無限可能，熟悉3Done、SolidWorks 三維設(shè)計(jì)、MAYA等三維軟件，實(shí)現(xiàn)各種形態(tài)的模型制作，進(jìn)一步考驗(yàn)三維空間創(chuàng)造能力。第三階段3D打印項(xiàng)目，通過學(xué)習(xí)3D打印機(jī)相關(guān)知識(shí)，將個(gè)人設(shè)計(jì)的三維作品創(chuàng)作實(shí)體化，要求學(xué)生掌握切片軟件、3D打印機(jī)的運(yùn)行原理、打印機(jī)的操作技巧，邏輯思維能力、空間思維能力、數(shù)學(xué)能力在這一階段得到鍛煉。第四階段模塊化編程項(xiàng)目，在前面三階段的靜態(tài)模型狀態(tài)上，添加“聲、光、電”等AI互動(dòng)元素，我們在沙盤上增加編程巡線小車，設(shè)計(jì)景點(diǎn)播報(bào)等AI功能，很好地鍛煉了學(xué)生的邏輯思維。第五階段動(dòng)作分析類項(xiàng)目，以智能沙盤作為一個(gè)學(xué)習(xí)平臺(tái)，在了解結(jié)構(gòu)、自己組裝沙盤的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)沙盤代碼，掌握編寫與修改程序，實(shí)現(xiàn)巡線小車在沙盤中完成巡線自動(dòng)行駛、景點(diǎn)自動(dòng)停留播報(bào)景點(diǎn)任務(wù)，在這個(gè)階段的學(xué)習(xí)中，不斷調(diào)整程序中的數(shù)據(jù)，積累程序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn);設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生結(jié)合軟件技術(shù)與藝術(shù)修養(yǎng)兩方面，通過三維軟件與動(dòng)作捕捉系統(tǒng)的結(jié)合，對角色動(dòng)作進(jìn)行深入分析，從中研究出任務(wù)動(dòng)作中的AI原理。完成這五個(gè)步驟后，就進(jìn)入下一個(gè)創(chuàng)客實(shí)踐階段的學(xué)習(xí)。

（2）創(chuàng)客實(shí)踐階段

經(jīng)過前面的項(xiàng)目學(xué)習(xí)，部分學(xué)生能產(chǎn)生解決問題的創(chuàng)意想法，但大多數(shù)創(chuàng)意是需要完善的，因此學(xué)生首先需要以小組的形式交流討論，明確產(chǎn)品要解決的具體問題，通過頭腦風(fēng)暴、發(fā)散思維來確定產(chǎn)品各部分的功能，選擇每部分要用到的主要技術(shù)。然后小組成員分工合作，將每個(gè)人的創(chuàng)作構(gòu)思實(shí)現(xiàn)，并最終完成創(chuàng)客作品。在成功作品分享環(huán)節(jié)，每個(gè)小組要匯報(bào)自己的作品，分享各自在項(xiàng)目學(xué)習(xí)、作品制作過程中遇到的問題以及獲得的經(jīng)驗(yàn)，各小組以組間評價(jià)的方式相互探討作品的創(chuàng)新點(diǎn)和不足，最后由教師對每組的作品進(jìn)行點(diǎn)評、打分和總結(jié)。在PLEN2機(jī)器人項(xiàng)目實(shí)施中，融入三維設(shè)計(jì)、3D打印、機(jī)械構(gòu)建、AI編程控制、動(dòng)作藝術(shù)化等內(nèi)容，學(xué)生從三維建模設(shè)計(jì)、3D打印到親手組裝完整的PLEN機(jī)器人，再到注入軟件程序調(diào)試機(jī)器人，最后學(xué)生設(shè)計(jì)PLEN2機(jī)器人的活動(dòng)情節(jié)造就靈魂，通過機(jī)器人創(chuàng)建路線全面提升核心素養(yǎng)。

四、不足與反思

1.創(chuàng)客空間的完善

校內(nèi)創(chuàng)客空間建設(shè)機(jī)制并不健全，需要從軟硬件兩方面入手，在探索階段，環(huán)境創(chuàng)設(shè)、器材購置等物質(zhì)基礎(chǔ)必不可少，進(jìn)而提升軟實(shí)力，促進(jìn)兩方面協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.創(chuàng)客教育的普及

線下創(chuàng)客教育普及受限于班級人數(shù)，人數(shù)眾多的班級必須投入大量資金和師資配備，才能讓每位學(xué)生得到充分的關(guān)注和指導(dǎo)。創(chuàng)客教育的普及需要采用線下課堂和線上學(xué)習(xí)的結(jié)合。線下課堂采用小班規(guī)模實(shí)施小組教學(xué)，提升創(chuàng)客課堂教學(xué)的質(zhì)量。線上學(xué)習(xí)為學(xué)生提供多元化資源和服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)師生交流，為孵化創(chuàng)新想法提供便利的環(huán)境。

3.創(chuàng)客教育融入專業(yè)教育

本項(xiàng)目研究立足于將“創(chuàng)客課程”融入電子技術(shù)應(yīng)用、無人機(jī)操控與維護(hù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用、計(jì)算機(jī)技術(shù)等專業(yè)中，讓不同專業(yè)的中職學(xué)生都參與到創(chuàng)客課堂的項(xiàng)目中，讓學(xué)生盡情享受學(xué)習(xí)和創(chuàng)造的快樂。

[廣東省教育科學(xué)規(guī)劃課題“助力精準(zhǔn)扶貧之中職產(chǎn)教融合應(yīng)用研究——以項(xiàng)目群為導(dǎo)向的教學(xué)改革”（課題批準(zhǔn)號2020YQJK031）資助。]

責(zé)任編輯 陳春陽