從機(jī)器人、STEM到創(chuàng)客教育

2015年1月，李克強(qiáng)總理參觀深圳柴火創(chuàng)客空間。隨后，“創(chuàng)客”一詞出現(xiàn)在今年兩會(huì)的政府工作報(bào)告中。短時(shí)間內(nèi)，創(chuàng)客從小眾走向大眾，成為引爆“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的星星之火。同時(shí)，創(chuàng)客教育也成為教育界的一個(gè)熱詞。

作為最早出現(xiàn)在創(chuàng)客圈子中的少數(shù)教師群體中的一員，我發(fā)現(xiàn)自己2008年后的教學(xué)經(jīng)歷，剛好親歷并完整地見證了國內(nèi)創(chuàng)客教育的發(fā)展。這促使我把這段經(jīng)歷寫下來，希望這段回顧能夠帶給更多開始關(guān)注創(chuàng)客教育的同行一些啟發(fā)，或許可以起到正本清源、去偽存真的作用。

從機(jī)器人競賽到機(jī)器人教育

我從2006年開始負(fù)責(zé)學(xué)校的機(jī)器人競賽輔導(dǎo)。和所有接觸過機(jī)器人的學(xué)生一樣，我很快就愛上了這項(xiàng)高科技活動(dòng)。但不出兩年，我就意識到機(jī)器人競賽的問題：無論是教育部還是科協(xié)組織的機(jī)器人競賽，在規(guī)則制定上過于依賴硬件的投入。只要學(xué)校肯花錢，廠商就重點(diǎn)支持，就能獲得好成績。更糟糕的是，規(guī)則年年變，學(xué)校幾乎每年都要更新器材，否則得不了獎(jiǎng)。

2008年，我校徐持衡同學(xué)因信息學(xué)奧賽而獲得保送清華大學(xué)的資格。在不用準(zhǔn)備高考的高三，他不想虛度光陰，而是打算做點(diǎn)有意義的事情。看到學(xué)校在科技創(chuàng)新和動(dòng)手實(shí)踐方面缺少氛圍，他便尋求我的支持，創(chuàng)辦了學(xué)生社團(tuán)——科技制作社，并用自己的獎(jiǎng)學(xué)金買了很多DIY材料，供社員焊接和拼接。以現(xiàn)在的觀點(diǎn)去衡量，他就是一位非常具有創(chuàng)客精神的學(xué)生創(chuàng)客。因?yàn)樯鐖F(tuán)需要活動(dòng)場地，我們就把機(jī)器人活動(dòng)室共享出來，讓學(xué)生自己去搗鼓。

一直以來，我校學(xué)生參與機(jī)器人活動(dòng)都是高三教高二、高二帶高一，進(jìn)行著類似師徒制的“傳幫帶”，并沒有開設(shè)機(jī)器人課程。可到2009年那年，我在高一新生中怎么都找不到有機(jī)器人基礎(chǔ)的苗子，只好開了一門“機(jī)器人編程入門”的校本課程。可隨之而來的問題是，學(xué)校的機(jī)器人器材并不統(tǒng)一，開課的難度很大。這一度讓我左右為難。也是這一年，我校足球機(jī)器人隊(duì)在省賽中被淘汰，沒能獲得參加國家比賽的資格。輸了比賽，兩位參賽學(xué)生很不服氣，就萌生了自己做機(jī)器人的想法。我自掏腰包，買了焊臺之類的工具和各種電子元器件供他們研究。沒想到幾個(gè)月工夫，他們還真的做出了自己的機(jī)器人，并帶著它參加了溫州市比賽。當(dāng)然，自己做的機(jī)器人在性能上比不過廠家，所以這次比賽連省賽的資格都沒有爭取到。

從機(jī)器人教育到科技創(chuàng)新大賽

比賽失利后，我和學(xué)生陷入了反思。學(xué)機(jī)器人的目的僅僅是為了這一年一度的機(jī)器人比賽嗎？能不能提高機(jī)器人的利用價(jià)值？我開始試著讓學(xué)生結(jié)合研究性學(xué)習(xí)，將機(jī)器人的知識應(yīng)用在科技創(chuàng)新項(xiàng)目中。比如有學(xué)生研究教室的智能燈光控制項(xiàng)目，把傳感器、智能控制、無線遙控等技術(shù)都用到了。2010年10月，我們在溫州市大中小學(xué)生環(huán)保作品設(shè)計(jì)大賽中脫穎而出，獲得了三個(gè)一等獎(jiǎng)的好成績。

隨著研究的深入，越來越多的想法冒了出來。但我們也發(fā)現(xiàn)，這些僅為比賽而設(shè)計(jì)的機(jī)器人主板的種種不足。如，涂郁瀟穎同學(xué)想做一款水質(zhì)監(jiān)測機(jī)器人，這需要將傳感器的信息無線傳輸給電腦，再保存到數(shù)據(jù)庫里，經(jīng)過分析后以Web形式展示。但機(jī)器人主板與電腦間的通訊卻很麻煩。因?yàn)楸荣惒恍枰瑢Ｓ玫臋C(jī)器人主板往往去除了串口通訊的功能。

無助中想起王盛業(yè)同學(xué)（他擅長設(shè)計(jì)板子）曾經(jīng)推薦過的開源機(jī)器人控制器Arduino。從介紹看，Arduino的串口通訊很方便。我買來測試，結(jié)果欣喜地發(fā)現(xiàn)：Arduino在機(jī)器人與電腦間的通訊上做得特別好，直接用print語句就能將數(shù)據(jù)傳送到電腦。更意外的是，網(wǎng)絡(luò)上有很多Arduino的模塊，如藍(lán)牙、zigbee等。于是，涂郁瀟穎的水質(zhì)監(jiān)測機(jī)器人就基于Arduino和zigbee協(xié)議去設(shè)計(jì)，并在后來獲得了浙江省研究性學(xué)習(xí)評比一等獎(jiǎng)。

既然能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與電腦通訊，那么能不能通過電腦控制機(jī)器人，或者通過電腦編程控制外圍的設(shè)備呢？利用電機(jī)和繼電器，不就可以讓學(xué)生體驗(yàn)物聯(lián)網(wǎng)、智能家居方面的技術(shù)了嗎？一時(shí)間我和學(xué)生“腦洞大開”，不再關(guān)注機(jī)器人比賽，而是一心一意去研究如何使用電腦的并口和串口對外圍設(shè)備進(jìn)行編程，如何讓電腦和Arduino互動(dòng)了。

從科技創(chuàng)新大賽到STEM教育

在2010年上海市舉辦的世博會(huì)上，那些光怪陸離的互動(dòng)媒體作品吸引了我們的目光。這些作品的核心是傳感器技術(shù)和控制技術(shù)。我和學(xué)生認(rèn)為，運(yùn)用Arduino完全可以搭建出類似的模型。于是，我開發(fā)了一門“互動(dòng)媒體技術(shù)”校本課程，嘗試用Processing、Flash、VB等程序和Arduino互動(dòng)。遺憾的是，Arduino雖好，卻沒有圖形化的編程界面，技術(shù)門檻較高。如果學(xué)生不具備一定的編程基礎(chǔ)，很難實(shí)現(xiàn)他們的創(chuàng)意。校本課程只有18個(gè)課時(shí)，剛剛為學(xué)生打好編程基礎(chǔ)，課程就要結(jié)束了，根本沒有時(shí)間讓學(xué)生在課堂上完成互動(dòng)作品的制作。

這種困境一直持續(xù)到我發(fā)現(xiàn)了Scratch。Scratch支持傳感器板和樂高WeDo系列產(chǎn)品，學(xué)生只需拖曳圖標(biāo)，就可以獲取外部傳感器的信息，并能控制外圍設(shè)備。在教育部教育儀器研究所王玥林老師和上海創(chuàng)客李大維的幫助下，我成功實(shí)現(xiàn)了用Arduino來模擬Scratch的傳感器板，還找到了Scratch的一款修改版本S4A。這樣，只要配合我和學(xué)生設(shè)計(jì)的繼電器插座，在課堂上就可以做智能家居的實(shí)驗(yàn)了。

在尋找關(guān)于Arduino和Scratch的資源過程中，一個(gè)新的教育名詞STEM引起了我的關(guān)注，并和國內(nèi)研究它的教師取得了聯(lián)系，如吳向東、吳俊杰等。于是2011年秋，我和吳俊杰、管雪沨、武健、柳棟等志同道合的老師在杭州西湖相聚。在這個(gè)小型聚會(huì)上，吳俊杰展示了STEM教學(xué)案例，我也介紹了幾個(gè)S4A學(xué)生作品。大家都對這種軟硬件結(jié)合的課程產(chǎn)生了莫大的興趣。回來后，我以S4A為平臺重新開發(fā)“互動(dòng)媒體技術(shù)”課程，將培養(yǎng)目標(biāo)落在STEM素養(yǎng)上，引導(dǎo)學(xué)生把新奇創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，開始從研究有用的技術(shù)轉(zhuǎn)向研究有趣的技術(shù)。相對于智能機(jī)器人，互動(dòng)媒體技術(shù)側(cè)重于通訊和媒體展示，不僅適合具有科技特長的學(xué)生，也適合在藝術(shù)上有特長的學(xué)生學(xué)習(xí)。

這一年，我開始負(fù)責(zé)學(xué)校選修課程的建設(shè)工作，于是我有意識地引導(dǎo)其他學(xué)科老師開設(shè)跨學(xué)科的課程。如物理老師開設(shè)“基于傳感器的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)”，化學(xué)老師開設(shè)“科學(xué)視頻拍攝”等。好幾門課程和我的“互動(dòng)媒體技術(shù)”課程一樣，先后入選省級網(wǎng)絡(luò)選修課程，并評為浙江省精品課程。

從STEM教育到創(chuàng)客教育

STEM如同一扇新推開的窗戶，讓陷入信息技術(shù)教學(xué)困境的老師找到一絲亮光。但是，一線老師開發(fā)基于STEM理念的課程是困難的，幾乎無從入手。2012年暑假，吳俊杰赴美國參加MIT的Scratch教育大會(huì)，回來后，通過貓友匯組織了一次小型會(huì)議。活動(dòng)得到了教育部教育儀器研究所梁森山和中國教育學(xué)會(huì)中小學(xué)信息技術(shù)教育專業(yè)委員會(huì)陳美玲老師的支持。我們針對Scratch、S4A和Arduino進(jìn)行了討論。那天，我們還邀請了DFRobot的知名創(chuàng)客程晨。自從接觸了STEM，我們就自然而然地和國內(nèi)的創(chuàng)客們建立了密切的聯(lián)系。我們都認(rèn)為，創(chuàng)客和STEM之間有密切的關(guān)系，創(chuàng)客們玩的各種有趣的項(xiàng)目，就是典型的STEM項(xiàng)目。有趣的是，此時(shí)大洋彼岸，奧巴馬政府也在做同樣的工作。

隔年，吳俊杰發(fā)表文章《創(chuàng)客教育：開創(chuàng)教育新路》（《中小學(xué)信息技術(shù)教育》雜志2013年第4期），第一次提出“創(chuàng)客教育”一詞，并認(rèn)為在“中小學(xué)中開展創(chuàng)客教育，開創(chuàng)教育新路應(yīng)成為政府大力推動(dòng)的一項(xiàng)教育行動(dòng)”，引起了國內(nèi)同行對創(chuàng)客教育的關(guān)注。受此影響，我們在商討2013年8月溫州中學(xué)舉辦的“第一屆中小學(xué)STEAM教育創(chuàng)新論壇”時(shí)，曾提出過“少年創(chuàng)客教育研討會(huì)”或“未來創(chuàng)客教育研討會(huì)”的名稱，但覺得要向公眾介紹“創(chuàng)客”一詞太復(fù)雜，最終放棄了。

雖然沒有用“創(chuàng)客”一詞，這屆論壇還是吸引了國內(nèi)好多知名創(chuàng)客參加，有新車間的李大維，DFRobot的葉琛和程晨，MakeBlock的王建軍，奧松機(jī)器人的于欣龍以及北京創(chuàng)客空間的發(fā)起人肖文鵬等。如果說創(chuàng)客和教育的結(jié)緣，溫州舉辦的這屆論壇無疑是具有紀(jì)念意義的。在論壇上，我做了“創(chuàng)客文化和創(chuàng)新教育”的主題發(fā)言，分析了創(chuàng)客文化對創(chuàng)新教育的啟示，對“教育創(chuàng)客”名詞進(jìn)行了具體介紹，并且接受李大維的建議，把學(xué)校的科技制作社活動(dòng)場地開放出來，掛牌為“溫州中學(xué)創(chuàng)客空間”。

創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)就是教育，是面向所有人的教育，創(chuàng)客和教育者之間有著密不可分的關(guān)系。創(chuàng)客關(guān)注造物，崇尚造物，這正好是當(dāng)前教育的最大短板。2013年10月的上海創(chuàng)客嘉年華活動(dòng)，我和吳俊杰、管雪沨、李夢軍做了主題為“創(chuàng)客文化和STEM教育”的演講，介紹中小學(xué)的STEM教育，并呼吁更多的創(chuàng)客關(guān)注教育，為中小學(xué)提供造物資源，首次在民間的創(chuàng)客盛會(huì)上發(fā)出教育者的聲音。2014年4月，我和吳俊杰在全國最大的創(chuàng)客盛會(huì)——深圳制匯節(jié)的“創(chuàng)客和教育”論壇上做了主題演講“創(chuàng)客教育，醞釀一場新的邊緣革命”。在來自國際的20個(gè)專題演講中，僅我們兩人是國內(nèi)代表，用中文演講。我們提出創(chuàng)客教育將帶來一場革命，這場革命從邊緣學(xué)科開始，更容易取得成功。這一提法讓國內(nèi)創(chuàng)客圈頗為振奮，當(dāng)時(shí)各家媒體的報(bào)道中，很多直接選擇了我們的演講題目作為標(biāo)題。“創(chuàng)客教育”一詞開始為公眾接受，并頻繁出現(xiàn)在各大媒體網(wǎng)站上。

創(chuàng)客教育的進(jìn)一步發(fā)展

“創(chuàng)客教育”一詞雖然已經(jīng)在各媒體出現(xiàn)，也很快被圈內(nèi)從事Scratch教學(xué)的教師所接受，但是愿意去研究硬件的教師卻非常少。我們開始思考如何加快Arduino的普及，以及如何為中小學(xué)老師提供創(chuàng)客教育課程。吳俊杰提出開源課程的想法，但是教師們公開的往往是零星的課程資源，不能形成體系。

2014年2月，南京師范大學(xué)鐘柏昌博士派了三位研究生到我校做關(guān)于Arduino的國家級課題的研究。在DFRobot的支持下，我和研究生們設(shè)計(jì)了一套教學(xué)器材，編寫了教材，開了一門“Arduino創(chuàng)意機(jī)器人”課程。通過ArduBlock的作者何琪辰，我們也優(yōu)化ArduBlock并推出教育版。我們在教學(xué)中逐步優(yōu)化教材和器材，拍攝了一系列微課，整理出相對完整的課程資源，并決定采用CC協(xié)議，完全開源這一課程，甚至聲明不保留任何版權(quán)，作為國內(nèi)開源課程的范例。

我一直認(rèn)為，創(chuàng)客教育的最大特點(diǎn)就是開源、可復(fù)制，所以溫州中學(xué)的創(chuàng)客空間就一直很簡陋，不加修飾。2014年學(xué)期初，溫州實(shí)驗(yàn)中學(xué)希望開展創(chuàng)客教育，建創(chuàng)客空間，只是苦于沒有師資也沒有經(jīng)驗(yàn)。我們開始整理創(chuàng)客空間的建設(shè)方案，并且讓兩位研究生去溫州實(shí)驗(yàn)中學(xué)兼課，同時(shí)培訓(xùn)學(xué)校教師。很快，溫州其他學(xué)校也開始復(fù)制課程了，如樂清中學(xué)和昆陽二小等。下半年，北京師范大學(xué)又派了兩位科學(xué)教育的研究生來實(shí)習(xí)，更多的課程在開發(fā)研究中，如App Inventor、Blockly等，還建立了QQ群專門解答各類問題。11月，溫州電教館在溫州實(shí)驗(yàn)中學(xué)成功舉辦了全市首屆青少年創(chuàng)客文化節(jié)，成立了國內(nèi)第一個(gè)市級的創(chuàng)客教育協(xié)會(huì)。

同年4月，“第二屆中小學(xué)STEAM教育創(chuàng)新論壇”在常州舉辦。這屆論壇吸引了23個(gè)省市的老師參加，并邀請了臺灣的許惠美和蔡凱如老師做分享，在線直播用戶超過1000人，還驚動(dòng)了CCTV。隨后的6月，在清華大學(xué)舉辦的“中美創(chuàng)客大賽”的“創(chuàng)客與教育”論壇邀請我和吳俊杰演講。我們選擇了“柔軟地改變教育”這一主題。我們希望有更多的人關(guān)注創(chuàng)客教育。雖然當(dāng)前教育存在種種問題，但是不要抱怨，大家都去改變這一現(xiàn)狀，創(chuàng)客教育是很好的切入點(diǎn)。這一觀點(diǎn)得到聽眾的認(rèn)同，《中國教育報(bào)》以《創(chuàng)客：柔軟地改變教育》為標(biāo)題，整版報(bào)道了這場論壇。

11月，上海創(chuàng)客嘉年華活動(dòng)邀請我籌劃創(chuàng)客教育論壇。我作為主持人，邀請吳俊杰、管雪沨，還有上海師范大學(xué)的黎加厚教授等演講。論壇的主題是“迎接創(chuàng)客教育的引爆點(diǎn)”，因?yàn)槲覀兌茧[約預(yù)感到，創(chuàng)客教育已經(jīng)到了爆發(fā)的臨界點(diǎn)。12月，《中國教育報(bào)》以《溫州：創(chuàng)客空間里的夢想時(shí)光》為題整版報(bào)道了溫州的創(chuàng)客教育。沒過多久，韓國媒體《中央日報(bào)》轉(zhuǎn)載這一報(bào)道，并指出溫州的創(chuàng)客教育值得效仿。這一報(bào)道再被參考消息的官網(wǎng)轉(zhuǎn)載回來，引起國內(nèi)眾多媒體的關(guān)注。

結(jié) 語

2015年3月，政府工作報(bào)告中提出“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”。5月，全國青少年創(chuàng)客教育聯(lián)盟在溫州成立。一時(shí)間，各種創(chuàng)客教育團(tuán)隊(duì)紛紛冒出，各地的創(chuàng)客教育聯(lián)盟也紛紛成立。我們既欣喜，也擔(dān)憂。畢竟創(chuàng)客教育不等于科技創(chuàng)新教育，不等于機(jī)器人教育，也不等于STEM教育，更不等同于創(chuàng)業(yè)教育。要不，我們這些草根何苦為改變國內(nèi)教育現(xiàn)狀而這樣一路求索？回顧自己的經(jīng)歷，如果說從機(jī)器人教育到STEM，僅僅是為了拓展機(jī)器人的教育目標(biāo)，而從STEM到創(chuàng)客教育，則是我真正體會(huì)到讓學(xué)生愛上造物，在造物中學(xué)習(xí)，在造物中研究，比什么都重要。

創(chuàng)客教育怎么開展？創(chuàng)客教育關(guān)注“創(chuàng)”還是“造”？創(chuàng)客教育和勞技、手工課是什么關(guān)系？這些問題都是很多初涉創(chuàng)客教育的教師經(jīng)常問的。我想，隨著創(chuàng)客教育越來越受重視，如祝智庭、黎加厚、黃榮懷、羅星凱、余勝泉等專家學(xué)者的介入研究，這些問題最終能得到很好的解決。還等什么，拿出創(chuàng)客精神來，先去做吧。