創客教育背景下的創意設計課程實施

王奇偉+朱亞萍++陳蕾蕾

隨著創客教育在中國的火爆開展，各種新興技術和開源硬件等層出不窮，許多學校也引入了相關學習內容。但這些技術本身不會給學生和教學帶來直接的、深層次的改變，一些學校關注技術的使用，忽略了科學的教學設計和基礎性知識的融合。如何將這些元素巧妙而又科學地結合起來，創客式教學顯得尤為重要。本文結合3D打印技術和開源硬件傳感器等討論初中拓展性課程的開發。

創客教育和創客式教學

1.創客教育

“創客運動”（Maker Movement）是美國近年興起的鼓勵人們利用身邊各種材料及計算機相關設備、程序及其他技術性資源（比如互聯網上的開源軟件），通過自己動手或與他人合作創造出獨創性產品的一種行動，而創客教育也是基于此發展而來的。在這個意義上，創客教育主要是指，通過鼓勵學生進行創造，在創造過程中有效地使用數字化工具（包括開源硬件、3D打印機、計算機、小型車床、激光切割機等），培養學生動手實踐的能力，讓學生在發現問題、探索問題、解決問題中將自己的想法作品化，并使其具備獨立的創造思維與解決問題的綜合能力的一種教育方式。

2.創客式教學

如今所倡導的創客教育更多的是以數字化工具為基礎，創客更集中體現在數字化創客上，利用各種車床、開源硬件等，但是創客教育的核心是創造和生產，所以筆者認為：創客是指那些從自己的設計出發制作東西的人。創客式教學不能局限于數字化工具的使用，更主要的是綜合運用多種工具，為了解決某個問題而設計作品。比如在制作過程中，能用一些簡單的材料（如小燈泡、電池、電線、瓦楞紙、超輕粘土、鋼絲等廢舊材料）創造產品或者改造產品。這些都屬于創客式教育，這樣的教學則屬于創客式教學。

基于3D打印的

創客式教學設計

1.教學目標

精心設計的創客項目是創客教育的載體，創客式教學設計在不同的階段往往需要不同的教學目標與教學策略。在準備階段，教師的核心任務就是提出一個問題，啟發學生思路，激發學生的創造興趣。讓學生學會提問，學會搜集資料和提出假設；在設計階段，教師應著重培養學生的設計思維、學會全方位思考，設計解決方案，讓學生更加了解探究所應經歷的過程；在“造物”階段，教師要注重引導學生團隊合作和充分利用各種資源、電子元器件、環保舊物；在最后的整合反饋階段，教師應教會學生如何交流與反思，迭代實驗完善自己的作品。

2.教學過程

這里以《3D打印制作感應風扇》為例，介紹創客式教學的教學設計。這個教學單元的任務是引導學生發現生活中的風扇經常忘記關閉這個實際問題，并通過現有的資源與設備來解決。整個單元的重點在于讓各個學習小組能夠了解并掌握探究解決問題的過程與思維方法，并制作出實物。整個教學過程如圖1所示。

在此基礎上，詳細的教學設計如圖2所示。

其中頭腦風暴環節，學生先全班進行頭腦風暴，思考問題和解決辦法，再進行小組內的頭腦風暴。教師引導學生從多個角度思考解決問題的方法，最終確定最優的解決方法。在3D建模設計階段，教師通過問題方式引導學生綜合運用多學科知識進行設計，什么形狀結構穩定？什么樣式美觀好看？怎么建模制作最省材料等等。在最后的評價交流環節，需要引導學生學會如何建立多維度的評價標準，從實用性、美觀性及環保性等多個維度來評價自己的作品。

3.教學策略

（1）倡導擺弄式學習

擺弄（Tinkering）是一種重視探究和動手體驗的工作風格和學習方式。它不同于有條理的規劃，允許學生“以玩耍、探究、迭代的方式投入到問題或項目中”，研究新方案。不斷擺弄和調試軟硬件，一方面解決硬件電路搭建、機械裝置裝配方面的困境，另一方面查找軟件開發、程序設計方面的問題，才能達到預定目標或滿足檢驗假設的需求。這樣的學習模式是允許學生出錯的，并通過實踐讓學生自查“漏洞”，促進學生的迭代反思。

（2）倡導廢舊材料再利用

倡導廢舊材料的再利用，主要是可以培養學生的環保意識和創新意識：將廢舊資源重新利用，進行二次創作和改造使用。比如，本次課程中風扇扇葉是用舊光碟改造而成的，既提高了學生的動手能力，也促進了學生思考同一物品的不同用途，發展創新思維。

（3）以解決問題為出發點

問題解決是指創造性地應用綜合性知識和方法解決實際問題的過程。在創客式教學中突出強調培養學生解決實際問題的能力，比如本次課程中感應風扇的來源就是為了解決生活中的實際問題：人們離開房間時忘記關掉風扇怎么辦？

（4）小組合作探究、跨學科綜合

創客式教學活動主要是以小組為單位進行合作探究學習，學生之間頭腦風暴，會培養學生的協作能力，同時主要以工程技術、物理電子等為核心，所以需要學生跨學科學習。比如，感應風扇的核心原理是紅外線感應器，但是又涉及3D建模、藝術美化等，所以需要學生有跨學科意識并能合作完成。

（5）強調真實作品輸出，迭代改進

創客教育主要是將創意創造出來，需要學生制作出真實的事物，將天馬行空的想法實現出來；并且可以根據自己的設計過程總結經驗，找出現存問題，進行迭代改進。在制作感應風扇的過程中，感應器模塊設計有相反的邏輯：碰到障礙物停止，沒有障礙物打開電源驅動馬達。學生通過迭代改進，完善作品。

總結與反思

對學生而言，創客式教學激發自主探究興趣。在創客教育中，教學的中心已經從教師轉換到學生。創客教育鼓勵創新意識和團隊精神，也提倡松散自由的學習空間。在這種環境下，學生的潛力得到發揮，每一個人都可以根據情景提出不同的解決問題的思路，并按照自己的設計思路進行探究制作。

對教師而言，從關注知識講授轉向關注學生思維能力提升。在傳統教學中，教師比較關注學生知識的獲取、要點的掌握。但在創客式教學中，沒有非對即錯的“題目”和“答案”，每一位學生都有自己獨到的見解和解決問題的方法。教師不再機械地教授知識，而是變成了課堂的設計者和組織者，更加關注學生的思維過程和解決問題的能力。

從應用而言，項目探究性學習提高了學生的綜合素養。項目探究性學習是創客式教學法的一個重要應用，學生通過一個項目從提出問題到解決問題，過程中利用多種學科知識，采用團隊頭腦風暴、小組協作學習等形式，充分鍛煉了學生的綜合素質。

創客源于草根，但是創客教育已經走進校園，融入課堂，其核心是培養學生的自主探究解決問題的能力、設計思維和動手制作能力。創客教育鼓勵創造與創新，中學信息技術課程在創客式教學下，要適當引導學生利用新興技術來思考問題、設計方案、制作成品，嘗試和新興科學技術相結合，開展跨學科的綜合實踐探究課程，培養學生創新意識，提高學生的創新能力。