“互聯網+”背景下中小學創客教育模式應用研究

賈金元+武小龍

摘要：創客教育作為一種新型的教育形態，已成為學術界研究的熱點。以培養創客精神為導向的創客教育為我國中小學教育的創新提供了新的契機。本文探討了“互聯網+”背景下的創客和創客教育，分析了國內外目前中小學創客教育發展的現狀，提出了在國內中小學創客課程活動開展的流程和創客教育模式的應用模型，并對目前的創客教育模式提出了建議及思考。

關鍵詞：互聯網+；中小學；創客教育

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2016）22-0068-03

“互聯網+”是一種創新驅動發展的方式，在“互聯網+”時代，技術與教育全面融合，成為人類表達自身智慧的重要內容。[1]如何利用互聯網平臺和計算機技術（云計算、物聯網、大數據、3D打印等），促進創新型人才的培養，支持創新型國家建設，已成為提高國家全球競爭力的關鍵。因此，開展“互聯網+”背景下的中小學創客教育的模式研究受到教育者的重視與認同。

筆者認為，創客教育是一種基于技術創新基礎上的教育方式，目的在于將學習者培養成具有創客精神和創新實踐能力的人。創客教育融合了項目教學法、做中學等教學思想，這些教學模式都以學生為中心，豐富了創新教育的內涵。基于創客教育的理念，筆者構建了創客教育的實踐框架（如圖1）。

“互聯網+”模式下創客教育模式的應用模型

1.創客課程開展的流程

中小學創客教育活動的開展，可以從目標設計、過程設計、活動開展、評價反饋四個環節入手，形成活動主題鮮明、過程設計科學合理的教學活動。同時，在開展過程中要充分利用3D打印機、開源硬件、各種信息資源、認知工具等，并根據活動任務與活動流程的實際需求開展活動，形成良好的反饋評價系統。目前，很多中小學都已經開展了一系列成功的課程案例，如北京景山學校的吳俊杰老師開發的“人工智能”和“Scratch編程”課程。[2]

通過實踐與總結，筆者也開發了“機器人競賽與搭建”“3D創新與設計”等課程，下頁圖2為創客教育課程開展的模型。

2.“互聯網+”模式下創客教育模式的應用模型

基于“互聯網+”模式下的創客教育，要建立課程資源共享平臺。在教學過程中，教師要積極地引導學生在探究中掌握科學的信息檢索方法，并掌握學生富有好奇心和創造力的天性，科學地將創客理念融入教學，下頁圖3為中小學創客教育模式模型。

創客教育模式發展的若干路徑

創客教育的發展依賴于現代科技和教育制度的保障，依賴于創客教育模式的應用及推廣，也依賴于人的信息化素養和ICT應用能力的提升。結合現階段技術水平及其應用能力，筆者提出以下創客教育發展的若干途徑。

1.以學齡特征和學生的認知發展水平為導向，建設創客教育課程體系

在中小學開展創客教育應以STEAM課程為基礎，結合機器人教學、3D打印教學，采取基于項目的合作學習與探究，立足解決現實問題和真實問題，鼓勵學生將自己的創意和想法變成作品，讓他們在這個過程中感受成就和快樂，形成獨立思考和創新的精神。根據年級的不同，學習內容也相應地分為多個課程，從最初的激光切割、三維打印、編程到自主探究、參加相關比賽，學生不僅能夠學習技能，掌握技術，還能夠開拓知識面。例如，2016年，筆者有幸帶領學生參加了FTC機器人挑戰賽，此次比賽的主題為FIRST救援團，這不僅要求學生能夠制造出機器人小車，還要清理場地上的障礙物并攀登懸崖解救登山者，該項目的難度較高，涉及到計算機編程、物理、電路知識等，還要求學生通過學習和討論，根據任務安裝程序軟件，設計比賽方案，構建3D建模圖，最后通過工程筆記記錄機器人從設計到搭建的全過程。在搭建的過程中，對底盤、機械臂、舵機的設計，學生不僅要了解MATRIX器材的具體型號、搭建技巧和方法，還要懂得馬達、傳感器等電子元件的性能等。另外，賽前還要對評委的提問進行現場解答。這對學生的隨機應變能力和團隊精神都有較高的要求。因此，在日常的學習過程中，教師對學生展開的相應知識輔導和建立課程體系就顯得尤為重要。

2.以做中學為教學主要方式，培養自主與合作學習能力

杜威的“做中學”的基本教育原則是：課程的架構以學生活動為中心，以直接經驗的獲得為核心，創設情境化的教學環境，引導學生通過觀察、實驗、探究、游戲的方式展開學習。創客教育中的學習活動是一個相對復雜的過程，最為突出的就是跨學科的知識融合。學生在解決問題的過程中，涉及到的知識大多是需要查閱大量文獻資料、尋求各種幫助，并通過自學和協作才能完成的。例如，在3D課程教學中，教師可以充分利用做中學教學方式，利用3D打印進行建模，設計并打印機器人及各類零部件，把學生的想象轉換為現實作品，在構建可視化的三維模型繪制中，學生就自然完成了創造者的蛻變。

3.組建校企等多方戰略合作聯盟，充分調動學生參與的熱情及參與度

第四次工業革命催生了一大批技術先進、產品豐富、服務到位的高科技企業。企業參與到學校創客教育活動中是保證創客教育活力和可持續發展的必要條件。同時，組建校企戰略合作，充分利用慕課、翻轉課堂等教學模式，能夠有效地打破傳統課堂，以及學校和區域之間固有的堡壘。因此，教師要以創新創業引導式教育為合作目標，與企業共同為學生提供一體化的、創新創業引導式的教育，并將有創新創意興趣的學生以興趣式觀摩學習的方式鏈接到創業孵化平臺，激發學生的創客思維。以筆者帶領學生開發的自動掃地車為例，項目具有掃地和自動避障功能，用于家庭地磚地面和地板地面的清潔，車體內的紅外傳感器可以判斷前方是否有障礙物，當傳感器接收到障礙物信號時把信號傳給單片機，由單片機控制車輪的轉速和轉向，使小車自動躲避障礙物，重要的是還要聯合企業，進行推廣和生產，從而激發學生的創造興趣。

4.培育學校創客師資團隊，推動創新人才培養模式和教育體制的改革

創客教育強調“以學生為中心”，但教師的指導作用不容忽視，創客指導教師最好是計算機或者電子工程專業畢業的，熟悉電路和程序。例如，筆者開發的創客資源庫，就匯集了網站開發、程序設計等多種資源，Arduino普及了用c++開發嵌入式軟件，c++面向對象的特性等。另外，創客教育對教師的專業素養要求很高，教師不僅要轉變教學觀念，對不同學科要有一定的了解，而且要在教學中能夠承擔更加多樣的角色。

目前，創客教育方興未艾，尚未形成燎原之勢。中小學的創客教育基本上由感興趣的一線教師兼任，創建高水平學校教師團隊成為突破中小學創客教育發展瓶頸的關鍵。因此，教師可以在開始時選擇Scratch、App Inventor、DFRobot等多種可視化軟件供學生選修，這些課程不僅可以訓練學生的計算思維能力，也可以鍛煉學生的創客思維。同時，作為創客教育的首選，開源硬件是重要的推薦工具，Arduino是為實現創意、設想，可自主設計的智能控制器，雖然是以硬件為載體，玩的卻是創意和分享。在創客教育中，學生變為知識的創作者，學校轉變成知識傳授的中心實踐場所，而教師則是創客教育的主要推動者。

結束語

我國中小學教育面臨著完成產業轉型，提高國際競爭力的巨大挑戰。[3]“互聯網+教育”時代，技術正催生教育理念、教育模式、學習行為、認知方式、學習模式等方面的變革。作為一項新興事物，從國家課程、地方政策到校本課程，中小學創客教育還沒有形成既定的教育形式，缺乏完整、成熟的課程和應用實踐。已開始創客課程的學校，在教法、學法及采用的硬件設備類型等方面雖然不盡相同，但學校應力爭為創客教育提供平臺支持，把創客教育滲透到各個學科，實現創客教育與學科教育的自然融合，維護學生個性，啟發學生獨立思考，用批判性思維開展創客項目研究，只有這樣，才能促進學校創客教育的可持續發展。

參考文獻：

[1]王娟，吳永和.“互聯網+”時代STEAM 教育應用的反思[J].遠程教育雜志，2016（2）.

[2]柳棟，吳俊杰，謝作如，等.STEM、STEAM與可能的實踐路線[J].中小學信息技術教育，2013（6）.

[3]楊亞平.美國、德國與日本中小學STEM教育比較研究[J].外國中小學教育，2015（8）.

本文系甘肅省教育科學“十三五”規劃2016年度重點課題“創客教育背景下高中信息技術教學的創新探索與研究”（課題批準號：GS〔2016〕GHBZ096）階段性成果。