創客教育課程設計與應用

吳永和　劉曉丹　仲嬌嬌　李彤彤

摘要：在“大眾創業，萬眾創新”的社會背景下，全國掀起了創新創業的浪潮。高校作為培養創新創業主力軍的重要場所，創新教學改革勢在必行。創客運動與創客空間的發展啟發著創新人才培養模式的革新。創客教育成為了高校教學實踐發展的變革方向。在綜合分析國內外創客教育文獻的基礎上，從學、做、創三個層面以及教學分析、教學活動設計、教學評價設計三個階段，構建出以“學做創”為導向的高校創客教育課程設計模式。學生由跨學科師資隊伍指導，在O2O學習空間中，通過研討式、基于項目、體驗為主的三類學習活動，以認知學徒制的方式學習實踐融合學做創的跨學科跨領域的內容，解決面向真實情境的問題，培養其高階思維能力。根據模式中不同類別學習活動的特點進行評價設計，從而合理地反映學生的知識、技能、協作能力及創造力等方面的習得情況，進一步通過模式實踐及效果調查驗證了教學模式的有效性。

關鍵詞：創客教育；課程設計；創新能力；學做創模式；O2O學習空間模式；科創教育

中圖分類號：G423.07 文獻標識碼：A 文章編號：1009-5195（2017）01-0088-07 doi10.3969/j.issn.1009-5195.2017.01.011

一、研究背景

越來越多的高校學生走向創業，也推動了高校對學生創新創業教育改革的實踐探索。目前高校在開展創新人才培養方面，存在課程結構過于老化、教學內容脫離社會實踐、跨學科交流與合作存在很大的障礙等問題，這些問題在一定程度上制約了高校學生創新創業能力的發展，因此探索高校創新教學改革勢在必行。

國內的創客教育發展起步較晚。通過中國知網以“創客”和“教育”為主題搜索文獻結果如圖1所示。可見，從2015年開始，越來越多的學者開始關注創客教育。

國外創客教育研究通過Springer和ScienceDirect兩個數據庫，分別使用“Maker Education”、“MakerSpace”、“Maker Movement”、“Maker”等關鍵詞進行檢索，篩選出與創客教育相關的文獻36篇。

綜合分析國內外文獻發現，創客教育研究從起初的理論研究發展到理論與實踐的探究階段，關于高校的創客教育實踐探索較少，尚未從課程設計角度進行理論與實踐的探索。課程設計作為開展教育活動的重要前提，對教學實踐具有重要的指導意義。因此，本文從課程設計的角度對創客教育的理論與實踐進行研究。

二、以“學做創”為導向的高校創客教育課 程設計

1.設計思路

高校開展創客教育教學實踐需從教學目標、師資隊伍、教學內容、教學活動和評價機制進行重新思考和定位（楊現民等，2015）。創客教育的課程設計理論基礎是杜威“做中學”理論與創客運動所蘊含的“從創造中學習”理念的融合。祝智庭結合杜威的“做中學”理論與21世紀創新型人才培養目標，提出創客教育的課程結構應該包括：學才、習才、和創才（祝智庭，2015）。基于此，對“學”、“做”、“創”三者間的關系進一步分析發現，“學”是“做”的理論基礎，“做”是“學”的理論深化；“做”是“創”的實踐基礎，“創”是“做”的實踐深化；“學”與“做”的相互聯系是“做中學”的體現。

創客教育是“做中學”理論的發展和延伸，因創客強調創造、創新活動，從而深化了創客教育從創造中學的活動理念。基于此，本研究構建了融合“學”、“做”、“創”三種行為活動的混合式教學實踐，從學習目標、學習內容、師資隊伍、學習空間、學習活動和教學評價等方面進行設計（具體見圖2），并從教學分析、教學活動設計和教學評價設計三個階段詳細闡述了以“學做創”為導向的高校創客教育課程設計模式。

2.高校創客教育的教學分析

高校創客教育以培養學生的高階思維能力為目標，融合了“學”、“做”、“創”三種活動的跨學科內容。因此，學習空間應該是融合學習和動手實踐的O2O學習空間，師資隊伍也應該突破學科壁障，由跨專業、跨領域的導師擔任。

（1）培養高階思維能力的學習目標

高階思維能力是指發生在較高認知水平上的活動和行為。布魯姆在教育目標分類中將學習目標分類中的分析、評價、創造歸類為高階思維能力（Churches，2009）。依據相關研究，本文將創客教育中的高階思維能力界定為溝通交流能力、協作能力、問題解決能力和動手實踐能力，并以此為出發點進行學習內容和學習活動的設計與評價。

（2）融合學、做、創的學習內容

以培養高階思維能力為導向、并結合創客活動特點的創客教育學習內容開發，應以跨學科、重實踐、面向真實情境的問題解決為主，并結合相關專業特點。本文大致將內容分為結合創客特點的相關專業知識，以3D打印為主的數字制造技術，以Arduino等開源硬件為主的人工智能、機器人技術，以及綜合項目實踐創新四部分。

（3）O2O學習空間

創客空間是結合學習者“學”和“做”兩類活動的重要場所，具有開放、共享、創新、實踐的特點。團隊通過融合創客空間及“學”、“做”、“創”學習活動的特點來設計創客教育的O2O學習空間并將其分為線上學習空間和線下學習空間。

第一，線下學習空間

線下學習空間依托校內外實地構建，各個子空間的基礎設施和功能如表1所示。

第二，線上學習空間

線上學習空間依托網絡構建，能方便學生之間、學生與教師之間進行溝通交流，并記錄學生的學習過程。研究團隊通過整合網絡空間中的學習平臺、交流平臺、分享平臺，建構出創客教育網絡學習空間結構，各平臺的功能及常見形式如表2所示。

創客教育為了彌補學生面臨真實情境時理論與實踐缺乏聯系的弊端，更傾向于把師生關系轉變為學徒和師傅的關系。與傳統師徒制相比，在創客教育所依據的認知學徒制中，學徒并不僅關注技能的習得，還需在面對復雜問題情景時，能夠結合自身的概念性和事實性知識對問題進行深刻地理解和剖析，從而產生創造性的解決方案。因此在創客教育中，教師不但要為學生做好示范、進行輔導、提供腳手架，更要引導學生表達自己的想法、反思自己的學習行為、探索解決問題的模型（R.基思·索耶，2010）。

創客教育是跨學科、多領域融合的綜合知識和技能習得的一種教育，相應地，應該由學校不同學科的教師和企業專家組成導師團隊，由其對學生進行跨學科、創新性思維、動手實踐和創新創業全方位的培養（楊建新等，2015）。依據Hartnell-Young對技術支撐的實踐共同體中教師角色的四種定位：學習環境的設計者、人員和資源的管理者、學生學習的協調者、實踐技能的提升者（Hartnell-Young，2006），結合創客教育的特點，將O2O學習空間中教師與學生的角色進行分解，如表3所示。

在進行學習活動設計時，應根據學、做、創各個階段的特點選擇合適的教學內容及活動。“學”、“做”、“創”三種學習活動設計應體現逐漸遞進的過程，可逐漸增加活動的復雜性，再逐漸增加活動的多樣性，以此達到學生在掌握知識的同時其相應的能力得到鍛煉。圖3闡述了高校創客教育課堂三種學習活動在學生“學”、“做”和“創”三個方面逐漸提升的過程。

（1）研討式的學習活動設計

作為近年來高校教育改革的主要教育教學模式之一，研討式教學活動改變了傳統課堂上教師單一地作為知識傳授者的角色，教師成為學生主動學習知識的幫助者，從而大大促進了學生學習的主觀能動性。

在研討式教學活動中，教師作為學生學習的引導者，通過課堂討論和多次互動，引發學生思考。教師給定具有較大探討空間的問題，提供相應的學習工具與資源，引發學生探究的意識，啟發學生思維，進而評議互動，促使學生對問題觀點形成自己的見解。在研討式學習活動中，樹立學生積極參與的意識是關鍵，充分發揮學生的主體性則有助于激發學生的學習興趣，從而促使其主動地建構更多的知識（劉偉，2008）。圖4揭示了研討式學習活動的一般過程。

（2）基于項目的動手實踐活動設計

基于項目的學習方式讓學生置身于真實的問題情境中，在實踐中內化知識、掌握技能，并發展其項目意識和高階思維能力。

基于項目的“做”的學習活動設計，強調學生在實踐中學習知識和技能，通過解決實際問題過程中所進行的分析、綜合、判斷等培養學生的高階思維能力。一般的活動設計是在教師的引導下，學生圍繞某個主題，進行協作研究。基于項目的動手實踐活動流程如圖5所示，在學習過程中充分發揮學生的主體作用，教師作為活動的啟發者、引導者和幫助者來促進學習活動的開展。

（3）以體驗為主的創造性學習活動設計

以體驗為主的創造性學習活動是整個課程設計中最后也是最復雜的學習活動。它建立在研討式學習活動和基于項目的動手實踐學習活動基礎之上，并且是對前兩個活動的深化和提升。在教學實踐活動中，每一個學生以“創客”的身份體驗創客活動的一般過程。從自由組隊、頭腦風暴、提出創造性的解決方案，到原型設計、分享交流以及反思與改進，在此過程中達成發展認知、行為、情感的目標。學生在這樣的實踐活動中，基于相同的興趣自由組隊，組成實踐共同體。共同體中每一位成員都有自己擅長或者某一領域非常感興趣的點，在實踐過程中，他們相互學習，通過共同完成項目使得自己的個人專業技能和知識得到提升（Lave et al.，2014）。在進行創客教育教學活動設計中，學生通過體驗創客項目制作，創新能力、動手實踐能力、交流協作能力等高階思維能力得到提升，其活動的流程如圖6所示。

4.教學評價設計

創客教育的教學評價應結合過程性評價和結果性評價，充分體現培養高階思維能力的目標。相應地，對于“學”、“做”、“創”三種教學活動應設計不同的評價標準和具體要求。

研討式學習活動的評價設計，應該涵蓋對前期文獻搜集、整合、小組討論以及匯報與反思的整個過程的學習行為的評價。因此，應當結合學生在學習平臺上的發言頻率和內容深度以及小組匯報的成果進行評價，并且與學習活動的教學目標相匹配，逐一評價學生的學習結果。

基于項目的動手實踐的活動評價設計，應該重視學習過程中學生知識與技能的習得以及協作交流能力相關方面的評價。在成果展示過程中，結合自評、小組互評和教師評價三種形式，全面地評價“做”的實踐活動，體現培養高階思維能力的目標。

以體驗為主的創造性學習活動的評價設計，因其活動是體驗“創客”項目制作過程，可以參考創客項目的一般評價標準。馬丁內斯和斯代格總結了好的創客項目所需的8個要素：目標與相關性、充分的時間、復雜性、強度、合作、可獲取的材料、可分享和新穎性（Martinez & Stager，2015）。這些要素在創客教育課程的設計和開展中成為可參考的規范。評價還可參考一些創客比賽規則來設計創客項目的評價量表，在最終成果展示的過程中，可通過小組自評、互評和教師評價相結合的方式進行評價。

三、實踐與效果調查

1.實踐

本研究以華東師范大學教育技術學專業2015級研究生的 “創客教育與3D打印教育應用的研究”研討課程為實踐案例。該課程是華東師范大學2015級研究生開展的一門研討型和創造性項目制作的創新課程，同時也是高校課程改革的一次創新探索。該課程的主要目標是學生通過學習創客教育相關領域的知識和創客項目的體驗式的創做，提升學生動手實踐能力、創新能力、溝通交流和協作能力以及學術能力。課程內容分為“學”、“做”、“創”三個維度，教學內容包括創客教育領域相關理論研討、3D打印技術與3D建模技術、開源硬件技術、積木式開源硬件體驗與創業相關知識、創客夏令營中的老師和學生、3D打印的行業發展與教育應用，以及一個資深創客視角看創客活動等，其學習目標和能力培養的對應關系參見表4。

2.效果調查

本門課程的教學效果反饋是從學生對教學模式的滿意度和教學效果兩個方面進行問卷調查和訪談。研究從師資隊伍、教學活動、教學空間、教學目標、教學內容5個維度編制問卷和訪談提綱。通過問卷調查初步了解學生對課程教學模式的滿意度，進而通過訪談，從學生的小組協作能力、溝通能力、動手實踐能力、問題解決能力和興趣等幾個維度調查教學效果。分析問卷調查和訪談的數據得知，20位研究生均表示對由企業導師參與的該門課程非常滿意。

3.學習成果

本課程通過融合研討式的學習活動、基于項目的動手實踐活動和以體驗為主的創造性學習活動來促進學生高階思維能力的發展。課程開始后，學生自由組隊，形成了無人駕駛、智慧水杯、智慧底座和智能臺燈等4個小組，每組由5位同學組成，以小組為單位進行頭腦風暴、提出創造性的解決方案、原型設計、作品制作、分享交流以及反思與改進。成果示例見圖7。

在本課程的學習活動中，學生不僅創造出實物作品，還發表了相關論文（其中被2016屆全球華人計算機教育應用大會（GCCCE）錄用論文4篇，被2016先進學習技術國際會議（ICALT）錄用論文為1篇），提升了學習成效。

四、總結與展望

研究通過實踐研究及效果調查驗證了本文所構建的教學模式的有效性。從人才培養視角看，該課程作為華東師范大學教育技術學專業2015級研究生培養計劃中的新課程，一方面在國家雙創目標和任務下進行了積極教學改革創新的探索與實踐，另一方面落實了教育技術學專業的“文理工”一體化人才培養目標。從研究視角看，本文雖然對所提出的“學做創”課程設計模式進行了一定的理論和實踐探索，但是在理論深度和系統性方面還不夠。研究團隊需進一步探索創客教育、STEAM教育、科學教育、機器人教育等共性的理論基礎和實踐途徑，構建科創教育的理論體系。研究團隊將于2017年在本科生層面開設“創客教育與3D打印教育應用”新課程，從“學做創”理論與實踐層面進一步探索。

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-maker-project.

收稿日期 2016-11-20 責任編輯 曾艷