創客教育與科學課程深度融合的教學設計研究

許秋璇 李美林

在創客運動發展的大背景下，以培養創造性思維和實踐能力為核心的創客教育正在改變著中小學傳統的教育模式。而小學科學新課程標準的改革為創客教育理念的融入提供了載體，兩者融合為培養學生的科學素養和實踐能力提供了一種新范型。本文首先在文獻研讀和實踐調研的基礎上，對創客教育與科學課程融合的概念、現狀和問題進行了闡釋;其次，結合創客教育理念、科學課程新標準和小學生的認知發展特點，進行創客教育與科學課程深度融合的教學前期分析;最后，從教學策略、活動過程和教學評價三方面對《綠豆芽生長記》教學案例重新進行教學設計，期望為實現創客教育與科學課程的深度融合提供指導和參考。

一、引言

創客教育是基于學生興趣，以項目學習的方式，使用數字化工具，倡導造物，鼓勵分享，培養跨學科解決問題能力、團隊協作能力和創新能力的一種素質教育。2017年教育部制定的《義務教育小學科學課程標準》在原有的科學課程內容基礎上新增“技術與工程學”領域，明確指出要讓學生體會到“動手”的樂趣和養成“動手做”解決問題的習慣，這體現了技術與工程在學生科學學科核心素養發展中的獨特價值與意義。可以發現，這是第一個明確提出在小學階段學科課程中融入創客教育理念的課程標準，為小學階段開展創客教育與科學課程融合提供了科學依據。然而，在實踐調研和文獻研讀的基礎上，我們發現目前中小學對創客教育與學科課程融合的實踐方面仍存在較大爭議。一方面，人們對直接在小學開設系列創客課程還是以小學現有的學科課程為基礎將創客教育與學科課程深度融合存在爭議;另一方面，即使創客教育與學科課程嘗試進行整合，但是仍然沒有擺脫傳統教學的“影子”，創客教育成為要求學生掌握技術技能的代名詞。鑒于目前的研究現狀和存在的問題，本研究以小學科學課程標準和創客教育理念的相關理論研究為基礎，以現有的小學五年級科學課程為落腳點，對創客教育與科學課程深度融合的可行性進行前期分析，并通過優化科學課程與Scratch創意編程課程深度融合的案例，以期為小學科學課程與創客課程的融合提供參考和借鑒。

二、創客教育與科學課程深度融合的教學前期分析

（一）教學目標分析

教學目標是整個教學活動的靈魂，是教學活動的出發點和歸宿。最新修訂的《義務教育小學科學課程標準》將科學課程總目標分為四個方面：科學知識，科學探究，科學態度，科學、技術、社會與環境，基本反映科學學科核心素養的本質。根據小學科學課程總目標的要求，并結合創客教育的理念，本文引入Scratch編程的學習并重新設計五年級下冊第四單元《綠豆芽生長記》。鑒于此，這節課的教學目標可設定為：

1.理解“造型”的概念并能表演不同“造型”。

2.學會設計故事腳本和用Scratch繪制綠豆芽生長動畫。3.在合作分享中體驗利用Scratch進行創作的樂趣。

（二）教學內容分析

《綠豆芽生長記》雖然是一節科學活動課，但是通過運用Scratch繪制綠豆芽的造型并制作綠豆芽生長動畫，融入了語文、信息技術和工程等學科知識，體現了創客教育的跨學科教學理念。本文將科學活動課與Scratch編程課程深度融合，重新設計《綠豆芽生長記》的教學內容。

第一課時的主題是認識新朋友——綠豆芽。教學內容是觀察綠豆芽的生長過程，學會用繪圖工具畫綠豆芽的生長過程。設計意圖是通過觀察認識綠豆芽的形狀特征和生長條件;會選擇適合的繪畫工具記錄綠豆芽生長過程。第二課時的主題是多變的造型。教學內容是理解造型的概念，舉例生活中看到的造型。設計意圖是通過教師提問激發學生回憶生活中見到的造型，理解造型的定義，造型一般包括哪些特點，為用Scratch設計豆芽造型做基礎。第三課時的主題是用Scratch設計綠豆芽生長動畫。教學內容是學會用?Scratch?軟件創作綠豆芽在不同時期的造型，并設計故事腳本進行動畫制作。設計意圖是學會用?Scratch?軟件進行動畫創作，體驗創作的樂趣。在前兩次課時已經完成的基礎上，本研究著重選擇第三課時進行教學設計。

（三）教學對象分析

本研究的教學對象是小學五年級的學生，根據皮亞杰的兒童認知發展階段論，此階段學生的認知發展處于具體運算階段，對事物的認知從表象性思維逐漸過渡到抽象概念，能夠進行邏輯運算和掌握質量守恒。鑒于此，此階段的學生在科學活動中可以理解Scratch的基本操作知識，能夠運用Scratch對科學現象進行任務分解和抽象建模，并能通過小組合作設計故事腳本進行動畫創作。但是，由于此階段學生的認知仍離不開具體事物的支持，因此教師要提供相應的教學支架和教學案例，引導啟發學生進行科學探究。

三、創客教育與科學課程教學深度融合的教學設計

（一）教學策略設計

1.基于項目的學習

基于項目的學習是以學生為中心，強調小組合作學習，要求學生對現實生活中的真實性問題進行探究活動。創客教育理念下基于項目的學習強調從實際問題出發，經歷“選定項目—規劃設計—活動探究—作品制作—成果交流—活動評價”六個步驟。在項目式學習過程中，學生是參與活動和學習的主體，并以明確的目標為導向，以模糊的任務為活動，積極搜集調查資料、獲取信息、規劃方案、實施方案和改進迭代，從而提升問題解決能力和遷移能力。

2.范例教學法

范例教學法旨在要求教師在教學過程中向學生講授具有較強基礎性、本質性和典型性的“范例”，幫助學生掌握舉一反三的思維方法和獨立思考的基本素質，它強調學生不只是知識的接受者，更是知識的遷移者和應用者。

3.協作學習

協作學習，是一種通過小組或團隊的形式組織學生進行學習的一種策略。在整個協作學習的過程中，協作主題的設計、協作過程的組織引導、協作結果的評價都體現出教師“以教為主”的主導作用;自主探索、小組討論、任務分配、解決問題則體現學生“以學為主”的主體作用。協作學習有利于培養學生的合作精神、創新思維和質疑探究能力，有利于發展學生的交流表達能力和專注堅持的意志品質。

（二）教學活動設計

結合創客教育與科學課程深度融合的教學模式圖，筆者設計了小學五年級科學活動與Scratch創意編程課程融合的教學活動。

1.復習舊知，情境導入

教師通過提問：“我們學過發綠豆芽，你們還記得一個小小的綠豆是怎樣長成豆芽的嗎？”并展示綠豆芽生長狀態圖創設問題情境，幫助學生回憶培養綠豆芽的過程，和大家分享自己培養綠豆芽的經歷，加深對綠豆芽生長過程的記憶，激發學生對記錄綠豆芽生長方式的思考。

2.理解造型，確立主題

首先，通過教師提問“誰來說一說你認為什么是‘造型？”引起學生回憶生活中看到過的“造型”，說出自己對“造型”的理解并用肢體表演不同的“造型”;其次，小組交流討論“造型”的內涵并思考表現“造型”的方式;最后，教師深入講解造型的內涵，確立本次課時的主題，即“用Scratch繪制綠豆芽生長動畫”。

3.案例示范，項目設計

教師展示用Scratch?軟件繪制綠豆芽生長動畫的范例，引導學生認真觀察并小組討論用Scratch繪制綠豆芽生長動畫的完整流程和操作步驟，即“腳本設計—新建背景—繪制角色—編寫程序”，最后進行各組的項目設計。

4.組內協作，完成作品

教師引導學生以小組為單位進行協作學習，要求組內成員通過頭腦風暴確定用?Scratch?軟件繪制綠豆長成豆芽的四個造型;教師還要鼓勵學生設計創新性強的“造型”和趣味性強的故事腳本;小組成員要根據造型繪制、腳本設計和Scratch編程的階段任務進行合理分工并合作完成動畫制作。

5.評價作品，反思完善

教師要善于組織交流分享活動以引導學生對作品進行評價與反思;教師還要鼓勵學生大膽展示自己的作品，分享本組作品的創新之處和不足之處，并幫助學生意識到創客作品的創作不是一蹴而就的事情，而是不斷迭代改進的過程。

6.復習鞏固，拓展延伸

教師通過提問引導學生對新學內容的回顧和總結，并設計課后延伸活動：如何優化程序設計以提高動畫運行效率;學生需繪制思維導圖梳理今天所學的知識;課后可以小組討論或專家咨詢等形式構想代碼程序設計方案。

（三）教學評價設計

創客教育的核心理念在于培養學生的創造性思維與實踐能力，并不只停留在傳統教育意義上的知識技能的機械掌握。我們可以看出，前者偏向過程體驗，后者偏重結果導向。據此，創客教育與科學課程深度融合的教學評價應注重評價的時間維度，即注重學習是一個長期持續不斷的動態體驗過程，而非即時表現。教學評價需要跟隨學習的不同階段、不同情境進行動態設計;需要緊扣學習目標采取多樣化的方式搜集評價“證據”;需要充分激活多元化評價主體的參與積極性并發揮各自優勢;需要不僅注重對學科知識技能的掌握進行評價，還應注重科學思維品質的提升。

四、結語

目前，創客教育開始在基礎教育階段推行，并在實踐推廣中逐漸形成了兩種不同的做法：一種是將創客教育課程化，即將創客教育作為一門獨立的課程開設于中小學課程體系中;另一種是將學科課程創客教育化，即在各學科教學中滲透創客教育理念。但是鑒于創客教育師資、課程資源、學習環境的建設還亟待加強，使創客教育與學科課程融合的模式在目前中小學課程教學實施層面上更具操作性和可行性。本研究正是基于對實踐現狀的思考，嘗試對創客教育與科學課程深度融合進行教學設計，通過將scratch編程活動引入小學科學課堂，實現創客教育理念對傳統科學課程教學的重構。我們相信隨著創客教育在基礎教育領域的逐步推廣和應用，將會有越來越多的人參與到創客教育的研究中，為創客課程的建設以及創客活動模式的理論研究源源不斷地注入新鮮血液。

【基金項目：云南師范大學研究生科研創新基金—“基于同步互動平臺的混合式教學交互研究”（yjs2018130）資助】

【作者單位：云南師范大學信息學院??云南】