基于項目學習的創客教育校本教材設計

摘要：本研究梳理、總結了創客教育的發展現狀，闡述了項目教學法是實現創意到創造的方法論，提出了基于項目學習的教材模式，并給出具體實例，以期能夠幫助實踐者依據本研究針對不同的課程載體開發創客教育校本教材。

關鍵詞：創客教育;項目學習;教材模式;教材案例

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2019）11-0067-05、

● 創客教育概述

創客教育是近年來創客運動在教育領域實踐和探索的產物。中國電子學會現代教育技術分會創客教育專委會提出：創客教育是創客文化與教育的結合，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。[1]楊現民博士認為：創客教育是一種融合信息技術，秉承“開放創新、探究體驗”的教育理念，以“創造中學”為主要學習方式和以培養各類創新性人才為目的的新型教育模式。[2]華東師范大學祝智庭教授指出：廣義上，創客教育是以培育大眾創客精神為導向的教育形態;狹義上的創客教育是一種以培養學習者，尤其是青少年學習者的創客素養為導向的教育模式。而創客素養是指創造性地運用各種技術和非技術手段，通過團隊協作發現問題、解構問題、尋找解決方案，并經過不斷的實驗形成創造性制品的能力，在實踐過程中也需要注重對學習者人際溝通、團隊協作、創新問題解決、批判性思維和專業技能等多方面能力的培養。[3]

這些定義從不同的角度來表述創客教育的內涵、特征，但都強調了創客教育是踐行“項目學習”理論，以培養創造性人才為目標的教育模式。而實現這樣的育人目標，則需要落實到創客教育的課程建設上。關于創客教育課程理論研究，陳剛博士從課程論的角度討論創客教育的目標價值、理念定位、學習方式、課程模式等基本問題。[4]《創造即學習》一書中，為K12學校提供了各學段創客課程設計的思路。[5]

創客教育課程實踐大多來自教師的自發探索，如溫州中學謝作如老師以Arduino為主要平臺構建創客課程，形成了包括《Arduino創意機器人》在內的一系列校本選修課程[6];北京景山學校吳俊杰老師以Scratch編程為創客教育的載體，開展創客教育課程。這些研究和實踐為創客教育的發展提供了理論支持和教學資源，有力推動了創客教育的發展。

關于創客教育校本教材的研究，閆寒冰教授對美國創客教育教材從教學目標、教學內容、教學方法、教學活動四個維度進行分析，對我國創客教材研發提出了建設性的意見[7]，值得深入思考和借鑒。本文在前人的研究基礎上，提出了基于項目學習的教材模式，并給出開發實例，希望能給創客教育校本教材的設計、開發和研究提供參考。

● 從創意到創造的方法論

雖然創客教育是近些年提出的新的教育模式，但是它的理論基礎是建立在“項目學習”等教學理論之上的。項目學習是師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動[8]，強調學生的自主學習，主動參與，充分調動學生的主動性、創造性、積極性等，挖掘學生的創造潛能，提高學生實際解決問題的能力，是一種研究型教學模式[9]，分為選定項目、制訂計劃、活動探究、作品制作、成果交流和活動評價等六個基本步驟。[10]

項目教學法主要特點有：①以學生為中心，在項目實施的整個過程中，學生通過實際參與項目進行知識建構。從項目決策到項目實施，再到最后的成果展示和評價反思，學生都參與其中，并作為活動主體存在。②以項目為主線。項目是項目教學法的核心教學內容，這里的項目是在真實情境中建構的，是指以生產一件具有實際應用價值的產品為目的的任務。[11]③強調協作學習，在實施項目前，首先建立小組，創建合作氛圍和文化。實施過程中，合作交流，共同完成項目。④多元評價體系，不僅對學習結果評價，更重視過程性評價;教師不再是唯一評價主體，還有學生自評互評等方式。

創客教育與項目學習相比，有很多共同之處，即都是“以學生為中心”的學習模式，強調團隊協作和在過程中學習，不同點在于創客教育更注重培養學生創新精神，在數字化技術的支持下進行創造。而實現創意到創造的目標運用的則是項目學習的方法。

● 項目學習驅動的教材模式

校本教材是指以學校的校長和教師為主體，為了有效地實現校本課程目標，達到教育學生的目的，對教學內容進行研究，并共同開發和制訂一些基本的教與學素材，作為校本課程實施的媒介，這些素材構成了校本教材。[12]根據校本教材的定義，校本教材的開發包含課程目標、教材體例結構、教學內容、教學活動。

1.課程目標

在中國學生發展核心素養的理論指導下，創客教育要體現“以人為本”的教育理念，課程的終極目標要落實到人的發展，即培養具備創新精神和實踐能力的創造型人才。創新精神是一種思維模式，包含創新意識、批判性思維等。實踐能力則包含自主學習、技術運用、團隊協作等解決問題的能力。

2.教材體例結構、學習內容

“教材體例結構”是由教材系統中各要素之間的聯系方式、組織秩序及其時空表現形式組成的有機整體。[13]創客教育校本教材需要考慮青少年心理發展的特點，不僅要反映學習內容，還要包括內容組織形態。以筆者參與編寫的《電子控制與機器人制作》校本教材為例，教材體例結構、學習內容設計如上頁表1所示。

3.學習活動

基于項目學習的活動，整體上是一種反復迭代的活動方式，如圖1所示。

（1）項目選題

創客項目來源于創客們對生活的觀察、實踐、思考、靈感等，因而創客教育校本教材所選擇的案例，需要體現項目的情境性、真實性，并且符合學生視角。

（2）項目計劃

項目計劃主要包含項目實施的時間安排、活動設計。時間安排是項目實施過程中各個活動的時間流程計劃。活動設計是基于具體項目做出詳細的活動計劃，如小組人員分工、調查方案、制作材料收集等。

（3）項目探究

項目探究是創客教育中重要的環節，為項目實現做好理論準備。學生通過查閱資料、社會調查等方法完成項目需求和項目科學性、創新型、實用性文檔的整理，并對具體項目從結構、外觀、電路、程序等方面設計項目作品。

（4）項目實現

項目實現是體現創客教育和項目學習特征的階段，學生運用技術手段，按照之前的設計依次完成電路搭建、結構制作、程序設計等過程。學生在項目實現過程中完成創客教育知識、技能的學習。

（5）項目路演

項目路演是交流展示項目作品的環節，能有效提高學生參與創客活動的積極性。路演的方式可以多樣，如話劇、報告會等。

（6）項目評價

項目評價是對項目的反饋，評價一般由專家、教師、學生共同完成，且不僅是對項目進行總結性的評價，更要對過程進行評價。學生在收到評價反饋后進行反思、總結、討論，迭代出新的創新設想，促進進一步的學習和探究。

● 教材設計實踐

創客教育主要采用案例教學的方法，在具體設計教材時，為了更好地體現教材的教育性，要在案例中引導學生創新和思考。下面是筆者主持編寫的創客校本教材《Arduino項目制作與程序設計》第10課的設計案例——搶答器的設計與制作。

1.項目選題

①情境創設：2017年4月，某學校學生會面向高一年級同學舉辦了科普知識競賽。激烈的知識競賽現場，搶答環節總是其中最熱烈的一環。學生會主席邀請創客社團的同學幫忙制作一款搶答器供知識競賽使用。

②確定主題：搶答器的設計與制作。

2.項目計劃（如表2）

3.項目探究

（1）項目需求

查閱資料，總結搶答器（如下頁圖2）的基本功能如下：①設計容納三個參賽信號的搶答器;②按下搶答器按鍵時，有聲光提示;③能夠辨別第一搶答信號。

接著，組織小組成員開展頭腦風暴，對搶答器的功能進行拓展和創新思考，如可以計時和計分的搶答器或者無線搶答器。

（2）項目三性

根據本組所確定的項目需求，對項目的科學性、新穎性、實用性等作簡要說明。

（3）所需電子元件

①數字輸出：紅、黃、綠LED燈各一個;②數字輸出：蜂鳴器一個;③數字輸入：按鍵四個;④控制器：Arduino Uno;⑤線材：USB轉串口線一根，杜邦線若干;⑥其他：220Ω電阻若干、面包板一個。

4.項目實現

（1）電路設計

圖3為一個按鍵控制一個LED燈的電路，同理，搭建三個按鍵控制三個LED燈的電路如圖4所示。

（2）程序設計

一個按鍵控制一個LED燈的參考程序如圖5所示，請自主設計編寫三個按鍵控制三個LED燈的程序。

（3）思考

以上程序能夠實現三個按鍵分別控制三個LED燈的亮滅，但是對于搶答器來說需要對第一搶答信號進行辨別，請設計算法實現。

參考算法：

①當條件滿足HI yellow==

GH&red==LOW&green==LOW

的時候，不僅亮黃燈，而且需要一個

標記，使得yellow==LOW&red==

HIGH&green==LOW以及yellow

==LOW&red==HIGH&green==

LOW都不滿足。不然紅燈和綠燈也

會亮起。

②所以定義標記變量為vy，vr，

vg，初始值均為LOW。

③當條件滿足yellow==

HIGH&vr==LOW&vg==LOW時，

亮黃燈，同時vy=HIGH。

如此red==HIGH&vy==

LOW&vg==LOW以及green==

HIGH&vr==LOW&vy==LOW都

不滿足，紅燈和綠燈一定不會亮起。

④完成一次的搶答后，下一次

搶答前，還需要重新讓vy，vr，vg

為LOW，因而需要增加一個按鍵，

用于初始化。

參考程序：在code10_3文件夾中。

實際效果：由教師播放視頻，

如上頁圖6所示。

5.項目路演

每個小組向全班同學介紹自己的項目作品、設計思路、制作過程，并展示作品實際效果。

6.項目評價

由教師組織專家、教師、學生對小組項目進行評價，小組同學開展項目自評（如上頁表3）、他評等活動，根據評價反饋，針對項目所存在的問題對項目進行修改和完善。

● 結束語

隨著創客教育的逐步發展，創客課程載體越來越豐富，圍繞創客教育目標，實踐者可以整合資源，根據本校的特點開發出相適應的校本教材，并逐步迭代優化。相信將會有越來越多的優秀的創客教育課程被研發出來，推動創客教育深入發展。

參考文獻：

[1]任靜.我國中小學創客教育研究[D].武漢：華中師范大學，2017.

[2]楊現民，李冀紅.創客教育的價值潛能及其爭議[J].現代遠程教育研究，2015（02）：23-34.

[3]祝智庭，雒亮.從創客運動到創客教育：培植眾創文化[J].電化教育研究，2015，36（07）：5-13.

[4]陳剛，石晉陽.創客教育的課程觀[J].中國電化教育，2016（11）：11-17.

[5]何世忠，張渝江.創客運動——學習變革的下一個支點[J].中國信息技術教育，2014（09）：5-7.

[6]趙廣元，王文慶，蔡秀梅.創客教育視野下“計算機網絡”課程實驗設計[J].現代教育技術，2015，25（09）：116-121.

[7]閆寒冰，單俊豪.美國創客教育教材分析——以“Design and Discovery”為例[J].中國電化教育，2017（05）：40-46.

[8]吳言.項目教學法[J].職業技術教育，2003（07）：1.

[9]劉焱鋒.基于網絡的項目教學法學習評價研究[D].武漢：華中師范大學，2014.

[10][11]劉景福，鐘志賢.基于項目的學習（PBL）模式研究[J].外國教育研究，2002（11）：18-22.

[12]姜麗麗.小學高年級創客教育校本課程開發與實踐研究[D].錦州：渤海大學，2017.

[13]蘇鴻.論中小學教材結構的建構[J].課程·教材·教法，2003（02）：9-13.

作者簡介：劉焱鋒，男，碩士研究生，中教一級，信息技術教師。