中小學創客教育課程的探索與實踐

劉 宇 馬夢想 張俊杰 李祥昊

（遼寧科技大學電子與信息工程學院 遼寧·鞍山 114051）

0 引言

創客教育是可以激發學生的創新精神、造就學生的實踐潛力，培養學生獲得較強的創新意識和實踐本領。中小學創客教育作為新生事物，是當前創客教育的熱點方向和發展趨勢。Arduino是一款開源硬件系統的電子平臺，現今已成為創客使用者的主要開發工具。本文以 Arduino智能避障小車創客課程為例，探索中小學生的創新教育課程設計，使學生在實踐應用的過程中創造、設計、發現并解決問題，不斷完善創客教育模式。

1 創客教育的現狀、問題及解決思路

1.1 創客教育發展現狀

（1）新工業革命為創客教育提供了人才培養需求。新工業革命以德國政府推出的“工業4.0”概念為代表，描繪了制造業未來的愿景，由此人類即將迎來物理與信息的融合體系。簡單來說，“工業4.0”的根本之處是以新工業技術革命為主張，完成這種工業革命需要大批能實現網絡實體系統和智能化物聯網的人才，而創客教育必然逐漸適應這樣的要求。

（2）科技創新變革為創客教育提供了新的創新文化基礎。科學技術的交融與成長的創新不僅催生了信息社會、知識社會形態，而且還加速了科技創新模式的嬗變。換言之，普通的民眾不僅僅是科技創新的被動接受者，而是能夠在知識社會條件下成為創新者，并參與創新過程按照相應的技能標準，扮演創新者和消費者的雙重角色。

（3）國內外創客教育的發展趨勢。目前，許多國家教育部門已相繼將青少年編程納入課堂教學之中。我國教育部在2015年及2016年期間，提出了探索STEAM教育、創客教育、眾創空間等多種新模式課程。隨著編程技術納入高考科目以及當今互聯網技術的極大需求致使青少年編程行業發展迅速。無可置疑，創客教育的興起和科學技術的進步密切相關，但它作為一種教育思潮和教育新形式，其時代的背景更為復雜化和多樣化。

以上述背景為基礎，世界范圍的教育工作者也敏銳地感受到了新的教育機遇。創客教育的新趨勢，在國際教育配合發展，尚且具有創新的教學和學習的發展潛力。

1.2 創客課程開發過程中存在的問題

創客教育作為中小學生創客思維的載體仍存在諸多問題。簡單的說，大部分是對創客教育這一新鮮名詞缺乏認知、創客課程的資源缺乏、創客課程教學水平不完善等幾個方面。

（1）認知不足。目前，創客教育的發展速度非常迅猛，已有大部分中小學校開設這一課程，但是隨著課程的開展和實施，一些學校并沒有意識到創客教育的學習過程能夠長期且有效地培養學生的能力，這是一個需要時間和耐心的過程。然而，一些學校恰恰容易出現急功近利的現象，往往更重視短期創客活動所取得的效果，更甚者將所獲得的成果去參加一些創客比賽，最終的目的就會變成僅僅為了獲獎。

（2）課程資源不足。教材建設不完善。涉及中小學創客教育的書籍大多是引薦國外書籍，或中小學教師按照教學經驗撰寫，沒有系統的、適合中小學生使用的書籍體系。

網絡學習資源不足。目前網絡創客教學資源適用人群多為成年人，對中小學教師直接用在課堂教學上并不相符。

（3）課程教學不完善。學校對創客教學的認知不夠，且沒有具體的發展規劃和培訓，獎懲、晉升制度，導致教師的參與積極性不高。

創客課程講授形式不成熟，課程缺少理論基礎。大多數學校實施創客教育，教師會由學校的信息技術老師擔任，教師缺少創客課程所需要的創新能力。

傳統教學單一化，創客課程教學設計涉及學科廣泛，學生在創造作品的過程中會在各個層面遇到各種問題，這些問題的解決涉及到很多學科，其中包括數學、物理、美術、電子、編程等各個學科的知識。

（4）教學評價單一化。創客課程教學評價以學生的作品作為唯一的評價標準，創客設計比賽開展的結果也只以比賽成績作為評判標準，忽略了學生在創作過程中自身能力的提升，喪失了創客教育存在的意義。

1.3 解決思路

針對創客教育存在的認知不足、資源不足、教學不完善、評價單一化等一系列的問題，本文從創客教育課程開發與實施的角度出發，以創客課程開發模式為重點創建適合中小學生學習的創客教育體系，從課程體系與設計、課程目標、課程評價四個方面構筑創客課程開發模式。

2 創客教育課程開發模式

2.1 課程體系與設計

2.1.1 軟硬件環境

以Arduino主控開發板為核心，配合自主開發的各種功能硬件模塊，從淺入深體現了一個層次化設計的課程體系平臺，并且具有快捷、靈活、方便、易上手的特性。

Mixly英文名稱是Mixly_Arduino，中文名稱是米思齊，由北京師范大學創客教育實驗室傅騫教授團隊開發，是一款開源的圖形化編程工具。它能夠通過各個界面的功能區域，實現編寫、上傳、保存、代碼查看等全部的工作。

2.1.2 Arduino電子創新初級課程

Arduino電子創新初級課程實物模型如圖1所示，以Arduino智能避障小車為載體，結合自編教材以及ppt，旨在培養學生學習興趣、動手能力和協作能力等，適合絕大數中小學生創客學習。

圖1 Arduino智能避障小車實物圖

2.1.3 Arduino電子創新中級課程

Arduino電子創新中級課程實物模型如圖2所示，以智能家居模擬系統為載體，結合自編教材以及ppt，引入大量傳感器和物聯網概念，難度較初級課程有所提高，大幅提升學生創客能力。適合興趣濃厚和參與比賽的學生群體。

圖2 Arduino智能家居模型系統實物圖

2.1.4 Arduino電子創新高級課程

Arduino電子創新高級課程為定制課程，在硬件功能模塊和MIXLY功能模塊庫的前期學習基礎上根據個人能力選擇學習方向，主要面向技術應用方面的開發與設計，對于學生能力要求的門檻較高。適合對此有特殊需求的學生群體。

2.2 課程目標

Arduino的教學以開發創新的全方位人才創客為宗旨，努力培養學生的興趣和提高學生的動手能力、創新能力、邏輯思維能力、打造一個全新教育模式，從而保障新興教育市場的要求，讓"Arduino電子創新課程”成為教育模式的風向標，開創創客教育新局面。

2.3 課程評價

Arduino平臺的開發語言相對來說較容易，適合于大多數青少年進行基礎學習，操作簡單、拓展性強、且成本合理，對初學者的入門學習有很大幫助。此外，課程設計兼顧實踐與趣味，實現了將枯燥的知識具體化、形象化，最大程度上激發學習者的學習興趣和想象力。

3 總結

隨著社會進步，教育行業的發展受到了越來越多的關注，創新精神和創新能力是21世紀人才的核心素養，占據著非常重要的地位。建立怎樣的教育體系和模式，與提高教育質量是非常密切相關的。與此同時，創新教育也是一個既復雜又龐大的系統工程，充滿著各種未知的挑戰，需要更加嚴謹認真的科學態度來對待，需要高度的社會責任感擔負起時代賦予我們的偉大教育使命。