小學(xué)創(chuàng)客教育校本課程構(gòu)建的研究

曹汝沖

【摘要】隨著社會對創(chuàng)新、科技、創(chuàng)造等方面的重視，國內(nèi)都在發(fā)展高科技、智能化的產(chǎn)業(yè)制造為之努力。在“萬眾創(chuàng)新”“人人創(chuàng)新”的時代引領(lǐng)下，學(xué)校創(chuàng)客教育也在教育廳等部門的大力推廣下，開展并定義了以“使用數(shù)字化工具，倡導(dǎo)造物，鼓勵分享，培養(yǎng)跨學(xué)科解決問題能力、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力”為基礎(chǔ)創(chuàng)客特色教育。以創(chuàng)客機器人教育為基本方向，發(fā)展小學(xué)創(chuàng)客教育校本課程在學(xué)校課堂教學(xué)中的實踐、應(yīng)用勢在必行。

【關(guān)鍵詞】小學(xué) ?創(chuàng)客教育 ?機器人 ?校本課程

【課題】本論文為2018年度淄博市教育規(guī)劃課題《小學(xué)創(chuàng)客教育校本課程構(gòu)建的研究》成果論文，課題編號：2018ZJG020。

【中圖分類號】G622.3 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）34-0009-02

一、國內(nèi)外創(chuàng)客教育課程發(fā)展現(xiàn)狀

1.關(guān)于創(chuàng)客教育教學(xué)內(nèi)容的探討

國外鮮有對“創(chuàng)客教育”這一名詞直接進行組合并定義的文章，他們在進行解釋時，大多數(shù)使用的都是“maker”“創(chuàng)客運動”等。例如，Halverson等在其文章中對“創(chuàng)客運動”進行解釋時就提到：“創(chuàng)客運動指向的是一批快速增加的、在日常生活中從事工藝品創(chuàng)造的人群，他們在物質(zhì)和數(shù)字世界中都找到了可以和他人分享創(chuàng)造過程和結(jié)果的平臺?！?/p>

祝智庭，孫妍妍在《創(chuàng)客教育：信息技術(shù)使能的創(chuàng)新教育實踐場》中提出：“雖然創(chuàng)客教育不會直接教授學(xué)生基礎(chǔ)知識，但在當(dāng)‘創(chuàng)客的過程當(dāng)中，學(xué)生將有機會運用到數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、甚至藝術(shù)等多學(xué)科的知識。”“創(chuàng)客教育所倡導(dǎo)的提出問題并利用自己的創(chuàng)造力解決問題的過程，對學(xué)生能力的培養(yǎng)至關(guān)重要”[1] 。而楊現(xiàn)民，李冀紅在《創(chuàng)客教育的價值潛能及其爭議》一文中提出：創(chuàng)客教育作為一種“融合信息技術(shù)，秉承‘開放創(chuàng)新、探究體驗的教育理念，以‘創(chuàng)造中學(xué)為主要學(xué)習(xí)方式和以培養(yǎng)各類創(chuàng)新型人才為目的”新型教育模式。

2.關(guān)于創(chuàng)客教育課程硬件配備的描述

《Makerspaces Playbook-School Edition》的倒數(shù)第二部分介紹了4所在學(xué)校中開設(shè)的創(chuàng)客空間，描述了在其高中發(fā)起、組織創(chuàng)客項目的一個過程，從參與者共同的創(chuàng)客學(xué)科、項目持續(xù)時長、學(xué)習(xí)關(guān)鍵、作品的使用與分享五個角度，分析和比較了三類空間的關(guān)鍵性特征。希望學(xué)生能改變對失敗的看法，養(yǎng)成學(xué)會堅持的品性，并樂于從挑戰(zhàn)中學(xué)習(xí)。

國內(nèi)關(guān)于創(chuàng)客硬件配備的研究主要集中在創(chuàng)客空間基地、學(xué)校兩方面：

（1）創(chuàng)客空間基地 ?潘麗在《創(chuàng)意好玩“新車間”》中提到：“自己動手，創(chuàng)造并享受快樂，這是Makerspace的宗旨。它是一個俱樂部，也是一個工作坊，你可以在里面自由玩耍，而那些機器、元件就是你的玩具。”形象的描述了創(chuàng)客們的共同點，而整體硬件設(shè)備配置都以開放性的開源硬件為基礎(chǔ)，所用器材也多是開源主板、傳感器、散件、實用工具的組合。

（2）學(xué)校創(chuàng)客空間 ?現(xiàn)階段在政府部門的大力推動下，學(xué)校創(chuàng)客空間已經(jīng)是必做之事，現(xiàn)在創(chuàng)客基地在不同學(xué)校都有各自特點，以謝作如、向金、李雙壽等為代表?！爸行W(xué)創(chuàng)客空間建設(shè)有其必要性，也極富挑戰(zhàn)性，但創(chuàng)客空間在建設(shè)與運營過程中也出現(xiàn)了許多問題亟待解決”。

3.關(guān)于創(chuàng)客教育課堂教學(xué)模式的探討

“美國加利福尼亞州當(dāng)前創(chuàng)客教育課程決策現(xiàn)狀的原因包括三個方面：一是各個層次課程決策本身的功能，不同層次的課程決策會實現(xiàn)不同的特定功能，如給學(xué)校適當(dāng)?shù)恼n程決策權(quán)，能使課程貼近學(xué)校的發(fā)展實際;二是文化精神，創(chuàng)客教育的出現(xiàn)植根于美國從早期就開始形成的“自由、創(chuàng)造、實用”的文化精神土壤;三是學(xué)科特征，創(chuàng)客課程的生成性和動態(tài)性使創(chuàng)客教育在美國以草根式的自發(fā)形態(tài)誕生”。

陳剛在《中國電化教育》發(fā)文的《創(chuàng)客教育的課程觀》中提出：“創(chuàng)客課程應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生‘通過設(shè)計制造以解決問題的核心素養(yǎng)為目標(biāo)，定位于融合各學(xué)科的工程類綜合實踐活動課程;其課程內(nèi)容不具有嚴(yán)格的學(xué)科規(guī)定性，而是隨著創(chuàng)客實踐活動的展開呈現(xiàn)出‘生成性特征;基于設(shè)計的學(xué)習(xí)是創(chuàng)客課程的基本學(xué)習(xí)方式。創(chuàng)客課程應(yīng)圍繞‘經(jīng)驗單元進行課程設(shè)計，適宜采用表現(xiàn)性評價作為課程評價方式”。楊現(xiàn)民在《建設(shè)創(chuàng)客課程：“創(chuàng)課”的內(nèi)涵、特征及設(shè)計框架》文中稱：“創(chuàng)課資源的建設(shè)，一方面需要應(yīng)用創(chuàng)客思維對傳統(tǒng)課程進行創(chuàng)客式改造;另一方面應(yīng)在體驗式學(xué)習(xí)理論和建造主義理論指導(dǎo)下，遵循趣味化、立體化、模塊化和項目化這四大理念，按照創(chuàng)課內(nèi)容體系建構(gòu)、創(chuàng)課項目設(shè)計、創(chuàng)課活動設(shè)計、創(chuàng)課評價設(shè)計這四個環(huán)節(jié)，設(shè)計全新的創(chuàng)客課程?！薄皩W(xué)生之間可以根據(jù)興趣自由組成興趣小組，集體選擇、重組課程模塊形成團隊課程，開展項目合作學(xué)習(xí)與作品創(chuàng)作”。

二、小學(xué)創(chuàng)客教育校本課程構(gòu)建的教學(xué)實踐探究

2015年創(chuàng)客教育理念進入義務(wù)教育的學(xué)校層面，各地管理單位開始逐步推廣創(chuàng)客教育在學(xué)校的發(fā)展。首先引入教學(xué)的是以數(shù)字化工具為主題的課程內(nèi)容，慢慢通過近幾年的發(fā)展，進入到實質(zhì)的學(xué)生課堂授課階段，并一直在深入推薦課程建設(shè)。2018年山東省創(chuàng)客教育研究院就已把部分編程及硬件內(nèi)容納入到小學(xué)信息技術(shù)四年級教學(xué)中，這是學(xué)校創(chuàng)客教育發(fā)展的必然需求。

對三年級、四年級、五年級開設(shè)以機器人教學(xué)為主導(dǎo)的創(chuàng)客教育普及課程，是學(xué)校校本課程教育的時代要求。例如：山東省淄博市張店區(qū)祥瑞園小學(xué)創(chuàng)客課程內(nèi)容就包括scratch趣味編程、pcduino硬件編程，3D打印技術(shù)知識，機器人的制作與研究等。

在課堂實施過程中，對編程教學(xué)進行了實踐性探究。編程教學(xué)是實現(xiàn)人工智能的最基本內(nèi)容，不管是現(xiàn)在所推崇的arduino編程、pyhon編程還是C語言編程等教學(xué)，重點所體現(xiàn)的是學(xué)生的邏輯思維能力及編寫算法的能力，學(xué)生要通過自己的創(chuàng)作解決問題，在這一過程中，學(xué)生是在主動地思考，興趣就是關(guān)鍵，所以選擇編程軟件不宜太難。通過實踐研究學(xué)生使用scratch等一系類圖形化的編程教學(xué)軟件可以激發(fā)學(xué)生興趣，學(xué)生可以不用深入了解子程序，就可以完成創(chuàng)作。最終學(xué)校選定scratch編程軟件為創(chuàng)客教育校本課程的編程教學(xué)內(nèi)容。

利用通用主板、傳感器及積木搭建課程也是創(chuàng)客教育校本課程構(gòu)建的重要組成部分。學(xué)生要實現(xiàn)創(chuàng)造智能作品，首先要明確原理及構(gòu)造，課堂上學(xué)生通過組裝搭建，然后運用綜合知識實現(xiàn)不同功能作品的制作，這個過程應(yīng)該是學(xué)生從簡單模仿到自主創(chuàng)新的一個階段。教具盡量使用穩(wěn)定性高，能夠快速組裝和可獨立運行的裝備。通過探索研究， Pcduino套裝、Mbot智能車套裝、樂高EV3主機及配套的積木套裝，成為學(xué)校開發(fā)利用創(chuàng)客教育校本課程實施的教具。

三維立體結(jié)構(gòu)的構(gòu)建可以發(fā)展學(xué)生空間想象能力。從實體到虛擬的轉(zhuǎn)換、從虛擬到實體的呈現(xiàn)，都需要大腦進行空間思維，所以在創(chuàng)客教育校本課程構(gòu)建環(huán)節(jié)，祥瑞園小學(xué)加入了3D打印建模課程，使用草圖大師為制作軟件， 3D打印機及耗材為五年級的課程使用。

努力實踐并尋找適合學(xué)校的創(chuàng)客教育校本課程的探索研究，具有重要的意義和價值：

1.能夠緊跟時代腳步，拓展學(xué)生思維模式，打破常規(guī)教學(xué)模式，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)從教授、被動接收知識轉(zhuǎn)化成自身探索、研究式的學(xué)習(xí)。

2.對學(xué)生的創(chuàng)新和創(chuàng)造性做啟蒙式的開發(fā)，改變學(xué)生對事物的理解方式，能夠從不同的角度去看待問題、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的動手動腦意識。

3.能夠培養(yǎng)學(xué)生的科技素養(yǎng)，讓學(xué)生從不同領(lǐng)域獲得知識，并對知識進行綜合性的整合。學(xué)生可以更深入地了解前沿科技，對基本模塊化編程、機器人制作、機械搭建、3D打印、三維模型構(gòu)建等有初步的認知，并為以后的設(shè)計開發(fā)研究做鋪墊。

4.創(chuàng)客教育旨在造物，創(chuàng)新和創(chuàng)作的過程能讓學(xué)生體驗艱苦探索的不易，并能體驗成功后的喜悅。對學(xué)生的成長來講是一次接受現(xiàn)代科技和智慧創(chuàng)造的洗禮。

三、小學(xué)創(chuàng)客教育校本課程構(gòu)建的組成方面

1.課程教學(xué)對象的分析

小學(xué)義務(wù)教育階段的創(chuàng)客校本課程體系的設(shè)置，需要結(jié)合學(xué)生的年齡特點、心理特點和STEAM教育理念，對創(chuàng)客教育的意義進行解讀，深層次的挖掘其內(nèi)涵。創(chuàng)客教育校本課程所需硬件條件和課程內(nèi)容設(shè)計，需要根據(jù)不同年級學(xué)生的接受能力來定制。

2.確立課程研究目標(biāo)

（1）研究創(chuàng)客校本課程建設(shè)所需要的硬件配備，綜合的、多維度的整合各種資源，實現(xiàn)創(chuàng)客實驗基地建設(shè)的多元化，增強創(chuàng)客課堂器材的可利用性。

（2）探索適合學(xué)生的創(chuàng)客教育實驗課程，通過學(xué)習(xí)和實踐建立學(xué)校創(chuàng)客教育教學(xué)的校本課程體系，在學(xué)校普及以數(shù)字化工具為主導(dǎo)的創(chuàng)客教育。

（3）通過多元化的課程設(shè)計、實施等各種途徑，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力與思維能力。

（4）推動創(chuàng)客教師隊伍建設(shè)，從參觀考察、培訓(xùn)學(xué)習(xí)等多方面推動教師自身素質(zhì)，加快創(chuàng)客教育課程的全面發(fā)展。

3.創(chuàng)客校本課程研究內(nèi)容與方向

（1）創(chuàng)客教育校本課程環(huán)境建設(shè)的研究

①可利用開源軟件scratch編程軟件的安裝和調(diào)試，通過對scratch編程軟件開發(fā)和利用，開設(shè)適合學(xué)生學(xué)習(xí)的校本課程。②可使用arduino、pcduino開發(fā)加工的開源硬件，如主板、傳感器、接收器等，綜合考慮小學(xué)生特點，通過安全性、實用性、易拆裝等因素，進行簡單機器人（智能小車等）電子元件組合的研究。③可以利用樂高積木拼插套裝，通過簡單物理連接，了解傳動、力學(xué)、杠桿等相關(guān)機械拆裝知識進行研究。④可以使用3D打印軟件與設(shè)備等，實現(xiàn)作圖軟件和創(chuàng)意創(chuàng)新想法的結(jié)合開設(shè)課程，通過高科技的產(chǎn)品，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作熱情。

（2）挖掘創(chuàng)客教育內(nèi)涵，形成課程體系

設(shè)置創(chuàng)客教育的課程體系以五年制為例：三年級可為入門級的Makeblock智能車的拼裝包括Mblock圖形編程軟件教學(xué)和Mbot智能車傳感器連接;四年級可以開設(shè)3D打印建模切片課程;五年級學(xué)生因為創(chuàng)意思維能力、動手能力逐步加強，特設(shè)Scratch趣味編程與Pcduino硬件編程等建立課程體系。

（3）編寫適合學(xué)生的校本教材

對創(chuàng)客教育校本課程課堂內(nèi)容進行梳理和整合，逐步整合課程資源，形成可行性的校本課程教材，以三四五年級開設(shè)全員普及創(chuàng)客課程為例：

針對三年級學(xué)生心理發(fā)展特點，上學(xué)期可整合10節(jié)主題內(nèi)容組成一冊趣味編程教材。下學(xué)期對智能車的拼裝與控制，做教學(xué)的歸納與總結(jié)，力求課程多樣，內(nèi)容豐富，可整合為一冊內(nèi)容。

四年級在3D建模打印方面進行探索研究，利用三維立體建模軟件sketchup為基礎(chǔ)，開設(shè)了不同內(nèi)容的立體構(gòu)圖課程，并在課堂中拓展學(xué)生思維，與現(xiàn)實生活相關(guān)聯(lián)，制作打印多種新穎的物品。

五年級研究開源硬件與機械結(jié)構(gòu)組裝的創(chuàng)作，從最基礎(chǔ)的傳感器的認知開始，逐步與主板和積木顆粒組裝和整合，積木顆粒的力學(xué)與機械結(jié)構(gòu)的組裝課程開發(fā)研究，從單一簡單組裝到復(fù)雜多樣的機械機構(gòu)原理的學(xué)習(xí)，都納入到授課內(nèi)容中加以整合，通過模塊化學(xué)習(xí)和項目式學(xué)習(xí)的方式方法編寫創(chuàng)客校本教材。

（4）規(guī)范創(chuàng)客教育教學(xué)，深入課程實施

小學(xué)五年制的學(xué)?？稍谌奈迥昙夐_課，規(guī)范創(chuàng)客教育教學(xué)普及與提高相結(jié)合，開設(shè)多個創(chuàng)客社團并參加競賽，滿足學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)。

四、總述

在通過對創(chuàng)客教育校本課程體系構(gòu)建的研究發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)客教育定位為科技、人工智能等方向是課程形成的趨勢，但是也面臨許多所要解決的主要問題：

1.創(chuàng)客教育課程建設(shè)所需要的硬件配套設(shè)備的選擇多種多樣，需要尋找適合學(xué)生，又有利于課堂教學(xué)的教具是個關(guān)鍵因素。

2.挖掘創(chuàng)客教育內(nèi)涵，豐富創(chuàng)客教育課程內(nèi)容，需要形成創(chuàng)客教育日常教育教學(xué)課程體系。

3.規(guī)范創(chuàng)客教育日常教學(xué)，深入課堂教學(xué)實踐，培養(yǎng)優(yōu)秀科技創(chuàng)新教師是關(guān)鍵。

最后，期望創(chuàng)客教育課程在義務(wù)教育小學(xué)階段能蓬勃發(fā)展，并能成為學(xué)校獨有的特色教育體系。讓創(chuàng)客教育課堂真正成為學(xué)生動腦思考、創(chuàng)新思維、發(fā)明創(chuàng)造的平臺，讓學(xué)校出現(xiàn)學(xué)生人人是創(chuàng)客，個個會編程的景象。

參考文獻：

[1]祝智庭、孫妍妍.創(chuàng)客教育：信息技術(shù)使能的創(chuàng)新教育實踐場[J].中國電化教育，2015（01）：14-21.