基于開源硬件的區域創客教育實踐

朱雪駿

一、創客教育實施載體選擇

創客教育強調參與式學習、項目式學習和任務驅動式學習，意在以生活中的真實問題為中心，讓學生在解決問題的過程中提高學習能力、提升學習興趣。相應地，創客教育的載體選擇非常重要。目前，市面上創客教育的硬件設備種類多樣，教師應如何進行選擇呢？下文就鎮江市丹徒區創客教育實施載體（Arduino開源硬件）的選擇進行說明。

第一，從教材出發。鎮江市丹徒區（以下簡稱“我區”）各小學目前正在使用的信息技術教材是由江蘇省鳳凰科學技術出版社出版，由江蘇省中小學教學研究室編著的。其中有關機器人教學內容在五年級下學期，而教材中的教學案例就是以開源硬件Arduino 為載體，以xDING軟件為編程軟件的教學內容。

第二，從學生已有的認識結構出發。五年級上學期教學內容為Scratch 編程相關教學，下學期為機器人相關內容。xDING 和Scratch 這兩款編程軟件的界面大致相同，控件基本一致，并且都是采用積木式搭建圖形化編程方式，學生在已有的知識基礎上容易上手。

而選擇開源硬件和Arduino主控板，也正是從這一點出發。縱觀市面上的各種機器人設備，商家大多從利益出發，把主控板和傳感器封裝在一起，阻斷了學生已有知識的延續。如聲音傳感器，學生只知道在集成板上感受聲音數值變化，卻不知如果聲音傳感器壞了，杜邦線該如何與傳感器的信號針腳相接，什么又是聲音傳感器的電源針腳，為什么不能在程序設計時根據自己的喜好選擇信號接口，等等。

二、基于開源硬件的區域創客教育實施策略

從各地開展創客教育的現狀來看，多數地區地域范圍較廣，鄉鎮農村學校與中心城區學校在專職教師配備、創客硬件設施及場地投入等方面差異較大，創客教育發展不均衡。針對這種情況，就可以開展以區域性創客教育教學為主的研究模式。區域創客教育教學的開展不僅能克服經費和設備問題，而且能解決信息技術教師在開展創客教育教學中的技術難題。在區域名師工作室或教師發展中心的牽頭和組織下，以教師創客課堂教學大比拼及學生項目化創客素養大賽為推廣形式，切實提升區域師生的創客水平。

（一）搭建區域創客教育基地

學生只有在動手實踐中才能發展創新意識和提高創作能力。因此，開展區域創客教育，建立共享基地，是創客教育實施的重要任務。開源硬件從教材出發，以學生的已有知識經驗為基礎，以Arduino 主控板和傳感器為載體，不僅為區域創客教育提供了設備保障，也為薄弱學校開展創客教育提供了支持。

我區在建立區域創客的過程中，以區教師發展中心和“熊善軍名師工作室”為引領，以學科研訓員為中心，籌建創客基地，集中采購了聲音傳感器、火焰傳感器、超聲波傳感器、碰撞傳感器、全彩LED 燈光模塊、無線藍牙模塊、機器人小車、電機、舵機、杜邦線等20 套設備。同時把所有設備的名稱、價格、參數、購買鏈接等以清單式表格推薦給區域內各學校，并要求學校自籌3～5 套。通過集中購買與校級自籌的方式，形成區域共同體。這不僅有利于區域創客教育的開展，還能減輕學校自購設備的經濟壓力。

（二）組建區域創客教育團隊

優秀的團隊是實現技術支持的重要保障。在實施過程中，應以名師工作室或教師發展中心為引領，以特級教師、骨干教師及學科帶頭人為中堅力量，以一線信息技術教師為成員，組建優秀的創客教育團隊。

創客教育團隊的組建除了為開展區域創客教育提供技術支撐，更要發揮其有效的示范引領及推動作用。為了加速推進區域創客教育的步伐，團隊定期和不定期對全體一線信息技術教師進行主題創客培訓。培訓內容重點以創客新理念、創客新技術、創客實際問題解決等為主，真正從把創客教育新理念新技術與教育教學實踐相結合。我區自2019 年以來分別開展了“把握綱要精神，用好信息教材”“開源硬件與xDING”“3D 建模基礎”“基于開源硬件的區域創客教育實踐研究”等相關培訓。

（三）構建區域創客教育項目

創客教育項目的構建是實施區域創客教育的關鍵所在，區域項目更是引領區域創客教育發展的火車頭。構建區域創客教育項目須遵循學生對創客知識和技能的零沖突，遵循學生已有的認知結構，遵循創客項目的科學性和實用性，遵循創客項目難度的遞進化。

基于以上考慮，我區把開展的區域創客教育項目系列化為一年一屆的信息科學學科素養大賽（如2020 年的創客作品展示與創客現場程序設計大賽、2021 年的3D 創客與創意編程大賽、2022 年的3D 創意與Arduino 開源融合大賽）。我區以項目化創客比賽為抓手，推進區域創客教育的穩步落實。

（四）創建區域創客教育平臺

區域共享平臺為各位創客者提供成果共享和交流的空間。為了延續這種共享形式，我區充分借助網絡研修平臺、“宜人信步”微信公眾號等，搭建集作品介紹、技術分析、編程思路、作品評價為一體的開放式創客教育平臺，以多元化的校校共享、師師共享、生生共享、師生共享，進一步提升區域創客教育的品質，宣傳我區開展區域創客教育的成果。