基于素養(yǎng)提升的創(chuàng)客教育區(qū)域化實施探究*

熊善軍 楊 磊

（1.鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)教師發(fā)展中心，江蘇鎮(zhèn)江，212028；2.鎮(zhèn)江市支顯宗學(xué)校，江蘇鎮(zhèn)江，212028）

國務(wù)院《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》對人工智能和創(chuàng)新提出了具體的規(guī)劃和要求，2018 年《江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)課程綱要》中以《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》為依據(jù)提出信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)目標(biāo)是提升學(xué)生的創(chuàng)新與應(yīng)用能力，提高學(xué)生的計算思維能力，發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)。當(dāng)前《關(guān)于進(jìn)一步減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)的意見》（以下簡稱“雙減”）政策落地，要求教師提供更豐富的育人途徑促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，青少年信息科技創(chuàng)新活動也有了更廣闊的舞臺。丹徒區(qū)教師發(fā)展中心（以下簡稱區(qū)域），順應(yīng)時代教育的要求，通過信息技術(shù)名師工作室、STEM 工作坊，開展各類創(chuàng)客活動，取得了一定的成效，但面對區(qū)域教育整體發(fā)展的新要求，與先進(jìn)地區(qū)相比，呈現(xiàn)教學(xué)資源不夠聚合、師資隊伍建設(shè)相對匱乏、評價機(jī)制不夠完善等不足。為此，區(qū)域加強(qiáng)創(chuàng)客教育理論與實踐研究，聚各校創(chuàng)客教育智慧，協(xié)同探索有效的基于學(xué)科素養(yǎng)提升的創(chuàng)客教育區(qū)域化實施方案。

一、區(qū)域內(nèi)各學(xué)校創(chuàng)客教育活動的現(xiàn)狀分析

創(chuàng)客教育是以實體空間、虛擬空間、文化空間三位一體的立體式學(xué)習(xí)空間為依托，以項目式學(xué)習(xí)的探究體驗過程為導(dǎo)向，致力于在開放創(chuàng)新、實踐共享的理念指導(dǎo)下，培養(yǎng)創(chuàng)新人才的新型教學(xué)模式，其最終目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、形成創(chuàng)客文化[1]。對當(dāng)前區(qū)域?qū)W校開展創(chuàng)客教育活動現(xiàn)狀進(jìn)行客觀分析與歸納，主要存在以下幾種情況。一是師資力量薄弱。根據(jù)江蘇省課程開設(shè)的建議和區(qū)域?qū)W校3～4 軌辦學(xué)規(guī)模，每周信息技術(shù)課為12～16節(jié)，剛好是1 名信息技術(shù)教師的教學(xué)課時量，信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)乃至于創(chuàng)客教育活動研討與交流無法以學(xué)校為單位獨自開展。二是活動設(shè)備缺失。區(qū)域?qū)W校隨著智慧校園的創(chuàng)建，在互聯(lián)網(wǎng)+教育的背景下創(chuàng)客教室作為建設(shè)指標(biāo)之一，創(chuàng)建學(xué)校都進(jìn)行了創(chuàng)客教室的建設(shè)，因為自主選擇及設(shè)備更新等因素，各校的創(chuàng)客教學(xué)設(shè)施各不相同；而未創(chuàng)建的部分學(xué)校因信息技術(shù)課程開設(shè)需要，采購了品種繁多的開源硬件。對區(qū)域內(nèi)各學(xué)校的創(chuàng)客硬件統(tǒng)計，品種達(dá)到數(shù)十種之多，而且數(shù)量層次不齊。三是創(chuàng)客活動難以持續(xù)。由于受到師資力量限制及設(shè)備缺失，部分學(xué)校還未開展創(chuàng)客教育，或者根據(jù)信息技術(shù)教材五年級編程模塊，配備了部分教學(xué)使用的開源硬件，開展硬件拼裝及程序編寫的教學(xué)活動；而有創(chuàng)客教室的學(xué)校或是將設(shè)備束之高閣，或是簡單的在社團(tuán)活動、興趣小組中進(jìn)行了解性學(xué)習(xí)，無教材、教學(xué)體系、涉及學(xué)生少，不能很好地輻射到全體學(xué)生，難以提高學(xué)生信息素養(yǎng)及創(chuàng)新能力。

二、區(qū)域內(nèi)各學(xué)校創(chuàng)客教育聯(lián)動的優(yōu)勢分析

通過上述分析，“單兵作戰(zhàn)、閉門造車”的創(chuàng)客教育模式具有明顯的缺陷和諸多的問題，師資單薄、設(shè)備缺失、無統(tǒng)一創(chuàng)客教育系統(tǒng)的教材等成為創(chuàng)客教育活動發(fā)展的瓶頸。以“創(chuàng)客教育聯(lián)盟”為關(guān)鍵字在百度搜索引擎上進(jìn)行了檢索，約有1 340 000個相關(guān)結(jié)果，可見全國創(chuàng)客教育發(fā)展模式及方向，以“聯(lián)盟”為基礎(chǔ)的創(chuàng)客教育活動能迅速消除師資、設(shè)備問題，同時加速各學(xué)校之間的創(chuàng)客學(xué)習(xí)交流活動，區(qū)域內(nèi)各學(xué)校創(chuàng)客教育活動聯(lián)動優(yōu)勢明顯。

1.統(tǒng)籌各校硬件，發(fā)揮效益

從基礎(chǔ)做起，以教材為本。按照區(qū)域內(nèi)創(chuàng)客教育活動實施起步晚的現(xiàn)狀，不能照搬其他地區(qū)創(chuàng)客教育活動內(nèi)容，而是立足信息技術(shù)教材，以教材為基礎(chǔ)，在蘇教版信息技術(shù)教材五年級編程模塊中涉及Arduino 開源硬件是教學(xué)需要的必配硬件。通過教學(xué)活動可以讓學(xué)生認(rèn)識理解開源硬件、熟悉搭建，為后續(xù)創(chuàng)新實踐建立基礎(chǔ)。根據(jù)學(xué)習(xí)創(chuàng)客機(jī)器人功能及符合學(xué)生生活實際考慮，以創(chuàng)客項目化的形式增加一些其他類的開源硬件。以項目化成果推進(jìn)的方式，在學(xué)生已有的認(rèn)知和經(jīng)驗基礎(chǔ)上，開展項目化研究、成果顯性展示，提升學(xué)生創(chuàng)新思維、動手創(chuàng)造能力。表1 為區(qū)域?qū)W校以教材為基礎(chǔ)開展的部分實踐項目。

表1 區(qū)域?qū)W校創(chuàng)客實踐項目（部分）

2.聚集各校教師，集思廣益

筆者所在區(qū)域，在教師發(fā)展中心引領(lǐng)下，搭建了兩個平臺，信息學(xué)科名師工作室、區(qū)域信息學(xué)科教研組，吸納吸引有志于創(chuàng)客教育活動研究的兼職信息教師。采用線上線下的研修交流方式，對區(qū)域內(nèi)創(chuàng)客教育活動如何開展進(jìn)行深入分析，從各學(xué)校實際情況出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧、博采眾長，將最好的、最適合的創(chuàng)客教育活動方式自下而上，再自上而下地推展開來。通過培訓(xùn)，提升各校信息技術(shù)教師的創(chuàng)新思維，同時信息技術(shù)教師在互聯(lián)網(wǎng)+教育的環(huán)境下，將創(chuàng)客教育與學(xué)科教學(xué)相融合，培養(yǎng)有理想、有擔(dān)當(dāng)、有本領(lǐng)的時代新人，為區(qū)域?qū)W校開展的“雙減”活動提供創(chuàng)客教育方案支撐。

3.開展創(chuàng)客活動，智慧碰撞

創(chuàng)客教育往往指向現(xiàn)實問題的解決，是一種問題導(dǎo)向式教育，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實問題，尋求創(chuàng)意的解決方法并通過努力使之變成現(xiàn)實[2]。理論需要實踐、研究需要論證，創(chuàng)客教育開展的形式、內(nèi)容的研究最終需回歸到學(xué)生創(chuàng)客活動中去。學(xué)生在創(chuàng)客教育中有哪些收獲？動手實踐能力和創(chuàng)新能力有多大的提高？區(qū)域內(nèi)各校聯(lián)動組織的創(chuàng)客展示交流活動平臺就為學(xué)生搭建展示的舞臺。在創(chuàng)客活動中，學(xué)生分享自己項目化的成果，和其他學(xué)校的學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)客經(jīng)驗的交流，回答其他學(xué)生的疑惑問題。從創(chuàng)客活動中，學(xué)生之間的創(chuàng)客智慧又進(jìn)行了一次碰撞，均有感悟和收獲。

三、區(qū)域內(nèi)各學(xué)校創(chuàng)客教育聯(lián)動的策略研究

近年來，區(qū)域創(chuàng)客教育活動在教師發(fā)展中心及區(qū)域信息技術(shù)名師工作室的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，開展創(chuàng)客教育聯(lián)動活動，經(jīng)過不斷的摸索與實踐，從硬件的選配到教師培訓(xùn)再到創(chuàng)客教育活動的推進(jìn)，多措并舉，扎實有效的推動創(chuàng)客學(xué)習(xí)，并逐漸形成一定特色。

1.做好培訓(xùn)，抓住“引路人”

創(chuàng)客教育活動的主體是學(xué)生，關(guān)鍵是教師。教師的水平?jīng)Q定了學(xué)生創(chuàng)客思維的上限，作為創(chuàng)客教育活動的引導(dǎo)者，需要為學(xué)生創(chuàng)客活動開啟一扇門，而開門的鑰匙就是培訓(xùn)。

（1）思想統(tǒng)一，達(dá)成共識

區(qū)域名師工作室，STEM 工作坊組織信息技術(shù)骨干教師，經(jīng)過充分地研究教材，達(dá)成了區(qū)域共識。蘇教版小學(xué)信息技術(shù)教材以項目設(shè)計為基礎(chǔ)，通過學(xué)生硬件拼裝、軟件編程開展教學(xué)及學(xué)習(xí)活動。Arduino 開源硬件種類豐富，具有開放接口，程序搭建自由，單個或者是組合能形成不同的項目，將開源硬件帶入到學(xué)生學(xué)習(xí)中，既是對課程綱要及教材的要求體現(xiàn)，也可以看到開源硬件學(xué)習(xí)與實踐能體現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)新理念，豐富學(xué)生的實踐內(nèi)容。這就為開展創(chuàng)客教育教師培訓(xùn)指明了方向。在培訓(xùn)開始之前，區(qū)域?qū)W科中心組成員先討論學(xué)習(xí)，依據(jù)區(qū)內(nèi)教師實際制定培訓(xùn)方案及培訓(xùn)內(nèi)容，并將培訓(xùn)內(nèi)容分解到每一次集中教研活動中去，確立開源硬件應(yīng)用在信息學(xué)科教學(xué)中的重要地位。這些培訓(xùn)包含了教材的教學(xué)設(shè)計、開源硬件的使用培訓(xùn)、創(chuàng)客教育案例、開源硬件教學(xué)展示研討課等等。通過對全區(qū)教師進(jìn)行應(yīng)用培訓(xùn)，提高了教師的軟硬件使用能力及課堂教學(xué)能力。

（2）歸類分層，逐步提升

Arduino 開源硬件的使用看似簡單，實則復(fù)雜，每一個端口使用杜邦線連接不同就會出現(xiàn)不同效果或者錯誤。也許因為一次錯誤的連線，會使得教師們花費大量的時間而功敗垂成，并導(dǎo)致教師們畏難怕做。通過調(diào)查分析，區(qū)域內(nèi)教師對開源硬件的認(rèn)知普遍是零起點，教師的業(yè)務(wù)需求和培訓(xùn)期望包括：技能培訓(xùn)、課程技巧培訓(xùn)。技能培訓(xùn)在不清楚設(shè)備的使用方法的時候，摸索如何使用要消耗老師很多時間，而老師們除了教學(xué)任務(wù)還有學(xué)校的其他事務(wù)，沒有時間花費在設(shè)備調(diào)試上，因此技能培訓(xùn)主要是讓老師學(xué)會使用新設(shè)備，利用設(shè)備進(jìn)行教學(xué)。課程技巧培訓(xùn)：由Arduino 開源硬件實踐經(jīng)驗的老師通過上研討課、對教材內(nèi)容及課堂情況進(jìn)行分析總結(jié)，將自己實際經(jīng)驗與參培老師分享交流，讓老師們能感悟創(chuàng)客教育課程，結(jié)合自身的實際情況，設(shè)計符合自身實際情況的課堂教學(xué)。

（3）注重延伸，點面開花

重視教師良好思維品質(zhì)的培養(yǎng)，幫助信息技術(shù)教師提升教學(xué)技能、專業(yè)能力、理論素養(yǎng)是信息技術(shù)教師專業(yè)成長與落實“雙減”行動中重要關(guān)切。通過區(qū)域研修活動對信息技術(shù)教師進(jìn)行培訓(xùn)，挖掘區(qū)域內(nèi)信息學(xué)科教師潛力，給區(qū)域內(nèi)創(chuàng)客先行者展示的機(jī)會，讓他們成為創(chuàng)客活動的中堅力量，并對自己的所得所思進(jìn)行分享。這既是對培訓(xùn)的延伸，又是先行者的收獲展示，更能帶動和激勵區(qū)域內(nèi)信息學(xué)科教師行動起來。同時參訓(xùn)教師將培訓(xùn)收獲帶回學(xué)校，組織學(xué)校兼職信息技術(shù)教師參加培訓(xùn)，由點到面，全面開花，組建起本校的創(chuàng)客活動教育團(tuán)隊，集團(tuán)隊智慧落實到信息技術(shù)課堂教學(xué)及學(xué)生創(chuàng)客活動中去。

2.立足課堂，用好“主陣地”

信息技術(shù)課堂是提升學(xué)生信息素養(yǎng)的主陣地。學(xué)生創(chuàng)客能力不是一蹴而就的，需要積累，通過課堂學(xué)習(xí)不斷積累開源硬件的使用經(jīng)驗，在已有經(jīng)驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)客活動。區(qū)域內(nèi)信息課堂未使用開源硬件時，課堂教學(xué)就受到諸多限制，有關(guān)開源硬件章節(jié)無法實施，學(xué)生也就無法接觸了解開源硬件。對教材的處理僅僅停留在軟件編程上，區(qū)域?qū)W校通過配置開源硬件，軟硬件結(jié)合將創(chuàng)客活動延伸到課堂。蘇教版五年級信息教材14 課用到了聲音傳感器，15 課用到了光敏傳感器，16 課用到了滑桿傳感器，17 課用到了搖桿傳感器，18 課用到了超聲波傳感器。通過培訓(xùn)，教師已經(jīng)掌握硬件的使用方法，結(jié)合編程單元教材，在信息技術(shù)課堂中開展教學(xué)活動，教材的執(zhí)行情況得到提高。學(xué)生也從教材項目實例中了解了各傳感器的使用方法，為后期自主創(chuàng)客活動打下了基礎(chǔ)。創(chuàng)客活動的推進(jìn)要依靠教師，只有教師熟練掌握了，才有能力去指導(dǎo)學(xué)生。開源硬件的課堂教學(xué)有效開展能使得教師的專業(yè)能力提升，在推進(jìn)開源硬件應(yīng)用過程中，教師確定了兩個優(yōu)先：使用開源硬件教學(xué)的教研展示課優(yōu)先、信息優(yōu)質(zhì)課評比等第評判優(yōu)先，通過這樣的激勵策略鼓勵教師使用開源硬件。

3.開展活動，搭好“大舞臺”

信息技術(shù)教學(xué)的最終目的是提升學(xué)生的信息素養(yǎng)。教師可以給學(xué)生一個展示的舞臺，這個舞臺就是創(chuàng)客展示活動。區(qū)域內(nèi)各學(xué)校在教師發(fā)展中心的組織下參加區(qū)域?qū)W校“創(chuàng)客嘉年華”活動。創(chuàng)客展示活動教師采取了這樣的方式：作品展示，活動開始前，自由展示交流各自作品，小選手通過PPT 向大家進(jìn)行作品創(chuàng)意介紹、硬件的搭建方法、程序腳本的編制、作品效果的演示，這是創(chuàng)意的展示及學(xué)生綜合素養(yǎng)的體現(xiàn)；思維碰撞，匯報結(jié)束后，其他小選手對展示小選手進(jìn)行提問，有表揚及改進(jìn)方法的交流、有質(zhì)疑創(chuàng)意實用性的爭辯，這是創(chuàng)意的一次升華。創(chuàng)客活動中教師看到選手由膽怯變得自信，看到選手舌戰(zhàn)群儒，相信每個參賽選手對此次活動終生難忘，也徹底激發(fā)了他們的創(chuàng)客欲望，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”，也相信這些小選手回校后將是創(chuàng)客活動的星星之火。

4.依托項目，開展創(chuàng)客聯(lián)動實踐

（1）項目設(shè)置

各校根據(jù)學(xué)校實際，從小學(xué)四年級開始組建信息學(xué)科興趣小組（社團(tuán)活動），開展編程類、機(jī)器人（人工智能）、3D 打印類等方向項目學(xué)習(xí)。課程可以開設(shè)軟件課程和硬件課程兩種類型。軟件課程以學(xué)生為中心，構(gòu)建符合學(xué)生認(rèn)知水平的矩陣式知識體系，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維、邏輯思維及創(chuàng)造性思維；硬件課程以人機(jī)交互、自然語言理解、知識圖譜、生物特征識別等技術(shù)為中心，通過項目式教學(xué)，讓學(xué)生在實踐中加深知識理解、拓展學(xué)習(xí)邊界。學(xué)習(xí)內(nèi)容分基礎(chǔ)和提高兩類。基礎(chǔ)內(nèi)容以學(xué)校開展的編程、機(jī)器人、創(chuàng)客等興趣小組形式進(jìn)行；提高部分以區(qū)青少年活動中心周末開展的非學(xué)科類培訓(xùn)（含編程、創(chuàng)客活動）進(jìn)行。學(xué)校根據(jù)師資和硬件條件開展創(chuàng)客項目，見表2。

表2 區(qū)域創(chuàng)客實踐項目設(shè)置

（2）創(chuàng)客現(xiàn)場挑戰(zhàn)項目實例

秋天到了，果園里的蘋果在陽光的照射下終于成熟了。請利用手邊的設(shè)備，如聲音傳感器、超聲波傳感器、光線傳感器、滑桿、搖桿、arduino 開源板、杜邦線等（可自由添加其他傳感器，如RGB 燈、蜂鳴器等），軟硬件結(jié)合進(jìn)行創(chuàng)客實踐，完成果實成熟、收獲果實、保衛(wèi)果實、慶祝等任務(wù)，具體見表3。參賽團(tuán)隊根據(jù)主題自主挑選材料，完成挑戰(zhàn)，時間2 小時。

表3 現(xiàn)場挑戰(zhàn)項目

四、區(qū)域內(nèi)各學(xué)校創(chuàng)客教育聯(lián)動思考與展望

綜合實踐活動課是我國當(dāng)前課程改革中提出的一種新的課程形態(tài)，多元化的綜合實踐活動的開展是貫徹“雙減”的重要舉措之一。創(chuàng)客教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生運用所學(xué)知識，通過實踐體驗，增強(qiáng)探索精神和創(chuàng)新意識，對于學(xué)校開展綜合實踐活動課程具有重要的促進(jìn)意義[3]。區(qū)域已經(jīng)在創(chuàng)客教育活動上邁出了堅實的一步，但如何持之以恒、做得更好，可以從以下方面下功夫。一是創(chuàng)客教育活動課程化。創(chuàng)客課程建設(shè)是對課堂教學(xué)的具體要求，也是順利實施的重要保障。因為沒有完整的創(chuàng)客教育課程體系，所以要進(jìn)行創(chuàng)客教育就必須將零散的創(chuàng)客活動整合起來，每一次的教研活動上課老師的優(yōu)秀創(chuàng)客活動、每一個優(yōu)秀的學(xué)生創(chuàng)客作品、乃至于每個學(xué)校創(chuàng)客社團(tuán)的優(yōu)秀活動內(nèi)容等都可以拿來分享，分門別類形成一套區(qū)域內(nèi)有特色的創(chuàng)客活動材料，在不斷的實踐活動中提煉，逐步形成符合區(qū)域?qū)嶋H共用的創(chuàng)客課程。二是創(chuàng)客競賽活動的優(yōu)化。保留每次創(chuàng)客競賽活動優(yōu)秀做法，例如學(xué)生創(chuàng)意的講解、創(chuàng)客展示后辯論等，在這些前提下，進(jìn)一步豐富，把創(chuàng)客競賽活動做得更有趣，比如提供同等材料，宣布創(chuàng)作主題，讓他們盡情創(chuàng)造，然后守擂攻擂開展交流，把競賽變成學(xué)生樂于參加的盛會，從而推動區(qū)域內(nèi)學(xué)校創(chuàng)客活動優(yōu)質(zhì)、均衡發(fā)展。