“智慧社區由我創”創客教育項目活動設計

〔摘 要〕 隨著科技的高速發展，開展創客教育，培養學生創新能力，塑造創客精神，作為一項必須實踐的任務在小學科學教學中逐步落實。本論文以“智慧社區由我創”創客教育項目為例，探討了基于創客教育的小學科學教學的可行性和必要性，并提出了創建STEM項目、組織學習小組、設計探究路線和激活創新思維等教學策略。

〔關鍵詞〕 小學科學；創客教育；智慧社區

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2024） 24 076-078

創客教育集創新教育、體驗教育、項目學習等思想于一體，融合多學科知識，鼓勵學生有效地使用數字化工具進行創造，并在創造過程中發現、探索并解決問題，將創意作品化，以培養學生的創造性思維與解決問題的綜合能力。隨著信息技術的進一步發展，傳統的教學方式已經難以滿足新時代學生全面發展的需求，“課堂教學+創客教育”為小學科學提供了一種全新的教學思路。

一、創客教育融入小學科學教學的保障

（一）政策保障

2022年版科學課程標準提出，科學教學要以不少于1/10的時間，通過開展跨學科主題活動加深學生對科學概念的理解。而這種跨學科主題探究活動，常常會帶有鮮明的創客教育色彩。可以說，現行課程標準為科學教育開展創客活動提供了政策性保障。

（二）資源保障

當前，在國家大力支持STEM教育的環境下，越來越多的學校開始建立STEM主題創客空間。配備3D打印機、編程軟件、電子元件及建模材料等所需的軟硬件設備，可以很好地保障基于創客理念的科學教學。除此之外，一些學校還與科企或高校建立合作關系，利用其師資、場地、器材等資源，為課堂教學提供更加豐富的內容選擇和實施支持。科學教師可以根據課程主題及學生們的興趣和能力，選擇使用上述資源，以創客項目的方式開展融入了3D設計與打印、電路連接、編程及作品制作在內的課程學習。

（三）經費保障

開展基于創客理念的科學教學，需要投入一定的資金用于購買相關的教學設備和材料。當前，一些學校已可通過多種途徑獲得這部分創新創業所需經費的支持。首先，可主動申請政府層面的創新創業教育專項資金，如每年廣州市都會開展青少年科技教育項目申報，資助合規學校數萬到數十萬元不等的科普教育經費。其次，通過與企業開展戰略合作辦學，可引入企業的科技設備及資金支持，共建校內外創客教育基地。再次，目前創客教育的作用已經獲得了學校領導的認可，他們愿意利用社會專項捐資助學資金開展創客教育。最后，教師在選擇和組織創客項目時，也可以有意識地考量材料成本比較低廉的科創主題，降低創客教育對高額經費的依賴。

二、創客教育融入小學科學教學的要點

（一）培養學生的創新素養

依據培養學生創新素養的科技教育理念，創客教育的教學目標不能局限于只讓學生學會機械模仿。教學時要先引導學生觀察課程案例項目的發展變遷，理解變化的內在邏輯——適應當下，高效工作。因此基于創客理念的科學教學，要通過讓學生參與規劃、設計和完成具體的科創項目，將科學原理學習與動手實踐應用有機結合，實現真正意義上的“做中學、做中創”。學生在這個過程中不再是被動接受科學知識的接受者，而是積極運用所學知識發現問題、解決問題的“小科學家”，能充分體驗到成長的快樂。這種“玩中學，樂中悟”的教學，可全面提高學生對科學概念的理解力、對創意產品的完成力以及積極面對挑戰的創客精神力，符合新時代培養學生創新素養的要求，是當前科學教育的一項重要工作。

（二）落實科學核心素養要求

2022年版義務教育科學課程標準，將科學課程要培養的學生核心素養分為科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任等方面。基于創客理念的科學教學，非常強調“學生主體，老師主導”的教學理念。在整個教學活動中，學生擔當起“探究者”和“創造者”的身份，圍繞一個有趣的科創項目主題，根據自己的興趣和想法自主規劃設計方案、選擇材料工具、動手制作作品。這個過程，對于學生掌握基本的科學知識，形成初步的科學觀念和掌握基本的思維方法，具備初步的科學思維能力以及掌握基本的科學方法，擁有初步的探究能力，樹立基本的科學態度，具有正確的價值觀和社會責任感，均有很大的促進作用。這也與科學課程標準強調的“立德樹人，立志興邦”“學生主體地位”等理念高度契合。因此可以說，基于創客理念的科學教學，是新課改理念在基礎教育層面的重要實踐路徑。

三、創客教育融入小學科學教學的策略

（一）創建STEM項目

基于創客理念的科學教學可采用STEM項目驅動的學習模式。具體而言，教師可以根據當前的科學課程知識點，選擇相關的有意義的項目主題供學生選擇。如本校立足學生的生活經驗，從他們的視野出發，引導學生觀察周邊生活，以“智慧社區由我創”為主題，設計了以下項目群。

例如，“智慧新社區”項目需要學生綜合運用所學的科學原理和人工智能、美術、數學比例等知識，結合自身對未來理想生活的想象，設計構思自己心目中理想的智慧社區模型。在整個過程中，學生既受到了知識的驅動，也收獲了動手實踐和想象創新的樂趣。這種將知識學以致用的項目體驗，可極大地激發學生的學習興趣，讓科學教學擺脫枯燥的知識灌輸，實現“玩中學，樂中長”。同時，創作、搭建的作品也可成為學生學習成果的有形體現。總之，在科學教學中運用STEM項目驅動的學習策略，可讓學生在動手實踐中感受到科學的奧妙、創客的魅力。

“智慧社區由我創”項目主題列表

[項目主題 學科知識點 類別 智慧新社區 能源轉化，傳感器 生活 聲控小臺燈 簡單電路，語音識別 生活 種植鳳仙花 植物的成長，智慧種植 觀鳥新潮流 鳥的種類和辨識，光的折射 機警巡邏兵 巡線原理，機器人結構 安保 體驗智能門 智能門的結構，人臉識別 安保 無人駕駛車 導航、規劃 交通 ]

（二）組織學習小組

基于項目的科學教學，可以采取小組合作的學習方式以發揮協同效應。在具體操作上，教師可以根據智慧社區項目的工作量及學生人數情況，將全班學生分成3～4人的項目小組，并注意讓每個小組具有合作與交流的尺度感。隨后，教師可根據社區生活的不同需求，讓學生依次體驗智慧社區中生活、安保、交通等的便利性。學習小組基于項目要求自由討論確定創作的具體方案。在這個過程中，他們一邊交流想法，一邊根據自身優勢和興趣分配任務，如誰負責搭建模型、誰負責編程驅動、誰負責撰寫展示方案說明等。這種任意小組合作的項目學習模式，可讓學生在輕松愉悅的互動和合作中得到展示自我、實現自我的機會。這不僅可提高學生的人際交往能力，也有助于其發揮創造潛能，培養科學學習的主動性與團隊精神。同時，小組間還可設置一定的互評互學環節，讓學生在交流中獲得更多思考，從不同角度審視問題，達到拓寬視野、開闊思路的效果。

（三）設計探究路線

在基于創客理念的科學教學中，技術路線設計是項目得以最終實現的關鍵。仍以“智慧社區由我創”項目為例，學生需在教師的指導下，融合多學科知識，參考范例樣品，設計個性化智能化產品，體驗新時代生活的便利性。于是，學習小組合理分工，討論項目所涉及的學科知識，開展所需要的調查，進而進行創意產品開發。

以“種植鳳仙花”項目為例，首先以我校6個班為實驗對象，每個班大約有40名學生，其中3個班在沒有任何智能化設備輔助的情況下，每個班大約只有三分之一學生的種子是能萌發的。再經過二至三個月的周期培養，一個班只有5～6名學生種植的鳳仙花是能成功開花結果的，成功比例只有12%～15%。另外3個班進行智能化改造，由學生自主設計種植區域的規劃。在種植開展過程中，通過溫度計監測環境溫度，利用濕度計監測空氣濕度，并且設計了智能的自動澆水和施肥系統，用來幫助學生改善種植條件。這3個班的學生每個班大約有三分之二學生的種子是能萌發的，經過二到三個月的周期培養，一個班大約有12名學生種植的鳳仙花是能成功開花結果的。從種植的結果中我們可以看到，在進行了智能化改造后，鳳仙花的萌發率和種植成功率有了顯著的提升。我們經過分析發現，種子萌發受到溫度、水分、空氣等因素的影響，鳳仙花能否成功開花結果會受到培育過程中陽光、養分、水分、病蟲害等因素的影響。然而我們的學生因為缺乏相關的監控設施，沒有辦法及時發現生長過程中出現的問題，導致鳳仙花無法正常萌發和成長，因此成功率就非常低。在對“種植鳳仙花”項目進行智能化改造后，這種分區域的技術設備設計規劃，使得智慧社區的理念通過具體的技術路線得以實現，也讓抽象的科學概念具象化，加深了學生的理解與記憶，實現了從科學原理到實踐應用的貫通。一位學生在活動后開心地總結道：我用多個智能設備種鳳仙花，從播種到成長，每一步都充滿樂趣。定時澆水器讓我不再怕忘記澆水，土壤濕度傳感器教我適時關愛小花，攝像頭記錄下它一點點長大……從中我學會了耐心和責任，也感受到了科技的魅力！

（四）激活創新思維

基于STEM項目的科學創客教育要將培養學生的創新思維作為整個產品制作過程的重中之重。以“機警巡邏兵”為例，教師可根據學生的認知發展水平，設置一些情境性的思維拓展任務。如安保機器人在社區巡視過程中如何最合理地規劃路線？如何區分住戶、訪客和陌生人，并給出合適的警示？機器人需有怎樣的結構？等等。此類問題，學生小組需要思考如何運用智能科技等手段解決問題，滿足居民需求。這些情境任務既可以是教師延伸的，也可以來自學生在生活實踐中遇到的疑惑。學生需要在小組內部自由討論分析這些問題情境，設計解決方案。這可以訓練他們從多個角度思考問題，拓寬解決問題的思路。然后教師還需定期組織學生進行小組間或全班范圍內的思路匯報交流，邀請小組相互提問并給出建設性意見。這種互動交流有助于學生聽到更多的想法，拓寬自己的視野，打開思維的局限，從更全面和深入的維度思考科學在實踐中的應用。最后，教師可與學生一起對最優思路進行討論總結。通過這種“思維+交流”的知識再構建，可潛移默化地激發和培養學生們的創新思維。

綜上所述，基于創客教育的科學教學具有可行性和必要性，可以有效培養學生的綜合素養，踐行新課標教學理念。在實施過程中，教師可采用STEM項目驅動學習、組織學習小組、設計探究路線以及激活創新思維等策略，以激發學生的學習興趣和創新思維。通過這種教學方式，將科學知識和動手實踐有機結合，使學生在創作過程中形成優秀的科學探究能力和創客精神。

【本文系2024年廣州市青少年科技教育項目：“智慧社區由我創”創客教育項目的研究成果，任務書編號：KP市2024021】

參考文獻

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