搭建创客教育体系：从创客空间到创客项目

　 搭建创客教育体系：从创客空间到创客项目【摘 要】2015年，“创客”一词引爆了全中国。创客运动引发了对教育理念变革的研讨。越来越多的教育者开始关注创客教育，并力图把创客教育引入学校。创客教育进学校需要创建健全的空间平台、配备齐全的资源工具、构建完整的课程组织、提供具体的创造项目。通过分析国内外创客教育案例，得出搭建创客教育体系可以从创客空间、创客软硬件、创客课程、创客项目四个层次进行，同时这四个层次对推广创客教育具有重要的意义。【关键词】创客教育；体系；创客空间；课程；项目【中图分类号】G434 【文献标识码】A【论文编号】1671-7384（2016）07-0060-04“创客”一词起源于“Maker”，指的是那些基于兴趣与爱好，努力把创意转变为现实的一类人。2015年9月，教育部办公厅发布的《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见（征求意见稿）》，提到“有效利用信息技术推进‘众创空间’建设，探索STEAM教育、创客教育等新教育模式”。“创客教育”从广义上来讲，是指以培育社会大众的创客精神为导向的教育形态；从狭义上来说，是一种以培养学习者，特别是青少年学习者的创客素养为导向的教育模式[1]。创客教育是为了培养学习者提出、研究、解决问题的能力，它提倡学生主动探索、批判思考、动手实践，这也是创客精神所在。创客运动推动了教育理念的变革，越来越多的教育者开始关注到创客教育，并力图把创客教育引入学校。我们认为，搭建系统的创客教育体系包括四个层次：创客空间、创客软硬件、创客课程和创客项目。创客空间：搭建平台创客空间是一个向人们提供材料、工具的开放场所，它具有加工、制造、合作交流等功能。不同年龄、不同工作领域的创客在创客空间里共享资源、交流学习、互帮互助、共同完成创造。目前，创客空间分为三种类型：市场化的创客空间、公益机构主导的创客空间、教育机构主导的创客空间，如表1所示。美国Westport图书馆属于公益机构主导的创客空间。公众可以在该图书馆内查找所需资料和书籍、参观展览，还可以利用该创客空间合作交流，开展创客项目[2]。创客们可以使用图书馆配置的工具，比如3D打印机，馆中的工作人员会教授工具的使用方法，协助其使用工作完成创造。浙江市温州中学DF创客空间则属于教育机构主导的创客空间。该创客空间既是学生的开放实验室，也是学生的社团活动室[3]。DF创客空间仅对会员和选修Arduino相关课程的学生开放，每周、每月都会定期开展不同的创客活动。在创客空间里配备有桌面型3D打印机、小型焊台、手持多功能电钻等工具及材料，学生们可以在创客空间里交流、合作、创作，共同研究跨学科的综合性项目，提高技术、增长知识。创客空间不仅仅是开放的空间及共享的资源，更多的还体现了一种协作、分享的创客精神。在学校中设置创客空间，为学生搭建了一个良好的创造平台和沟通环境，同时也让创客教育在学校当中以创客空间作为立足点进一步的推广创客精神和创客思维。创客软硬件：提供工具1. 开源硬件开源硬件是与自由及开放原始码软件相同方式设计的计算机和电子硬件[4]。开源硬件设计者通常会分享详细的硬件设计资料以及驱动开源硬件的软件开发工具包给他人参考或学习。表2列出了常见的几种开源硬件。在创客教育中，开源硬件是重要的创造工具，学习者可以利用开源硬件完成相应的创客项目，并且从中获得编程、设计等方面的知识；硬件的开源也成为了创客们珍贵的资源，他们将自己的想法和创意分享出来，使资源共享共生。2. 3D打印3D打印是一种以三维数字形式构造立体物理对象的快速成型技术，它的工作原理是将3D打印机与计算机连接，通过设计辅助软件进行数字建模，再将数字信息传输给打印机，利用打印机中的丝状、粉状或是液体状的材料以逐层堆叠的方式制作出产品。弗吉尼亚大学的格伦和他的专家团队创立了一个名为“边做边学”的课程计划[5]，这个课程计划在一开始给学生们讲述了一个生活在非洲村落的小男孩，他利用废弃资源和一本关于能源的书籍，制作他自己的风力发电机。学生在特定的故事情境之下，利用软件设计风车叶片和齿轮等零部件，然后通过3D打印机打印出他们自己的塑料风力发电机并进行测试。学生通过清晰的彩页图解了解动能、电流和传动比等抽象的科学和工程概念，通过亲自动手实践进一步理解如何利用以上概念。在“边做边学”的课程当中，学生们不断尝试、不断修改，借助3D打印机来完成他们的新方案，直至成功。除了开源硬件之外，3D打印技术也是创客教育的一个重要的工具资源。3D打印技术可以将使用者的创意变成可视化的实物，实现个性化的创造。3D打印技术帮助使用者进一步深化所学、所思，也让使用者从不同的角度了解事物的本身。3. ScratchScratch是由麻省理工学院设计开发的一款针对青少年的可视化、简易编程工具。使用者利用鼠标拖动界面内的模块来实现简单程序的编辑，这些模块由构成程序的命令和参数组成。宁波市实验小学实行创客教学，该校的五年级每周增加一门综合实践课用于开展创客活动[6]。高年级的学生可以在综合实践课上学习相关知识，其余感兴趣的低年级学生也可以在课余时间参加创客社团。该校通过教授学生使用Scratch这种简单的编程工具来让学生制作数字作品、搭建机械传感作品等创客项目。Scratch令原本枯燥难懂的代码语言变成了简单易懂的图形化界面，学生们学起来有趣且容易上手。Scratch倡导的理念是想象、编程、分享，通过程序编写表达思想和情感，学生可以借助该软件快速掌握编程技巧，充分发挥自己的想象力，利用它来进行作品创作。

　通过学习Scratch等易于上手的可视化编程软件，能够训练学生计算思维能力、锻炼学生逻辑思维能力、激发学生成为数字时代的创作者。除此之外，如DFRobot、Makeblock mBot等开源机器人均可利用Scratch来进行编程、控制。Scratch既锻炼了学生的创客思维，也为学生们进行下一步创造打下了坚实的基础。创客课程：融合知能创客教育的目的是培养学生动手、创新、综合运用科学知识的能力，而能够培养学生综合能力的STEAM课程恰巧符合创客教育的理念。STEAM是美国政府提出的教育倡议，其目的是为了加强美国K12关于科学、技术、工程、艺术以及数学的综合教育。STEAM教育包含五个学科：Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Mathematics（数学）和Art（艺术），强调多学科课程融合的教育。德索托西中学的iSTEAM3D课程集合了学生在校学习的多门学科，包括数学、工程、桥梁设计等，学习了该课程的学生会使用3D桌面打印机等工具来创建道路、房屋，创造出自己想象中的城市[7]。他们不仅仅学习有关城市的知识，并且亲自设计模拟城市、布置自来水管道和电网。学生们通过STEAM课程学会如何在数字世界中获取信息，在真实世界中寻找问题和解决办法，最后完成、创造属于自己的创客作品。在国内，主题统合课程、无边界课程等课程所提倡的融合知能的理念与STEAM类似，这种多学科融合课程模式，将科学、技术、工程、人文、数学多门课程融合成一个有机的整体，让学生在特定的学习情境中提升设计能力、合作能力、综合运用能力、问题解决能力和实践创新能力。创客教育与STEAM等融合类课程的结合，使得Scratch、机器人、3D 打印技术等技术被引入中小学的课堂，打开了创客教学的新局面。创客项目：动手造物创客项目体现了创客们的无限创意，借助创客项目可以让创客们的创造能力物化成为作品，这是开展创客教育有效的途径之一。不同学校可以自选适合的创客项目。以机器人、无人机、乐高等这三种创客项目为例，它们以其开源的特性受到广大学生创客的青睐。北京市第二十四中学于2014年成立机器人兴趣小组，并且每周开设一节机器人选修课。2015年5月，该校高一18名学生开展了“双光巡线机器人接力赛”的活动课；在活动中，学生以小组为单位，按照指导老师发布的任务指令设计程序操控机器人。整堂活动课以学生为中心，教师在旁指导、协助，学生独立开发、完成自己的创客作品。通过亲手组建机器人、编写程序，学生提高了自身的动手能力，也加强了学生之间的合作意识。温州市籀园小学设有航空航天模型实验室，老师们利用实验室教学生学会无线电遥控设备的使用、遥控飞机飞行的原理等。籀园小学少年科学院无人机团队于2013年底在老师的指导下通过航拍技术完成了航拍微电影《鸟瞰籀园》。该团队常常利用课余时间进行技术训练，在这个过程中学生们不仅仅掌握了无人机航拍的技术，同时也训练了他们的观察能力、反思能力，培养了他们的创造思维和合作精神。徐州市星光小学积极开展“乐高机器人社团”活动。每次活动都会设置一个固定的主题，活动通常以小组的形式进行。学生们会根据老师在活动前布置的挑战任务来制作相关的乐高模型。通过这种方法，可以让学生初步理解和认识相关的基础知识、原理；在解决问题的过程中，学生创造力、合作能力、交流能力和获取新知识的能力也会得到提升。无论是机器人、无人机还是乐高，开展创客项目的最终目的就是“做中学”。在完成创客项目的过程中，学习变得生动、有趣，动手实验的形式让学生们更深刻地理解知识。创客项目让学生发挥出天生的创意力和想象力，培养了学生的团队精神、解决问题能力、应变能力、表达能力、社交能力和造物能力等，同时也为创客教育提供了落地的途径。从学习金字塔中我们可以看到，采用传统课堂中的讲课方式来传递知识，学习者收获甚微；而采用小组讨论、实践练习、即学即用等方式进行学习，学习效果更佳。这说明集合作学习、探究实践、创新发明于一身的创客教育的学习效果，要大于传统的以教为主的教学模式。创客教育的核心理念是在创造中学习。一个作品的制作和创造，往往需要综合运用到多种学科和技能，创客们在探究、实践的过程中会经历成长和失败，在这个过程当中可以内化、巩固、提升旧知，并且在整合旧知的基础上学习到新的知识和技能。创客教育可以解决当前人才培养中存在的高分低能、创新人才缺乏等现实问题，为教育革新提供了新的思路。在学校开展创客教育，可以使学生从传统的“知识学习者”转变成为“知识生产者”，帮助学生更全面地发展。学生创客既是学习者，又是创造者、设计者、实施者，所以搭建创客教育需要有健全的平台、丰富的资源工具、完整的课程组织还有具体的落地途径。首先，在学校建立创客空间以形成良好的创客氛围。创客空间为师生们提供了开展活动、讨论交流、实践创造的场所，同时也使种类繁多的创客工具、资源有了存放的空间。创客空间不仅仅是一个物理场所，它更是创意的“孕房”，思想的“宫殿”。其次，开设创客课程，利用创客软硬件如开源硬件、3D打印机、Scratch软件等辅助学生创客的培养。借鉴STEAM课程融合模式，开展综合型创客课程，结合生活情境训练学生探索创新、解决问题的能力；在课堂上结合创客软硬件的使用，帮助学生更轻松地完成创造。最后，开展各式各样的创客项目，让学生学有所用，充分锻炼学生的综合能力，使创客教育落到实处。注：本研究受国家社会科学基金教育学青年课题“智慧学习环境下创造性人才培养模式的研究”（CCA130131）资助。8