王奇?zhèn)?朱亞萍++陳蕾蕾

隨著創(chuàng)客教育在中國的火爆開展，各種新興技術(shù)和開源硬件等層出不窮，許多學(xué)校也引入了相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容。但這些技術(shù)本身不會給學(xué)生和教學(xué)帶來直接的、深層次的改變，一些學(xué)校關(guān)注技術(shù)的使用，忽略了科學(xué)的教學(xué)設(shè)計和基礎(chǔ)性知識的融合。如何將這些元素巧妙而又科學(xué)地結(jié)合起來，創(chuàng)客式教學(xué)顯得尤為重要。本文結(jié)合3D打印技術(shù)和開源硬件傳感器等討論初中拓展性課程的開發(fā)。

創(chuàng)客教育和創(chuàng)客式教學(xué)

1.創(chuàng)客教育

“創(chuàng)客運動”（Maker Movement）是美國近年興起的鼓勵人們利用身邊各種材料及計算機相關(guān)設(shè)備、程序及其他技術(shù)性資源（比如互聯(lián)網(wǎng)上的開源軟件），通過自己動手或與他人合作創(chuàng)造出獨創(chuàng)性產(chǎn)品的一種行動，而創(chuàng)客教育也是基于此發(fā)展而來的。在這個意義上，創(chuàng)客教育主要是指，通過鼓勵學(xué)生進行創(chuàng)造，在創(chuàng)造過程中有效地使用數(shù)字化工具（包括開源硬件、3D打印機、計算機、小型車床、激光切割機等），培養(yǎng)學(xué)生動手實踐的能力，讓學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、探索問題、解決問題中將自己的想法作品化，并使其具備獨立的創(chuàng)造思維與解決問題的綜合能力的一種教育方式。

2.創(chuàng)客式教學(xué)

如今所倡導(dǎo)的創(chuàng)客教育更多的是以數(shù)字化工具為基礎(chǔ)，創(chuàng)客更集中體現(xiàn)在數(shù)字化創(chuàng)客上，利用各種車床、開源硬件等，但是創(chuàng)客教育的核心是創(chuàng)造和生產(chǎn)，所以筆者認為：創(chuàng)客是指那些從自己的設(shè)計出發(fā)制作東西的人。創(chuàng)客式教學(xué)不能局限于數(shù)字化工具的使用，更主要的是綜合運用多種工具，為了解決某個問題而設(shè)計作品。比如在制作過程中，能用一些簡單的材料（如小燈泡、電池、電線、瓦楞紙、超輕粘土、鋼絲等廢舊材料）創(chuàng)造產(chǎn)品或者改造產(chǎn)品。這些都屬于創(chuàng)客式教育，這樣的教學(xué)則屬于創(chuàng)客式教學(xué)。

基于3D打印的

創(chuàng)客式教學(xué)設(shè)計

1.教學(xué)目標

精心設(shè)計的創(chuàng)客項目是創(chuàng)客教育的載體，創(chuàng)客式教學(xué)設(shè)計在不同的階段往往需要不同的教學(xué)目標與教學(xué)策略。在準備階段，教師的核心任務(wù)就是提出一個問題，啟發(fā)學(xué)生思路，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造興趣。讓學(xué)生學(xué)會提問，學(xué)會搜集資料和提出假設(shè)；在設(shè)計階段，教師應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計思維、學(xué)會全方位思考，設(shè)計解決方案，讓學(xué)生更加了解探究所應(yīng)經(jīng)歷的過程；在“造物”階段，教師要注重引導(dǎo)學(xué)生團隊合作和充分利用各種資源、電子元器件、環(huán)保舊物；在最后的整合反饋階段，教師應(yīng)教會學(xué)生如何交流與反思，迭代實驗完善自己的作品。

2.教學(xué)過程

這里以《3D打印制作感應(yīng)風(fēng)扇》為例，介紹創(chuàng)客式教學(xué)的教學(xué)設(shè)計。這個教學(xué)單元的任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的風(fēng)扇經(jīng)常忘記關(guān)閉這個實際問題，并通過現(xiàn)有的資源與設(shè)備來解決。整個單元的重點在于讓各個學(xué)習(xí)小組能夠了解并掌握探究解決問題的過程與思維方法，并制作出實物。整個教學(xué)過程如圖1所示。

在此基礎(chǔ)上，詳細的教學(xué)設(shè)計如圖2所示。

其中頭腦風(fēng)暴環(huán)節(jié)，學(xué)生先全班進行頭腦風(fēng)暴，思考問題和解決辦法，再進行小組內(nèi)的頭腦風(fēng)暴。教師引導(dǎo)學(xué)生從多個角度思考解決問題的方法，最終確定最優(yōu)的解決方法。在3D建模設(shè)計階段，教師通過問題方式引導(dǎo)學(xué)生綜合運用多學(xué)科知識進行設(shè)計，什么形狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定？什么樣式美觀好看？怎么建模制作最省材料等等。在最后的評價交流環(huán)節(jié)，需要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會如何建立多維度的評價標準，從實用性、美觀性及環(huán)保性等多個維度來評價自己的作品。

3.教學(xué)策略

（1）倡導(dǎo)擺弄式學(xué)習(xí)

擺弄（Tinkering）是一種重視探究和動手體驗的工作風(fēng)格和學(xué)習(xí)方式。它不同于有條理的規(guī)劃，允許學(xué)生“以玩耍、探究、迭代的方式投入到問題或項目中”，研究新方案。不斷擺弄和調(diào)試軟硬件，一方面解決硬件電路搭建、機械裝置裝配方面的困境，另一方面查找軟件開發(fā)、程序設(shè)計方面的問題，才能達到預(yù)定目標或滿足檢驗假設(shè)的需求。這樣的學(xué)習(xí)模式是允許學(xué)生出錯的，并通過實踐讓學(xué)生自查“漏洞”，促進學(xué)生的迭代反思。

（2）倡導(dǎo)廢舊材料再利用

倡導(dǎo)廢舊材料的再利用，主要是可以培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識和創(chuàng)新意識：將廢舊資源重新利用，進行二次創(chuàng)作和改造使用。比如，本次課程中風(fēng)扇扇葉是用舊光碟改造而成的，既提高了學(xué)生的動手能力，也促進了學(xué)生思考同一物品的不同用途，發(fā)展創(chuàng)新思維。

（3）以解決問題為出發(fā)點

問題解決是指創(chuàng)造性地應(yīng)用綜合性知識和方法解決實際問題的過程。在創(chuàng)客式教學(xué)中突出強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，比如本次課程中感應(yīng)風(fēng)扇的來源就是為了解決生活中的實際問題：人們離開房間時忘記關(guān)掉風(fēng)扇怎么辦？

（4）小組合作探究、跨學(xué)科綜合

創(chuàng)客式教學(xué)活動主要是以小組為單位進行合作探究學(xué)習(xí)，學(xué)生之間頭腦風(fēng)暴，會培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作能力，同時主要以工程技術(shù)、物理電子等為核心，所以需要學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)。比如，感應(yīng)風(fēng)扇的核心原理是紅外線感應(yīng)器，但是又涉及3D建模、藝術(shù)美化等，所以需要學(xué)生有跨學(xué)科意識并能合作完成。

（5）強調(diào)真實作品輸出，迭代改進

創(chuàng)客教育主要是將創(chuàng)意創(chuàng)造出來，需要學(xué)生制作出真實的事物，將天馬行空的想法實現(xiàn)出來；并且可以根據(jù)自己的設(shè)計過程總結(jié)經(jīng)驗，找出現(xiàn)存問題，進行迭代改進。在制作感應(yīng)風(fēng)扇的過程中，感應(yīng)器模塊設(shè)計有相反的邏輯：碰到障礙物停止，沒有障礙物打開電源驅(qū)動馬達。學(xué)生通過迭代改進，完善作品。

總結(jié)與反思

對學(xué)生而言，創(chuàng)客式教學(xué)激發(fā)自主探究興趣。在創(chuàng)客教育中，教學(xué)的中心已經(jīng)從教師轉(zhuǎn)換到學(xué)生。創(chuàng)客教育鼓勵創(chuàng)新意識和團隊精神，也提倡松散自由的學(xué)習(xí)空間。在這種環(huán)境下，學(xué)生的潛力得到發(fā)揮，每一個人都可以根據(jù)情景提出不同的解決問題的思路，并按照自己的設(shè)計思路進行探究制作。

對教師而言，從關(guān)注知識講授轉(zhuǎn)向關(guān)注學(xué)生思維能力提升。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師比較關(guān)注學(xué)生知識的獲取、要點的掌握。但在創(chuàng)客式教學(xué)中，沒有非對即錯的“題目”和“答案”，每一位學(xué)生都有自己獨到的見解和解決問題的方法。教師不再機械地教授知識，而是變成了課堂的設(shè)計者和組織者，更加關(guān)注學(xué)生的思維過程和解決問題的能力。

從應(yīng)用而言，項目探究性學(xué)習(xí)提高了學(xué)生的綜合素養(yǎng)。項目探究性學(xué)習(xí)是創(chuàng)客式教學(xué)法的一個重要應(yīng)用，學(xué)生通過一個項目從提出問題到解決問題，過程中利用多種學(xué)科知識，采用團隊頭腦風(fēng)暴、小組協(xié)作學(xué)習(xí)等形式，充分鍛煉了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

創(chuàng)客源于草根，但是創(chuàng)客教育已經(jīng)走進校園，融入課堂，其核心是培養(yǎng)學(xué)生的自主探究解決問題的能力、設(shè)計思維和動手制作能力。創(chuàng)客教育鼓勵創(chuàng)造與創(chuàng)新，中學(xué)信息技術(shù)課程在創(chuàng)客式教學(xué)下，要適當引導(dǎo)學(xué)生利用新興技術(shù)來思考問題、設(shè)計方案、制作成品，嘗試和新興科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，開展跨學(xué)科的綜合實踐探究課程，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。