初中創(chuàng)客教育校本課程的開(kāi)發(fā)與實(shí)施

劉慧彥

創(chuàng)客教育是近年來(lái)才興起的一種新的教育理念，是希望鼓勵(lì)學(xué)生利用開(kāi)源硬件與他人協(xié)作，在創(chuàng)造中主動(dòng)學(xué)習(xí)，將自己的創(chuàng)意想法，通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐的形式變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)作品，并愿意將作品的制作過(guò)程、創(chuàng)意來(lái)源等進(jìn)行分享。在初中生中引入創(chuàng)客教育，因?yàn)閷W(xué)生的年齡特點(diǎn)，因興趣而學(xué)，因課程設(shè)計(jì)合理有趣想繼續(xù)學(xué)，通過(guò)主動(dòng)學(xué)習(xí)最終產(chǎn)生創(chuàng)意，又通過(guò)分享，學(xué)生可以體驗(yàn)造物的快樂(lè)，同時(shí)創(chuàng)新思維訓(xùn)練、協(xié)作能力以及分享意識(shí)等能力也在過(guò)程中得到培養(yǎng)。初中信息技術(shù)教學(xué)中開(kāi)展創(chuàng)客教育逐漸成為明顯的趨勢(shì)。本文研究分析了目前初中創(chuàng)客教育的問(wèn)題，提出了開(kāi)發(fā)初中創(chuàng)客教育校本課程的思路。本文以米思奇課程為例，闡述了初中創(chuàng)客校本課程的理論基礎(chǔ)、教學(xué)思路、學(xué)情分析、課程活動(dòng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、教學(xué)反思，從而為創(chuàng)客教育校本課程的開(kāi)發(fā)提供有益的借鑒。

一、初中創(chuàng)客教育存在的問(wèn)題分析

學(xué)校在開(kāi)設(shè)創(chuàng)客教育課程時(shí)常常以培訓(xùn)能夠參加機(jī)器人競(jìng)賽的專(zhuān)業(yè)人才為目的，以競(jìng)賽是否獲獎(jiǎng)為評(píng)價(jià)學(xué)生的重要標(biāo)準(zhǔn)甚至唯一標(biāo)準(zhǔn)，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)存在嚴(yán)重的功利性。同樣地，教師的教學(xué)也容易急功近利。

由于廠(chǎng)商是推動(dòng)創(chuàng)客機(jī)器人教育和機(jī)器人競(jìng)賽的一股重要力量，在參與競(jìng)賽時(shí)往往要求必須使用某廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)的機(jī)器人組件。一方面，廠(chǎng)商之間的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)使得機(jī)器人教育的成本頗高，另一方面，競(jìng)爭(zhēng)也導(dǎo)致了不同產(chǎn)品之間兼容性低，影響學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移和應(yīng)用。

許多針對(duì)中小學(xué)生創(chuàng)客教育設(shè)計(jì)的機(jī)器人為了避免學(xué)生在焊接器件時(shí)的危險(xiǎn)，會(huì)將基本的元器件提前進(jìn)行封裝；為了降低上手難度，許多廠(chǎng)商選擇在產(chǎn)品中提供編寫(xiě)好的能完成各種任務(wù)的程序，或者提供完整程序代碼的下載渠道。這樣的機(jī)器人對(duì)學(xué)生來(lái)講只不過(guò)是高科技玩具，學(xué)生在按照說(shuō)明書(shū)組裝并直接照搬教材程序進(jìn)行控制的時(shí)候，并沒(méi)有對(duì)編程邏輯或是電路連接產(chǎn)生學(xué)習(xí)，更不用說(shuō)提高創(chuàng)新能力了。廠(chǎng)商和教師在避免學(xué)生的種種失敗可能的同時(shí)，也剝奪了學(xué)生的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。

創(chuàng)客教育中的創(chuàng)新活動(dòng)單一?，F(xiàn)在硬件已經(jīng)成為開(kāi)展創(chuàng)客活動(dòng)的基本條件，目前初中創(chuàng)客教育除了參加機(jī)器人競(jìng)賽外，3D打印機(jī)成了標(biāo)準(zhǔn)配置，創(chuàng)客教育成了3D打印培訓(xùn)，從網(wǎng)絡(luò)上拷貝成型的3D打印模型原封不動(dòng)地拿來(lái)使用，缺少創(chuàng)造力的開(kāi)發(fā)，違背了創(chuàng)客教育的初衷。

鑒于目前初中創(chuàng)客教育存在的問(wèn)題，建立普及程度高、成本低、活動(dòng)模式多的創(chuàng)客校本課程非常需要?！吨袊?guó)創(chuàng)客教育藍(lán)皮書(shū)》中講到，隨著校園里的創(chuàng)客空間建設(shè)快速推進(jìn)及創(chuàng)客教育快速發(fā)展，很快就要進(jìn)入“課程饑荒”，創(chuàng)客課程處處需要，到處都要課程。開(kāi)發(fā)適合的創(chuàng)客教育校本課程迫在眉睫。淄博新元學(xué)校針對(duì)初中生信息技術(shù)基礎(chǔ)的差異，根據(jù)學(xué)校信息技術(shù)課程和創(chuàng)客活動(dòng)的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)安排開(kāi)展素質(zhì)教育的過(guò)程中，借助Arduino開(kāi)源電子原型平臺(tái)、Mixly軟件開(kāi)發(fā)了創(chuàng)客教育校本課程，應(yīng)用于創(chuàng)客教育的實(shí)踐中，為開(kāi)發(fā)初中創(chuàng)客教育的校本課程進(jìn)行了有益的探索。

二、創(chuàng)客課程的理論基礎(chǔ)和技術(shù)手段

1.建造主義的理論

麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室西蒙派珀特教授的建造主義理論是在皮亞杰的建構(gòu)主義基礎(chǔ)上提出的，該理論支持建構(gòu)主義的基礎(chǔ)觀(guān)點(diǎn)。知識(shí)建構(gòu)是學(xué)生的主動(dòng)行為，但強(qiáng)調(diào)創(chuàng)作作品的建造和學(xué)生的創(chuàng)意分享，以教師為核心的教學(xué)方法應(yīng)該改變。教學(xué)是在師生共同參與設(shè)計(jì)與討論之中完成的，知識(shí)不是由教師直接灌輸給學(xué)生的，不能以教師灌輸、學(xué)生被動(dòng)接受的方式傳輸知識(shí)，應(yīng)該由學(xué)生主動(dòng)建造。建造主義理論強(qiáng)調(diào)教師和學(xué)生一同參與設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生在知識(shí)探索中的主動(dòng)性，符合創(chuàng)客課程的特點(diǎn)，對(duì)創(chuàng)客教育的校本課程開(kāi)發(fā)和實(shí)施有著一定的指導(dǎo)作用。

2.“做中學(xué)”的理論

“做中學(xué)”是美國(guó)的教育學(xué)家杜威的理論，強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生在協(xié)作中實(shí)踐，用學(xué)生活動(dòng)構(gòu)建學(xué)習(xí)課程，通過(guò)學(xué)生的“做”組織課堂教學(xué)。創(chuàng)客教育課程中以“做中學(xué)”理論為指導(dǎo)，通過(guò)學(xué)生在“做”中的思考和“做”中得到的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)課程實(shí)施和“做”中的實(shí)際問(wèn)題的解決，培養(yǎng)學(xué)生好的學(xué)習(xí)習(xí)慣、正確的思考路徑以及適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)方法。

3.米思齊（Mixly）

米思齊是由北京師范大學(xué)創(chuàng)客教育實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的一款圖形化編程的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。米思齊軟件界面分為四部分：模塊區(qū)、程序構(gòu)建區(qū)、基本功能區(qū)以及提示區(qū)。

界面最左側(cè)為模塊區(qū)，這里包含了米思齊中所有能用到的程序模塊，每種類(lèi)型的模塊都用不同的顏色表示，有輸入、輸出、控制、數(shù)學(xué)、文本、數(shù)組、邏輯、通信、存儲(chǔ)、傳感器、執(zhí)行器、變量和函數(shù)。模塊區(qū)的右側(cè)是程序構(gòu)建區(qū)，可以將模塊區(qū)的模塊拖曳到程序構(gòu)建區(qū)，拖曳過(guò)來(lái)的模塊會(huì)在程序構(gòu)建區(qū)中組合成一段有一定邏輯關(guān)系的程序塊，相當(dāng)于編程軟件中寫(xiě)代碼的地方。程序構(gòu)建區(qū)的右下角有一個(gè)“垃圾桶”圖標(biāo)，當(dāng)需要?jiǎng)h除模塊時(shí)，只要將模塊拖曳到“垃圾桶”中即可。在“垃圾桶”圖標(biāo)上方有三個(gè)圓形按鈕，能夠?qū)崿F(xiàn)程序構(gòu)建區(qū)的放大、縮小及居中。模塊區(qū)和程序構(gòu)建區(qū)的下方是基本功能區(qū)，包含新建、打開(kāi)、保存、另存為、編譯、上傳、控制板選擇、連接串口選擇以及串口監(jiān)視器按鈕。軟件最下方是提示區(qū)，在軟件編譯、上傳過(guò)程中會(huì)顯示相應(yīng)的提示信息，通過(guò)這些提示信息來(lái)解決編譯、上傳中出現(xiàn)的問(wèn)題。

三、創(chuàng)客教育校本課程的開(kāi)發(fā)

1.課程目標(biāo)與教學(xué)思路

我國(guó)創(chuàng)客課程的目標(biāo)是把學(xué)生培養(yǎng)成為擁有創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)造能力的創(chuàng)新人才。所以，“創(chuàng)新”是開(kāi)發(fā)創(chuàng)客課程的最重要的要素。

本研究基于Arduino平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)初中創(chuàng)客校本課程的目標(biāo)是以創(chuàng)新為導(dǎo)向。不是簡(jiǎn)單抄書(shū)本知識(shí)，而是源自生活實(shí)際建構(gòu)目標(biāo)強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”，讓學(xué)生在創(chuàng)客過(guò)程中激發(fā)創(chuàng)新的興趣，提高他們的信息技術(shù)素養(yǎng)。通過(guò)創(chuàng)客課堂的學(xué)習(xí)，能夠比較熟練地使用米思奇軟件模塊指令進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)作，熟練掌握?qǐng)D形化編程。

2.學(xué)情分析

創(chuàng)客教育校本課程的開(kāi)發(fā)以實(shí)際學(xué)情為依據(jù)。學(xué)生已經(jīng)初步掌握了編程的基本知識(shí)，如分支結(jié)構(gòu)、順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)等，但只能通過(guò)模仿來(lái)完成任務(wù)，缺少主動(dòng)創(chuàng)新的意識(shí)，學(xué)生信息技術(shù)基礎(chǔ)有一定差距，所以需要開(kāi)發(fā)操作性和針對(duì)性較強(qiáng)的校本課程。

3.課程活動(dòng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

我們認(rèn)為，創(chuàng)客教育課程的學(xué)習(xí)應(yīng)該是一種“以學(xué)生為中心”的教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，通過(guò)合作學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的綜合項(xiàng)目的教學(xué)活動(dòng)。在本著創(chuàng)新、趣味、項(xiàng)目、合作、造物、分享、跨學(xué)科、數(shù)字化工具的原則下，我們?cè)O(shè)計(jì)了初階、中階、高階課程。比如基礎(chǔ)的《燈光的世界》、進(jìn)階的《可控光的世界》、高階的《神奇的倒車(chē)?yán)走_(dá)》等項(xiàng)目、一系列由淺入深的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，為學(xué)生們提供了五花八門(mén)又生動(dòng)有趣的活動(dòng)體驗(yàn)（見(jiàn)表1）。

4.教學(xué)反思

目前創(chuàng)客課程還沒(méi)有作為正式課程進(jìn)入中小學(xué)課堂，國(guó)家也沒(méi)有相應(yīng)的創(chuàng)客課程大綱和教材，因此本研究在課程目標(biāo)和課程內(nèi)容設(shè)計(jì)中缺乏課程大綱參照，難免存在設(shè)計(jì)上的不足。在課程設(shè)計(jì)中，由于我們Arduino套件中已有電子元器件的局限性，加之考慮到實(shí)施的可行性和安全性等因素，導(dǎo)致課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)也受到局限。

創(chuàng)客教學(xué)的理念是讓學(xué)生體驗(yàn)、實(shí)施編程的過(guò)程，學(xué)生是創(chuàng)客教育的主體，老師在創(chuàng)客教育中應(yīng)該讓學(xué)生體驗(yàn)整個(gè)過(guò)程。反思本課程的設(shè)計(jì)過(guò)程中，因時(shí)間有限，課程中收入的學(xué)生的案例較少。

使用創(chuàng)客校本課程教學(xué)以來(lái)，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性有了很大的提高。學(xué)生通過(guò)使用米思奇編程，將信息技術(shù)課堂所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)際操作結(jié)合起來(lái)，達(dá)到了信息技術(shù)理論知識(shí)和操作技能的雙豐收。

創(chuàng)客教育做為信息技術(shù)教育的創(chuàng)新試點(diǎn)，使學(xué)生在信息技術(shù)學(xué)習(xí)上的興趣被發(fā)掘出來(lái)，使教師的課堂教學(xué)、學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)踐發(fā)生了積極的變化。在萬(wàn)眾創(chuàng)新的社會(huì)環(huán)境下，創(chuàng)客教育作為培養(yǎng)學(xué)生信息技術(shù)能力的基礎(chǔ)課程，需要緊跟時(shí)代潮流，徹底改變僅教授信息技術(shù)知識(shí)的傳統(tǒng)觀(guān)念，通過(guò)開(kāi)發(fā)創(chuàng)客校本課程，在教學(xué)情境的設(shè)計(jì)中針對(duì)學(xué)生的基本情況，提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維方式，讓學(xué)生在“做中學(xué)”，推動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力的不斷提升。

【本文系山東省淄博市教育科學(xué)十三五規(guī)劃課題階段性研究成果《初中學(xué)校開(kāi)展創(chuàng)客教育的教學(xué)模式與方法研究》（課題編號(hào)：2017ZJG133）】