依托高校资源开发基础教育学校创客课程研究

戴玉梅++彭青青++王健潼++郭爱敏++孟佳

摘 要：目前基础教育改革全面推进创客教育，全国各地的中小学都在如火如荼地开展创客教育工作。而今，缺乏优质创客教师队伍和系统完善的创客课程是影响创客教育快速发展的主要问题之一。针对这一实际情况，依托高校学生创新思维和技术资源协助中小学开展创客教育工作，在当前教育信息化改革的趋势下，将Scratch编程软件、机器人、3D 打印、激光切割等当前与创客教育密切相关的热点知识引入课堂，横向研究创客的范围，纵向探索各个分支的深度，摸索构建适合中小学的创客教育流程和创客基础课程体系，让学生创新思维得到最大限度启发，有益于万众创新思想真正落实。

关键词：高校资源；基础教育；创客教育；课程体系

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2017）10-0057-03

一、创客教育概述

1.国内外对创客教育的认知

近年来，随着信息技术的迅猛发展和普及，人们的生产、生活方式不断发生改变，创客运动在全球不断发展。随着创客运动与创客文化在社会各个领域的不断渗透，创客教育随之发展起来。在美国，从政策到实践层面，创客文化已经在教育中站稳脚跟。大约在2013年前后，美国的众多中小学开始加入到“创客运动”之中，开展“创客教育”（Maker Education），此后，创客教育应运而生并发展迅猛[1]。由于创客教育是一种新生事物，国内外对其定义都有适合自己本土的认知，但还没有统一的界定[2-8]。综合国内外学者对创客教育认知的表述，结合我国教育改革实际情况，归纳总结出我国创客教育主要是以信息技术为基础，根据学生兴趣，融合几种不同的教育理念与学科知识，通过创造、探究、体验、分享，实现培养创新人才目的的一种新型教学模式，是基于创造的学习。

2.国内创客教育现状及存在的问题分析

创客教育作为重在培养学生创造与创新能力的新型教育方式，国内外不管是学术界还是教育界都高度重视，许多高校、中小学积极探索建设校内创客空间，开展创客教育，目的是培养学生的动手能力、问题解决能力和创新意识[9-12]。2014年，随着教育界、学术界和政府对创客教育的关注，我国将创客教育视为中国未来素质教育的一个重要突破口，创客教育在我国已经悄然兴起，并在大踏步地摸索前进。北京、上海、深圳、温州等城市通过创客空间、创客大赛、创客嘉年华、创客俱乐部、创客教育研讨会等多种方式，大大推动了国内创客教育的快速发展。除高校外，中小学创客教育的发展势头也很强劲，北京景山中学、温州实验中学等中小学建立了青少年创客基地，创建了创客空间，为学生提供动手制作、交流的平台，鼓励学生参与多学科综合性的研究项目[4][13]。

目前基础教育改革全面推进创客教育，全国各地的中小学都在如火如荼地展开创客教育工作。而在现今的创客教育发展中，仍存在着许多问题，最主要的问题就是缺乏一支高水平实施创新教育的创客教师队伍。一线教师虽然有着教学技能，但在技术应用和技巧传授上却不能像创客那样灵活丰富。因此，快速培养中小学创客教师队伍就显得尤为重要。而且，我国目前基础教育学校创客教育还没有系统完善的创客课程，因此，研发基础教育学校创客教育课程也显得尤为重要。

“十三五”时期高校正在进行转型发展，大力开展校企合作，針对全国中小学开展创客教育但缺乏优秀创客指导教师这一实际情况，笔者设计利用高校学生创新思维和技术资源协助中小学开展创客教育工作方案，在当前教育信息化改革的趋势下，将Scratch编程、机器人、3D打印、激光切割等当前与创客密切相关的热点知识引入课堂，横向研究创客的范围，纵向探索各个分支的深度，摸索构建适合本土的中小学创客基础课程体系，在此基础上重点引领学生实现自己的创意作品，让学生创新思维得到最大限度启发，推进我国青少年创客教育计划真正落到实处。

二、中小学创客教育流程方案

1.初期

面对学生群体，从能源环保、电子科技两个方面设立专项产品，设置创客基础课程，引领学生感受创客乐趣。在能源环保方面，创客课程研发组依托高校实验室资源，引领学生利用太阳能电池等新能源材料，进行新能源应用作品构建，利用自制超声波污水处理模型，演示环境污水处理过程，增加学生环境保护意识。在电子科技方面，创客课程研发组依托高校资源全力研发适合基础教育学校的机器人创客教材和3D创客工艺设计教材，开设信息技术课的延伸体验课“Scratch编程风暴”、机器人创客课程及创新应用、3D打印和激光切割智慧造物应用技术等课程，将电子科技与教学相结合，开展实践学习，让学生感受“第四次产业革命”的气息，不仅有利于培养学生的创新能力、综合设计能力和动手实践能力，更有利于学生学习外语、物理、数学等领域的抽象知识。

2.中期

开放创客教室，学生利用课余时间，在创客教师指引下，依靠网络、激光切割机和3D打印机等先进设备，帮助学生实践自己的创新想法，设计并分享自己制作的产品，为学生营造一个良好的实验探究环境。

3.后期

带领学生参加各级比赛，发表论文，申请专利，利用“淘宝同学”等方式分享产品。通过长期的创客教育活动培养优秀创客教师队伍，同时让学生创新思维得到最大限度启发，有益于万众创新思想真正落实。

根据建构主义理论中的支架理论，建立适合本土的总体创客教育支架体系，流程方案如图1所示。

三、中小学创客基础课程体系设计方案

网络时代，创客教育可以根据个人兴趣和需要来开展个性化的自主学习活动，通过持续的分享与交流，让学生之间建立共同的知识体系。创客教育无需建立大而全的课程体系，可以开设少量的基础课程，例如创新思维训练、一些常用的软硬件工具与技术介绍、基本的安全生产知识等，帮助学生熟悉创客空间的各种功能。在创客教育初期，创客课程研发组成员依靠网络和多种先进设备，结合学情，开发能源环保和电子科技方面的创客基础课程。

1.能源环保

我们在实践过程中主要利用太阳能，太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种。太阳能清洁环保，无任何污染，利用价值高，更没有能源短缺这一说法，种种优点决定了其在能源更替中不可取代的地位。利用太阳能资源，创客课程研发组计划带领中小学生开展一系列实验探究。

（1）光伏板组件应用。利用光伏板组件制成不同形状，或者进行组件连接，让学生感受产生更多电力的原理方法。

（2）自制新能源玩具。让学生自己动手，利用3D打印机、激光切割机等设备制作各种新型玩具，在玩具内部加入光伏板，利用太阳能发电，使玩具在太阳光下任意运动。

（3）污水处理系统模拟装置。利用超声波技术处理微污染水，将选来的水样放入多个锥形瓶，加盖密封，放入超声波清洗槽中，分别在不同处理时间取出一个锥形瓶的水样进行实验指标测定和处理效果研究。在实验过程中，观察水样温度及物理变化等，最终帮助学生分析清楚超声波处理微污染水的过程及效果。同时带领学生去高校污水处理实验室参观学习。

2.电子科技

开设Scratch编程、机器人课程、智慧造物课程，将电子科技与教学、创新相结合。

（1）Scratch编程实践教学

Scratch是专为青少年儿童设计的电脑编程语言，从零开始，用它可以很容易的去创造交互式故事情节、动画、游戏等作品。根据做好的教学设计开设Scratch编程创客基础课程，首先介绍Scratch编程软件，让学生了解Scratch软件主要功能和作用，然后引导学生自己探索Scratch编程软件，结合喜好学科，进行自主编程，创造编程作品，最后学生汇报展示编程作品，与其他同学进行分享。Scratch软件界面友好，学习Scratch编程，可以使学生对编程有初步的了解，能够培养学生逻辑思维能力、激发学生创造力，是创客教育中良好的实践素材。

（2）机器人实践教学

机器人教育在基礎教育中越来越受到关注。创客课程研发组在乐高机器人课程基础上，结合沈阳市基础教育教材实际情况，研发机器人创客课程内容，帮助学生通过不同方式初步掌握科学、技术、工程学和数学等学科的基础知识。由于学生知识层面的不同，不同年级教育型机器人有一定的差别。低年级学生利用LEGO WeDo2.0机器人完成与学科课程融合的机器人创客基础课程，在教师指导下搭建机器人，使用简单编译程序进行指令模拟，从而实现各种创意功能；高年级学生主要学习信息技术与学科深度融合后本土化的LEGO EV3机器人课程，根据创客教师的指导以及自己的创造，搭建和改装机器人以实现其各种功能，并根据教师传授的编程知识编译自己想要实现的任何代码或者指令。具体机器人创客教育流程见图2。

（3）依托3D打印和激光切割技术的智慧造物实践教学

按照计划开设3D打印和激光切割技术创客基础课程内容，循序渐进，引领学生智慧设计打印物品。在中小学基础教学中，3D打印技术和激光切割技术可以在各科教学中发挥积极的作用，即可以以多种方式整合于学生的课程学习过程中。例如：语文教学中，小学五年级《赵州桥》的说明文教学，利用3D打印技术，协助学生打印出赵州桥的模型，可以很直观地观察、欣赏赵州桥的整体及各个部分的构成；数学教学中，中小学都有关于立体几何的内容，这部分内容对于学生来说往往都是难点。在3D打印技术的帮助下，学生可以自己利用3D打印机打印出实物，在打印出来的实物上利用激光切割机斜切一刀，再对截面图做进一步的测量、计算，自己就会得出结论，最后再进一步由感性知识上升到理性知识，从而实现知识的深化。

四、对于创客教育的认识与思考

经过一段时间创客教育的理论及实践研究，发现依托高校优质人力物力资源进行基础教育学校创客教育实践，方法可行，其实践经验可以为我国基础教育学校开展创客教育提供示范课程方案及方法。

创客教育初期，依托高校智慧资源，设计创客教育基础课程方案，根据方案研发能源环保和电子科技两个方面的专项创客教育产品。实施方案时，能源环保方面通过项目示范引领，电子科技方面研发与学科课程深度融合的机器人创客基础课程和依托3D打印和激光切割技术的智慧造物实践教学课程，这些课程方案的设计，一定能为创客教育初期工作的顺利开展奠定坚实基础。在此基础上，创客教育的中期和后期实践过程让学生创新思维得到最大限度启发，从而为基础教育学校真正落实创客教育工作做出贡献。

参考文献：

[1]李鹏飞，张宝辉.中国创客教育研究热点及趋势分析[J].数字教育，2016（3）：20-25.

[2]Anderson，C.Makers：The New Industrial Revolution[M].New York：Crown，2012.

[3]张磊，江奇，尹涛.“互联网+”背景下我国的创客教育发展研究[J].软件导刊·教育技术，2015，15（5）：9-11.

[4]祝智庭，孙妍妍.创客教育：信息技术使能的创新教育实践场[J].中国电化教育，2015（1）：14-21.

[5]杨现民，李冀红.创客教育的价值潜能及其争议[J].现代远程教育研究，2015（2）：23-34.

[6]李大维，谢作如.创客眼中的创客教育[J].中国信息技术教育，2015（24）：4-8.

[7]谢作如.从机器人、STEM到创客教育[J].中小学信息技术教育，2015（7）：8-10.

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[10]Martin，L.The promise of the Maker Movement for education[J].Journal of Pre-College Engineering Education Research （J-PEER），2015，5（1）：30-39.

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[12]Emily Hayes Breeding.The Maker Movement in the Triangle Area of North Carolina[D].America：North Carolina State University，2012.

[13]谢作如.如何建设适合中小学的创客空间——以温州中学为例[J].中国信息技术教育，2014（9）：13-15.

（编辑：鲁利瑞）