创客教育：物理师范教育变革的新路径

黄 桦

(岭南师范学院 物理科学与技术学院，广东 湛江 524048)

当前，我国经济转型升级进入关键期，国家对创新的支持与引导达到前所未有的程度，从“大众创新，万众创业”战略到“中国制造2025”，都把创新创造定位为未来竞争的核心要素[1]. 在教育领域，随着创客运动与创客空间的兴起，各国为应对新一轮科技与产业革命，相继出台了面向未来的创新人才培养战略，教育综合改革也正式步入深水期，创客教育理念逐渐得到教育者的重视与认同. “创客教育”以“创新”为代名词正在逐步地影响着教育教学，旨在通过新技术的应用转变教学理念和教学模式，对于提升青少年创新意识和能力具有重要作用. 为了加强中小学校创客教育，指导创客教育课程开发和实施，规范创客实践室建设，深圳市教育局于2016年深圳学生创客节颁布了《深圳市中小学创客教育课程建设指南》(试行)和《深圳市中小学创客教育实践室建设指南》(试行). 《指南》指出，从教育发展角度来看，创客教育的最大意义是促进机制变革：由“创客式教育”带来的创新校园、未来学校，将成为我国教育事业跨越式发展的重要契机. 《指南》呼吁，对创客教育课程的理解不应局限于“教创客”，而更应突出“像创客一样教”，从“创客教育”到“创客+教育”再到“创客式教育”，充分实现创客教育工作的社会价值、时代价值[2].

创客教育，离不开实施创客教育的教师，为基础教育培养创客师资的教师教育自然更应该包含创客教育. 正所谓，“创客教育师资、创客教育打造”. 然而，基础教育长期以来的“应试”现实，通过“原材料供应”和“市场需求”的双重作用，制约着教师培养的“入口”和“出口”，倒逼教师教育接轨“应试教育”，严重制约着师范生创新能力的培养[3].作为创客教育师资的培养者，应该意识到：创客教育已成为目前物理师范教育变革发展的重要路径. “双创”潮流，应用型人才培养，师范教育的转型发展，这些国家以及师范院校的发展战略，倒逼师范教育应该加大课程建设,加快教育教学的改革，主动跳出传统枷锁，探索教育创客的培养. 因此，发挥高校资源、人才等集聚优势，构建面向物理师范生的特色创客空间，培养创客教育师资，对探索应用型创新人才培养的物理师范专业转型发展，具有十分重要的意义.

1 创客教育师资培养的瓶颈与反思

创客教育作为一种培养未来创新型人才的教育模式和教育趋势，对于促进教师教育教学改革、变革教育组织形式具有重要意义，是培养创客型教师的核心环节，旨在导向教师教育向深度学习、创新学习、有意义学习的方面发展，解决当前教师教育中创新创造教育最迫切的问题[4]. 尽管创客教育已成为许多国家科学教育改革政策的主导与研究热点，并且自下而上已在基础教育方面得到了广泛的应用. 但是，略显尴尬的是，我国教师教育领域，尚无对口的专业和相对应的课程培养创客型教师. 究其原因，创客教育融入教师教育，师范院校在理念、资源、平台、技术等方面都将遇到瓶颈. 因此，在应用型创新人才培养的教师教育转型发展中，有必要探索将创客教育融入教师教育的瓶颈问题，挖掘培养物理师范生创新素养和创造技能的策略方案，为物理师范教育变革提供新思路和新方向，其变革思路如图1所示.

图1 创客教育融入教师教育的瓶颈问题与反思对策

1.1 可行的教师教育方案

目前，与基础教育红红火火的创客教育发展不同，致力于培养应用型、创新型人才的教师教育尚未真正起步，缺少具体的执行方案，多数成果停留在理论层面，无法指导创客教育融入教师教育. 同时，在创客教育推进过程中，存在“孤立化”和“学科化”倾向，即将创客活动视为动手课、操作课、实践课等[4]. 实际上，创客教育是一种方法论，践行创客教育融入教师教育，应该开展综合科学教学，进行多维度的顶层设计，创设教师教育改革生态圈. 在人才培养方案中，需要转变教学模式和方法，以STEM教育为核心，重点发展师范生的创新思维能力，整合科技创新力；需要建设物理师范生创客实验室，充分利用信息技术，探索基于创客空间的新教育模式、新创作理念，培养师范生善于利用信息技术开展教学的意识，帮助师范生学会通过技术手段创新教育教学. 可见，可行的创客教师教育方案，需要进行顶层设计，转变人才培养模式，以物理学专业等师范性、综合性强的理科专业建设为抓手，提高师范生的科学素养、科技素养和创新实践能力，培养创客型教师； 同时，与基础教育创客教育的改革攻坚相结合，锤炼服务、引领基础教育的能力.

1.2 融合的教师教育资源

要实现人才培养模式的根本转变，需要建立提供培养质量的条件保障，关键在于资源建设. 在我国教师教育课程体系中，高等教育的物理课程分科特色明显，较多地局限于各自领域范围，即有的课程仍以知识为核心，忽视学科能力、技术能力的发展与整合，课程整合理念的接受度不高，整体理念亟待加强，难于形成融合性强的课程资源体系，造成当下创客教育难于与具体学科进行融合. 尽管执行难度大，但是，创客教育需要与学科科学知识、通用技术、信息技术等进行整合，形成科学、完善的创客课程资源体系，尤其是STEM课程资源的建设，以及STSE教育思想的融合. 因此，创客教育资源建设应该遵循多元化的建设方针及智能化的技术指向，在分科物理课程的基础上，从科学情境、工业情境及生活情境出发，建设以问题为中心、学生为核心的STEM课程，开展STSE教学，并辅以3D 打印、激光切割机、开源软硬件等技术课程的建设. 同时，视基础教育为源头活水，对接基础教育小学科学、综合实践、通用技术、科技竞赛等改革攻坚难题，高标准建设创客教育课程.

1.3 专业的师资培养机制

教师教育中的创客教育以培养未来创客教师为目标，是信息时代与社会发展的需求，也是教师教育主动应对创新人才培养重大需求以及跨时代教师需求的行动表达，代表了教师教育与时俱进的转型发展方向. 按以知识获取为核心的学科本位教学，虽能培养学科知识面广、基础扎实的教师，但不利于创新型教师的培养，从而造成适应国家创新需求、具备教育创新理念和创新实践能力的创客型教师稀缺. 同时，创客教育难以实施的另一原因是，创客课程具有开发难、讲授难等特征，授课教师不仅需要较深的综合科学知识储备，还要具备较强的创新实践能力和较高的创客课程教学能力. 目前，人类社会已经全面进入信息时代，知识更新呈几何级数增长，科学技术日新月异，需要创客教师不断接受培训，吸收新知识，发展新能力，保障创客课程与时俱进的发展. 目前的物理师范生多数仅仅具备创客教育的某一方面或几方面，因此，创客教育融入教师教育，需要建立长效的师范生发展机制，构建以“跨学科、高技术”为主要特征的创客型教师培养与发展机制，一方面培养物理师范生跨学科综合知识应用能力、创造力和创新能力；另一方面发展学生终身学习的能力.

1.4 资金及硬件设施的筹措

为实现创客型教师培养，物理师范生的专业课程应当以项目式学习为主，融合STEM教育理念，建立面向未来学习的创客空间，以满足学习者创新能力发展的需求，培养其科学素养和创新精神. 同时，创客教育需要遵循“创造”实践的规律，师范生需要独立或者合作使用工具开展创新创造、智慧共享、优化迭代和形成成品，其中更少不了体感、无人机、机器人、3D 、激光切割、虚拟现实等技术支持. 配套的技术与设备资源，需要满足师范生的个性发展需求，要求培养单位整合物理空间、虚拟空间、技术工具、基础设施、学习资源、学习服务等要素，使各要素之间形成合力，开拓创客型师资培养的新途径、新模式、新机制. 因此，创客教育融入教师教育，需要高质量的硬件设备作为支持和保障，以及大量的资金投入，这就要求培养单位积极开展产学研合作，与创客教育公司和社会创客空间联合培养创客教师，通过创新实践平台汇聚与引入创客教育课程资源，构建创客学习社区，开展成果作品展示与转化等服务.

2 创客教育师资培养的路径

2.1 顶层设计：筑巢引凤，多元合作

与传统学科教师教育不同，创客教育作为新生事物，需要改变中小学、师范院校与政府的割裂状态，形成“三位一体”的多元合作发展机制，贯通创客型师资培养系统的教育壁垒. 因此，师范院校需要在与中小学、政府合作层面进行顶层设计. 针对地域性中小学创客教育的实施难题，师范院校可利用积累了多年的物理师范教育经验，充分利用自身的科技教育师资和课程资源，与当地教育局和中小学开展合作，以开展创建科学教育示范学校等任务为切入点，以创客教育实施为抓手，组建由科技、教育、科普专家组成的工作团队，对合作学校进行创客资源开发、师资培训和活动指导. 经过系列创客教育课程学习和培训后，师范院校可委派高年级物理师范生到合作学校开展长期顶岗实习，担任创客教育特色课程的开发和讲授任务. 此举不仅解决师范生实践教学机会不足的问题，也有效帮助中小学解决创客师资不足、课程资源稀缺等问题.

2.2 新平台：集凤筑巢，成果转化

随着创客运动的发展，一批优秀的创客教育公司和社会创客空间如雨后春笋般兴起，师范院校可以积极开展校企合作，构建人才培养新平台，联合培养创客教育师资，共建创客教育空间，开发创客课程，进行创客教育产品设计研发和创客教育教学培训. 创客型教师培养必须与社会实际需求相结合，促进创客人才培养目标的实现和企业生产技术进步，更好地利用师范院校和企业在人才资源、科学研究和生产实践的优势，提升创客型师资的培养质量和企业的核心竞争力. 这一创新实践平台集聚的特长人才、能工巧匠和研发软硬件、资金，不仅使得研发的创客课程资源质量与数量快速增长，更有助于资源走出实验室，系统地转化为教育用户的日常教学资源. 此举不仅加强了师范院校的办学实力和企业的竞争力，也加快了创客教育成果的转化.

2.3 新方法：对接基础教育创客教育改革攻坚要求，开辟师范生创客教育实践路径

创客教育融入教师教育，师范院校应该旗帜鲜明地与基础教育的创客教育接轨，为基础教育突围创客教育的困境，起到应有的推动和引领作用，而不能屈从于基础教育被应试教育束缚的现实. 在全球创客运动的浪潮下，基础教育对创客型师资的需求不言而喻，但国内外尚无太多教育经验可供借鉴. 同时，师范生教学经验相对不足，如果承担传统科目等特别依赖经验的教学，他们几乎没有优势可言，这也是师范生“临床实践”机会少的原因. 实际上，正因为中小学开展创客教育的困境，为师范生的创客实践提供了大量的机会. 因此，对接中小学创客教育特色建设和新课程实施能力提升等改革创新需求和师资缺口，让准教师们缺乏教学经验的“软肋”，成了他们“穷则思变”的动力. 而且，创客型教师的培养，必须坚定一个信念：经过创客教育实践培育的物理师范生，才能理解创客教育的高远理念，开拓创客教育的新局面，才能最有可能去“实践育人”.

2.4 新课程：源头活水，形成合力

教师教育真正的“终端用户”是基础教育，以基础教育的需求和评价作为学科教育课程建设的出发点和目标，虽然意味着标准的提高，却是打造真正有竞争力课程的必由之路，也意味着将一门课程的质量建设提升到了加强高师服务基础教育能力的高度[5]. 正是基于这样的思想，创客教师培养团队应积极深入基础教育一线，从“源头”汲取“活水”，经过师范院校与创客教育企业的合力研发升级、理论提升和推广示范，催生出鲜活的创客教育之果，为物理师范教育实施创客教育注入厚实的内容和新的活力. 基于“源头活水”，师范院校可重构物理师范生创客课程，以STEM教育、创客教育为两翼，促进创新能力发展，推进教师教育综合改革(图2).

表1构建了创客教育融入物理师范教育转型发展的两大类核心课程：创客教育课程和STEM教育课程. 其中，针对师范生创新能力缺乏，能力发展难的现状，创客教育课程可以从文化探究、潜能培养、知能训练、实践巩固4个模块，包含全面的创客教育理论和创新创造能力训练，从动手体验、认识学习、动手实践、创新创造4个层次开展由浅入深的创客教育课程，掌握体验工坊、能力训练营、创客马拉松、项目学习、创客大赛等创客教育组织形式，以项目学习为基础，形成能力发展体系，力求使师范生成为1名初级教育创客，引发创新创造热情，体验创客教育乐趣. 针对师范生STEM素养下降的问题，STEM教育以吸收科学、工程与技术活动为主要思路和方法，把项目学习作为核心，善于发现身边的科学、工程与技术问题，促进科学探究向科学与工程实践转变.

图2 创客教育、STEM 教育与创新教育的关系

类别 原因 培养重点 培养方式 学习方式 教师教学课程STEM教育STEM学科素养下降增强STEM素养以项目或设计为主把项目学习作为核心，利用项目学习展开STEAM素养培养；关注现实问题和工程设计问题，注重在真实情境中学习科学、技术、工程、数学科目以及综合性STEM项目创课教育创新能力缺乏创新创造能力以项目或问题为主把项目学习作为基础，利用活动培养创客的创新能力；关注创新创造能力发展，注重在实操环境中学习Scratch机器人、Anr⁃duino等开源软硬件、3D打印、激光切割等操作类课程

2.5 新空间：以未来创新学习空间重构教师教育体系.

长久以来，学校的教学空间一直延续着工业化时代的设计标准，学校的人才培养犹如工业生产流水线作业，按照标准化组织学科教学. 随着时代的发展和社会的变迁，教育正在进入Edu3.0时代，教育的意义、学校课程、学习方式、学校的建筑与空间、教师的作用有了新的特征. 因此，师范院校应该构建面向未来的创新学习空间，重点发展师范生科学探索和创新能力，将传统科学实验室拓展为科学素养实践能力课程群，将科学探究空间、STEM空间、创客空间、物联网生态空间、3D设计空间、数字化探索空间等进行整合设计(如图3)[6].

基于未来创新学习空间，通过空间和技术的支持，在现有教师教育体系下实现学习方式的变革，帮助物理师范生积极响应国家“双创”运动，开展创新创造训练，在科学探究区开展探究式学习和基于项目的学习，在创造区设计和制作成品，在展示区展示学习成果等.

图3 未来创新学习空间

3 创客教育师资培养的若干思考

3.1 坚守用创客教育打造教育创客的理念不动摇，紧抓化解教师教育难题的关键

目前，我国的教师教育往往定位为“教学生学会教”，但教学本身就是一个精耕细作的过程，因此，“在教中学教”更显教师教育的进步价值. 但“教中学教”的机会对教学的“新手”来讲，却又存在教学“临床实践”机会不足的状况. 抓住这一现实矛盾，师范院校更应该回归教育的本质，坚守用创客教育打造教育创客的理念，设计创客教育特色师范生课程，让师范生接受创客教育的沉浸式学习. 作为创客师资培养单位，首先应该提供创客场地、工具、课程资源以及对物理师范生进行专业指导，培育他们对“创想”、“创造”的兴趣，提供让他们将创意转为现实的平台，实现“无时不创造”以及“在学习中创造、在创造中学习”，用创客教育打造教育创客. 同时，在此基础上找准时机，设计并成功实施“对接基础教育特色发展、改革创新需求，与中小学共建师范生创客教育能力培养创新实践平台”的系统改革行动，使高校团队、师范生和用人单位三方诉求得以统一，协力于同一方向，形成“三位一体”的多元协同发展机制，根本上解决师范生教学“临床实践”机会不足和基础教育创客教育师资、资源贫乏的问题，自下而上地铺就出科学技术素质教育师资的成长之路，与国家自上而下推进创新教育的战略实现“立体联通”.

3.2 准确把握创客教育师资的社会需求，主动跳出物理师范教育专业的传统视野，提升人才培养境界

当前，发展众创空间，培育创客文化，已成为我国的战略方针，势必在我国教育领域形成一股基于创新型人才培养的探索浪潮. 目前的中国教育，恰恰缺乏“以创造为兴趣”的创意动力，而且，社会最紧缺的是有创客教育实践能力的人才. 无论是中小学科技教育类校本课程、创新实验课程、综合实践课程，还是面向公众的科技教育传播活动，都因为与高考不挂钩而被很多人不屑一顾，但是在那些“尚未被考试功利染指之处，最可能有真正意义的教育”[8]. 梳理创客教育的发展，可以发现我国的创客教育发展也正是从边缘的技术学科起步，进而与科学、技术、艺术、数学等结合，发展为STEAM教育，并选择中小学生最喜欢的“造物”来展开，让学生在学以致用的造物过程中体验创新创造的乐趣，学习科学知识，发展科学兴趣，提升STEAM素养. 所以，师范院校应该主动超越物理师范教育专业与中小学课程在名称上对应的浅层对接，立足创客教育的时代诉求，站到“双创”国策的高度，将培养“能以科学知识为载体实施创客教育的教育工作者”，作为物理师范教育专业新的目标定位之一.

3.3 构建创客师范教育体系，推动物理师范教育体制改革和创新人才培养

创客教育能否真正推动物理师范教育改革，创新人才培养模式，关键在于能否构建合理、可行的创客教师教育体系(图4). 我们需要重构教师教育课程，以能力训练营、创客马拉松等形式，建设创客教育课程和STEM课程；需要变革师范生的学习方式，积极开展项目学习，参与真实情景的科学与工程实践；需要投入资金和设备建设创造馆、科学馆和智能馆，构建面向师范生的创客教育空间；需要参与和组织创客教育社区分享和体验工坊，营造浓厚的创客文化氛围. 一系列举措的背后，师范院校需要汇聚、配备完整的创客教育教师阵容，与创客教育公司、社会创客空间开展产学研合作，构建高校、政府、中小学 “三位一体”协作关系，开展、融入“双创”活动和国内外创客节，以此推动物理师范教育改革，创新人才培养模式，让创客的核心理念深入师范生内心：一是“创意、创造、展示、分享”，即由理念创新到现实创造，以及成果展示分享；二是“开放、开心、协作、交流”，创客不仅是个体，更是基于共同兴趣的开放团队，其宗旨是在“玩”中最大化地激发创意，收获开心，畅享协作交流.

图4 创客教师教育体系

4 结束语

毫无疑问，“创新”已成为我们所处时代的主旋律，师范院校要实现培养满足时代需求师资的使命，就需要变革当前的教师教育，开辟创客教育融入物理师范教育的新路径. 目前，创客教育已成为许多国家科学教育政策的主导和研究热点，也导致基础教育创客教育乱象丛生，迫切需要师范院校高度重视，进行顶层设计，探索新方法，构建新课程、新平台、新空间，突破教育创客的人才培养瓶颈，服务并引领基础教育创客教育的发展. 在第三次工业革命来临之际，探讨“创客教育”背景下的物理师范教育新模式的创新发展，势必成为信息时代、智慧教育时代推动教师教育变革的重要利器. 师范院校应该旗帜鲜明地“以创客教育培养教育创客”，以高远的教育理想，接地气的人才培养策略，促进教师教育转型发展，变革师范教育组织形式，构建创客教师教育体系，解决基础教育创客教育最迫切问题. 因此，本质上，创客教育是变革物理师范教育的新形态、新模式.

[1] 赵晓声，司晓宏. 创客教育：信息时代催生创新的教育新形态[J]. 电化教育研究，2016(4)：11-17.

[2] 深圳市教育局. 深圳市教育局关于印发深圳市中小学创客教育课程建设指南和深圳市中小学创客教育实践室建设指南(试行)的通知[Z]. 2016-10-11.

[3] 罗星凯． 科学技术素质教育创新实践：“兴华”从团队到平台发展秘诀[EB/OL]． http://blog.risechina.org/u/122/archives/2015/21006.html，2015-05-20/2016-10-01.

[4] 王娟，吴永和. “互联网+”时代STEAM教育应用的反思与创新路径 [J].远程教育杂志，2016(2)：90-97.

[5] 罗星凯． 高标准培育探究式教育创新能力,突破中学物理教学论质量瓶颈[EB/OL]．http://www.doc88.com/p-092106042729.html，2012-03-27/2016-10-05.

[6] 王素，曹培杰,等. 中国未来学校白皮书[R]. 北京:中国教育科学研究院未来学校实验室，2016：32-33.

[7] 谢洋. 一门边缘课程的夹缝突围[N]. 中国青年报，2015-06-15(9).