用“原生态”的方式去创客

凌秋虹

现代社会全面、高速的发展要求人才必须能够全方位地掌握基础知识和基本技能，而原有的各学科间壁垒大大阻碍了知识的共融互通，不利于通才的培养。因此，如今所推行的创客教育以及STEAM教育都旨在打破学科间的界限，将多门学科内容整合到新的学习领域，形成结构化的课程体系，这样跨学科的学习理念既符合时代的要求，也是培育学生核心素养的必然体现。叶圣陶先生曾言：“学校里的分科是由于不得以，做人做事是不分科目的。”可见，无学科界限的学习正是教育的原生态。为此，在《坐姿矫正仪》的教学中，笔者将来源于实际生活需求的创意引入，以项目的方式开展多学科通联整合教学，将各学科知识点融入贯穿到自然的主题内容教学中，最终创作出可直接应用到生活中去的作品，形成“源于生活—融合创作—用于生活”的良性循环，真正还原智慧生成的全过程，还学生一个“原生态”的教育。下面，笔者谈一谈执教《坐姿矫正仪》一课的教学体会与收获。

● 注重项目设计合理性，还学生“原生态”教育

“创客”面向的对象是学生，教师在开展课程设计时应当坚持以学生为本的原则，从儿童的视角去设计。小学生的知识储备比较少，能力较弱，因此教师在设计任务时一定要考虑到学习对象的年龄特征、发展差异、兴趣爱好及能力水平。在创作过程中，教师要以解决实际生活问题为导向，借助学生已有的生活经验，从生产、生活实际中寻找项目原型，为学生创设生活情境，让学生在情境中学习与研究。基于以上思考，笔者根据现在学生普遍视力较差的情况，创编了“坐姿矫正仪”项目，主要实现“当孩子眼睛离电脑屏幕距离太近时，就发出声音或亮灯提醒”。为了让学生能够完成任务，笔者对该任务进行抽象剥离，形成学生易于上手、能实现的项目，还学生一个“原生态”教育，让学生在实践创新中体验一个类似真实的工程开发、项目实施的过程，从需求出发有意义地去设计、搭建、编程与完善。

1.以实际需求为导向，还原真实的问题情境

“创客”的设计与实施要以现实生活为基点，让生活与知识建立起有意义的关联，以解决现实生活中的问题为导向。为此，在“坐姿矫正仪”项目实施中，笔者从现实生活中引出问题，产生需求，引导学生用所学知识创作产品，体验产品设计、解决问题。上课伊始，笔者呈现学生视力不佳的图片并引导学生分析其原因，提出改进措施，从而引出课题——制作“坐姿矫正仪”。在本环节中，笔者抓住“眼睛到电脑屏幕的距离不低于40厘米”这个关键点，让学生充分交流，发表观点，并在媒体上呈现学生的所思所想，然后基于学生的认知逐个分析，主要按照“观察生活现象—分析现状原因—讨论解决方案”的思路展开，引导学生一步步理清“坐姿矫正仪”的整体设计思路。学生通过以往接触过的传感器来思考所需硬件设备，并结合生活经验，分析其结构及实现原理，从而形成“坐姿矫正仪”的初步方案，在师生交流互动中构建起“坐姿矫正仪”的模型，在润物细无声中锻炼了学生提出问题、分析问题和解决问题的能力，使他们的个性、自主性、创造力得到较好的发挥。

2.以合适软硬件为平台，构建自然的学习环境

在短短的40分钟内，学生要完成“坐姿矫正仪”的设计与制作，难度很大。因此，因地制宜地选择器材和编程软件尤为重要。在本课教学中，笔者将Ardubits逐日套件与Mblock软件相结合，主要使用套件中的超声波传感器、蜂鸣器和红外感知等传感器设备搭建“坐姿矫正仪”的外部构造。选用Ardubits逐日套件主要是因为其主板插口的创新设计避免了学生接线错误的问题，提高了搭建的成功率；而传感器的丰富性为本课教学提供了多种可能。同时，Ardubits逐日套件自带的结构件为学生搭建矫正仪的外形提供了方便。而Mblock软件的图形化、模块化、积木式的架构特点，为学生搭建脚本实现“坐姿矫正仪”的功能提供了软件基础，很好地解决了学生因编程软件抽象、语句结构复杂而不易理解的困难。本课所选择的软硬件有效配合运用，符合小学生的认知特点和能力水平，使学生自主探究、合作学习、分享交流得以顺利实施，最终在短短40分钟就完成了各具特色、充满个性且能真正实现坐姿矫正功能的产品。总之，教师选择合适的软硬件环境为学生将自己的设计变为现实提供了良好的环境，为他们完成真实任务提供了有力的支持。

● 注重项目的实践性，提升实际问题解决能力

创客教育的实施离不开学生实际的动手能力，学生通過动手造物，将奇思妙想变为现实，通过参与动手制作，了解、体验、学习和掌握现有的高端科技，激发对未知领域的探究欲，培养分析问题与解决问题的能力。在实际教学中，学生在制作“坐姿矫正仪”的过程中，会遇到很多实际问题，如在自然环境中数据的获取是否精准、结构件搭建是否合理、编写程序结构是否科学等，因此笔者对学生能力做了充分的预设，将学生可能会出现的问题包含在具体的任务中，通过一系列任务的解决，引导他们从分析问题入手，发现规律，寻求方法，最终解决实际问题。

1.巧设外型搭建结构，用工程的思维解决问题

如何将超声波传感器固定在显示器上，这是能否做成“坐姿矫正仪”的重要环节之一。科学的结构设计能让超声波传感器测出的数值更为稳定与准确，并将直接影响到后续的测量与效果。在这个环节中，笔者并没有将超声波传感器与乐高结构件搭建图直接给学生，而是提出了“如何将超声波传感器稳稳地固定在显示器上”这一问题，鼓励学生根据外部环境与条件去构思，去尝试，以小组的形式让学生根据显示器的外部特征去选择合适的器材搭建，并通过“比一比”活动看谁的搭建使超声波传感器更科学、更稳定。虽然只有几分钟的时间，但学生都能根据自己的设想借助乐高结构件，将超声波传感器稳稳地固定在显示器上。然后，笔者组织学生对各自的搭建进行交流点评，通过不同的搭建结构及效果，直观地将工程学中相关知识融入其中，如三角形的稳定性、凹凸槽结构的作用等，从而增加了学生对工程设计思想的理解与认识。

2.有效测量感知数值，培养学生数据转换能力

将实际距离转换为超声波传感器测值是本课中的难点。在本课教学中，笔者首先让学生通过观察得出“实际距离应不少于40厘米”应是眼睛与屏幕的距离的结论，然后引导他们如何将“实际距离应不少于40厘米”转换为超声波传感器相对应的数值。面对这样的问题，笔者让学生以小组为单位进行充分地讨论、尝试，通过观察、分析、测量、编程等方法让学生经历数值获取的过程，通过师生互动交流得出测量中可能存在的问题及解决方法，要求学生在实际操作中要做到方法得当和操作规范，从而培养了他们做事细致、认真的态度与作风。

3.避免干扰重现生活，构建原生态测试环境

作为一个产品必须在真实环境中进行测试，由于环境的复杂性和多样性，只用一个超声波传感器来制作“坐姿矫正仪”是远远不够的。笔者创设情境，无意中挥手，超声波传感器就做出了响应。那么，如何避免外界干扰呢？面对这样的问题，笔者从生活实际出发，以台灯、汽车安全带引发学生思考：如何再装个设备来感知确实有人坐在电脑前，减少误判呢？笔者组织学生围绕安装什么传感器、安装在哪儿更合适展开讨论，鼓励学生大胆想象，动手尝试与设计，再通过脚本搭建、反复测试来解决外界干扰的问题，引导学生从硬件安装、修改程序两个方面去思考解决的思路与方法，在真实的环境下锻炼他们对实际问题的解决能力。

● 注重技能训练实效性，培养面向市场化的意识

学生在造物的过程中，学到了数学、物理、工程、机械、编程、美术等多学科知识。笔者以这种项目化的方式开展了多学科联通整合教学，将各学科知识点的教育融入贯穿到自然的项目教学中，让学生的多种技能得到了锻炼。但笔者觉得仅仅做到这一点还不够，学生的造物不能脱离社会，不能脱离市场，创客应从学校生活走向社会、家庭生活、文化生活、市场营销等，让学生的所思、所做、所创与社会和市场产生关联，能得到市场的认可并经得起考验，还原一个真实的社会场景。

1.用艺术包装美化产品，提升产品外在价值

从产品功能与价值来说，适当的艺术包装是很有必要的。对儿童来说，将自己所学到的美术知识运用到艺术设计，包装自己的产品使之形成与众不同、独一无二的产品可谓美事。这样的设计不仅美化了产品，而且提升了产品的經济价值。“坐姿矫正仪”中超声波传感器两大圆孔为学生美化装饰提供了无限的可能性。在本环节中，教师先出示巧克力包装图，小小的四块巧克力经过艺术包装后变得精致高档，能激发顾客的购买欲望和购买行为，在这个案例中，笔者让学生感知适当包装可提升产品的品质与价值，由此引出任务，让学生对“坐姿矫正仪”的外形特质进行美化。这一任务的设计充分满足了学生求新、求变的心理，很快一个个充满天真与童趣的作品纷纷亮相。有的学生将超声波传感器的两个孔当作猪鼻子，做成可爱的猪脸形矫正仪；有的学生把它当作太阳的眼睛，做成太阳形矫正仪；还有的学生把它当作汽车的轮子，其外形就变成了一辆汽车……每一个造型设计都充分体现了学生敢想象、善创造的特质，使其个性得到了充分的张扬，既培养了学生的创造和实践能力，又实现了与美术学科的融合，开拓了他们的视野与思维。

2.在真实环境中检测评价，实现自我表达与提升

作为一个产品，必须接受消费者的检测。在本节课最后，笔者设计了这样的环节：要求学生在产品合格证上写上有意思的品牌名，并请教师或同学进行现场检测，如果矫正仪能实现其功能，就在合格证上签字确认该产品为“合格”。这一环节的设计，一是让学生基于产品功能和卡通形象设计产生关联，锻炼学生的联想与表达能力，如有的学生就起了“太阳眼”“猫头鹰”等琅琅上口的品牌名。二是让学生大胆地介绍自己的产品并指导他人尝试使用，锻炼学生与他人沟通及表达的能力，此时的课堂热闹非凡。

总之，无论是创客教育还是STEAM教育，都应该给学生一个真实的环境、真实的任务，让学生解决真实的问题，最终创造出真实的、有价值的产品，这才是创客教育的真谛。