创客教育在中学教学中的探索

郭健

摘 要：隨着互联网技术和微控制器开源硬件的成熟，创客教育正在全球掀起一股教育改革的浪潮。创客教育融入信息技术元素，以“开放创新、探究体验”为教育理念，强调“基于创造的学习（Learing by Making）”，开发学习者无限的潜能，越来越受到各级教育部门的高度关注。从创客、创客空间到创客教育进行描述，并就如何将创客教育思维融入中学教学中进行分析与阐述，展现创客教育之美。

关键词：创新环境；创客教育；信息技术

一、创客

随着我国经济实力的不断壮大，科技、文化、金融等众多领域都发展到了新的阶段。以移动互联网、云计算、物联网以及“互联网+”为依托的信息技术正在进入用户创新、开放创新、协同创新的新时代。“创客”一词来源于“Maker”，是制造者之意，也是某种意义上的DIY，它在不以盈利为目的的前提下，将创意转化为现实。创客不是创造者，而是对目前的技术进行创造与分享，是一种增量式的创新，它代表了一种方向、一种态度，一种学习的模式。

创客空间（Maker Space）是创客的载体，它是基于O2O架构设计的，为创客提供了空间与平台。创客空间不是一个物理上的概念，而是通过各类孵化器（如Kickstart和太火鸟）以及供应商（如趣火星和极客工坊）来构建一个开放型的创意生态系统，它是一种全新的组织形式和服务平台，包括工作空间、社交空间以及资源共享空间等。目前全球已经建立了1400多个创客空间，其中比较知名的空间有：Fab Lab、深圳柴火空间、北京众创空间、上海新车间以及杭州洋葱胶囊空间等。详细信息如下表所示。

二、创客教育

随着创客理念的不断深入以及创客空间的不断发展壮大，引发了人们就如何将创客思维应用于教育上的思考。学生的好奇心和求知欲与实践教学完美结合，引发了教育的新思潮。创客教育（Maker Education）是创新教育的一种，它是以创客空间为前提，通过创客文化、创客课程等多方面协同发展，推动“基于创造的学习”的模式来培养学生创造的兴趣与能力。

三、创客思维在教学中的探索

（一）学习者

学生作为参与者，是创客教育中的核心要素。他们需要积极思考、主动设计、用心制作，进而实现“基于创造的学习”。学生在创客教育中的学习模式为：

1.明确兴趣点

学生要从自己的兴趣出发，参与头脑风暴活动，进而制定创作目标，并完成初步的设计构想。

2.可行性分析

此步骤最为关键，需要学生发挥自己的能动性，对理论想法进行设计、调试与修正。在反复试验中，逐步清晰并明确自己创意的合理性，对提出的假设进行综合判断，挑战自己的高阶思维，验证自己的创意观点。

3.实验验证

在这个步骤中，要细化自己的设计构想，关联知识体系，同时也可以借助创客空间、移动互联网以及云计算等平台来与学习伙伴、老师、专家探寻问题的答案。

4.反思与评价

在完成实验后，对作品进行总结、评价、反思，参与互惠学习，并分享自己的创见。

（二）支持者

家长与学校作为支持者，是一个基础平台，可以为学生提供开放的环境以及先进的设备，从而保证创客教育的正常运转与可持续发展，实现基于创造的学习。教师在其中作为协调者与辅助者，需要引导学生丢掉被动学习的思维方式，培养和锻炼学生学习的主动性，打破传统教学方式，以培养学生的创造性思维为目标，结合“创新、动手与分享”的理念，通过实验、视频、网络和竞赛等平台，对学生进行创客教育；鼓励学生发明创造并分享他们的创意想法，激发学生的兴趣，让他们了解如何使用相关的工具和资源，实现创客教育所制定的目标；让学生在大胆尝试的实践中提高自己的创造力。以迭代的方式有效提高学生多学科的素养，提高学生的可塑性与适应性，推进工程教育的扩展，形成鼓励创新，宽容失败的创新环境。

（三）教学开展方式

1.以信息技术为依托

在创客教育的实践中，信息技术为创客教育的构建与开展提供了便捷的环境。例如，目前的机器人技术，可穿戴的虚拟化技术，智能材料技术以及更为简单且人性化的编程技术。3D打印的不断成熟，可以让学生很方便地运用三维模型打印出实物，将学生的创意转化为现实；Arduino是为了解决学生找不到好的控制器而诞生的开源硬件（Open Source Hardware），它是一块基于开源代码的USB接口Simple I/O控制板，通过shields电路（PCB、材料列表以及板局数据）、软件library（驱动、SDK）以及简单的编程环境（Arduino IDE和ArduBlock）和易懂的开发语言（类似Java、C）来帮助学生快速实现创意想法，解决实际问题，并锻炼学生的创新思维和协作能力；而Scratch也是面向青少年开发的编程环境，它只需要学生通过拖动软件上形象的积木模块就能以动态画面的形式展现出学生的想法，并清晰直观地体会数组、函数、条件、循环以及判断的过程。

2.生活中的“创客”

创客其实就是一群喜欢创新、享受创新的人将自己的想法进行尝试、沟通、协作，最后将创意转化为现实的过程。创客思维在教学中的应用重点在于激发学生学习的主动性，为学生提供有效无缝的创新氛围。在生活中，通过声音传感器模块接收感应数据，将数据传送给Arduino板进行逻辑判断，对判断的结果通过LED灯实时反馈，就可以制作完成一个可以吹灭的LED灯；通过传感器获取到鱼苗生存水质的温度、ORP值（Oxidation ReductionPotential，含氧量）以及酸碱度pH，将数据反馈给Arduino板，同时通过读取鱼苗正常生存环境下的表格数据，定时与传感器上的数据进行对比判断，进而调控水泵与加热模块来控制水质，实现无人工干预的鱼苗培育；我们知道张开嘴吹出来的是热风，张小嘴吹出来的是凉风，热风通过狭小的瓶口进行压缩，会瞬间变成凉风，参照这一原理，我们可以通过加工使用塑料瓶，将瓶底切开朝向屋外，将瓶口一面朝向屋内，并将瓶子整齐地插入PVB板上，便自制完成了节能环保的绿色空调。是的，创客的作品无处不在，会呼吸的笔，智能杯子，自动喂养机，电子盲人领路等，哪怕只是一块橡皮、一把尺子，也会尽显来自于思维的魅力。

3.放飞的思想

移动互联网与云计算平台为创客教育的开展提供了更为广阔的空间。学生可以利用云计算大数据的特点以及海量数据的处理能力，通过高速查找与匹配，寻找自己感兴趣的内容以及与其相关联的资料和信息；在创造的过程中，通过使用微信、微博、BBS等，实时交流并分享他们的创意，通过移动互联网将创客和创客之间紧密联系在一起。创客小组的成员组成，也无需拘泥于同一个班级或者同一个学校的学生，只要有网络就可以将彼此联系在一起，运用线上沟通与线下学习的模式来建立一个虚拟的生态圈，使创客教育不再限制于课堂上。

创客教育的目的在于引导学生在创造中体验基于创造的生活，不断地发现自己、他人以及整个世界。相信随着创客教育的不断深入，以及创客思维在教学中的积累和完善，可以使学生在学习到更为宽阔的学科知识的同時，加强对自己的认知，为未来的发展奠定坚实的基础；使学生可以在快乐中学习，在学习中成长。那么就让我们积极准备，迎接创客教育的新篇章吧！

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？誗编辑 李琴芳