IDMSE创客教学法在通用技术课中的应用与实践*——以激光切割机实操课为例

贺甜甜 秦 健 韩恭恩

（1.陕西师范大学 教育学院，陕西 西安 710062；2.西安高新第一中学,陕西 西安 710119）

一、引言

2015年李克强总理提出了“大众创业，万众创新”的口号，创客文化与创客教育也随之如火如荼的展开，2016年《教育信息化“十三五规划”》中强调要加强培养创新型人才，应利用现代化教学手段，探索新型教育模式。在这样一个日新月异的时代，创客教育的开展对我国创新型人才的培养模式转变具有重要推动作用，我国创客教育在基础教育阶段以创客式教育为主，融入到STEAM学科中，强调跨学科应用。一般的创客教育以创客空间或社团形式展开，受众范围小，而通用技术课正是一个可以充分激发学生的创造性潜能，培养学生实践能力的载体[1]。但实际中的通用技术课程教学重理论轻实践，重分数轻能力，教学方法单一，若将创客教育理念应用到通用技术课程中，使用创客教学法，以学生为主体，创建真实情景，加强学生对技术的理解与体验，可以有效推动创客教育与通用技术教学的共同发展。

二、创客教育理念与通用技术教学

（一）创客教育理念

1.创客教育

不同的学者对于创客教育有着不同的见解。大部分西方学者认为创客教育就是通过技术手段培养将创意变为现实的创客型人才，而我国学者多认为创客教育是将青少年培养成具有创新意识、创新思维和创新能力的人才。祝智庭认为广义的创客教育是一种教育形态，主要是培养大众创客精神，而狭义的创客教育是一种教育模式，主要是指培养以青少年为主的学习者的创客素养[2]。他认为创客素养是通过团队协作一起发现问题、分析问题、设计解决方案，用技术手段或者非技术手段试验制作最终形成创意作品的能力[3]。

在建造主义者看来，创客教育是学习者在导师或学习伙伴的指导下，借助一些工具与技术，动手制作实现创意的作品，而且要分享展示。而实用主义者认为，真正的教育要让学生置于真正的项目情境中，通过学生自主发现问题，分析并制定相应的解决方案，并动手设计制作。其实创客教育就是创客文化和现代教育的碰撞和结合，强调通过实践引导造物，鼓励分享，培养学生的创新思维和素养。

2.IDMSE创客教学法

创客教学法是创客教育开展过程中常见的教学方法，是将现代科学信息技术与新兴教育理念相互融合，其具有典型的时代性与先进性。创客教学法的实施具有创新、开放、灵活、共享、全面等特征，可以将其灵活应用到各个学科领域，不仅继承了做中学理论、寓教于乐教学理论，也是对传统教学方法的一大改进[4]。

IDMSE创客教学法是全国教师教育信息化专家委员黎加厚教授提出的，他认为的“创客教学法”即鼓励学生在实际情境中探索、创造性学习的教学方法，是“做中学”的另一种延伸，主要强调教学方式的转变，不是一味地知识说教，提倡学生发挥主观能动性“创造即学习”。融入IDMSE理念的创客教学法应突破技术的局限性与各学科融合，通过创意（idea）、设计（design）、制作（maker）、分享（share）和评价（Evaluation）这5个部分，利用信息技术手段，动手制作，丰富课堂教学。除此创客教学法以外，北京师范大学傅骞教授在《基于“中国创造”的创客教育支持生态研究》中提出了SCS创客教学法[5]。

（二）通用技术教学

通用技术是现代社会生活中应用比较广泛且比较基础的技术，它不像专业技术难度较高，是当代高中生适应社会生活、高等教育、未来职业发展所必须要具备的技术知识，具有一定的育人价值[6]。对于学生获取智能时代生活所需的基本技能和就业意识,进行基本的通用技术教学是非常有必要的，这也成为素质教育的基本组成部分，它对提升全民技术素养和实施国家创新驱动发展策略有着重要的作用。

三、创客教学法与通用技术教学融合

（一）基于创客理念的通用技术教学可行性

创客教育将学生置于一种造物的学习环境中，注重培养学生用工具或相应技术解决实际问题，要理解并明确结构、流程、系统的基本思路和方法，这正好对应着通用技术核心素养提出的技术意识和工程思维；创客教育注重让学生在实际情境中发现问题，并通过动手实践发挥创造力，将想法转化为实际的作品，这对应着通用技术核心素养中的创新设计、图样表达和物化能力；创客教育的开展与实施对学生的要求也逐步增大，学生需要适应快速发展的信息化学习环境，学会调动身边的资源，在真实情境中进行基于问题解决的主动学习，在实践过程中开展基于问题的自主学习，这对于培养学生的核心素养具有一定的推动作用[7]。

传统的通用技术教学仍然是以学习理论知识为主，一般是教师讲、学生听；教师传授理论操作，学生模拟或简单设计；学生的自主参与及技术探究意识无法得到加强，自主探索的潜力也得不到开发，因此，创新型复合人才培养的质量也很难提高[8]。而创客教育在开展过程中也存在课程理论性不强，教学效果不明显的问题，所以，将创客理念应用到通用技术课程中，对于推动具有技术意识的创新型人才的培养有着重要的影响。

（二）IDMSE创客教学法与通用技术课程结合

在K12基础教育阶段，创客教学法应用最广的是信息技术与通用技术领域，常会涉及到三维制作、平面设计与产品设计等。普通高中课程标准实验教科书通用技术必修1——《技术与设计1》中，主要包括技术世界的作品设计过程、原则及评价，发现明确问题，进行方案的构思，设计图样的绘制，模型或原型的绘制与制作等，这与IDMSE创客教学法中“创意、设计、制作、分享、评价”的内容有着共通之处。一般学校常见的创客课程有程序逻辑类、电子机械类、结构创意类以及艺术创作类等，激光切割既属于结构创意类，又属于艺术创造类，对于学生动手来说难度适中，也具有新颖性、适用性和分享性。

下面笔者主要以通用技术实践课——激光切割机的使用为例，说明IDMSE创客教学法在通用技术实操课上的应用。

四、IDMSE创客教学法在激光切割实操课中的探索应用

（一）教学目标及内容分析

本次实操课的教学目标是以coreldraw为三维图形制作软件，激光切割机为工具，让学生根据实际问题设计作品，教师引导学生体验三维设计和物品加工的一般流程，培养学生的创意设计和物化的能力。

教学内容是coreldraw软件的使用；激光切割机的操作。

教学重点是使用coreldraw软件制作时，学生需要根据实际需求设计作品并将其物化。

教学难点是物化的过程对学生的空间想象能力要求比较高，很难将作品一次雕刻成想要的效果。

（二）教学过程活动实施

1.引导学生发掘问题，激发创意思维

IDMSE创客教学法中的“I”是Idea的首字母，主要指创意和想法。由于学生前期已经学习过产品一般的设计流程，所以，在实践操作课的时候教师应该从通用技术课程的角度出发。先设定具体情境导入课程，学生通过在具体的情境中发现问题，然后构思解决方案，教师可以引导叙述采用创造技法，比如：列举法、设问法、头脑风暴法等，教师可以根据具体情景决定。比如：教师给学生演示打球机器人的收发球过程，学生发现球有时容易从轨道中飞出，为解决机器人存球装置不合理、容易漏球的问题，经小组讨论学生想自己设计一个个性化的挡板模型并使用激光切割机切割成成品安装在机器人上。

2.积极融入STEAM理念，构思设计方案

“D”是Design的缩写，主要指设计，可以是方案计划也可以是图样设计。这个环节学生需要根据想法先手绘设计图样，再使用coreldraw等三维设计软件进行绘制。绘制样图时教师要注意引导学生，需要从尺寸、材质、硬度和美观等方面进行考虑，除此之外学生需要应用跨学科知识，如物理、数学、设计、科学、工程等来设计。在初步设计方案基础上进行风险评估，准确判断设计原则之间的比重，最终给出优化后的设计方案或设计图样。

3.合理使用工具材料，优化制作流程

M是“Maker”的代表，指具体的制作和创造。学生设计完图样后就是具体的模型制作实操环节，这个环节是整个实操课程较为重要的部分[9]。比如：使用激光切割机来切割雕刻作品，要选择合适的材料，使用适当的工具，在保证安全的基础上指导学生自主操作。激光切割机不像传统的加工工具需要手工来划线锯割切削，它是根据电脑设计图样的指令来执行操作切割雕刻的，所以，要求设计的图样更加精准，比如尽量减少非闭合曲线的出现，否则雕刻效果不佳。若设计的图样中包含文字需要考虑刻刀的大小精度是否能刻出来，比如刻刀直径为1.5mm，字体的直径就要尽可能大于1.5mm，否则雕刻出来的字体效果会不清晰。这些都是需要在设计过程中学生根据实际需求来设计并反馈，要怎样更改效果才能更佳。直接设计好的图样还不能直接被激光切割机识别，需要通过相应软件转化格式；再对设计图进行拆分，设定切割顺序、精度以及雕刻方式和深度等；设置完之后可以进行模拟雕刻，预览效果，确认无误后点击机器工作，执行并确认系统会生成指定格式文件，将其上传到激光切割机上；最后在加工案板上夹好材料，先将钻头进行调零点，设置完参数后开始执行，要注意切割速度的设置，一般木质速度稍微慢一些，铝材或者铁材切割速度相对快一些，具体设备的参数设置可根据实际情况进行调整。

4.鼓励互相作品展示，线上线下分享

IDMSE中的“S”指Share分享，可以是设计方案的分享，也可以是作品展示，建议以小组为单位进行设计制作汇报，比如：当各个小组都完成了自己的作品后，可以进行作品分享答辩，互相交流设计理念以及心得体会。首先进行简单的技术试验，学生需要把自己的作品安装在机器人上，看是否解决了发球漏球的问题，并根据实际情况给出试验测评和报告。学生也可以在一些网络社区，比如：在创客作品分享论坛上上传作品，让大家提意见或者优化方案等。

5.注重各阶段性评价，评价方式多元

IDMSE创客教学法中的“E”指Evaluation，即评估、评价。在制作作品实操课中，评价对于作品的再次优化和更新有重要的作用。新课标中要求要建立学习结果和学习过程并重的评价机制，所以，教师除了结果性评价外，还要注重过程性评价，且评价方式要尽可能多元化。作品的好坏与最终的图样设计和制作过程中的工艺精度是分不开的，教师可以通过学生的作品汇报和文档说明评估学生对技术设计流程的掌握程度；也可以从技术的功能性、可靠性、创新型和美观性等角度对作品的设计过程和最终产品进行整体评价[10]。

除了教师评价外，学生自评和小组互评也有着关键的作用，更容易调动学生的积极性和参与度；对学生辩证看待自己的作品有很大的帮助，若作品存在问题可以从哪些方面优化并重新完善，在这个过程中还要激发学生的知识产权保护意识以及认知判断、利弊权衡能力。

笔者根据IDMSE创客教学法在通用技术实操课中的教学实践构建了一种应用模式（如图1所示），通过创意、设计、制作、分析和评价五个环节将通用技术课程与创客教学理论与实践融合，以期为通用技术课程的开展提供参考。

图1 IDMSE创客教学法在通用技术课上的应用模式

（三）建议

该课程主要采用IDMSE创客教学法，着重强调让学生自己主动去发现和解决问题，并在这一过程中学习到知识，培养学习兴趣。教师在教学过程中要注意引导学生跨学科知识的应用以及初步的三维建模空间构建；提升学生在创作过程中所需的创造、设计、物化等能力；创客教学法的实施对教师的要求较高，教师在教学过程中需要通过实际情景引导学生将目标知识转化为当下可以具体实施的任务。因为每个学校的情况不一，通用技术实操课的具体展开形式多样，教师可根据实际情况选择合适的项目应用IDMSE创客教学法进行教学。

五、总结

通用技术注重科技和人文的有机融合，突出培养学生的技术实践能力、创新思维能力，使学生获得未来就业发展所具备的终身学习等综合素养。《普通高中通用技术课程标准（2017年版）》新课标的出台，对于指导通用技术实施开展起到了重要的指导作用，其倡导在核心素养理念的引领下构建多种以学生为中心的多样化学习方式。而将创客教学法应用在通用技术教学中，可以引导学生通过创意设计制作、解决实际问题、启发学生的创新思维、锻炼学生的跨学科知识应用能力和问题解决能力，对综合性创新人才的培养有着一定的推动意义。