初中创客教育校本课程的开发与实施

刘慧彦

创客教育是近年来才兴起的一种新的教育理念，是希望鼓励学生利用开源硬件与他人协作，在创造中主动学习，将自己的创意想法，通过动手实践的形式变为现实作品，并愿意将作品的制作过程、创意来源等进行分享。在初中生中引入创客教育，因为学生的年龄特点，因兴趣而学，因课程设计合理有趣想继续学，通过主动学习最终产生创意，又通过分享，学生可以体验造物的快乐，同时创新思维训练、协作能力以及分享意识等能力也在过程中得到培养。初中信息技术教学中开展创客教育逐渐成为明显的趋势。本文研究分析了目前初中创客教育的问题，提出了开发初中创客教育校本课程的思路。本文以米思奇课程为例，阐述了初中创客校本课程的理论基础、教学思路、学情分析、课程活动项目设计、教学反思，从而为创客教育校本课程的开发提供有益的借鉴。

一、初中创客教育存在的问题分析

学校在开设创客教育课程时常常以培训能够参加机器人竞赛的专业人才为目的，以竞赛是否获奖为评价学生的重要标准甚至唯一标准，使得学生的学习动机存在严重的功利性。同样地，教师的教学也容易急功近利。

由于厂商是推动创客机器人教育和机器人竞赛的一股重要力量，在参与竞赛时往往要求必须使用某厂商开发的机器人组件。一方面，厂商之间的商业竞争使得机器人教育的成本颇高，另一方面，竞争也导致了不同产品之间兼容性低，影响学生对知识的迁移和应用。

许多针对中小学生创客教育设计的机器人为了避免学生在焊接器件时的危险，会将基本的元器件提前进行封装；为了降低上手难度，许多厂商选择在产品中提供编写好的能完成各种任务的程序，或者提供完整程序代码的下载渠道。这样的机器人对学生来讲只不过是高科技玩具，学生在按照说明书组装并直接照搬教材程序进行控制的时候，并没有对编程逻辑或是电路连接产生学习，更不用说提高创新能力了。厂商和教师在避免学生的种种失败可能的同时，也剥夺了学生的学习机会。

创客教育中的创新活动单一。现在硬件已经成为开展创客活动的基本条件，目前初中创客教育除了参加机器人竞赛外，3D打印机成了标准配置，创客教育成了3D打印培训，从网络上拷贝成型的3D打印模型原封不动地拿来使用，缺少创造力的开发，违背了创客教育的初衷。

鉴于目前初中创客教育存在的问题，建立普及程度高、成本低、活动模式多的创客校本课程非常需要。《中国创客教育蓝皮书》中讲到，随着校园里的创客空间建设快速推进及创客教育快速发展，很快就要进入“课程饥荒”，创客课程处处需要，到处都要课程。开发适合的创客教育校本课程迫在眉睫。淄博新元学校针对初中生信息技术基础的差异，根据学校信息技术课程和创客活动的教学目标和教学安排开展素质教育的过程中，借助Arduino开源电子原型平台、Mixly软件开发了创客教育校本课程，应用于创客教育的实践中，为开发初中创客教育的校本课程进行了有益的探索。

二、创客课程的理论基础和技术手段

1.建造主义的理论

麻省理工学院媒体实验室西蒙派珀特教授的建造主義理论是在皮亚杰的建构主义基础上提出的，该理论支持建构主义的基础观点。知识建构是学生的主动行为，但强调创作作品的建造和学生的创意分享，以教师为核心的教学方法应该改变。教学是在师生共同参与设计与讨论之中完成的，知识不是由教师直接灌输给学生的，不能以教师灌输、学生被动接受的方式传输知识，应该由学生主动建造。建造主义理论强调教师和学生一同参与设计学习，鼓励学生在知识探索中的主动性，符合创客课程的特点，对创客教育的校本课程开发和实施有着一定的指导作用。

2.“做中学”的理论

“做中学”是美国的教育学家杜威的理论，强调让学生在协作中实践，用学生活动构建学习课程，通过学生的“做”组织课堂教学。创客教育课程中以“做中学”理论为指导，通过学生在“做”中的思考和“做”中得到的经验，通过课程实施和“做”中的实际问题的解决，培养学生好的学习习惯、正确的思考路径以及适当的学习方法。

3.米思齐（Mixly）

米思齐是由北京师范大学创客教育实验室开发的一款图形化编程的软件开发环境。米思齐软件界面分为四部分：模块区、程序构建区、基本功能区以及提示区。

界面最左侧为模块区，这里包含了米思齐中所有能用到的程序模块，每种类型的模块都用不同的颜色表示，有输入、输出、控制、数学、文本、数组、逻辑、通信、存储、传感器、执行器、变量和函数。模块区的右侧是程序构建区，可以将模块区的模块拖曳到程序构建区，拖曳过来的模块会在程序构建区中组合成一段有一定逻辑关系的程序块，相当于编程软件中写代码的地方。程序构建区的右下角有一个“垃圾桶”图标，当需要删除模块时，只要将模块拖曳到“垃圾桶”中即可。在“垃圾桶”图标上方有三个圆形按钮，能够实现程序构建区的放大、缩小及居中。模块区和程序构建区的下方是基本功能区，包含新建、打开、保存、另存为、编译、上传、控制板选择、连接串口选择以及串口监视器按钮。软件最下方是提示区，在软件编译、上传过程中会显示相应的提示信息，通过这些提示信息来解决编译、上传中出现的问题。

三、创客教育校本课程的开发

1.课程目标与教学思路

我国创客课程的目标是把学生培养成为拥有创新思维、创新意识、创造能力的创新人才。所以，“创新”是开发创客课程的最重要的要素。

本研究基于Arduino平台进行设计，开发初中创客校本课程的目标是以创新为导向。不是简单抄书本知识，而是源自生活实际建构目标强调“做中学”“创中学”，让学生在创客过程中激发创新的兴趣，提高他们的信息技术素养。通过创客课堂的学习，能够比较熟练地使用米思奇软件模块指令进行创新创作，熟练掌握图形化编程。

2.学情分析

创客教育校本课程的开发以实际学情为依据。学生已经初步掌握了编程的基本知识，如分支结构、顺序结构、循环结构等，但只能通过模仿来完成任务，缺少主动创新的意识，学生信息技术基础有一定差距，所以需要开发操作性和针对性较强的校本课程。

3.课程活动项目设计

我们认为，创客教育课程的学习应该是一种“以学生为中心”的教学，鼓励学生在教师的引导下，通过合作学习，实现一个完整的综合项目的教学活动。在本着创新、趣味、项目、合作、造物、分享、跨学科、数字化工具的原则下，我们设计了初阶、中阶、高阶课程。比如基础的《灯光的世界》、进阶的《可控光的世界》、高阶的《神奇的倒车雷达》等项目、一系列由浅入深的学习项目，为学生们提供了五花八门又生动有趣的活动体验（见表1）。

4.教学反思

目前创客课程还没有作为正式课程进入中小学课堂，国家也没有相应的创客课程大纲和教材，因此本研究在课程目标和课程内容设计中缺乏课程大纲参照，难免存在设计上的不足。在课程设计中，由于我们Arduino套件中已有电子元器件的局限性，加之考虑到实施的可行性和安全性等因素，导致课程内容的设计也受到局限。

创客教学的理念是让学生体验、实施编程的过程，学生是创客教育的主体，老师在创客教育中应该让学生体验整个过程。反思本课程的设计过程中，因时间有限，课程中收入的学生的案例较少。

使用创客校本课程教学以来，学生学习的主动性、积极性有了很大的提高。学生通过使用米思奇编程，将信息技术课堂所学的理论知识与实际操作结合起来，达到了信息技术理论知识和操作技能的双丰收。

创客教育做为信息技术教育的创新试点，使学生在信息技术学习上的兴趣被发掘出来，使教师的课堂教学、学生的学习实践发生了积极的变化。在万众创新的社会环境下，创客教育作为培养学生信息技术能力的基础课程，需要紧跟时代潮流，彻底改变仅教授信息技术知识的传统观念，通过开发创客校本课程，在教学情境的设计中针对学生的基本情况，提高学生主动学习的热情，培养学生的创造性思维方式，让学生在“做中学”，推动学生创新意识和动手能力的不断提升。

【本文系山东省淄博市教育科学十三五规划课题阶段性研究成果《初中学校开展创客教育的教学模式与方法研究》（课题编号：2017ZJG133）】