基于创客教育的师范生信息技术学科核心素养的培养研究

莫志慧 张仕兰

[摘           要]  教育信息化2.0的到来，人们的生活、学习方式发生了巨大变化，时代对师范生也提出了新的要求，师范生应该与时俱进。紧扣当下创客教育，深化对师范生信息技术学科核心素养的培养研究，提出培养的教学策略并开展教学实施，对学生作品分析师范生学科核心素养的达成效果，验证教学策略的有效性，深化课程改革才能培养新时代的创新人才。

[关    键   词]  创客教育;核心素养;师范生

[中图分类号]  G645                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2021）11-0126-03

一、《中国学生发展核心素养》的颁布给教育提出了新目标

2016年9月，《中国学生发展核心素养总体框架》发布，框架包括了三个方面、六大素养。不仅要求学生对文化基础知识的掌握，还要关注学生的社会责任和自主学习。学生在文化基础中获得一定的人文底蕴、科学精神，通过社会参与中实践创新，树立责任担当，从而得到学会学习、健康生活的自主发展，最终才能成为全面发展的人。具体框架如图1所示。

核心素养已经成为教育改革发展的基本趋势。师范生具有“学生”与“教师”双重身份，培养师范生的核心素养既是深化学生培养体系改革的基础要求，又是构建高质量教师队伍的现实选择。在教育变革下，师范生需要具备核心素养是为了适应未来教师教学工作，培养全面发展的人。因此，本研究探索师范生学科核心素养培养的新教学，提升师范生的培养质量。

二、创客教育及内涵

“创客”的英文单词是maker，释义为将创意转变为现实的人。创客教育是创客运动发展到教育领域的产物，祝智庭等认为：“创客教育以新兴信息技术的融合为基础，传承了体验教育、项目学习法、创新教育、DIY理念的思想。创客教育是采用信息技术手段，依托创客空间，以学生在做中学为途径，培养学生创新意识和能力的教育。这个定义内涵包括如下内容。

（一）以新兴的信息技术为手段

在创客教育活动中，应深入广泛地运用人工智能技术、开源硬件设计与开发技术、3D打印技术、机器人技术、快速成型技术等。

（二）以学生为中心和实践相结合的教育理念

以学生为中心，一切活动围绕学生开展，学生是学习的中心，教师作为引导者、辅助者，这就是体验教育。体验教育其实就是教育家杜威提出的“做中学”教育思想。在体验教育中，教师设计出与真实世界相关的各种活动，组织和调动学生参与，注重的不是学习结果，而是学习过程。学生完成任务并不是学习的终结，随之而来的深度体验、反思和改进才是体验教育中最重要的因素。

学生实践通过项目式教学展开。项目教学法指学生能够在互相协作完成一个特定任务和解决问题的过程中进行学习。一个项目持续几周乃至一学期的任务为中心，让学生在分组协作完成任务的过程中进行学习。学生在教师引导下发现问题，以解决问题为导向开展方案设计、新知学习、实践探索，具有创新特质的学习活动。开展项目学习时，要创设适合学生认知特征的活动情境，引导他们利用信息技术开展项目实践、形成作品，注重对学生自主学习能力和协作探究能力的提升。

（三）创新意识与能力的培养是最终目标

创客教育的核心目标是培养学生的创新精神，培养学生具有一定的创新意识、创新思维、创新能力以及创新个性。DIY理念强调培养学生动手的能力和享受动手的成果。

（四）创客教育依托创客空间开展

创客空间是创客聚会、活动和合作的场所，是开放交流的实验室、工作室与机械加工室。教师利用创客空间进行教学，学生在创客空间完成创意的设计、创作、交流和学习。创客空间结构包含材料加工与手工制造、设计与3D打印、开元硬件设计与开发。

材料加工与手工制造是为了基础的手工实践操作技能培养、手工项目实施，手工工具包括：螺丝批、扳手、锤、锉、锯、钳等;电气化工具包括：电钻、角磨机、切割机、锯床等。

设计与3D打印是为了信息与制作技术实践操作技能培养、3D打印快速成型项目实施，3D打印硬件：计算机图形工作站;软件：操作系统、建模软件、切片软件等。

开元硬件设计与开发是为了智能硬件原型制造技能培养、基于开源硬件的项目实施，硬件：开发平台（Arduino、Beagleboard、树莓派、pc Duino、Edison、红枣派等）积木（Ardu Block、Scratch、Little Bits等）;軟件：开发套件（Arduion IDE、Python、Java等）。

综合来看，创客教育强调了体验教育中的深度参与，在项目学习中实践学习，以一个特定的学习任务为中心，小组协作探究完成，培养学生的问题解决能力和实践能力。创客教育以培养学生的创新意识、创新思维以及创新能力为目标。包含体验教育、项目教学法、创新教育的共性：以学生为中心，强调并培养学生的自主学习能力。DIY理念融合培养学生的动手创建、精益求精、尚工重器的“工匠精神”。创客教育更加依赖于科技，新兴信息技术具有较大的促进作用。

三、创客教育依托信息技术课程开展

创客教育在中小学几乎都是依托信息技术课程进行开展的，能够具有独立创客空间的都是示范性试点学校，每个学校对其重视程度有所不同。在信息技术课程中，《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》提出信息技术学科核心素养包含信息意识、计算思维、数字化学习与创新和信息社会责任。想要培养学生的学科核心素养，同时作为“学生”和“准教师”的师范生，自身必须先具备信息技术学科核心素养。

四、创客教育中师范生信息技术学科核心素养的培养策略

在创客教育理念下，以信息技术学科核心素养培养为目标导向，以项目学习、创新教育、体验学习教育、DIY理念为指导，以师范生学科核心素养为依据，建构师范生信息技术学科核心素养培养教学策略，如图2所示。

学科核心素养的基础性素养包括信息意识和计算思维，通过体验学习让学生深度参与实践学习、自主学习，从而培养学生对信息的敏感度和对信息价值的判断力。通过对编程语言的学习，编程软件的应用，硬件的组接、使用等来培养学生的计算思维。同时利用信息技术进行数字化学习，使用教学软件、教学平台等，对数字化工具的应用、创新来培养学生数字化学习与创新素养。在创新教育下培养学生的创新意识、创新思维和创新能力，通过项目学习让学生以项目为中心进行团队合作，用技术和创意设计社会需要的产品，并进行制作完成作品，作品交流通过模拟商业路演形式将设计意图、思路、创意等进行交流分享，用技术改善生活、服务社会，创造技术的社会价值，学生信息社会责任素养具有社会性。通过各部分素养的层层递进、互为联系、共同发展，信息技术学科核心素养得到真正提升。

五、创客教育的师范生信息技术学科核心素养培养效果分析

通过开展教学实施检验教学策略的有效性，对创客教育下师范生信息技术学科核心素养培养的效果分析，采用了学生作品分析，具体通过两个学生作品分析学生学科核心素养的达成。

（一）作品分析

作品1：智能康复助手——小H

1.创意来源

全世界人口老龄化越来越严重，而中国的阿尔茨海默病（俗称“老年痴呆”）的患者人数远远超过其他国家，位居世界首位。年轻人工作繁忙，不能时刻照顾家里患有阿尔茨海默病的老人，因此为了关爱患者，给予他们陪伴并带来康复的希望，进行更好的康复治疗，设计开发一款智能康复治疗助手。主要针对轻度及部分中度患者。

2.主要功能

功能一：定时发出语音提醒（提醒吃药、提醒回家），定时播报康复小知识、娱乐音乐播放。

功能二：手机小程序控制掌控板能够远程监测，进行数据反馈（如加班时在手机端输入“爸爸我正在加班，晚点才能回家”，患者端显示屏能显示文字或者发出语音提醒）。

功能三：摆放在家时，通过遥控器控制开灯、播放音乐、取药等。

3.实现技术

人工智能技术：包含语音识别、语音合成。

3D打印技术：3D切割和3D打印。

4.使用材料、工具

木板（搭建模型）、卡纸（装饰外观）泡沫、布袋、绳子、双面胶、透明胶、3D切割机、电容胶、尺子、剪刀等。

5.外观及寓意

收音机的外形。因为很多老人外出或跳广场舞都会随身携带收音机，它就像老人的随身物品，因此收音机的外形不会觉得突兀。

6.创意与特色

（1）美观、方便携带，有四种携带方式（栓、背、斜跨、提）。

（2）智能实用，能够陪伴老人、提醒老人，帮助老人解决很多麻烦。

（3）智能提醒吃药，并且能播报医学小知识，监测老人身体状况并提醒，帮助老人进行康复治疗。

（4）通过手机微信小程序进行远程监测、控制，便于掌握患者情况。

（5）遥控器一键掌控全部功能，方便快捷。

7.前景展望

（1）GPS功能，定位患者位置，便于寻找。

（2）摄像头的使用，外出可以随时跟家人视频，以便家人了解患者周围的情况。

（3）除了老年痴呆患者，今后针对更多病患、更多人群，做针对性的康复治疗。

（4）大数据分析病人好转状态，并且能够相应诊断并随时反馈病人情况。

（5）与小H聊天。

作品2：智能导盲手杖

1.设计初衷

当我们身处光明，感受世界的五彩缤纷，却有一群人，因为种种原因，不得不身处于黑暗之中，那就是盲人。我们不应该对他们置之不理、漠视甚至歧视，虽不能改变他们的人生，但可以改变他们的生活，给他们带来便利。为了更加方便视力障碍者的日常生活起居，我们将手杖进行了改造，通过一些智能程序增加手杖的功能，更好地服务使用者。

2.主要功能

（1）当观测前方有障碍物时，并发出语音提醒。

（2）当使用者遇到危险或感到身体不适时，能发出警报进行求救或者拨打电话通知家人等。

（3）当使用者感觉周围环境气温过高时，可以使用风扇进行降温。

（4）当使用者處于光线较暗的场所时，自动发出亮光，提醒他人使用者的位置，避免误伤。

（5）当使用者觉得无聊时，还可以使用MP3欣赏音乐，陶冶情操。

3.待实现功能

（1）当使用者遇到红绿灯时，能发出相应的语音提醒通过。

（2）当天气变化时，根据当天温度提醒使用者应穿戴合适的衣物。

（3）实时感应时间，并根据个人设置发出提醒。

4.特色与创意

（1）材质：旧木板、废塑料袋、废纸（提倡环保，爱护环境）。

（2）造型：类似麦克风的外形（鼓励盲人群众多开口交流），红色爱心（表明对盲人群众的关爱与关心）。

（3）宗旨：全方位考虑使用者的使用体验和自身安全。

（4）产品前景：结合全球卫星定位系统用以开发盲人导航功能，结合实际路况为使用者挑选最合适、最快捷的路线;结合人工智能系统，实时监测使用者的身体情况，开发快捷拨打求救电话功能，以备不时之需。

这两个作品都是采用盛思公司的掌控版及全套配件，采用mPythonX进行编程实现。这两个作品在某市举行的创客马拉松比赛中均取得了较好的名次，比赛的评价标准从思想性、规范性（15分）、创新性（25分）、艺术性（15分）、技术性（25分）、团队展示与协作（20分）五个方面进行评价。

（二）从学生作品分析学生素养达成

信息意识纬度：学生能够敏锐地发现日常生活学习中的问题，自觉主动选择恰当的信息技术设计智能产品，全面帮助阿尔茨海默病患者、盲人解决问题，设计的功能能够从社会弱者角度出发，给他们带来便利和希望，用技术改善生活，提供智能便捷服务。在整个小组合作交流解决问题的过程中，愿意与团队成员共享信息，实现信息的更大价值。这就是学生对信息的敏感度和对信息价值的判断力，学生的信息意识得到极大提高。

计算思维纬度：在整个创作的信息活动中，编程软件的应用、硬件的组接等过程，学生能够采用计算机科学领域的思想方法界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据;通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的方法形成解决问题的方案，从而从技术上实现智能、便捷。学生的计算思维得到锻炼和提高。

数字化学习与创新纬度：学生在创作完成作品过程中，能够根据问题的需要，选择数字化资源进行学习，利用数字化工具，如PPT、思维导图、Word文档、视频声音编辑软件等创新性地展示作品。在这个过程中学生能够认识数字化学习环境的优势和局限性，适应数字化学习环境，养成数字化学习与创新的习惯，掌握数字化学习系统、学习资源与学习工具的操作技能，用于开展自主学习、协同工作、知识分享与创新创造。

信息社会责任纬度：通过项目式教学，让学生制作项目作品，让学生充分考虑社会性需要。学生在掌握了一定的信息技术后，设计制作社会需要的产品，并通过模拟路演环节展示介绍产品，并解答“各位投资者”各项质疑，思辨的过程能够提升学生的批评性思维和获得思辨能力，在现实空间和虚拟空间中遵守公共规范。对于信息技术创新所产生的新观念和新事物，具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的能力。思考信息技术为人类社会带来的机遇和挑战，履行个人在信息社会中的责任和义务，帮助学生成长为有效的技术使用者、创新的技术设计者和理性的技术反思者。

六、结语

通過学生作品分析看出师范生信息技术学科素养得到显著提高，因此，说明教学策略的有效性。作为师范生，自身获得学科核心素养的前提下，还能够培养未来学生的学科核心素养，本研究的教学策略也给师范生借鉴和引导，使师范生在未来教学中培养学生的核心素养。

参考文献：

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[2]祝智庭，雷云鹤.翻转课堂2.0：走向创造驱动的智慧学习[J].电化教育研究，2016，37（3）：5-12.

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[4]祝智庭，雒亮.从创客运动到创客教育：培植众创文化[J].电化教育研究，2015，36（7）：5-13.

[5]雒亮，祝智庭.开源硬件：撬动创客教育实践的杠杆[J].中国电化教育，2015（4）：7-14.

[6]祝智庭，孙妍妍.创客教育：信息技术使能的创新教育实践场[J].中国电化教育，2015（1）.

编辑 鲁翠红