基于开源硬件的区域创客教育实践

朱雪骏

一、创客教育实施载体选择

创客教育强调参与式学习、项目式学习和任务驱动式学习，意在以生活中的真实问题为中心，让学生在解决问题的过程中提高学习能力、提升学习兴趣。相应地，创客教育的载体选择非常重要。目前，市面上创客教育的硬件设备种类多样，教师应如何进行选择呢？下文就镇江市丹徒区创客教育实施载体（Arduino开源硬件）的选择进行说明。

第一，从教材出发。镇江市丹徒区（以下简称“我区”）各小学目前正在使用的信息技术教材是由江苏省凤凰科学技术出版社出版，由江苏省中小学教学研究室编著的。其中有关机器人教学内容在五年级下学期，而教材中的教学案例就是以开源硬件Arduino 为载体，以xDING软件为编程软件的教学内容。

第二，从学生已有的认识结构出发。五年级上学期教学内容为Scratch 编程相关教学，下学期为机器人相关内容。xDING 和Scratch 这两款编程软件的界面大致相同，控件基本一致，并且都是采用积木式搭建图形化编程方式，学生在已有的知识基础上容易上手。

而选择开源硬件和Arduino主控板，也正是从这一点出发。纵观市面上的各种机器人设备，商家大多从利益出发，把主控板和传感器封装在一起，阻断了学生已有知识的延续。如声音传感器，学生只知道在集成板上感受声音数值变化，却不知如果声音传感器坏了，杜邦线该如何与传感器的信号针脚相接，什么又是声音传感器的电源针脚，为什么不能在程序设计时根据自己的喜好选择信号接口，等等。

二、基于开源硬件的区域创客教育实施策略

从各地开展创客教育的现状来看，多数地区地域范围较广，乡镇农村学校与中心城区学校在专职教师配备、创客硬件设施及场地投入等方面差异较大，创客教育发展不均衡。针对这种情况，就可以开展以区域性创客教育教学为主的研究模式。区域创客教育教学的开展不仅能克服经费和设备问题，而且能解决信息技术教师在开展创客教育教学中的技术难题。在区域名师工作室或教师发展中心的牵头和组织下，以教师创客课堂教学大比拼及学生项目化创客素养大赛为推广形式，切实提升区域师生的创客水平。

（一）搭建区域创客教育基地

学生只有在动手实践中才能发展创新意识和提高创作能力。因此，开展区域创客教育，建立共享基地，是创客教育实施的重要任务。开源硬件从教材出发，以学生的已有知识经验为基础，以Arduino 主控板和传感器为载体，不仅为区域创客教育提供了设备保障，也为薄弱学校开展创客教育提供了支持。

我区在建立区域创客的过程中，以区教师发展中心和“熊善军名师工作室”为引领，以学科研训员为中心，筹建创客基地，集中采购了声音传感器、火焰传感器、超声波传感器、碰撞传感器、全彩LED 灯光模块、无线蓝牙模块、机器人小车、电机、舵机、杜邦线等20 套设备。同时把所有设备的名称、价格、参数、购买链接等以清单式表格推荐给区域内各学校，并要求学校自筹3～5 套。通过集中购买与校级自筹的方式，形成区域共同体。这不仅有利于区域创客教育的开展，还能减轻学校自购设备的经济压力。

（二）组建区域创客教育团队

优秀的团队是实现技术支持的重要保障。在实施过程中，应以名师工作室或教师发展中心为引领，以特级教师、骨干教师及学科带头人为中坚力量，以一线信息技术教师为成员，组建优秀的创客教育团队。

创客教育团队的组建除了为开展区域创客教育提供技术支撑，更要发挥其有效的示范引领及推动作用。为了加速推进区域创客教育的步伐，团队定期和不定期对全体一线信息技术教师进行主题创客培训。培训内容重点以创客新理念、创客新技术、创客实际问题解决等为主，真正从把创客教育新理念新技术与教育教学实践相结合。我区自2019 年以来分别开展了“把握纲要精神，用好信息教材”“开源硬件与xDING”“3D 建模基础”“基于开源硬件的区域创客教育实践研究”等相关培训。

（三）构建区域创客教育项目

创客教育项目的构建是实施区域创客教育的关键所在，区域项目更是引领区域创客教育发展的火车头。构建区域创客教育项目须遵循学生对创客知识和技能的零冲突，遵循学生已有的认知结构，遵循创客项目的科学性和实用性，遵循创客项目难度的递进化。

基于以上考虑，我区把开展的区域创客教育项目系列化为一年一届的信息科学学科素养大赛（如2020 年的创客作品展示与创客现场程序设计大赛、2021 年的3D 创客与创意编程大赛、2022 年的3D 创意与Arduino 开源融合大赛）。我区以项目化创客比赛为抓手，推进区域创客教育的稳步落实。

（四）创建区域创客教育平台

区域共享平台为各位创客者提供成果共享和交流的空间。为了延续这种共享形式，我区充分借助网络研修平台、“宜人信步”微信公众号等，搭建集作品介绍、技术分析、编程思路、作品评价为一体的开放式创客教育平台，以多元化的校校共享、师师共享、生生共享、师生共享，进一步提升区域创客教育的品质，宣传我区开展区域创客教育的成果。