基層中小學開展創客教育實踐研究

李茗妍　張曉勝

摘 要：隨著互聯網技術的不斷發展，人們已經再也無法只停留于應試教育。對動手能力、探究技術、操作技能的要求，與日俱增。國內國外對創客的培養都非常重視，創客教育為全民創客提供人才的保障。但基層中小學教師對于創客教育的理解還存在很多誤區，開展創客教育存在多重困難。文章討論了在基層學校開展創客教育存在的問題，并提出了開展的思路。

關鍵詞：創客教育；編程思維；Arduino；結構件

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2016）22-0016-03

隨著互聯網技術的不斷發展，人們已經再也無法只停留于應試教育。對動手能力、探究技術、操作技能的要求，與日俱增。今年李克強總理在政府工作報告提到“大眾創業，萬眾創新”。美國地平線報告2014年高等教育版中指出，在未來五年內，美國高校學生有從知識的消費者轉換為創造者的趨勢。國內國外，對創客的培養都非常重視。

創客教育近幾年發展如火如荼，但在基層學校出現的形勢卻是兩頭熱中間冷。一頭指的是上面領導專家挺重視，另一頭指的是下面學生挺喜歡，中間指的是除一部分感興趣的老師外，大部分老師冷眼旁觀，事不關己，高高掛起，另外還有一部分老師是搞不清創客教育到底怎么回事。筆者認為，出現這種現象主要有以下三個原因：①教育體制問題。應試教育讓出身寒門的學子有了出頭的機會，但現行的教育體制造成學生不需要勞動和技術，考試成績好就行。②“創客教育”過度包裝問題。草根教師沒有高深的理論，只把動手能力的天性保留下來。隨著創客教育這塊蛋糕越做越大，很多專家對創客教育進行了深入研究，理論基礎逐漸扎實，但各種理論紛紛出現，讓很多理論基礎不太扎實的老師感到迷茫，甚至敬而遠之。這也許是一線老師不太熱情的原因之一。③基層學校經濟條件限制。基層學校由于經濟條件的限制，師資缺乏，條件艱苦，教師課務繁多，增加教學設備、培訓師資都非易事，開展創客教育面臨著很大的難度。

但是，全球一體化要求我們把目光放遠，現在和將來不再是國內人的競爭，作為基層學校的老師，我們同樣希望學生能成為一個健康全面、擁有創新能力的人。那么，在有限的條件下，基層中小學應該如何著手開展創客教育呢？

一、編程思維的建立

讀書一個很重要的任務是發現規律、認識規律。在今后很長的一段時間里，利用編程控制物體運動將會成為主流，日常生活和工作都離不開編程思維。所以作為創客教育的一條主線，必須要理解編程思維，甚至要學會一點點編程，但計算機語言學習非常困難，為了讓普通教師和學生能夠掌握編程，創客制作出來的圖形化編程環境不需要記住繁多復雜的命令，只要理解編程的思維，把自己的想法用積木式的圖形疊放在一起。這種編程模式降低了編程技術的門檻，讓普通的信息老師、半路出家的信息老師、科學老師、通用技術老師及其他學科的老師和學生都能夠在短時間內迅速掌握編程，應用硬件，做出自己想做的作品。因此，如果老師想參與創客教育，至少要掌握一門圖形化編程手段。

目前國際比較流行和通用的圖形化編程環境是Scratch，它是美國麻省理工大學為6歲孩子從小培養編程思維所做出來的編程環境，既然6歲的小孩子都能掌握，所有參與創客教育的老師都應該能掌握，不要認為它太簡單而不去掌握。大道至簡，甚至其他科目的老師也可以學習一下這種編程思維，理解孩子的世界。對初高中的老師來說，要求要高一點，在掌握Scratch的基礎上，最好能再掌握一門高級點的圖形化編程軟件，如App Inventor或Mixly等，凡是圖形化的軟件都不會太困難，如果再能掌握一門代碼形式的計算機語言就更好了。

二、簡單硬件的入門

除了學好計算機語言，我們還需要用計算機語言控制硬件，目前最容易上手的硬件是Arduino及其傳感器。Arduino在國際上被稱為電子積木，使用不是太困難，它不但能夠用在學習上，而且能夠直接在實際生產工作中使用。如果掌握了它，那么目前創客教育的主線就把握住了。Arduino及其傳感器非常便宜，而且現在可用圖形化編程來控制它，結合起來，用編程控制Arduino硬件就形成一條創客教育的主線。它并不需要花多少錢，甚至不需要專門的創客空間，花少量的錢，在機房上就可以開展創客教育。

浙江省長興縣洪橋鎮中心小學，作為一所農村基層學校，受到經濟條件和師資能力的制約，在研究與分析后，我們采用Arduino及積木相結合的方式，展開了基礎的創客教育。從玩具入手，學生極易接受，再將普通玩具改造成智能玩具，就實現了從玩家到創客的轉變。

機械原理與電路知識，對于小學生來說生澀難懂，但是通過這樣的操作，不僅突破了硬件與軟件銜接的障礙，而且會充分調動起孩子愛動手敢動腦的天性。通過高效的小組合作，學生可以在3分鐘的時間內自由拼搭出復雜的坦克，可以用最普通的塑料積木件及尋線傳感器，制作出小車循跡。在這樣的自由自在的舞臺上，他們就是最閃亮的星，他們就是蘊藏在小學校園的創客高手。

但是，目前很多公司為了賺錢，把Arduino改裝或包裝一下出售，為了不讓客戶發現秘密，必須要包裝好，藏著掖著，我們稱這樣的硬件為不開源的硬件，學其內容猶如隔靴搔癢，不但浪費錢，而且浪費時間，本來許多老師動手能力就不強，被商家一忽悠，就更加迷茫了。這樣魚龍混雜的市場對基層學校開展創客教育造成了一定的困擾。

三、結構件的延伸

除圖形化編程、Arduino主板和各種傳感器外，還有作品結構的問題。對于結構件有這樣幾種選擇：

1.利用生活中的器材

利用生活中的器材，類似于科技創新比賽中的作品，缺點是系統性不強，對老師和學生要求比較高，這類作品是一種最像創客行為的創客作品，用實際生活中器材改造，做出來的作品千變萬化，我們可以用圖畫、陶泥、布頭、冰條棒、木材、鐵罐、塑料瓶、鋁型材等器材制作出創客作品，這種材料對出身通用技術和科學的老師更加熟悉，對信息技術出身的老師要求會高一點。

2.利用3d打印機或激光切割機等工具做機械結構

利用3d打印機或激光切割機等工具做機械結構，這種做法可能比第一種還要難，熟練的技術工人都無法做好機械的整個體系，何況我們的老師和普通學生，它要求除了平面繪畫外和3D建模外，還得了解很多機械和結構方面的知識，這恰恰是在校老師所最缺乏的，所以使用3d打印機和激光切割機對大部分初入門的老師來說還只是一種概念，有興趣的老師可以先學一下autocad和3D建模簡單軟件，如草圖大師和123d等，等稍有基礎再買設備不遲，另外如果沒有那么多東西經常要打印和切割的，網絡上有代工生產的，費用比較低，不必購買設備。

3.用積木做結構件

用積木做結構件，現行常見的積木有樂高類、螃蟹王國類、扁平洞洞板類（如龍越積木等），其中龍越積木實際上是一種玩具，學生非常喜歡，可以作為機械結構，甚至可以做出機器人，另外可以把第一種和第二種方式結合到這種方式中，因為龍越機器人是一種洞洞板結構，可以把生活生產中的材料、3d打印機制作出來的零件用螺絲安裝到積木上，作為目前創客教育初級階段的機械結構的器材非常合適。它的缺點在于如果使用的人多了，會出現視覺疲勞，特別是參加比賽會讓評委產生千篇一律的感覺，但它作為教學和作品原型吸引學生進入創客之門非常合適，因為它對老師和學生的要求比較低，而且便宜，誰都可以玩得起。

四、百花齊放，形散神聚

掌握了圖形化編程，微控制Arduino板，傳感器和機械結構以后，創客教育的主體就出來了，它是創客教育的主干，一棵大樹除了主干外，還得有枝枝葉葉，才能形成豐富多彩的創客教育體系。但不管怎么樣，我們必須先要掌握主線，這樣才不會讓開展創客教育的老師感到迷茫，創客作品是千變萬化的，但教育必須要有系統性，先有規矩，才能成方圓，就像書法作品，創作不是亂涂亂畫，哪怕狂草也有其中主線，不然只能成為涂鴉。在這條主線中，我們要學會編程，學會動手，學會機械，在動手動腦的過程中產生創意。

因此在創客教育初期，筆者認為能夠掌握編程控制硬件，做出創客作品已經非常不容易了，隨著入門后創作思維的提升，逐漸提升到藝術和工程上來，合科教育的模式已經出現并在不斷發展。在基層中小學教師中，信息技術老師是最年青、最有活力、技術能力最好的一個群體，有條件并應該走在創客教育的最前列。

五、設立特色課程

抓住主線，根據自己的特長來安排學校課程，如果能滲透到常規教學中是最好的，如果不行，可以安排興趣小組活動。有條件建設創客空間當然好，沒有條件在機房中開展活動也并不影響教學效果。在做完教學任務的同時，給學生多一些感興趣的動手動腦的活動，創客任務和作品就像給學生閱讀名著一樣開闊了眼界，增長了見識，創客的器材讓學生對日常生活中的高科技產品不再陌生。

課程的建立是為學生服務的，在課程設立之初，浙江省洪橋鎮中心小學利用浙江省中小學信息技術學科學習平臺，對于4-6年級學生的興趣與愛好做了科學的調查與分析。

我們通過學生的興趣愛好，對創客的了解程度，綜合想象力及年齡特點加以分析，初步找出愛好創客，有創造力和想象力的學生，進入社團的創客班級試聽學習，在幾次試聽課結束后，會讓真正有興趣的孩子留下來，再根據學情來設立課程，才最為合理有效。通過數據分析，針對我們農村學校的實際情況，在3-4年級，我們開設了Scratch趣味編程，5年級為簡單的硬件入門，6年級會根據學生的年齡特點與自身優勢，給予更寬松的環境，讓學生自由創作。

唯一要注意的是學校領導要重視，其實基層中小學老師開展創客教育很多都是無償奉獻的，如果還要老師自己出錢買器材，參與的老師將會更少。雖然創客教育可以不需要投入很多的錢，但必須要細水長流，持續少量投入購買作品所需器材，一次性買齊是不可取的，是一種浪費的行為，因為在學習和創作的過程中要用到不同的器材才能做出千變萬化、與眾不同的作品。

六、結束語

創客是一個有分享精神的群體，創客教育也一樣，需要一個團體，在這個團體中，大家相互分享學習體會，相互的比賽不再是傳統意義上的競爭，而是通過交流，提高自己，創客發展不是在同一條線上的，它是一個球上發出來的很多的射線，開始的時候大家可能在同一個球面上有很多交叉重疊，越發展，越會發現大家走的路是不同的，他山之石可以攻玉，相互學習和交流，共同提高是非常必要的，也正是因為這樣，才能防止千軍萬馬過獨木橋，才能防止重復建設出現的浪費，才能防止因為相差一分就一個在天，一個在地，才能防止因為多一分，你的人生就比我的更精彩。

（編輯：郭桂真）