中小學創客空間設計與課堂建設

趙夢閱 孫衛華

摘 要 從中小學創客空間設計的要素分析，基于項目學習的創客空間，創客課程內容設計，創客空間地點、時間、人員的設計等四個方面進行分析，從中小學創客課堂、軟硬件設施、內容體系、基于項目學習的創客教育等四個方面進行建設，旨在促進學生更好地進行學習，促進學生全面發展。

關鍵詞 中小學；創客空間；Scratch；3D打印

中圖分類號：G434 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）23-0037-03

Abstract This paper analyzes from four aspects as follows： the analysis of the elements of the space design of the maker education in pri-mary and secondary schools， the maker education space based on project learning， the design of the content of maker courses， and the design of the time and personnel of the maker education space. The construction is carried out from four aspects： the education construc-tion of students in primary and secondary schools， the construction ofhardware and software facilities， the construction of content system， and the construction of students education based on project learning.The aim is to promote students to learn better and to promote stu-dents to develop in an all-round way.

Key words primary and secondary schools； maker education space； Scratch； 3D printing

1 前言

近年來，我國很多中小學在積極推進創客空間的設計開發與課堂建設，一些研究者和相關專家對于創客空間的思考并未停留在技術層面的表層理解，而是對創客空間本質功能的深層挖掘。

2 創客空間的本質

創客空間本質上不僅僅是單純地存放創造工具與材料的物理空間，并不是將其作為游樂空間進行放松的，而是一個承載創造活動，支持創意產生與現實轉化，鼓勵互動與協作，蘊含育人目標，擔負教育責任，開發學生創新思維的教育空間[1]。高質量的創客空間常常整合了物質、技術、智力、社會化資源，支持學生獨立或協同完成創造過程，實現基于創造的學習，是創客教育實施的基本載體[1]。

3 中小學創客空間設計

中小學創客空間設計的要素分析 對于中小學創客空間設計，緊緊圍繞促進學生不斷創造這一目標和主題，對創客項目如何設計，教師引導學生如何運用創新思維解決問題，同伴之間如何進行協作，以及在創客空間中如何提供創造工具才能更好地教學等問題，進行精心設計與思考。具體包括以下四個方面。

1）明確教學需求：哪些學習活動在創客空間環境下可以使得學生學的效率更高？

2）創造工具的選擇與提供方式：及時提供所需的材料，并且提供的輔助工具可以引導學生進行邏輯思考。

3）創客空間的用戶分析：創客空間應該主要面向哪些群體？

4）創客空間的管理者如何更好地設計與管理創客空間，明確創客空間的開放時間，明確創客空間的地點設計？

基于項目學習的創客空間 隨著創客運動的興起，越來越多的中小學開始建設創客空間，基于項目的教學也廣泛開展開來。創客項目是創客空間中學習的載體，通過項目創設真實情境，并考慮到學生的興趣和學習需要，引導學生進行思考，理論聯系實踐，解決問題、尋找答案。創設的情境應該符合學生的特點，把項目設計得盡量具有真實性、趣味性。創客教育所傳達的觀念不再是傳授知識，而是在“做中學”，將傳統的以教師為中心轉化為學生為中心、以活動為中心，不斷設計創新實踐型課程，培養學生的創新思維。

創客課程內容設計 研究人員于2017年4月對部分山東地區的小學進行了創客教育調研，得出的結論是：大部分學校都開始建設創客空間，并進行創客空間的設計，但是仍然處于起步階段，對于如何將創客空間與其他學科整合到一起，還沒有明確的方案，對于創客空間的設計還存在一定的問題。調查的小學中，如山師附小開展的Scratch，注重趣味編程；青島某小學開展機器人興趣小組，注重提高學生的動手操作能力[2]。

在中小學創客教育和STEAM教育中，師生創客可以利用3D打印機將自己的想法變成現實，把各學科中的一個知識點或問題以可視化的3D打印作品呈現出來，能較好地把學科教學與3D打印技術建立有機聯系[3]。例如：在數學中可以利用3D打印機將幾何模型展現出來，幫助學生理解三維空間結構；在化學中將原子模型實體化；在物理中將抽象的行星運動、電磁效應等打印出來；在自然科學課中將自然現象的發生原理打印出來。師生創客可以借助3D打印技術創建一個更加直觀的教學場景，創建體驗式的3D打印技術學習中心，讓師生主動參與3D打印技術的應用中。

創客空間的地點、時間、人員設計 創客空間的特殊之處在于它既不同于傳統的教室，也不同于網絡課程在線學習的虛擬空間。創客空間需要置辦支持藝術創作、手工制作、科學探索等操作的創造工具與材料，支持多樣化的創造活動，滿足學生的需要。在創客空間設計過程中，應提供分享箱或者創造成果展示空間（如櫥柜陳列），供成員分享創意成果。

創客的用戶也應該多元化，不僅是學生，也包括社區化成員、教師等。創客空間應該充分調動學生的積極性，形成創客文化，允許學生用自己的方式來參與創造，師生在和諧共處的原則下相互合作。

創客空間的設計不斷推進中小學創客教育課堂建設的發展，而良好的創客教育課堂建設也可以為創客教育設計提供一個基礎，使得創客空間設計逐漸趨于完善。兩者相互影響、相互作用，為學生提供一個不斷創新的氛圍。

4 中小學創客教育課堂建設

中小學創客課堂建設 目前，創客教育理念不僅僅是培養學生的技術素養，更多的是從創客文化的初衷出發，將健全學生的人格和促進學生的全面發展作為終極目標。相對應的，對教育結果也應當開展多種形式的評價，如提交作品、展示視頻、作品講解等，實現全面發展。

創客內容需要積極建構，大致分為兩個方面：一方面可以根據某一學科內容提出問題，創設一個項目情境，在解決問題的過程中引入其他學科的知識，通過各個學科的滲透融合最終解決問題；另一方面將生活問題與學生興趣相匹配，綜合所學知識進行研究，解決問題。創客教育應當從傳統的課堂教學到現代的不拘泥于教室的實踐活動，從個人、小組活動到社會團體活動，實現多層次、多領域滲透。

創客教育中師資力量也十分重要，應利用各個領域的師資進行創建，整合資源實現寬領域教學。各級教育部門首先應當開展專項師資培訓項目，使得中小學學生能夠科學、技術、藝術三位一體地綜合發展；其次應當積極開展創客教育項目和創建創客教育聯盟，鼓勵師生參加相關活動，推動創客教育發展。

創客教育也需要有一定的創客空間。一方面，學校可以建設校內創客空間；另一方面，目前我國有許多城市建設了部分具有公益性質的社會創客空間。創客教育正在由校內共建空間逐步向社會共享空間的全方位發展。對于中小學的創客空間，要求有足夠大的場地、足夠全的工具（各類金屬、塑料、電子工具等教學器材）、足夠長的開放時間。

中小學創客教育課堂軟硬件建設 隨著當今社會的發展，創客教育的理念被各級各類學校所接受，他們利用互動媒體、機器人、編碼技術、可穿戴設備等智能技術鼓勵學生創新，形成了一個良好的學習氛圍。首先，中小學創客教育的理念注重學生對所學知識的創新與應用能力的培養，在中小學課程中技術工具的選擇也要符合學生的發展特點和需求。必備的創客工具有電烙鐵、熱膠槍、萬用表、3D打印機、激光雕刻機、小型數控機床等；必備的創客耗材包括各類開源硬件（主要是Arduino）及外接傳感器和執行器、各類塑料積木和金屬結構件[4]。

中小學創客教育的教師群體在逐漸增多，創客教育的課程設置也逐漸走向科學化。對于創客教育課程來說，需要一定的課程載體來進行更好的課堂建設，如中小學階段主要的課程載體有Scratch創意編程、App Inventor移動開發、模塊化創意搭建、3D創意設計、Mixly創意電子、DIY創意機器人等。在教學方式上，采取SCS創客教學法等，將發散思維運用到創客教育中。創客的資源也包括移動手機、APP、模擬操作軟件、學習支持平臺、資源分享平臺、作品展示庫、視頻等網絡資源；教師、專家、同伴、技術人員等人力資源；學校的實驗室、展示館、演講室等物理環境。

中小學創客課程設計建設 目前，創客教育在中小學課程體系中的發展還不夠成熟，并沒有具體的課程標準，大多數學校采用的基本是根據各級各類學校自身的特點和需求開設的校本課程。北京景山學校與浙江溫州中學是我國開設創客課程的先行者，它們開發了許多相關課程。創客開設的課程主要包括手工、繪畫、雕塑等動手類創意課程以及電子類創意課程。電子類創意課程在當今時代受到極大關注，Scratch程序設計語言、Mixly、Arduino開源硬件、Galileo等逐漸在中小學課程中普遍開設，這些課程通過項目學習和專題探究的形式進行深入研究，提高學生的創新能力和實踐能力，運用創新思維來思考問題和解決問題。

中小學創客與項目學習建設 創課教育主張學生通過參與項目式學習來提高創新能力，項目學習的場所也拓展到傳統學習場所以外的空間，一個開放的空間——創客空間。基于項目的學習強調學科融合和實踐能力。基于項目學習設計的活動可以是團體項目，也可以是個體研究項目。創課的內容圍繞現實生活中的問題開展，學生根據自身興趣自由結組，在教師團體的集體指導下開展項目研究。

如“Hi-3D創意”大主題下有一個“校園沙盤設計”單元，提出對校園進行測量、評估，對校園環境進行重新設計及布置。這個單元涉及數學的測量、圖形的繪制等，語文學科的研究報告、設計意圖等的撰寫，美術學科的裝飾，信息技術的編程等。學生在解決這些實際問題時，首先，情感、態度、價值觀得以熏陶，體現主人翁意識；其次，培養綜合思考的思維方式，發展問題解決能力和綜合運用多學科知識的能力。

5 總結以及建議

綜上所述，中小學創客空間設計應該考慮到幾個方面的因素：創客空間的設計過程中應該將學生的需求放在首位，充分發揮學生的主觀能動性；創客空間設計時應該充分考慮學生的創造意識水平、創造愿望、知識技術水平；創客空間設計過程中提供學生自主參與項目的個性化支持，及時了解學生在項目學習中遇到的問題，并設計相應的評價機制進行及時反饋；創客空間的設計應該切實引導學生愿意利用創客空間完成創造過程。

學校創客空間也需要專業化的教師進行專業化的教學，在引導學生創造過程中，教師是保障創客空間教育質量的一個關鍵因素。在進行創客空間設計時，可以通過講座、興趣小組、報告、研究討論等形式形成一個教師團隊，如可以以STEM為主題進行研究，形成一個教師團隊。教師對于創客空間的本質應該有一個正確的認識，考慮如何將教育目標融入創客空間教育中，將學科內容與創客空間教育相融合，實現跨學科整合。

學校可以創建創客教育共同體，通過參與共同體交流分享創客空間建設的經驗，實現創客教育資源的共建共享，推進創客教育的建設。

參考文獻

[1]李盧一，鄭燕林.中小學創客空間建設的路徑分析：來自美國中小學實踐的啟示[J].中國電化教育，2016（6）：58-64.

[2]王碩，殷藝華.小學創客教育中項目教學的設計[J].現代教育，2017（7）：52-54.

[3]盛澤晧.小學創客空間線上教學平臺的勸導式設計研究[D].江蘇：江南大學，2017.

[4]傅騫.從創新實踐到人格培養：創客教育目標發展綜述[J].電化教育研究，2017，38（6）：41-46.