創客教育發展調查研究*

◆金圍征

1 創客與創客運動

創客一詞來源于美國麻省理工學院微觀實驗室，是指參與創造活動中的每一個學生都是一個Maker，即創客。他們都有自己的興趣和愛好，具有勇于創新、不斷探索、樂于分享自己的創造成果的品質。同時，能成為一名創客必須擁有獨特才能，利用這些能力，結合可以利用的材料，創造出自己的作品。這些作品可能是獨具個性，也可能進一步被完善，形成市場所能接受的產品。但是，創客的精神不在于追去商業利潤，而在于自身興趣被激發出來的創造活動本身。

與此同時，21 世紀，互聯網的發展、技術的巨大飛躍、社會創新意識的發展，促進了科技創新模式的嬗變。從傳統的注重國家、相關組織集成研究，以科研人員為核心主導的技術模式，逐漸轉變成以社會成員為創新創造的活性因子的模式。社會邁入眾創時代。在這一時代，創新創造活動以用戶為中心，產品直接鏈接社會，形成以共同創新、開放創新為特點的用戶參與的創新2.0 模式。

2 創客教育起源

由于創客運動蓬勃發展，創客們的聚集地正從STEM 或者眾創空間擴散到社會中去，有望創造出新的工作機會和新的產業。這說明創客運動會創造出經濟價值和文化價值，對未來社會產生深遠影響。那么，擔負培養大批創客人才后備軍任務的學校教育責任重大，因此，學校教育需要和創客結合。也就是說，創客教育應該得到重視。時任美國總統奧巴馬在2009 年11 月“Educate to Innovate”運動的發言中呼吁：“每個學生都應成為創造者，而不僅僅是消費者。”可見，美國已經將創客教育提上日程，由此興起的大批創客空間，為所有孩子發揮創意提供公平的機會和自由的環境。目前，創客教育在西方發達國家風行的同時，包括我國在內的很多發展中國家也已經意識到創客教育的戰略價值，積極推進創客教育的發展。近年來，我國各種科學探索類課程、課外機器人課程、編程課程遍地開花。

3 我國創客教育現狀

我國創客教育正處于發展初期，有很多問題需要解決。筆者以北京市區為調查范圍（創客教育在一些城市或者地方還沒有得到重視，同時軟硬件條件都不具備），進行創客教育現狀調查，發現存在以下一些問題。

缺乏課程體系上海“新車間”創客空間的創始人，“中國創客文化之父”李大維在2015 年底的時候就曾經這樣描述我國的創客教育現狀[1]：“創客運動的本質也是教育，可以理解為創客教育是科技、工程、藝術等教育專業的業余化。創客運動并沒有向學校提供形成體系的課程，創客空間也僅僅是提供松散組織的工作坊。這些工作坊看起來很像原來已經成體系的STEAM 教育和‘做中學’。”因此，創客空間或者從事創客活動對于在校學生來說，“門檻”頗高：其一，學生沒有足夠的經驗參與創客活動，不知道從何下手；其二，學校不能提供完善的課程體系來培養創客。因此，創客教育還處于一種無體系、無規范的狀況。

師資匱乏何克抗教授在談到創客教育的師資問題時曾表示：“創客活動雖然是創客們的自主探究、自主發現和自主創造活動，但也需要有比較了解、掌握創客教育本質并有開展創客活動實踐經驗的先行者作為教師，以便對新參與的創客進行啟發、引導與幫助，才能有更高的效率和更好的效果；而在剛開展創客活動的學校或地區，缺少具有這種資質的教師。”[2-3]

也就是說，創客教育需要大批具備綜合素質、能夠開設創客課程、指導學生創客活動的專業教師。這些教師首先自己在一定程度上就是一名超級創客，在專業能力上能夠駕馭較大難度的創造活動，即熟練掌握各種軟硬件技術、設備、工具以及對材料的應用；知識儲備上具備深厚的創客素養，類似于STEAM 課程知識體系，能夠融會貫通、運用自如；在擔當教師角色上除了合理指導，激發學生創造力，還對學生的心理、團隊生活等方面具有敏銳的觀察力，幫助學生成長。而這些要求都不是隨便一個教師能夠做得到的。目前，我國中小學各種科技類比賽的指導教師的主干力量是信息技術教師，雖然他們對信息技術、創新技術具有較強的敏感度和操控能力，在軟硬件技術、高級編程、電子器件等方面也可以給學生提供專業指導，但是創客活動是一種高度復雜的、具有極強綜合性的項目，發散思維、邏輯思維、形象思維、直覺思維、辯證思維等都需要具備，而這對于信息技術教師來說未免要求過高。因此，創客教育教師門檻高，能達到要求的教師鳳毛麟角，在師資培養方面還需要著力推進，下大功夫。

資金問題創客教育教學器材相較于其他課程較為昂貴。經調查發現，培養創客的器材價格都不菲，如表1 所示，這導致無論是學校方面還是家庭方面，都無法完全滿足教育需求。另外，創客教育教師一般都是教育機構的人才，教課費是學校教師的十幾倍，這也需要花費大量金錢。曾咨詢一些教育機構，幾門創客教育類課程的價格如表2所示。可以看出，無論是偏動手類的搭建類課程，還是編程課程，都需要學生花費大量時間，家長花費大量金錢。因此，毋庸置疑，對時間、金錢的高要求會成為創客教育發展的阻礙。

綜上，從政府層面、社會層面、學校層面推廣普及創客教育的普適化，最基本的是需要政策和資金的支持。

教學效果不佳創客教育表現形式有很多，學生接受創客教育，需要上相關培養課程。但是各門課程的上課效果都不佳，教師在教授過程中過于束縛學生，忽視學生的自主性。在調研過的一個教育機構的機器人課程中，樂高機器人的拼搭，主控器的程序編寫，教師都已經將整個進程完成80%，學生并沒有實現自主搭建，一旦機器運行出現問題，也是立即找教師解決問題。這非常不利于培養學生的創新意識、獨立思考能力，有一種傳統教學“換湯不換藥”的感覺[1]。

4 創客教育教學實踐探索

經過前期調研，筆者發現，創客教育在北京市的開展主要以3D 建模、電子切割、電路裝配、機器人、網頁制作、軟件編程等創客課程為載體，鍛煉學生的發散思維、邏輯思維、形象思維、直覺思維、辯證思維、橫縱思維。筆者以清華大學附屬小學為試驗點，分別在2017 年3—6 月以及2017 年9—12 月的上下兩學期進行機器人課程的對比教學，以探索適合創客教育類課程的教學方法。實驗對象是小學3 ～5 年級的學生，班級容量為16 人，兩學期上課內容無變動，上課人員無重復。

弗蘭德斯互動分析編碼系統為了進一步觀察進行新的教學設計后，對同樣授課內容所采取的不同課堂教學結構的區別，從而找出優缺點，以便于進行更為深入的比較分析評價，支持后續的課堂觀察實踐和課堂教學，筆者結合原有的弗蘭德斯互動分析系統[4]，根據實際課堂中呈現出來的問題，對編碼標準進行適當調整（表3），從而使得編碼系統更加契合課程內容，使得數據結果更為準確客觀，設計了弗蘭德斯互動分析編碼系統。

弗蘭德斯互動分析系統大體上由三個部分構成：描述課堂行為的編碼系統（10 種互動行為編碼）、關于觀察和記錄編碼的規定標準和用于“顯示數據—進行分析—實現研究目的”的對稱的矩陣表格。弗蘭德斯互動分析編碼系統作為弗蘭德斯互動分析系統的核心，將課堂中的語言互動行為分為教師語言、學生語言、沉默或混亂三類。其中，教師語言又可分為間接影響和直接影響兩個維度下的七種具體行為，編碼1 ～4 屬于間接影響，編碼5 ～7 屬于直接影響；學生語言可劃分為主動說話（編碼8）和被動說話（編碼9）；沉默或混亂即編碼10表示沒有言語互動或者無效互動[5-7]。

編碼統計筆者分別抽取上、下學期的第三課課程為研究對象，講授內容為樂高零件的基礎搭建（搭建眼鏡、正方體等），課時為50 分鐘，每三秒鐘為一個采樣間隔，每分鐘記錄20 個編碼，除去下發零件、準備放學等活動，實際授課時間為41 分鐘，合計820 個編碼。

根據調整過的編碼體系進行采樣分析統計，得出統計結果，如表4、表5、表6 所示。

表1 機器人類課程材料價格表

表2 教育機構課程價格清單

表3 弗蘭德斯互動分析編碼系統

表4 矩陣分析——上學期

課堂語言行為分析根據統計表中的數據顯示，在上學期的課堂分析中，教師語言行為總和為508 次，占比62.03%；學生語言行為總和為237 次，占比28.94%。可以看出，與貝克萊斯建立的一般課堂語言常模（教師語言常模68%、學生語言常模20%）相比，教師語言行為低于常模5.97個百分點，學生語言行為高于常模8.94 個百分點。因此可以看出，在上學期的課程中偏向于教師主導、學生主體的教學。從我國教育改革的現狀來看，這樣的課堂結構還是比較符合趨勢的，但是為什么還會出現教學效果上的問題呢？經過多次討論思考，結合課程特色，筆者發現，在機器人課程的教學中，沉默或混亂的時間占比較少；而在搭建類課程中，學生需要更多的時間來做自主練習、自主探究，這些時間都不在教師語言行為和學生語言行為的標準之中。

因此，筆者對課程進行重新設計，增加整節課中沉默或混亂的時間。注意，這里的沉默或混亂并非單純的沉寂和無組織的混亂，而是學生陷入自己的思考，結合原有的知識經驗和創新性思維對現有的問題分析出解決辦法。比如搭建正方體時，如何解決三個垂直邊的連接問題，學生思考手中零件的功能，結合自身對正方體的認知，對問題進行解構，找到解決辦法。在下學期的課程中，經過統計，教師語言行為總和371，占比45.30%；學生語言行為總和250，占比30.53%；沉默或混亂總和198，占比24.18%。可以看出，沉默或混亂的占比明顯增加，并且經過教學評價，也發現學生的上課注意力、對于課程的興趣、完成任務的質量和比例都明顯提高（圖1、圖2、圖3）。

總結機器人課程是動手搭建和編程結合的課程，所以原則上，整個課堂最好有一半的時間是給學生進行自主搭建。因此，如圖4 所示，在設計課程時，筆者將動手搭建的時間或者編程的時間延長，讓學生自主探索；并且改變課堂教學歷程，由教師講解—學生練習—解惑—學生練習的模式，變成教師啟發—學生探索—學生自提問—解惑的模式。同時，課下、課上雙管齊下，利用現代媒體技術，為班級學生專門建立公眾號，每兩節課為一期，將課程的核心要點以微課程的形式放在公眾號上，以便學生課前預習、課后鞏固。

表5 矩陣分析——下學期

表6 課堂結構對比分析

圖1 上、下學期學生評價統計結果

遇到的問題及解決辦法在教課過程中，跨年級教學會出現非教學因素導致的課堂問題，如高年級學生會欺負低年級學生，索要搭建材料。筆者采取編號制，即每一位學生發放一個儲物袋，用來容納本節課所需的銷、梁、軸等器材，讓學生按編號取用材料。還有一些其他的，如不聽講，自己搭自己的，編程課時聽不懂等。

圖3 上、下學期各分數段人數

5 建議與展望

動力問題政府和相關部門應發起創客活動相關比賽、青少年活動、獎學金等來推動學生參與創客教育活動的熱情，可以和國家提倡的“大眾創業，萬眾創新”結合起來，將創客教育產品市場化，使得所有勞動成果能夠受到他人欣賞，且有所得，直接極大鼓舞個體創造。

圖4 機器人八節課教學設計

促進信息技術與課程深度融合創客教育不同于傳統學科，它的建設需要得到計算機的大力扶助，無論是3D 建模，還是機器人編程，這些都需要電腦才能執行，形成成品。同時，創客教育最終的發展是要與各學科教學相結合，其主旨是培養具有創新思維、創新意識、創新能力的人才[8]。因此，促進信息技術課程整合是必然趨勢。以信息化帶動教育現代化是實現我國教育發展的必然選擇，創新是教育現代化的重要內涵之一[9]。創客教育繼承了項目教學法、做中學、探究學習等以學生為中心的教學思想，借助與信息技術的融合，開拓了創新教育的實踐場[10]。

何克抗教授總結道，信息技術與課程整合有兩種課內整合教學模式（有意義傳遞—接受教學模式和教師主導下的探究性教學模式）以及三種課外整合教學模式（基于主題探究的研究性學習教學模式、WebQuest 教學模式和JiTT—適時教學模式），能夠較好地達到深層次整合，即深度融合的要求，也就是最有利于創客教育開展、最便于和創客活動相結合的全新教學模式。教學實踐也證明，這種課內的和課外的教學模式是更為適合機器人課程的。

總之，結合創客教育教學內容特點，同時將創客教育與現有教育體系融為一體，使其能為我國的創新教育體系注入活力，成為教育體系有機的組成部分，才能實現中國特色社會主義創新教育的發展壯大。■