創客教育支持學生核心素養發展模型研究

龐敬文 唐燁偉 鐘紹春 王曉晗

摘要：“互聯網+”時代，提升學生學習能力與創新能力的核心素養的培養受到前所未有的關注，創客教育以其提升學生信息素養、創新意識和創新能力為根本，促進學生全面發展正以其開放性的教育形態在全國各地如火如荼地展開，其思想與學生核心素養的理念不謀而合。在創客教育新形式下發展學生的核心素養，是該研究關注的重點。該文首先分析了創客教育與核心素養的基本理念，確定了該文的研究方向；其次在分析已有概念基礎上，界定了創客教育的內涵和特征；再次，對創客教育支持學生核心素養培養的可行性進行分析；最后，基于核心思維的三層架構，設計了創客教育支持學生核心素養發展模型，提出了四位一體的思想，四位包括了學習目標、學習環境、學習過程和學習評價四個方面，一體指的是學生核心素養體系，這四個方面的設計僅僅圍繞著學生核心素養的發展。

關鍵詞：創客教育；核心素養；四位一體；模型

一、問題的提出

2017年美國新媒體聯盟發布了《NMC地平線報告：2017高等教育版》，報告中指出：“創客文化能夠促進學習者真實的學習，在這種文化氛圍下，學生不再只是知識的消費者與參與者，而是知識生態系統的積極貢獻者，學生在經歷了體驗、實踐和創造等一系列活動之后，他們能夠以更具體的和創新的方式展現新技能”，“創客大會”官網上的一系列數據也表明創客運動正在如火如荼得進行著，2014年全球各地舉辦了100余次創客大會，這其中包括了日本、中國、美國和意大利等國家，可見，創客在世界各地都受到了關注，各國也都在積極地探索如何來推動創客教育的發展。

核心素養的提出表明了21世紀我國人才培養目標的范式發生了質的轉變，新世紀人才素養的代表以經合組織（OECD）的核心素養框架、歐盟的終身學習核心素養指導體系和美國的21世紀技能等等。國內學者李藝教授從學科意義和一般意義兩個角度出發，提出了核心素養的三層架構，強調了跨學科、綜合性和問題解決能力等的發展。而創客教育的獨特價值，就是為學生創設一個真實的創客空間，使他們能夠在近乎真實的情境中，將創意變成真實的作品，通過運用跨學科綜合知識，以小組合作、自主探究和做中學等活動形式，解決復雜的問題，最終提高學生的問題解決能力、綜合應用能力和思維能力等等。因此，我們可以發現創客教育的宗旨和核心素養的發展不謀而合，創客教育對于核心素養的培養具有重要意義。

縱觀創客教育的已有成果，筆者發現現有的研究主要集中在兩個層面。在技術層面，隨著新型技術日益出現與發展的今天，以創客教育為代表的“互聯網+”教育形式已經初步形成；在研究層面，眾多學者開始從不同的角度對創客教育進行了研究，如實現路徑、課程設計、創客教育的特征和內涵、空間設計等等，但是關于創客教育支持下學生素養發展的相關研究非常少。基于此，文章將學生核心素養的培養置于創客教育的背景下，提出創客教育支持學生核心素養發展的模型。

二、創客教育的內涵及特征

（一）創客教育的內涵

創客教育的理解有兩種視域：一是創客的教育，在這種視域下，創客教育旨在解決如何培養創客；二是創客式教育，該種視域下是指如何運用創客的理念與方式進行教育變革。

本文中將創客教育理解為后者，即創客教育是指利用創客的理念與方式，在新興技術的支持下，以創新能力發展為核心目標，將創意融入到實踐之中，以小組合作和探究的形成生成作品。相較于傳統的教育方式，創客式教育實現了三個轉變，一是學生轉變，學生由被動的接受者，轉變為主動的創造者；二是成果呈現形式的轉變，學習成果的呈現形式由隱性的知識或經驗轉變為顯性的實物或產品；三是核心價值的轉變，由傳統的知識和技能轉變為創新思維的追求，具體如圖1所示。

（二）創客教育的特征

Martinez和Stager提出指出創客教育應該具備八個關鍵特征（要素），分別是目的和相關性、時間充裕性、復雜性、挑戰性、多維關聯性、可訪問性、共享性與新穎性。依據Martinez和Stager提出的創客教育特征框架，本研究認為創客教育應該具備以下幾個特征：

1.創客教育以創新培養為基礎

創客教育要想實現可持續的發展，就要實現全人教育的培養目標。在這樣的大目標下，創客教育可以分為三個階段來持續推進，一是培養學生的創新能力，二是激發學生的分享意愿，三是塑造學生的健康人格，其中創新能力作為創客教育發展的基礎，是全人教育目標達成的基石，對于推動創客教育的發展具有重要意義。

2.創客教育以新興技術為支撐

創客教育的興起與發展與技術有著密不可分的關系，新興技術是加快創新教育發展的助跑器。在研讀創客教育的相關成果時，我們也不難發現，創客活動往往與創客空間、3D打印機、機器人、開源硬件等技術同時活躍在大眾的視野之中，這表明了技術為創客教育的發展提供了強有力的保障。

3.創客教育以實物作品為成果

雖然STEM教育與創客教育都強調創新能力的培養，但是兩者最大的不同就是在創客教育中，學生作為創造者，在學習結束之后，一定會生成實際作品作為學習的產出。這些作品都融合了學生的創意，是培養學生創新實際能力的載體。創造作品作為學生學習的產出，并不是最終的目的，最終的目的是為了在創造作品的過程中培養學生的創新思維，訓練學生的表達能力和實踐動手操作能力等等。

三、創客教育支持學生核心素養培養的可行性

核心素養為當代世界所普遍重視，世界各個國家（地區）以及國際組織在進行教育和課程改革時，對于“核心素養”的具體培養方式上存在差異，但是其共性思想都是以重視公民關鍵的、必要的、重要的素養為核心。針對我國的現實需求和教育實際，普遍認定核心素養是學生在接受相應學段教育過程中，逐步形成的適應個人終身發展和社會需要的必備品格和關鍵能力，以培養“全面發展的“人”為目標，將核心素養分為文化基礎、自主發展、社會參與三個方面，包含“科學精神”“責任擔當”“人文底蘊”“健康生活”“學會學習”和“實踐創新”。創新品格和創新能力作為學生應具備的適應終身發展和社會發展所需要的核心成分之一，在培養落實的過程中需要基于真實的情境、豐富的資源以及多樣化的測評。結合創客教育的內涵和特征，可以將創客教育對核心素養培養的目標分為基礎性素養、工具性素養和發展性素養，基于此，本文對創客教育支持學生核心素養培養的可行性進行分析，如下頁圖2所示。

首先，創客教育的核心特征有助于激發學生的學習興趣，具有獨特性教育功能的創客教育，強調在實施過程中大膽創新、勇于實踐，具有挑戰性，在進行能夠解決生活中實際問題的創造活動中，具有能夠激發學生學習動機的趣味性；其次創客教育的課程設計有助于學生學習能力、創造能力以及動手實踐能力的提高，學生創客教育背景下可以綜合利用科學的知識解決問題，知道怎樣使用新技術進行分析、推理，從而形成解決真實世界中問題的能力；再次，創客教育的學習活動有助于學生形成穩定的學習意志，不斷進行學習和積極探索新知，有助于學生培養責任意識，學會健康生活；此外，創客教育的課程設計有助于學生創新品格和創新能力的增強，在實施過程中學生通過參加基于問題或活動的學習實現核心素養的培養，利用技術手段運用創造性、批判性思維實現利用綜合實踐手段解決與生活密切相關的實際問題，強調協作性以及創造性。

因此，創客教育從自身的核心特征激發學習者的學習動力；從課程實施角度可以提高學生解決問題能力、創造能力、綜合實踐能力以實現學生的核心素養培養。

四、創客教育支持學生核心素養發展模型設計

（一）創客教育支持學生核心素養發展模型的設計原則

當前，核心素養是教育界中一個較熱的詞匯，有研究者將核心素養作為衡量深化基礎教育改革，落實素質教育目標的要素。國內學者李藝教授從學科層面和一般層面提出了核心素養的三層架構，認為核心素養包括了雙基層、問題解決層和學科思維層。系統觀統領下的教學系統包括了學習目標、學習環境、學習過程（學習活動）和學習評價四個關鍵要素。本研究認為創客教育支持學生核心素養發展模型設計時，要重點關注這四個要素，并要遵循以下幾個原則，分別是學習目標的挑戰性和復雜性、學習環境的智能性和可訪問性、學習過程（活動）的共享性和眾創性以及學習評價的生成性和新穎性，如圖3所示。

1.學習目標的挑戰性與復雜性

創客教育的學習目標設計要具備挑戰性和復雜性兩個特征。在設計學習目標時，一方面要設計劣構的問題，使學生能夠運用跨學科領域的知識解決復雜的問題，從而培養學生的分析問題、綜合運用系統知識解決問題的能力；另一方面要設計挑戰性的目標，但是目標不能過難，否則容易使學生產生恐懼心理，這就要求教師要充分了解學生的初始水平。只有合理設計學習目標才能夠保證學生的全情投入，使他們體驗到成功的喜悅。

2.學習環境的智能性與可訪問性

創客空間為創客教學活動的順利開展提供了實踐的場所，為學生創意的落實提供了實現的載體。創客空間實際上是一個智能的學習環境，在這個環境中包含了人工智能技術、3D打印機、開源硬件等，通過利用人工智能等新興技術，自動感知情境和記錄與追蹤學生學習的過程，來為學生的個性化學習提供支持；通過利用可視化、智能引導、監控與反饋等多樣化的智能工具，為學生的學習提供給養。從而使學生可以實現在任何時間和任何地點進行隨時訪問，利用環境中豐富的數字化資源和工具來支持他們開展活動。

3.學習過程（活動）的共享性與眾創性

創客教育鼓勵學生之間的協同創造，強調學習過程的共享性和眾創性。以共享性和眾創性為驅動的學習過程表明了學習的過程（活動）從“學習即個體獲得”走向了“學習即共同創造”的學習隱喻。在這一隱喻之下，不僅強調了創新過程要實現共同參與，而且也強調了創客活動要實現集體創新。因此，在設計學習活動時，我們要關注學生集體智慧的結晶，鼓勵學生共享自己的觀點，從而促使學生形成樂于分享和主動參與的思想。

4.學習評價的生成性與新穎性

成果是創客教育目標是否達成的一個衡量指標，是目標、環境、過程三者是否密切配合和共同作用的結果。創客教育強調學習過程的產出，在學習活動結束之后，學生要制造出具有創新性的作品。一方面，作品是學生創意得以落實的載體，通過對學生作品的評比，能夠了解學生是否對知識進行了深度加工以及是否積極參與到學習過程之中等等；另一方面，要判斷小組之間的作品是否是不同的，即是否具備新穎性的特征。作品的評比的結果并不是為了給學生劃分等級，而是為了使學生在完成小組作品的過程中，能夠培養他們積極分享與樂于表達的能力，從而為他們提供一個實現自己價值的平臺。

（二）創客教育支持學生核心素養發展模型設計

根據核心素養的三層架構思想以及創客教育的關鍵要素，本研究提供了技術環境下的創客教育支持學生核心素養發展模型，如圖4所示。筆者在該模型中提出了四位一體的思想，即創客教育中的目標設計、活動設計、環境設計和評價設計僅僅圍繞著學生核心素養的發展，這四個方面的設計是相互聯系又相互促進的。值得注意的是，本文在核心素養三層架構的基礎之上，將環境層作為核心素養培養的一個強有力保障，融入到了核心素養之中，我們認為環境層能夠為學生問題解決的過程提供技術保障，是雙基層、問題解決層和學科思維層的外在環境力。

1.學習目標提供全面部署

人工智能支持下的創客教育模式的總目標是促進學生核心素養的發展。這個總體目標屬于宏觀層次的目標，瞄著這個宏觀目標，我們應該思考如何設計學習環境來為學習目標的實現提供保障、如何設計學習過程來落實學習目標、如何設計學習評價來檢驗學習目標是否達成。我們都知道，如果宏觀目標不進行分析與細化，是不容易實現的。因此，我們在進行具體設計時，應該將總目標細化成具體的子目標，以知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三維目標為載體，遵從學習目標的挑戰性和復雜性原則，同時三個維度的目標要兼顧思維能力的發展，通過三者的共同作用才能夠使學生的思考問題和解決問題的能力得以提高。

2.學習活動提供智力支持

創客教育的總體需要通過一系列的任務和活動序列來承載，學習過程為智力和思維的發展提供了土壤。學習過程主要包括了任務驅動、探求新知、協同創造和深層探究四個環節。在任務驅動環節，學生應該明確具體的任務，以批判性的思維來審視問題，思考并決策達成任務需要經歷的活動序列；在探究新知環節，學生需要基于原有的知識和經驗，對已有知識進而經驗進行加工與重構，思考已有知識體系是否能夠解決問題，在這一環節中，驅動學生學習新知識，來解決實際的問題。這時我們要注意問題應該是劣構的，學生需要運用跨學科知識才能夠得以解決。在協同創造環節，我們關注的是在人工智能技術支持下，學生之間能夠進行知識的共享以及眾創性活動的發生。在深層探究環節，學生根據協同思考的結果進行深層加工，為小組觀點提供更科學與合理的依據。

3.學習評價提供分享平臺

創客教育不同于STEM教育，其主要區別就是在STEM教育中，并不是一定要求學生有產出（實物作品），但是在創客教育中，一定要求學生有產出（實物作品），學生可以借助開源硬件和3D打印機等技術，來設計與制作實際作品。因此，創客教育中的學習評價主要采取作品評價、小組評價和個人反思評價等多元的評價方式。作品的評價重點關注學生的作品是否有創意，所設計的成品是否是新穎的，我們可以利用人工智能技術搭建的實時分享與交流的平臺，學生通過上傳自己的作品，分享自己的創意與成果，在相互討論和交流的過程中，不斷地反思與完善自己的成果。其他學生也可以通過觀看這些作品，拓寬自己的思路，生成自己的創作靈感。

4.學習環境提供物質保障

學習環境能夠為創客教育學習目標的落實、創客活動的開展、創客學習的評價提供保障。學生創意的實踐需要一個發揮的空間，這個空間應該能夠為創意的落實提供多種技術支撐和吩咐的物質保障，因此，這個智能化的創客空間應該是一個真實的物理場所，是一個相對線上虛擬社區而言的實體空間和開放式社區平臺，能夠為這些小小創客們提供3D打印機、開源硬件、激光切割機等等設備，使他們能夠按照自己的需求來隨時隨地地訪問和使用這些設備。但是，這些激光切割機等設備可能對于學生來說是陌生的和危險的，如果不能夠對于學生加以智能引導和監控，很可能對他們產生某些傷害，因此，我們需要利用先進的技術（如人工智能技術等）來對學生進行智能引導，在他們使用這些設備的過程中，實時地提示并告知學生可能遇到哪些危害，應該注意哪些問題，并且教師也能夠實時的監控學生的實踐操作過程。此外，利用人工智能技術的智能自動感知環境和記錄與追蹤過程，不僅能夠給予學生一個溫馨舒適的學習場所，而且也能夠對學生學習過程中產生的大量數據進行分析與挖掘，為師生提供及時的反饋。

五、結束語

面對教育應以學生的發展為核心，著力培養適應信息化時代的學習者，把培養學生的核心素養擺在重要的地位，變革現有的教育理念，尋求適合時代發展的教育實踐，對教育工作者而言責無旁貸。創客教育的興起與發展并不是偶然，本文對創客教育的核心進行分析，提出創客教育支持核心素養培養的可行性，并結合核心思維的三層架構，實現創客教育對核心素養培養的對接，創客教育正在革新傳統教育模式，強調技術在學習過程中激發學習興趣、提高學習能力、形成社會責任感、發展創新能力等核心素養培養目標的作用，是一件非常有意義的探索。希望藉此能為相關研究提供一些思考。同時，如何在實踐中真正有效地落實，進行設計，將是我們下一步研究需要深入研究和實踐的。