創客教育中利用開源技術開展項目學習的方法探討

【摘 要】我國正興起創客教育，但沒有普及和成熟的課程。開源技術的發展使得創客教育的門檻大大降低，價格低廉的硬件設備和免費開源的軟件使得大多數中小學有條件開展創客教育。面向真實生活場景的項目學習，使得創客教育能靈活地根據實際場地、師資及學生情況去開展。本文結合工作經驗，對在中小學創客教育中利用開源技術搭建面向實際生活場景的項目學習進行探討。

【關鍵詞】創客教育；開源技術；項目學習

創客教育在我國已經興起和得到初步發展。北上廣、深圳、溫州等城市是創客教育的領跑者。但對全國來說，并沒有適合普遍使用的創客課程，創客教育多以綜合活動等形式開展。創客教育是一門跨學科的綜合性教育，需要學生動手做，結合科學、技術、工程、藝術和數學各方面的知識解決實際生活問題。結合筆者實際工作，本文就教師在創客教育中利用開源技術搭建面向實際生活場景的項目學習方法進行探討。

一、開源技術推動創客教育

1998年秋天，美國某些州提出開源教育，實際上是主張在教育中講授開源軟件，隨后建立了開源教育基金會。開源教育與使用商業軟件的教育相比，有以下特點：第一，節約學校開支；第二，學習科學概念而非某種產品的技能培訓；第三，減低學生家庭開支；第四，便于自行“定制”應用軟件；第五，充分利用舊的計算設備。近年，創客教育興起，開源硬件是是實踐者手中最重要的工具。開源硬件價格低廉的成本優勢加快了創客教育的普及，完整的產業鏈生態圈能夠提升創客教育的實施效率，協作迭代的產品更新理念最終會促進學習者成長。

Arduino和樹莓派是創客教育中最常見的兩種開源硬件，但筆者建議首選樹莓派。樹莓派在2012年由英國公益組織”樹莓派基金會“推出，價格約35美元。樹莓派是一款基于Linux系統的銀行卡大小的卡片電腦，可以直接連接鼠標、鍵盤和顯示器作為電腦使用，也可以結合各種價格低廉的電子原件（如發光二極管、電阻、各類傳感器等）作為硬件控制器，設計智能物件。在樹莓派的操作系統raspbian中，已集成scratch圖形化編程環境和Python編程環境，學生可以直接使用學習編程。樹莓派的應用使很多以往難以實現的“動手做”類型課程設計成為可能，激發了學生投身于技術和工程領域的熱情，改變以往單純程序設計的枯燥、不實用的現狀，讓學生可以在趣味中編程，并體驗編程的快樂。國內外一些應用樹莓派的教育實驗設計了很多新課程，常涉及電子、計算機、設計等多學科內容的整。基于樹莓派的課堂教學不再是過去以往知識獲取式的填鴨式教學，而更多的將是探究性、問題解決式、項目式學習，可以說實現了樹莓派與課堂教學的有效整合。在基于樹莓派相關的各類課程中，樹莓派技術本身并不是課程的重點，更重要的是讓學生將抽象的概念變成有趣問題的解決，進而幫助教師和學生掌握抽象概念。不僅讓學生掌握必備的計算機編程知識與技能，更重要培養學生的計算思維。由此，以樹莓派為代表的開源技術應用有利于推動創客教育。[1]

二、項目學習與創客教育

項目學習法是建立在建構主義的教學理論基礎之上的一種教學方法，具有能夠激發學生興趣和實踐能力的優點。項目學習的主要特征是：一、真實情境；二、促進學習：（1） 多重選擇——目標適應；（2） 學習共同體——合作學習；（3） 多種資源——搭建支持；（4） 多樣評價——關注過程。[2]由此可見，項目學習將有助于激發學生興趣，根據學生自身條件選擇合適的面向真實生活的學習內容，靈活選擇學習方法。項目學習是創客教育的首選教學方式。

結合前面項目學習特征，我們在創客教育中需要做到：內容豐富開放（ 跨學科綜合系統）、情境真實（ 貼近生活需要，促進學習）、動態活動（ 有挑戰、多目標、多途徑、多方法、多層次、多個性）、多樣結果（ 作品呈現形式多樣，知識、能力、態度情感價值觀兼顧）。

三、面向真實生活場景的“做中學”的創客教育方法

在創客教育中，過于規定學習的實施細節反而有礙于學生的創新思維模式。要做到上文提及的創客教育，教師的身份是一名引導者，在課程開始之前，可以讓學生欣賞一些優秀的創客作品。在目前的教育模式下，很難進行突破性的大創新，更多是進行模仿式的創作，如由“共享單車”為引導，學生就會想到“共享電動車”，“共享圖書”等想法，都具有一定的模仿性。要跳出“跟著做”的學習模式，需要教師和學生都是在實踐中摸索前行。下面是筆者提出的一種利用開源技術搭建面向實際生活場景的項目學習方法。

創客教育是一種以培養創新人才為最高目標的新型教育，開發創新、動手實踐、體驗實踐是課程的原則。在我國各地教育資源不均衡的背景下，使用開源技術來搭建面向真實生活場景的項目學習的創客教育方法，能克服資金短缺、課時不足等困難，有助于激發學生興趣和創新能力。

作者簡介：沈小鋒（1980-），男，廣東肇慶人，教研員，主要從事信息技術和創客教育研究。

參加文獻：

[1]朱軼，曹清華，單田華，劉會霞，潘天紅.基于Android、樹莓派、Arduino、機器人的創客技能教育探索與實踐[J].實驗技術與管理，2016，33（06）：172-176+206.

[2]黃明燕，趙建華.項目學習研究綜述——基于與學科教學融合的視角[J].遠程教育雜志，2014，32（02）：90-98.