中學創客課程的設計與實施策略

陳娟娟

【摘要】 近年，創客教育正在持續地受到學者的關注，創客課程作為實現創客教育目的的重要途徑，也隨之如火如荼地開展起來。然而，國內的課程建設仍處于理論探索和實踐嘗試階段。教育行政部門也沒有出臺相對應的課程標準，缺乏自上而下的政策性指引，也沒有形成嚴謹的課程體系和有效的教學實施措施。本文以“Scratch與機器人”創客課程為例，根據課程論原理，從課程目標、課程內容、課程活動和學習評價四個要素來進行課程設計;通過創客空間和設施設備的建設、學生為主體的課程理念建設、課程導師的培養和課程的課堂管理四個方面闡述了課程建設兩年多來的實踐經驗，以期給創客課程的建設和一線教師提供一些參考和借鑒。

【關鍵詞】 創客教育 STEM教育 Scratch與機器人 創客課程 實施策略

【中圖分類號】 G632.4

【文獻標識碼】 A

【文章編號】 1992-7711（2020）01-161-020

隨著創客教育逐步進入大發展階段，創客課程作為實現創客教育目的的重要途徑，也隨之如火如荼地開展起來。然而，與國外相比，國內仍處于課程建設理論探索和實踐嘗試階段。教育行政部門關于創客課程還完全沒有相對應的課程標準，沒有自上而下的政策性指引，可參考的課程資源也是少之甚少，也沒有形成嚴謹的課程體系和有效的教學實施措施。課程實施虎頭蛇尾，把所謂創客課程上成了“第二課堂”或“綜合實踐課”，或者是參加創新大賽、創客大賽獲獎為目的而開設的，沒有系統化的貫穿始終的一系列評價體系等等。這些對于想要開展創客教育的學校和一線教師老師是一個非常大的挑戰。

筆者作為一名一線教師，從2017年起在筆者所在學校開展創客教育至今已有兩年多了。筆者根據廣州市教育信息中心的指引，以及向創客教育同仁學習調研，逐步建設起了基于本校實際的“Scratch與機器人”創客課程。課程已開展了兩期，逐步開始有所成效，也引發了筆者的一些思考，因此，本文主要從該課程為切入點，深入探討中學生創客課程的設計與實施，以期給創客課程的建設和一線教師提供一些參考和借鑒。

一、“scratch與機器人”創客課程的設計

根據“泰勒原理”，課程編制包含四個要素教育目標、選擇教育經驗（學習經驗） 、組織教育經驗、評價教育經驗。而課程設計主要是對課程結構和要素進行計劃、選擇和安排，具體來說，包含課程目標、課程內容、學習活動以及課程評價等四個要素。因此，筆者認為，創客課程作為一種課程形態，“Scratch與機器人”課程的設計也應圍繞該框架進行 ，如圖1所示。

圖1“Scratch與機器人”課程結構

（一）以學生為主體，設計階段性的課程目標

“Scratch與機器人”的課程目標旨在培養學生跨學科解決問題能力、動手能力、團隊協作能力和創新能力。根據學生創造境界的不同，設計課程時可將課程目標分為三個階段，分別為技術學習階段、模仿制造階段以及自主創造階段。第一階段課程的重點是學習Scratch的編程以及機器人結構的搭建，以達到掌握知識和技能的目標;第二階段課程學生通過教師構建的環境進行實踐和探究，達成創新實踐能力培養的目標;第一第二階段，學生很少選擇學習內容、學習方法，更多由教師指導。第三階段課程目標為學生主動參與創新實踐，研究跨學科的綜合性項目，提升技術并交流創意，在創新和分享中收獲快樂。學生逐漸學會自定步調學習，根據學習習慣和知識基礎個性化地作出選擇，充分體現以學生為主體的教學理念。

（二）基于本校實際，設計主題化課程內容

創客課程有別于傳統課程，它強調多學科知識的整合，以現實問題為出發，以主題、項目或活動的形式架構于整個課程體系，把原本枯燥的傳統知識變成有活力、有意義的生活問題。我校是一所建校只有十三年歷史的新學校，是一所普通的完全中學，生源普通，很多學生本身文化課的學習就已經覺得吃力，為了培養學生的創客熱情，讓興趣愛好充分發揮，則應選擇難度適中的內容。而且我們有初中和高中兩個學段，學生年齡從12-18歲之間，所以在內容的選擇上，還應該考慮初高中學生不同的身心特點，制定與之相適應的課程。

Scratch是圖形化編程工具，學習者不需要記住代碼和命令，通過積木化的編程環境，便可“拼”出一個能運行的程序。這樣的編程環境，相對于既乏味枯燥又復雜的代碼編程更適合普通生源學校的學生學習。Scratch與機器人交互平臺進行虛實結合，讓學生經歷“想象—創造—游戲—分享—反思”的過程，培養學生的創新意識，為中小學創客教育開辟了一條新途徑。

根據課程目標培養學生的協作能力的課程導向，可由2-4人組成一小組，課程的學生實施人數可為30-60人。同時，以《Scratch與機器人創新設計》[2]為教材，為“Scratch與機器人”創客課程提供了可行性保障。

（三）以現實問題出發，設計項目式學習的創客課程學習活動

創客課程、STEM課程雖說有些學校已歸入學校的課程體系，但是還沒有和必修密切結合起來，主要是在社團課程或是校本課上，所處地位相對邊緣化，但是在美國等發達國家中，STEM教育實踐已相當成熟。創客課程與STEM課程同樣都強調多學科融合、協作及創新創造的目標導向，所以課程教學策略和方法，可以參考美國的STEM教學模式。STEM教育常采用問題解決驅動的、行動導向的教學方法。基于項目的學習（Project-Based Learning，簡稱PBL）和基于問題的學習（Problem-based Learning）是美國中小學最為常用的兩種教學方法。創客課程活動的設計應強調將知識蘊含于情景化的真實問題中，讓學生積極主動地利用跨學科知識以及電子類的應用模塊設計解決方案，提高學生解決問題的能力。

因此，我們在課程教學的設計中，給學生創設了若干個項目主題，讓學生在真實的情境中，在實踐中內化知識、掌握技能，發展其項目意識和高階思維能力，這里以《全自動秋千》課程活動為例，如圖2所示。

圖2《全自動秋千》PBL學習活動設計

（四）激勵創新，設計多元化的學習評價

課程評價作為課程建設不可或缺的一部分，筆者在課程實施的經驗總結中認為，創客課程的評價應分為即時評價（可見下文參考案例中的評價表）與階段性評價。階段性評價應跟文中提出的三個階段課程目標相吻合，課程在實施初期的階段，評價方法更注重學生技術學習和工具軟件的掌握程度，即Scratch編程軟件的操作能力以及機器人模塊的搭建能力;在實施中期階段，則聚焦在資源利用能力、信息組織與模仿能力，在不斷的模仿和實踐中培養創新的意識;在課程實施的后期，評價的重點則放在了協作能力和創新能力的培養上，形成多元化的評價方法，如表1所示。通過多元化的評價，使學生們知道自已“我能行”，而且還認識到自己“我可以更好的”，激勵學生關注創新、快樂分享，成為一名真正的“創客”。

二、“scratch與機器人”創客課程實施策略

（一）實踐優化，打造以學生為主體的課程理念

在課程實施的過程中，學生才是學習的主體，應當根據學生的優勢、學習需要和興趣針對性地提供支持，包括引導學生選擇學習什么、怎么學習、什么時間學習以及在哪里學習等。[3]我校有初中和高中的學生，我們曾經在高中和初中學生中各進行一期的課程實踐，我們發現初中學生無論從認知特點、興趣愛好和課余時長來說，都比高中學生更適合開設這門課程。兩年多來不斷地進行經驗總結和課程優化，逐步形成持續化的課程，每學年開設一期， 10課時/期，主要在初一學生中開展，每期課程招收20-30人，如表2所示。

表1“Scratch與機器人”創客課程設置

（二）“Scratch與機器人”創客課程教學案例

以《光感收納箱》創客課程教學為例，首先對照“Scratch與機器人”課程目標，本課要求達成第二階段模仿階段目標，學生從生活與學習需求出發，合理完成教師指定的項目任務。其次是設置主題化的課程學習內容：智能化是人們對目前產品的需求，各種智能產品使得人們的生活更加便捷舒適。智能收納系統是具有一些列自動化控制的收納系統，可以實現遙控控制、感應控制等，本課以智能光感控制為主題內容。第三，根據PBL模式設計創客學習活動，1.情境創設：假如你是一個工廠的技術工人，工廠里積累了很多待出廠銷售的貨物，可否設計一套智能收納系統，讓貨物的收納更分高效;2.設計原理分析：光感控制由光電傳感器模塊實現，收納箱的開關由馬達模塊控制;3.創客活動目標：使用積木構件探索并成功搭建出“智能光感收納箱”的造型;實現利用光感控制器可以控制收納箱的開和關;4.項目的設計思路：當收納箱感應到一定強度的光線，收納箱會自動打開，一段時間后自動關閉。需要有“收納盒”、“擋板”，“擋板”為門可開合。可由光點傳感器配合馬達轉動功能來實現。5.動手做一做：（1）“智能光感收納箱”的探索搭建，如圖3所示;（2）制作“智能光感收納箱”的程序流程圖，如圖4所示。（3）“智能光感收納箱”的程序腳本編寫，如圖5所示。（4）“智能光感收納箱”腳本程序編譯進入控制器，并調試運行。第四，課后對本課進行教學評價，主要由學生自評和教師評價，從小組合作分工、作品外觀造型、作品智能化程度和作品展示四個方面進行評價。

圖3 光感收納箱圖4 程序流程圖? 圖5程序腳本編寫

三、“Scratch與機器人”課程教學效果

我校是一所只有十四年建校歷史的新學校，在此之前在機器人項目無論是課程教學還是競賽輔導方面的成績幾乎是一片空白。“Scratch與機器人”課程開設兩年以來，筆者通過調查問卷、學生個別訪談和課堂觀察發現，該課程深受學生的喜愛，一批有興趣有創意的學生以及學生的創新創造潛能被發掘出來，并在市級或區級機器人競賽中嶄露頭角。2017年廣州市虛擬機器人競賽市級三等獎2個，2018年創意機器人大賽花都賽區三等獎，第34屆廣州市青少年科技創新大賽中“藍牙智能控制系統”項目獲得廣州市二等獎，剛結束的廣東省教育“雙融雙創”行動暨第二十屆廣東省中小學電腦制作活動機器人項目中，高中組機器人足球項目獲得三等獎。

四、結語

創客教育作為培養創新人才的有效途徑，創客課程是創客教育融入到實踐的重要組成部分，令人欣喜的是，我校對于開展創客教育，開設“Scratch與機器人”這門課程給予最大的支持，課程實踐取得了較好的效果。但是創客課程作為一個新生的產物，課程教學相比傳統的學科教學還有很多問題值得我們探討：第一如何設置項目主題才能更好地引導學生跨學科知識融合來解決問題;第二如何激活學生的內在動機，激發學生的創造潛能;第三除了紙質教材外，如何獲得更多的課程資源;第四在課程結束之后如何通過評價體系進一步延申提升創新能力等問題。因此，“Scratch與機器人”這門課程我們將持續開展，在不斷的實踐中逐步優化，構建成為更為科學的、系統的、完整的課程體系。

[ 參? 考? 文? 獻 ]

[1]曾寧，張寶輝，王群利. 近十年國內外 STEM 教育研究的對比分析 ——基于內容分析法 [J]. 現代遠距離教育，2018，（5）：28-38.

[2]王同聚，崔萌，王希哲.創客教育與STEAM教育教材——Scratch與機器人創新設計（初級篇、中級篇和高級篇）[M].上海：上海交通大學出版社，2017（3）.

[3]趙慧臣，馬悅，陸曉婷，張藝葦.STEM教育質量標準的制容及啟示——以美國圣地亞哥郡為例定 [J].開放教育研究，2017，（6）：50-61.