中小學(xué)創(chuàng)客教育課程的探索與實(shí)踐

劉 宇 馬夢(mèng)想 張俊杰 李祥昊

（遼寧科技大學(xué)電子與信息工程學(xué)院 遼寧·鞍山 114051）

0 引言

創(chuàng)客教育是可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神、造就學(xué)生的實(shí)踐潛力，培養(yǎng)學(xué)生獲得較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐本領(lǐng)。中小學(xué)創(chuàng)客教育作為新生事物，是當(dāng)前創(chuàng)客教育的熱點(diǎn)方向和發(fā)展趨勢(shì)。Arduino是一款開(kāi)源硬件系統(tǒng)的電子平臺(tái)，現(xiàn)今已成為創(chuàng)客使用者的主要開(kāi)發(fā)工具。本文以 Arduino智能避障小車創(chuàng)客課程為例，探索中小學(xué)生的創(chuàng)新教育課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生在實(shí)踐應(yīng)用的過(guò)程中創(chuàng)造、設(shè)計(jì)、發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，不斷完善創(chuàng)客教育模式。

1 創(chuàng)客教育的現(xiàn)狀、問(wèn)題及解決思路

1.1 創(chuàng)客教育發(fā)展現(xiàn)狀

（1）新工業(yè)革命為創(chuàng)客教育提供了人才培養(yǎng)需求。新工業(yè)革命以德國(guó)政府推出的“工業(yè)4.0”概念為代表，描繪了制造業(yè)未來(lái)的愿景，由此人類即將迎來(lái)物理與信息的融合體系。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，“工業(yè)4.0”的根本之處是以新工業(yè)技術(shù)革命為主張，完成這種工業(yè)革命需要大批能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體系統(tǒng)和智能化物聯(lián)網(wǎng)的人才，而創(chuàng)客教育必然逐漸適應(yīng)這樣的要求。

（2）科技創(chuàng)新變革為創(chuàng)客教育提供了新的創(chuàng)新文化基礎(chǔ)?？茖W(xué)技術(shù)的交融與成長(zhǎng)的創(chuàng)新不僅催生了信息社會(huì)、知識(shí)社會(huì)形態(tài)，而且還加速了科技創(chuàng)新模式的嬗變。換言之，普通的民眾不僅僅是科技創(chuàng)新的被動(dòng)接受者，而是能夠在知識(shí)社會(huì)條件下成為創(chuàng)新者，并參與創(chuàng)新過(guò)程按照相應(yīng)的技能標(biāo)準(zhǔn)，扮演創(chuàng)新者和消費(fèi)者的雙重角色。

（3）國(guó)內(nèi)外創(chuàng)客教育的發(fā)展趨勢(shì)。目前，許多國(guó)家教育部門已相繼將青少年編程納入課堂教學(xué)之中。我國(guó)教育部在2015年及2016年期間，提出了探索STEAM教育、創(chuàng)客教育、眾創(chuàng)空間等多種新模式課程。隨著編程技術(shù)納入高考科目以及當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的極大需求致使青少年編程行業(yè)發(fā)展迅速。無(wú)可置疑，創(chuàng)客教育的興起和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步密切相關(guān)，但它作為一種教育思潮和教育新形式，其時(shí)代的背景更為復(fù)雜化和多樣化。

以上述背景為基礎(chǔ)，世界范圍的教育工作者也敏銳地感受到了新的教育機(jī)遇。創(chuàng)客教育的新趨勢(shì)，在國(guó)際教育配合發(fā)展，尚且具有創(chuàng)新的教學(xué)和學(xué)習(xí)的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1.2 創(chuàng)客課程開(kāi)發(fā)過(guò)程中存在的問(wèn)題

創(chuàng)客教育作為中小學(xué)生創(chuàng)客思維的載體仍存在諸多問(wèn)題。簡(jiǎn)單的說(shuō)，大部分是對(duì)創(chuàng)客教育這一新鮮名詞缺乏認(rèn)知、創(chuàng)客課程的資源缺乏、創(chuàng)客課程教學(xué)水平不完善等幾個(gè)方面。

（1）認(rèn)知不足。目前，創(chuàng)客教育的發(fā)展速度非常迅猛，已有大部分中小學(xué)校開(kāi)設(shè)這一課程，但是隨著課程的開(kāi)展和實(shí)施，一些學(xué)校并沒(méi)有意識(shí)到創(chuàng)客教育的學(xué)習(xí)過(guò)程能夠長(zhǎng)期且有效地培養(yǎng)學(xué)生的能力，這是一個(gè)需要時(shí)間和耐心的過(guò)程。然而，一些學(xué)校恰恰容易出現(xiàn)急功近利的現(xiàn)象，往往更重視短期創(chuàng)客活動(dòng)所取得的效果，更甚者將所獲得的成果去參加一些創(chuàng)客比賽，最終的目的就會(huì)變成僅僅為了獲獎(jiǎng)。

（2）課程資源不足。教材建設(shè)不完善。涉及中小學(xué)創(chuàng)客教育的書(shū)籍大多是引薦國(guó)外書(shū)籍，或中小學(xué)教師按照教學(xué)經(jīng)驗(yàn)撰寫，沒(méi)有系統(tǒng)的、適合中小學(xué)生使用的書(shū)籍體系。

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源不足。目前網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)客教學(xué)資源適用人群多為成年人，對(duì)中小學(xué)教師直接用在課堂教學(xué)上并不相符。

（3）課程教學(xué)不完善。學(xué)校對(duì)創(chuàng)客教學(xué)的認(rèn)知不夠，且沒(méi)有具體的發(fā)展規(guī)劃和培訓(xùn)，獎(jiǎng)懲、晉升制度，導(dǎo)致教師的參與積極性不高。

創(chuàng)客課程講授形式不成熟，課程缺少理論基礎(chǔ)。大多數(shù)學(xué)校實(shí)施創(chuàng)客教育，教師會(huì)由學(xué)校的信息技術(shù)老師擔(dān)任，教師缺少創(chuàng)客課程所需要的創(chuàng)新能力。

傳統(tǒng)教學(xué)單一化，創(chuàng)客課程教學(xué)設(shè)計(jì)涉及學(xué)科廣泛，學(xué)生在創(chuàng)造作品的過(guò)程中會(huì)在各個(gè)層面遇到各種問(wèn)題，這些問(wèn)題的解決涉及到很多學(xué)科，其中包括數(shù)學(xué)、物理、美術(shù)、電子、編程等各個(gè)學(xué)科的知識(shí)。

（4）教學(xué)評(píng)價(jià)單一化。創(chuàng)客課程教學(xué)評(píng)價(jià)以學(xué)生的作品作為唯一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)客設(shè)計(jì)比賽開(kāi)展的結(jié)果也只以比賽成績(jī)作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，忽略了學(xué)生在創(chuàng)作過(guò)程中自身能力的提升，喪失了創(chuàng)客教育存在的意義。

1.3 解決思路

針對(duì)創(chuàng)客教育存在的認(rèn)知不足、資源不足、教學(xué)不完善、評(píng)價(jià)單一化等一系列的問(wèn)題，本文從創(chuàng)客教育課程開(kāi)發(fā)與實(shí)施的角度出發(fā)，以創(chuàng)客課程開(kāi)發(fā)模式為重點(diǎn)創(chuàng)建適合中小學(xué)生學(xué)習(xí)的創(chuàng)客教育體系，從課程體系與設(shè)計(jì)、課程目標(biāo)、課程評(píng)價(jià)四個(gè)方面構(gòu)筑創(chuàng)客課程開(kāi)發(fā)模式。

2 創(chuàng)客教育課程開(kāi)發(fā)模式

2.1 課程體系與設(shè)計(jì)

2.1.1 軟硬件環(huán)境

以Arduino主控開(kāi)發(fā)板為核心，配合自主開(kāi)發(fā)的各種功能硬件模塊，從淺入深體現(xiàn)了一個(gè)層次化設(shè)計(jì)的課程體系平臺(tái)，并且具有快捷、靈活、方便、易上手的特性。

Mixly英文名稱是Mixly_Arduino，中文名稱是米思齊，由北京師范大學(xué)創(chuàng)客教育實(shí)驗(yàn)室傅騫教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)，是一款開(kāi)源的圖形化編程工具。它能夠通過(guò)各個(gè)界面的功能區(qū)域，實(shí)現(xiàn)編寫、上傳、保存、代碼查看等全部的工作。

2.1.2 Arduino電子創(chuàng)新初級(jí)課程

Arduino電子創(chuàng)新初級(jí)課程實(shí)物模型如圖1所示，以Arduino智能避障小車為載體，結(jié)合自編教材以及ppt，旨在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、動(dòng)手能力和協(xié)作能力等，適合絕大數(shù)中小學(xué)生創(chuàng)客學(xué)習(xí)。

圖1 Arduino智能避障小車實(shí)物圖

2.1.3 Arduino電子創(chuàng)新中級(jí)課程

Arduino電子創(chuàng)新中級(jí)課程實(shí)物模型如圖2所示，以智能家居模擬系統(tǒng)為載體，結(jié)合自編教材以及ppt，引入大量傳感器和物聯(lián)網(wǎng)概念，難度較初級(jí)課程有所提高，大幅提升學(xué)生創(chuàng)客能力。適合興趣濃厚和參與比賽的學(xué)生群體。

圖2 Arduino智能家居模型系統(tǒng)實(shí)物圖

2.1.4 Arduino電子創(chuàng)新高級(jí)課程

Arduino電子創(chuàng)新高級(jí)課程為定制課程，在硬件功能模塊和MIXLY功能模塊庫(kù)的前期學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上根據(jù)個(gè)人能力選擇學(xué)習(xí)方向，主要面向技術(shù)應(yīng)用方面的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)，對(duì)于學(xué)生能力要求的門檻較高。適合對(duì)此有特殊需求的學(xué)生群體。

2.2 課程目標(biāo)

Arduino的教學(xué)以開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的全方位人才創(chuàng)客為宗旨，努力培養(yǎng)學(xué)生的興趣和提高學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、邏輯思維能力、打造一個(gè)全新教育模式，從而保障新興教育市場(chǎng)的要求，讓"Arduino電子創(chuàng)新課程”成為教育模式的風(fēng)向標(biāo)，開(kāi)創(chuàng)創(chuàng)客教育新局面。

2.3 課程評(píng)價(jià)

Arduino平臺(tái)的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言相對(duì)來(lái)說(shuō)較容易，適合于大多數(shù)青少年進(jìn)行基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，操作簡(jiǎn)單、拓展性強(qiáng)、且成本合理，對(duì)初學(xué)者的入門學(xué)習(xí)有很大幫助。此外，課程設(shè)計(jì)兼顧實(shí)踐與趣味，實(shí)現(xiàn)了將枯燥的知識(shí)具體化、形象化，最大程度上激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和想象力。

3 總結(jié)

隨著社會(huì)進(jìn)步，教育行業(yè)的發(fā)展受到了越來(lái)越多的關(guān)注，創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力是21世紀(jì)人才的核心素養(yǎng)，占據(jù)著非常重要的地位。建立怎樣的教育體系和模式，與提高教育質(zhì)量是非常密切相關(guān)的。與此同時(shí)，創(chuàng)新教育也是一個(gè)既復(fù)雜又龐大的系統(tǒng)工程，充滿著各種未知的挑戰(zhàn)，需要更加嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度來(lái)對(duì)待，需要高度的社會(huì)責(zé)任感擔(dān)負(fù)起時(shí)代賦予我們的偉大教育使命。