在創客教育中培養高中生創新實踐能力的實施策略研究

朱梅

【摘要】高中生創新實踐能力的培養是提升學生核心素養的需要，是探索創客教育模式的需要，也是新高考改革的需要。本文以西鄉中學創客夢工廠中30名高中生為研究對象，總結出我們在創客教育的實踐摸索中，培養和提升學生創新實踐能力的實施策略。

【關鍵詞】創新意識;動手操作;協同合作;分享交流;批判反思

西鄉中學的創客夢工廠是深圳市教育局授予的“深圳市中小學創客實踐室”。我校負責創客教學的王建忠老師是廣東省十佳優秀科技教師，他輔導的學生在歷屆全國青少年科技創新大賽上都有不俗的表現。現學生發明創造的作品已獲得國家專利三十多個，有些專利項已在和廠家洽談生產。

一、研究概況

創客教育的核心是培養學生觀察生活、觀察社會、發現問題，并且創造性解決問題，提升與培養學生的問題解決能力成為創新的關鍵。高中生的抽象邏輯思維發展趨向成熟，學生職業偏好初步形成，能開展科學探究和提出解決工程問題的方案。此外，高中生具有較強的數字化學習能力，能夠靈活運用多媒體資源進行信息加工和表達，但信息環境中的自控能力依然較弱。我們對高中生進行創客教育，有利于提升學生的信息素養，培養學生的創新意識和創新能力，促進學生的全面發展。高中生的創新實踐能力是指高中生在學習、生活以及職業生涯規劃中認識問題， 并創新運用自身知識探索和解決問題的能力， 主要包括語言表達、自主學習、人際溝通、環境適應等體現的基礎能力和動手操作、系統思考、實驗研究等專業能力。我們在創客教學中發現學生在學習中遇到的問題和困難很多，而他們解決問題的能力普遍比較薄弱。主要表現如下。

1.沒有創新意識，沒有自己提出問題的能力

在我們創客實踐室的教學實踐中發現，學生歷經了小學、初中的應試教育，到了高中，現在已經沒有絲毫的創新意識。許多學生為了發明而去刻意“發明”，他們為尋找發明課題而犯難。他們不了解發現問題的方法、不清楚一個問題的價值、不了解前人已經發明的成果等等。如何培養學生發現問題并找到有價值的發明課題，這是學生所面臨最主要的問題和困難。

2.沒有相應的知識儲備

一是學生不了解各種材料特性及用途問題。學生在發明創造的學習中，對我們常用的各種材料及其特性不是很了解，造成作品選材不當，最后的作品達不到要求，甚至根本無法完成。如有些作品適合用鐵絲來完成，學生卻選擇了線繩，這樣就會使作品達不到應有的強度。在創客作品中我們常用的材料，如各種木板等，要選用最合造的材料就要了解這些材料的特性;二是學生不了解簡單的機械結構與設計、不會基本的電子電路設計、不會開源硬件的軟件編程等;三是學生缺乏動手能力。我們在教學中發現，很多學生對最基本的工具都不會使用。有一次老師讓一位男生將一根鐵絲剪斷，過了很長一段時間后他來找老師說鐵絲剪不斷，老師過去一看，才發現原來他用一把剪刀剪鐵絲，而他手旁邊就放著幾把鉗子，卻不知道怎么用。

二、研究的目標、內容與價值

1.研究目標

本課題以西鄉中學高一年級30名高中生為研究對象，借鑒國內外的創客教育模式，結合我校實際情況，開展多種形式的創客教育。從課程特色、活動開展、考核評估、學生發展等幾個維度考察，提煉吸取經驗，最終歸納出我校培養高中生創新實踐能力的具體操作策略，構建我校特色的創新教育課程體系框架，編寫我校高中生創客學習系列校本課程，開發網絡學習平臺的資源。我們期望通過課題研究，為我校的創客教育提供一定的理論及實踐支撐，希望我們取得的經驗能對其他兄弟學校有所幫助。

2.研究內容

第一，開發和建設我校創課教育特色課程和網絡學習平臺。建設我校學生創客學習的網絡平臺，根據校本課程內容和學生的實際情況出發，以吸引和提高學生興趣出發，錄制創客學習微視頻，上傳至創客學習網站。通過學生對各個微視頻的點擊率來調整制作風格，并鼓勵學生形成制作團隊，自己嘗試來制作微課，提煉先進經驗。第二，培養高中生創新實踐能力的具體操作策略：從課程特色、活動開展、考核評估、學生發展等幾個維度考察，提煉吸取經驗。

3.研究價值

我們高中創客教育中立足于學生創新實踐能力的培養，幫助學生培養和提升創新實踐能力，在今后的學習、生活以及職業生涯規劃中提升他們認識問題、創新運用自身知識探索和解決問題的能力，為學生的綜合創新能力和終身發展奠定基礎。同時也為我校今后的創客教育提供了新的指向，進一步推動我校創客教育與學校學科教學深度融合，提升我校創客教育的質量與成效。

三、研究方法

一是文獻研究法。課題組成員通過在寶安圖書館電子資源、“中國知網 ”、百度搜索引擎等多種網絡數據平臺檢索，查閱了大量的國內外中小學創新實踐能力培養的相關資料，并對這些資料進行整理、分類和綜合分析，為本研究課題的提出、研究方案的制訂等提供了比較充分的理論基礎和研究依據。

二是問卷調查法。通過設置問卷調査來調研高中生在創客教育中遇到的主要困難和問題，調研創客指導老師觀測到的阻礙學生創新實踐能力發展的原因，旨在收集來自于現實學校鮮活實踐的第一手真實資料。

三是案例研究法。建立不同類型的學生成長檔案，通過梳理不同學生的成長背景的個案，找出問題和不足，找到普遍問題，針對性的開展研究，形成有指導性的經驗和理論，并根據對學生跟蹤分析研究，及時修整、補充和完善操作策略。

四是行動研究法。對我校學生創新實踐能力的培養方案進行探索、實踐，經歷調查—計劃—行動—總結—反思五個階段。總結適合我校學生創新實踐能力培養的操作策略，并不斷修改、補充和完善。

四、在創客教育中培養高中生創新實踐能力的實施策略

創客素養強調創新創造、動手操作、協同合作、分享交流以及批判反思整合的能力。在創客教育中培養高中生創新實踐能力的實施策略，主要有以下幾點。

1.營造創客教育的學習氛圍，打造愉悅的創客學習空間

我校為全面提高學生素養，堅持以“創客教育”為切入口，努力培養學生的創新精神和實踐能力。我校將創客教育納入學校發展的總目標，健全了創客教育管理體制，形成了較完善的管理網絡。學校每年定額投入十余萬元專項經費完善創客教育所需設備，為學生發明創造活動提供基礎保證。為調動學生參與創客活動的積極性，學校制定了激勵政策。對創客教育作出突出貢獻的教師，在各項評優、業務考核中給予優先考慮;對在發明創造活動中表現突出的班級授予“創客示范班”稱號;凡獲得發明專利的學生，授予“發明能手”稱號。激勵機制的運行，既調動了廣大師生參與創客學習的積極性，又使學生們的科學素養得到普遍提高。創客工作室也是以提高學生的學習積極性為目標，促進學科知識的運用，發揮學生的想象力和創造力。以學生為中心，以學生的創意為導向，創造有利于學生討論和交流的空間;運用色彩、燈光和舒適的裝飾，選擇居家的舒適桌椅，為學生營造出愉悅的學習空間。

2.培養學生的創新創造思維，指導學生形成問題意識

第一，指導學生隨時記錄自己的創意火花，培養學生善于觀察。創新源自生活，老師在創客教學中鼓勵和啟發學生積極進行生活中的觀察，在培養學生創新思維時，會先講前人的發明事例，如味精的發明過程、愛迪生等發明家的故事，激發學生們的創新意識，啟發學生從自己身邊的日常學習、生活中去尋找創客靈感。如，清晨起床洗臉刷牙，在你刷牙的時候有沒有覺得牙刷有什么不舒服、不方便的地方，要不要進行更新，已經有人發明了電動牙刷，還有沒有更新的地方等。

老師讓學生們隨身攜帶紙筆記下自己的創意，再把所有創意思想匯總后，進行篩選，最終確定自己的選題。

第二，鼓勵學生勇于質疑。培養學生批判性思維能力，有質疑，有求異，勇于打破傳統思想的束縛。如江同學在英語聽力課時，對大家都在使用的耳機產生質疑，在對同學們調查研究時發現，帶耳機時間長了會對耳膜造成傷害。根據老師的鼓勵和啟發，切合自身和同學們的實際情況，他的創意也產生了，要研制出一種保護聽力耳機。他嘗試通過支架和支撐架將揚聲器組件與耳機隔開一定距離，使聲音為類似自然音進入耳朵，有效減少耳膜受到的強迫壓力。

第三，發動學生敢于暢想。在創客教學中，老師經常鼓勵學生將生活中現象用所學知識進行解釋，如果遇到新奇的事物， 要思考它新在哪里，成功在何處， 并且還要轉移思路， 看看是否別處可用。如王同學的作品“教學琴鍵指示裝置”的作品，她的選題構思來源于她自己生活中的一大遺憾。因為她兒時從未學過樂器，卻很想能夠彈出自己喜歡的歌曲，隨著她希望自己能彈奏歌曲的渴望一日日強烈，為了實現這個夢想，在老師的鼓勵和啟發下，她產生了一個大膽的創意：能不能創造一種機器能教我彈奏樂器呢？通過發明創造的研究，王同學養成了敢于暢想的好習慣，有了強烈的問題意識，在看到兒童遺落車中窒息致死的新聞后，想出了車引擎關閉后自動通風或添加指示裝置，以防禍患。

3.編制校本教材，在體驗中提高自身的問題解決能力

針對我校學生動手能力差、不了解和不會用各種工具等情況，我們加強了學生的動手能力培訓，編制了學生動手操作的校本教材，讓他們從簡單的木工技術到軟硬件和程序的開源，再到焊接技術，通過一步一步的動手操作，提高動手操作能力，引導學生在動手操作成功的積極體驗中提高自身的問題解決能力。如蔡同學在參加深圳市青少年科技創新大賽感悟與收獲中所述 “動手能力的培養，讓虛擬成為現實。在大賽的現場上，參賽者都擁有自己的實物作品。這些作品，大多都是動手制作的。有用廢棄材料的、有泥土和用各種電子元件組合起來的。如果缺少動手能力，我們就無法將所想的成為實物。”

4.搭建資源豐富、方式靈活的學習環境，培養自我學習與合作學習能力

第一，引導學生自我學習。在創客教學中，學生根據自己作品的不同，遇到的問題也各不一樣。為此，我們開發研制我們創客夢工廠的學習網站，給學生搭建靈活的學習環境，鼓勵學生根據需要，自主選擇學習網站上老師的微課、學習資料。如有的作品需要用到單片機編程，先讓學生在學習網站上自主學習相應的教材，根據需要去自學和摸索，再對她不清楚的問題進行講解，最后對她的編程進行提問，在提問中引導她進行修改。這樣不僅讓學生邊做邊學，提高了學習效率，同時也大大提高了學生自我學習能力。當他們遇到問題時，首先會想到自己先去想辦法查找答案。學生們的學習能力得到了很大的提高。

第二，指導學生合作學習。合作學習可以激發學生的創造性，有助于培養學生的合作意識和合作技能;有利于學生之間的交流和溝通，從而培養團隊精神;可以促進學生不斷反省，不斷提高。在學生合作學習過程中，教師要以激發參與合作學習的每個學生都能充分發揮自身的主觀能動性為重點，將指導、鼓勵和監督等行為貫穿于整個合作過程。教師應參與到學生當中，共同體驗，幫助學生建立一些有效的學習策略。如林同學的發明作品《便攜式冷藏快遞箱系統》，不僅在區、市、省、全國層層選拔賽中屢獲大獎，還代表國家直上世界獲得國際金獎。他制造的便攜式冷藏快遞箱比較復雜，包括半導體制冷片，安置在六個表面的磁吸式接口，長方體箱體，可拆卸式箱蓋。在老師的組織和引導下，他和同伴們一起研究、學習、探討、實驗，運用頭腦風暴來改良作品，在同學們的協作下，他完成了自己的作品。

5.培養分享交流的能力，提高問題解決的效率

分享也是創客教育中一個不可忽視的組成部分，在學生完成作品之后，要與其他同學分享創作的過程、資源與心得，這不僅能夠將知識與資源進行共享，方便其他學生在此基礎上繼續進行制作，也提高學生問題解決的效率。我們每隔一個周期，就會組織學生來分享作品，交流經驗。學生主動分享交流，是一種能力，也是最好的學習。師生、生生共同探究有待解決的問題，相互補充各自的思考，平等分享學習的成果。培養學生分享交流的能力，提高學生問題解決的效率。在學生交流時，我們鼓勵學生大膽說、仔細聽，互相提問并能吸收對方觀點中的正確因素加為己用，使思維得到完善，這樣經常性的訓練使學生逐步提高傾聽、表達與交流的能力，才會有學生創新的表現。如羅同學她想制作一個中醫開好藥后可以直接分藥、煲藥，最終直接打包給患者的產品。但此產品的研制這個成本太高，并不適合她現在研制。一開始老師和家長都對她進行勸說，但該生非常固執一定要進行研制，現在經過與同學們的分享與交流，她也認識到現在研制的條件還不成熟。

6.培養學生批判性反思，提升問題解決的能力

培養學生批判反思的能力不是一蹴而就的，需要老師在創客教學中對學生進行潛移默化地滲透，培養學生精益求精、尚工重器的“工匠精神”，對自己的產品精雕細琢、孜孜不倦，反復改進產品，追求卓越的創新精神，體現的是嚴肅、嚴密、嚴謹，專心、細心……的自我要求和自覺追求。如王同學的作品，經過她不斷的更新換代，現已經是第三代產品，如今她的產品已經可以教寵物彈琴。

五、研究的主要成效

學生在創客學習過程當中，通過自己和同伴們的協同合作，分享交流，獲得成功體驗，從而循序漸進，不斷深入探究問題，最終在積極的體驗中不斷提高自身的問題解決能力。

學生們通過問題解決能力的提升，發明創造出了一件件優秀的作品，在歷屆省、市、區青少年創新比賽中獲得佳績。如在美國匹茲堡INPEX?國際發明貿易展暨第十屆世界創意節的活動中，林同學的發明作品《便攜式冷藏快遞箱系統》獲得國際金獎。王同學的作品《一種樂器教學琴鍵指示》榮獲廣東省教育廳頒發的“廣東省青少年科技創新大賽”一等獎。王同學發明的《基于小功率多點式防擾民廣場舞音響系統》和魯同學發明的《墻面智能打磨機器人》分別榮獲廣東省青少年科技創新大賽中榮獲廣東省教育廳頒發的二等獎、深圳市青少年科技創新大賽一等獎。何同學發明的《一種汽車開門提醒裝置》 “深圳市學生創客節”中榮獲特等獎。蔡同學發明的《一種USB充電器》獲寶安區青少年科技創新大賽一等獎。馬同學發明的《一種太陽能無線搶答器》獲寶安區青少年科技發明一等獎。除比賽獲獎外，我校學生已獲得國家專利30多個，有些專利項目正在和廠家洽談生產。

六、存在問題與今后方向

1.存在問題

我們的創客學習網站的學習資源還需要繼續完善。學習網站現只能對學生提供了學習資源，但對學生協同合作、分享交流的學習過程還不能進行及時、科學地評價。這也是我們下一階段要繼續研究的方向。

2.今后方向

今后我們將進一步開展系列研討和交流活動，拓寬和深化“高中生創新實踐能力的培養與提升”的研究，積極探討提高學生能力的方法，并將研究對象從我校創客夢工廠的學生，延伸至我校所有學生。積極推動我校創客教育與學校學科教學深度融合，提升我校創客教育的質量與成效。

參考文獻：

[1]趙萱.培養學生問題解決能力的方法探究[J].現代中小學教育，2011（08）.

[2]王佑鎂，王曉靜，包雪.成為自造者：眾創時代的創客素養及其發展[J].中國電化教育，2017（04）.