初中創客教育校本課程的開發與實施

劉慧彥

創客教育是近年來才興起的一種新的教育理念，是希望鼓勵學生利用開源硬件與他人協作，在創造中主動學習，將自己的創意想法，通過動手實踐的形式變為現實作品，并愿意將作品的制作過程、創意來源等進行分享。在初中生中引入創客教育，因為學生的年齡特點，因興趣而學，因課程設計合理有趣想繼續學，通過主動學習最終產生創意，又通過分享，學生可以體驗造物的快樂，同時創新思維訓練、協作能力以及分享意識等能力也在過程中得到培養。初中信息技術教學中開展創客教育逐漸成為明顯的趨勢。本文研究分析了目前初中創客教育的問題，提出了開發初中創客教育校本課程的思路。本文以米思奇課程為例，闡述了初中創客校本課程的理論基礎、教學思路、學情分析、課程活動項目設計、教學反思，從而為創客教育校本課程的開發提供有益的借鑒。

一、初中創客教育存在的問題分析

學校在開設創客教育課程時常常以培訓能夠參加機器人競賽的專業人才為目的，以競賽是否獲獎為評價學生的重要標準甚至唯一標準，使得學生的學習動機存在嚴重的功利性。同樣地，教師的教學也容易急功近利。

由于廠商是推動創客機器人教育和機器人競賽的一股重要力量，在參與競賽時往往要求必須使用某廠商開發的機器人組件。一方面，廠商之間的商業競爭使得機器人教育的成本頗高，另一方面，競爭也導致了不同產品之間兼容性低，影響學生對知識的遷移和應用。

許多針對中小學生創客教育設計的機器人為了避免學生在焊接器件時的危險，會將基本的元器件提前進行封裝；為了降低上手難度，許多廠商選擇在產品中提供編寫好的能完成各種任務的程序，或者提供完整程序代碼的下載渠道。這樣的機器人對學生來講只不過是高科技玩具，學生在按照說明書組裝并直接照搬教材程序進行控制的時候，并沒有對編程邏輯或是電路連接產生學習，更不用說提高創新能力了。廠商和教師在避免學生的種種失敗可能的同時，也剝奪了學生的學習機會。

創客教育中的創新活動單一。現在硬件已經成為開展創客活動的基本條件，目前初中創客教育除了參加機器人競賽外，3D打印機成了標準配置，創客教育成了3D打印培訓，從網絡上拷貝成型的3D打印模型原封不動地拿來使用，缺少創造力的開發，違背了創客教育的初衷。

鑒于目前初中創客教育存在的問題，建立普及程度高、成本低、活動模式多的創客校本課程非常需要。《中國創客教育藍皮書》中講到，隨著校園里的創客空間建設快速推進及創客教育快速發展，很快就要進入“課程饑荒”，創客課程處處需要，到處都要課程。開發適合的創客教育校本課程迫在眉睫。淄博新元學校針對初中生信息技術基礎的差異，根據學校信息技術課程和創客活動的教學目標和教學安排開展素質教育的過程中，借助Arduino開源電子原型平臺、Mixly軟件開發了創客教育校本課程，應用于創客教育的實踐中，為開發初中創客教育的校本課程進行了有益的探索。

二、創客課程的理論基礎和技術手段

1.建造主義的理論

麻省理工學院媒體實驗室西蒙派珀特教授的建造主義理論是在皮亞杰的建構主義基礎上提出的，該理論支持建構主義的基礎觀點。知識建構是學生的主動行為，但強調創作作品的建造和學生的創意分享，以教師為核心的教學方法應該改變。教學是在師生共同參與設計與討論之中完成的，知識不是由教師直接灌輸給學生的，不能以教師灌輸、學生被動接受的方式傳輸知識，應該由學生主動建造。建造主義理論強調教師和學生一同參與設計學習，鼓勵學生在知識探索中的主動性，符合創客課程的特點，對創客教育的校本課程開發和實施有著一定的指導作用。

2.“做中學”的理論

“做中學”是美國的教育學家杜威的理論，強調讓學生在協作中實踐，用學生活動構建學習課程，通過學生的“做”組織課堂教學。創客教育課程中以“做中學”理論為指導，通過學生在“做”中的思考和“做”中得到的經驗，通過課程實施和“做”中的實際問題的解決，培養學生好的學習習慣、正確的思考路徑以及適當的學習方法。

3.米思齊（Mixly）

米思齊是由北京師范大學創客教育實驗室開發的一款圖形化編程的軟件開發環境。米思齊軟件界面分為四部分：模塊區、程序構建區、基本功能區以及提示區。

界面最左側為模塊區，這里包含了米思齊中所有能用到的程序模塊，每種類型的模塊都用不同的顏色表示，有輸入、輸出、控制、數學、文本、數組、邏輯、通信、存儲、傳感器、執行器、變量和函數。模塊區的右側是程序構建區，可以將模塊區的模塊拖曳到程序構建區，拖曳過來的模塊會在程序構建區中組合成一段有一定邏輯關系的程序塊，相當于編程軟件中寫代碼的地方。程序構建區的右下角有一個“垃圾桶”圖標，當需要刪除模塊時，只要將模塊拖曳到“垃圾桶”中即可。在“垃圾桶”圖標上方有三個圓形按鈕，能夠實現程序構建區的放大、縮小及居中。模塊區和程序構建區的下方是基本功能區，包含新建、打開、保存、另存為、編譯、上傳、控制板選擇、連接串口選擇以及串口監視器按鈕。軟件最下方是提示區，在軟件編譯、上傳過程中會顯示相應的提示信息，通過這些提示信息來解決編譯、上傳中出現的問題。

三、創客教育校本課程的開發

1.課程目標與教學思路

我國創客課程的目標是把學生培養成為擁有創新思維、創新意識、創造能力的創新人才。所以，“創新”是開發創客課程的最重要的要素。

本研究基于Arduino平臺進行設計，開發初中創客校本課程的目標是以創新為導向。不是簡單抄書本知識，而是源自生活實際建構目標強調“做中學”“創中學”，讓學生在創客過程中激發創新的興趣，提高他們的信息技術素養。通過創客課堂的學習，能夠比較熟練地使用米思奇軟件模塊指令進行創新創作，熟練掌握圖形化編程。

2.學情分析

創客教育校本課程的開發以實際學情為依據。學生已經初步掌握了編程的基本知識，如分支結構、順序結構、循環結構等，但只能通過模仿來完成任務，缺少主動創新的意識，學生信息技術基礎有一定差距，所以需要開發操作性和針對性較強的校本課程。

3.課程活動項目設計

我們認為，創客教育課程的學習應該是一種“以學生為中心”的教學，鼓勵學生在教師的引導下，通過合作學習，實現一個完整的綜合項目的教學活動。在本著創新、趣味、項目、合作、造物、分享、跨學科、數字化工具的原則下，我們設計了初階、中階、高階課程。比如基礎的《燈光的世界》、進階的《可控光的世界》、高階的《神奇的倒車雷達》等項目、一系列由淺入深的學習項目，為學生們提供了五花八門又生動有趣的活動體驗（見表1）。

4.教學反思

目前創客課程還沒有作為正式課程進入中小學課堂，國家也沒有相應的創客課程大綱和教材，因此本研究在課程目標和課程內容設計中缺乏課程大綱參照，難免存在設計上的不足。在課程設計中，由于我們Arduino套件中已有電子元器件的局限性，加之考慮到實施的可行性和安全性等因素，導致課程內容的設計也受到局限。

創客教學的理念是讓學生體驗、實施編程的過程，學生是創客教育的主體，老師在創客教育中應該讓學生體驗整個過程。反思本課程的設計過程中，因時間有限，課程中收入的學生的案例較少。

使用創客校本課程教學以來，學生學習的主動性、積極性有了很大的提高。學生通過使用米思奇編程，將信息技術課堂所學的理論知識與實際操作結合起來，達到了信息技術理論知識和操作技能的雙豐收。

創客教育做為信息技術教育的創新試點，使學生在信息技術學習上的興趣被發掘出來，使教師的課堂教學、學生的學習實踐發生了積極的變化。在萬眾創新的社會環境下，創客教育作為培養學生信息技術能力的基礎課程，需要緊跟時代潮流，徹底改變僅教授信息技術知識的傳統觀念，通過開發創客校本課程，在教學情境的設計中針對學生的基本情況，提高學生主動學習的熱情，培養學生的創造性思維方式，讓學生在“做中學”，推動學生創新意識和動手能力的不斷提升。

【本文系山東省淄博市教育科學十三五規劃課題階段性研究成果《初中學校開展創客教育的教學模式與方法研究》（課題編號：2017ZJG133）】