基于創客教育的師范生信息技術學科核心素養的培養研究

莫志慧 張仕蘭

[摘? ? ? ? ? ?要]? 教育信息化2.0的到來，人們的生活、學習方式發生了巨大變化，時代對師范生也提出了新的要求，師范生應該與時俱進。緊扣當下創客教育，深化對師范生信息技術學科核心素養的培養研究，提出培養的教學策略并開展教學實施，對學生作品分析師范生學科核心素養的達成效果，驗證教學策略的有效性，深化課程改革才能培養新時代的創新人才。

[關? ? 鍵? ?詞]? 創客教育;核心素養;師范生

[中圖分類號]? G645? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）11-0126-03

一、《中國學生發展核心素養》的頒布給教育提出了新目標

2016年9月，《中國學生發展核心素養總體框架》發布，框架包括了三個方面、六大素養。不僅要求學生對文化基礎知識的掌握，還要關注學生的社會責任和自主學習。學生在文化基礎中獲得一定的人文底蘊、科學精神，通過社會參與中實踐創新，樹立責任擔當，從而得到學會學習、健康生活的自主發展，最終才能成為全面發展的人。具體框架如圖1所示。

核心素養已經成為教育改革發展的基本趨勢。師范生具有“學生”與“教師”雙重身份，培養師范生的核心素養既是深化學生培養體系改革的基礎要求，又是構建高質量教師隊伍的現實選擇。在教育變革下，師范生需要具備核心素養是為了適應未來教師教學工作，培養全面發展的人。因此，本研究探索師范生學科核心素養培養的新教學，提升師范生的培養質量。

二、創客教育及內涵

“創客”的英文單詞是maker，釋義為將創意轉變為現實的人。創客教育是創客運動發展到教育領域的產物，祝智庭等認為：“創客教育以新興信息技術的融合為基礎，傳承了體驗教育、項目學習法、創新教育、DIY理念的思想。創客教育是采用信息技術手段，依托創客空間，以學生在做中學為途徑，培養學生創新意識和能力的教育。這個定義內涵包括如下內容。

（一）以新興的信息技術為手段

在創客教育活動中，應深入廣泛地運用人工智能技術、開源硬件設計與開發技術、3D打印技術、機器人技術、快速成型技術等。

（二）以學生為中心和實踐相結合的教育理念

以學生為中心，一切活動圍繞學生開展，學生是學習的中心，教師作為引導者、輔助者，這就是體驗教育。體驗教育其實就是教育家杜威提出的“做中學”教育思想。在體驗教育中，教師設計出與真實世界相關的各種活動，組織和調動學生參與，注重的不是學習結果，而是學習過程。學生完成任務并不是學習的終結，隨之而來的深度體驗、反思和改進才是體驗教育中最重要的因素。

學生實踐通過項目式教學展開。項目教學法指學生能夠在互相協作完成一個特定任務和解決問題的過程中進行學習。一個項目持續幾周乃至一學期的任務為中心，讓學生在分組協作完成任務的過程中進行學習。學生在教師引導下發現問題，以解決問題為導向開展方案設計、新知學習、實踐探索，具有創新特質的學習活動。開展項目學習時，要創設適合學生認知特征的活動情境，引導他們利用信息技術開展項目實踐、形成作品，注重對學生自主學習能力和協作探究能力的提升。

（三）創新意識與能力的培養是最終目標

創客教育的核心目標是培養學生的創新精神，培養學生具有一定的創新意識、創新思維、創新能力以及創新個性。DIY理念強調培養學生動手的能力和享受動手的成果。

（四）創客教育依托創客空間開展

創客空間是創客聚會、活動和合作的場所，是開放交流的實驗室、工作室與機械加工室。教師利用創客空間進行教學，學生在創客空間完成創意的設計、創作、交流和學習。創客空間結構包含材料加工與手工制造、設計與3D打印、開元硬件設計與開發。

材料加工與手工制造是為了基礎的手工實踐操作技能培養、手工項目實施，手工工具包括：螺絲批、扳手、錘、銼、鋸、鉗等;電氣化工具包括：電鉆、角磨機、切割機、鋸床等。

設計與3D打印是為了信息與制作技術實踐操作技能培養、3D打印快速成型項目實施，3D打印硬件：計算機圖形工作站;軟件：操作系統、建模軟件、切片軟件等。

開元硬件設計與開發是為了智能硬件原型制造技能培養、基于開源硬件的項目實施，硬件：開發平臺（Arduino、Beagleboard、樹莓派、pc Duino、Edison、紅棗派等）積木（Ardu Block、Scratch、Little Bits等）;軟件：開發套件（Arduion IDE、Python、Java等）。

綜合來看，創客教育強調了體驗教育中的深度參與，在項目學習中實踐學習，以一個特定的學習任務為中心，小組協作探究完成，培養學生的問題解決能力和實踐能力。創客教育以培養學生的創新意識、創新思維以及創新能力為目標。包含體驗教育、項目教學法、創新教育的共性：以學生為中心，強調并培養學生的自主學習能力。DIY理念融合培養學生的動手創建、精益求精、尚工重器的“工匠精神”。創客教育更加依賴于科技，新興信息技術具有較大的促進作用。

三、創客教育依托信息技術課程開展

創客教育在中小學幾乎都是依托信息技術課程進行開展的，能夠具有獨立創客空間的都是示范性試點學校，每個學校對其重視程度有所不同。在信息技術課程中，《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》提出信息技術學科核心素養包含信息意識、計算思維、數字化學習與創新和信息社會責任。想要培養學生的學科核心素養，同時作為“學生”和“準教師”的師范生，自身必須先具備信息技術學科核心素養。

四、創客教育中師范生信息技術學科核心素養的培養策略

在創客教育理念下，以信息技術學科核心素養培養為目標導向，以項目學習、創新教育、體驗學習教育、DIY理念為指導，以師范生學科核心素養為依據，建構師范生信息技術學科核心素養培養教學策略，如圖2所示。

學科核心素養的基礎性素養包括信息意識和計算思維，通過體驗學習讓學生深度參與實踐學習、自主學習，從而培養學生對信息的敏感度和對信息價值的判斷力。通過對編程語言的學習，編程軟件的應用，硬件的組接、使用等來培養學生的計算思維。同時利用信息技術進行數字化學習，使用教學軟件、教學平臺等，對數字化工具的應用、創新來培養學生數字化學習與創新素養。在創新教育下培養學生的創新意識、創新思維和創新能力，通過項目學習讓學生以項目為中心進行團隊合作，用技術和創意設計社會需要的產品，并進行制作完成作品，作品交流通過模擬商業路演形式將設計意圖、思路、創意等進行交流分享，用技術改善生活、服務社會，創造技術的社會價值，學生信息社會責任素養具有社會性。通過各部分素養的層層遞進、互為聯系、共同發展，信息技術學科核心素養得到真正提升。

五、創客教育的師范生信息技術學科核心素養培養效果分析

通過開展教學實施檢驗教學策略的有效性，對創客教育下師范生信息技術學科核心素養培養的效果分析，采用了學生作品分析，具體通過兩個學生作品分析學生學科核心素養的達成。

（一）作品分析

作品1：智能康復助手——小H

1.創意來源

全世界人口老齡化越來越嚴重，而中國的阿爾茨海默病（俗稱“老年癡呆”）的患者人數遠遠超過其他國家，位居世界首位。年輕人工作繁忙，不能時刻照顧家里患有阿爾茨海默病的老人，因此為了關愛患者，給予他們陪伴并帶來康復的希望，進行更好的康復治療，設計開發一款智能康復治療助手。主要針對輕度及部分中度患者。

2.主要功能

功能一：定時發出語音提醒（提醒吃藥、提醒回家），定時播報康復小知識、娛樂音樂播放。

功能二：手機小程序控制掌控板能夠遠程監測，進行數據反饋（如加班時在手機端輸入“爸爸我正在加班，晚點才能回家”，患者端顯示屏能顯示文字或者發出語音提醒）。

功能三：擺放在家時，通過遙控器控制開燈、播放音樂、取藥等。

3.實現技術

人工智能技術：包含語音識別、語音合成。

3D打印技術：3D切割和3D打印。

4.使用材料、工具

木板（搭建模型）、卡紙（裝飾外觀）泡沫、布袋、繩子、雙面膠、透明膠、3D切割機、電容膠、尺子、剪刀等。

5.外觀及寓意

收音機的外形。因為很多老人外出或跳廣場舞都會隨身攜帶收音機，它就像老人的隨身物品，因此收音機的外形不會覺得突兀。

6.創意與特色

（1）美觀、方便攜帶，有四種攜帶方式（栓、背、斜跨、提）。

（2）智能實用，能夠陪伴老人、提醒老人，幫助老人解決很多麻煩。

（3）智能提醒吃藥，并且能播報醫學小知識，監測老人身體狀況并提醒，幫助老人進行康復治療。

（4）通過手機微信小程序進行遠程監測、控制，便于掌握患者情況。

（5）遙控器一鍵掌控全部功能，方便快捷。

7.前景展望

（1）GPS功能，定位患者位置，便于尋找。

（2）攝像頭的使用，外出可以隨時跟家人視頻，以便家人了解患者周圍的情況。

（3）除了老年癡呆患者，今后針對更多病患、更多人群，做針對性的康復治療。

（4）大數據分析病人好轉狀態，并且能夠相應診斷并隨時反饋病人情況。

（5）與小H聊天。

作品2：智能導盲手杖

1.設計初衷

當我們身處光明，感受世界的五彩繽紛，卻有一群人，因為種種原因，不得不身處于黑暗之中，那就是盲人。我們不應該對他們置之不理、漠視甚至歧視，雖不能改變他們的人生，但可以改變他們的生活，給他們帶來便利。為了更加方便視力障礙者的日常生活起居，我們將手杖進行了改造，通過一些智能程序增加手杖的功能，更好地服務使用者。

2.主要功能

（1）當觀測前方有障礙物時，并發出語音提醒。

（2）當使用者遇到危險或感到身體不適時，能發出警報進行求救或者撥打電話通知家人等。

（3）當使用者感覺周圍環境氣溫過高時，可以使用風扇進行降溫。

（4）當使用者處于光線較暗的場所時，自動發出亮光，提醒他人使用者的位置，避免誤傷。

（5）當使用者覺得無聊時，還可以使用MP3欣賞音樂，陶冶情操。

3.待實現功能

（1）當使用者遇到紅綠燈時，能發出相應的語音提醒通過。

（2）當天氣變化時，根據當天溫度提醒使用者應穿戴合適的衣物。

（3）實時感應時間，并根據個人設置發出提醒。

4.特色與創意

（1）材質：舊木板、廢塑料袋、廢紙（提倡環保，愛護環境）。

（2）造型：類似麥克風的外形（鼓勵盲人群眾多開口交流），紅色愛心（表明對盲人群眾的關愛與關心）。

（3）宗旨：全方位考慮使用者的使用體驗和自身安全。

（4）產品前景：結合全球衛星定位系統用以開發盲人導航功能，結合實際路況為使用者挑選最合適、最快捷的路線;結合人工智能系統，實時監測使用者的身體情況，開發快捷撥打求救電話功能，以備不時之需。

這兩個作品都是采用盛思公司的掌控版及全套配件，采用mPythonX進行編程實現。這兩個作品在某市舉行的創客馬拉松比賽中均取得了較好的名次，比賽的評價標準從思想性、規范性（15分）、創新性（25分）、藝術性（15分）、技術性（25分）、團隊展示與協作（20分）五個方面進行評價。

（二）從學生作品分析學生素養達成

信息意識緯度：學生能夠敏銳地發現日常生活學習中的問題，自覺主動選擇恰當的信息技術設計智能產品，全面幫助阿爾茨海默病患者、盲人解決問題，設計的功能能夠從社會弱者角度出發，給他們帶來便利和希望，用技術改善生活，提供智能便捷服務。在整個小組合作交流解決問題的過程中，愿意與團隊成員共享信息，實現信息的更大價值。這就是學生對信息的敏感度和對信息價值的判斷力，學生的信息意識得到極大提高。

計算思維緯度：在整個創作的信息活動中，編程軟件的應用、硬件的組接等過程，學生能夠采用計算機科學領域的思想方法界定問題、抽象特征、建立結構模型、合理組織數據;通過判斷、分析與綜合各種信息資源，運用合理的方法形成解決問題的方案，從而從技術上實現智能、便捷。學生的計算思維得到鍛煉和提高。

數字化學習與創新緯度：學生在創作完成作品過程中，能夠根據問題的需要，選擇數字化資源進行學習，利用數字化工具，如PPT、思維導圖、Word文檔、視頻聲音編輯軟件等創新性地展示作品。在這個過程中學生能夠認識數字化學習環境的優勢和局限性，適應數字化學習環境，養成數字化學習與創新的習慣，掌握數字化學習系統、學習資源與學習工具的操作技能，用于開展自主學習、協同工作、知識分享與創新創造。

信息社會責任緯度：通過項目式教學，讓學生制作項目作品，讓學生充分考慮社會性需要。學生在掌握了一定的信息技術后，設計制作社會需要的產品，并通過模擬路演環節展示介紹產品，并解答“各位投資者”各項質疑，思辨的過程能夠提升學生的批評性思維和獲得思辨能力，在現實空間和虛擬空間中遵守公共規范。對于信息技術創新所產生的新觀念和新事物，具有積極學習的態度、理性判斷和負責行動的能力。思考信息技術為人類社會帶來的機遇和挑戰，履行個人在信息社會中的責任和義務，幫助學生成長為有效的技術使用者、創新的技術設計者和理性的技術反思者。

六、結語

通過學生作品分析看出師范生信息技術學科素養得到顯著提高，因此，說明教學策略的有效性。作為師范生，自身獲得學科核心素養的前提下，還能夠培養未來學生的學科核心素養，本研究的教學策略也給師范生借鑒和引導，使師范生在未來教學中培養學生的核心素養。

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編輯 魯翠紅