基于綜合學習設計的創客課程實踐研究

摘要：創客課程是跨學科創新力培養的新途徑。當前，我國創客課程存在目標功利化、實施形式化、缺少適配評價方式等現實問題。因此，研究基于綜合學習設計理論，融合斯坦福設計思維，從學習設計、相關知能、支持程序、專項操練與課程評價五個方面，以“基于Arduino的智能加濕器”為例，設計實施了面向初中一年級的創客課程，以期為中小學教師課堂教學給予參考。

關鍵詞：綜合學習設計;創客課程;設計思維;Arduino

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）10-0145-03

1 問題提出

創客教育是以培養學習者特別是青少年學習者的創客素養為導向的教育模式[1]。《2018年教育信息化和網絡安全工作要點》提出“探索信息技術在眾創空間、跨學科學習、創客教育等教育教學新模式中的應用，逐步形成創新課程體系[2]。”但就現狀來看，創客課程的開發和實施仍存在諸多問題。

1.1 課程結果導向，目標功利化

目前許多學校在創客課程的實施過程中過于注重“成果”，忽視了學生制作和創造能力的過程性發展，片面追求技術的新穎而缺乏過程的引導，將創客課程等同于“小發明、小制作”，并致力于用“發明成果”參加創客比賽的獲獎，從而導致課程目標功利化，背離了創客教育的初衷。

1.2 課程模式不完善，課程實施形式化

當前的中小學創客課程實施情況仍舊不甚理想，原因大致有兩項：其一是創客課程在中小學的開展需要依賴基礎學科，而其中大部分是由通用技術教師和信息技術教師兼任，教師本身缺乏創客課程教學經驗。其二教學模式的指導也僅停留在研究層面上，極少涉及教師在課堂中課程具體實施細節。

1.3 創客課程缺乏有效的評價體系

創客課程的教學評價往往是以學生的成果、作品作為評判標準，或以在創客比賽、科技競賽中取得的獎勵來評判學校創客課程開展情況，缺乏行之有效的課程評價體系。

2 Arduino的智能加濕器開發課例分析

針對創客課程開發中普遍存在的問題，結合近年來創客課程開發的理論研究與實踐經驗，融合綜合學習設計理論和斯坦福設計思維設計了 “基于Arduino的智能加濕器開發”課例，以期為中小學創客課程的建設提供參考和借鑒。

2.1 學習任務

2.1.1 設計學習任務

“設計學習任務”是綜合學習設計的核心步驟，在正式進入綜合學習后第一步就是讓學生們明白要做的有意義任務，使其變成連接其他要素的主干[3]。

恩伯爾教授推崇選擇現實中的任務作為基礎（利于學生形成綜合能力） ，因此設置場景：“在干燥的季節，尤其是北方，為了改善室內的干燥環境，許多家庭臥室內的加濕器便成為常用電器。傳統的加濕器大多是手動開關或是定時開關控制，若長時間使用造成空氣濕度過高人會感到胸悶、呼吸困難，所以保持適當的濕度就顯得十分重要。我們可以通過濕度傳感器獲取環境濕度，微控制器根據設定參數與環境濕度進行對比控制繼電器的開合，進行這樣的改造就能使加濕器維持我們想要的濕度”。選擇智能家居系統中的“智能加濕器的制作”，結合“綜合學習設計理論”和“設計思維”設計的學習任務模塊如表1所示：

2.1.2 技能分解與目標

在“十步驟”中的第二步為“開發評估工具”，即評估學生外顯學業表現的方法。簡化流程為“技能分解”“制定學業目標”和“開發評估工具”，主要為技能分解與學業目標制定[4]。以“設計并制作智能加濕器” 綜合學習任務為例進行分解以明確各級技能層級，得到的技能層級如圖1所示：

創生性組成技能對應的學業目標涉及基于圖示的問題解決與推理，不需要熟練的再生性組成技能對應的學業目標涉及應用規則和程序，需要熟練的再生性組成技能對應的學業目標涉及能否熟練運用常規套路。將“設計并制作智能加濕器”分解的組成技能進行分類后如表2所示：

2.1.3 排序學習任務

以“設計并制作智能加濕器”為例，利用“順向鏈接”的方式進行學習任務排序，技能群組如圖2所示：

前文已經完成了復雜技能的分解，根據基礎課程基礎知識和設計思維模型的五個步驟將子技能分成了技能群組。S代表“設計與制作智能加濕器”的基礎學科知識，E代表同理心（empathize） ，D代表問題定義（define） ，I代表創意構思（ideate） ，P代表原型實現（prototype） ，T代表實際測試（test） [5]。技能群組內是從左到右鏈接的關系，群組間整體的順序為S-E-D-I-P-T，每一階段都需要以之前的階段為基礎。S作為基礎知識會穿插在第一到第四課用來提供最底層的技能支持，大方向上根據S-SE-SED-SEDI-SEDIP-SEDIPT “滾雪球”的過程順利完成經過測試的產品。同時在實際教學的過程中鑒于每個學生的接受度都不同，會存在設計與原型的迭代，教師鼓勵學生不斷試錯、迭代[6]。

在學習任務組件的局部排序原則遵循“從易到難，從扶到放”，即在系列學習任務中先給學生支持性較強的學習任務，后逐步撤除腳手架。以“智能家居功能設計”為例，任務層級排序如表3所示。

2.2 相關知能

第二個要素即相關知能，是連接學習任務與技能的橋梁，主要涉及認知策略（縮寫為SAPs） 和心理模式，有助于學生完成學習任務中的創生性內容。

在“技能分解與目標”時已將組成技能進行分類，其中創生性組成技能需要在適當的時候呈現相關知能來輔助。本課程最核心的系統化問題解決方法（SAPs） 是設計思維中的d.school模型，心理模式使用概念模式。以“設計并制作智能加濕器”復雜創生性技能為例，SAPs如圖3所示：

“設計并制作智能加濕器”的SAPs告訴了學生如何有效地進行整個產品的設計與制作，規定了逐步完成目標的各個步驟。在相關模塊課程開始的時候就告知學生要完成的學習任務“設計和制作智能加濕器”，并呈現相關知能（這里是以d.school模型為基礎的SAPs） ，以幫助學生從學習任務中得知要真正掌握什么技能。

2.3 支持程序設計

支持程序有助于學生完成學習任務中的再生性內容。“設計支持程序”中提供支持程序主要包括“即時呈現支持程序”“應用示例和示例”和“進行矯正錯誤的反饋”[7]。隨著虛擬現實技術的發展，利用AR和VR來輔助教學及時呈現支持程序是理想方式之一，但在目前的中小學課堂尚未普及。因此，在“制作智能加濕器”的過程中，當學生需要使用電焊、溶膠等連接電路或加濕器外殼，支持程序形式可以是操作視頻、電路線連接說明和教師指導，并逐漸由高支持性任務轉化為低支持性任務，直至撤除。

2.4 專項操練

專項操練只有在學習者需要達到高度熟練水平的再生性技能才需要進行，在智能加濕器中的“溶膠和焊接”屬于需要熟練的再生性組成技能。在安排專項任務操練的過程中，運用分割化、簡化和碎片化等局部任務排序方法來處理，將“焊接”分成“認識工具-焊點-焊線-焊元件-焊簡單電路”的順向鏈接，并設計對應的支持程序，比如視頻或動畫演示等。

2.5 課程評價

創客課程的最終階段為課程評價。創客課程評價注重過程性原則、全面性原則和多元化原則，主要有五個維度維度：概念理解、解決問題能力和批判性思維、創造力和自我表達能力、主動性和意愿性、交際和性感投入[10]。在評價的方法上，教師可以選擇“成長記錄袋+成果展示”的方法，也可以根據學生情況參考表5制定合適的評價量表。

3 結論與展望

創客教育具有民主性、開放性、生活化的鮮明特征，能夠極大變革中小學教與學的風格，創客課程作為創客教育理念的實施載體，重視從行動和分享的過程中主動構建知識[8]。本文基于Arduino的智能加濕器開發為例探討了綜合學習設計與設計思維融合的課程應用性。結合課例分析看，一門創客課程的開發需要總目標的引和具有動態性的課程內容，課程實施過程中需要防止脫離實際和知識碎片化。此外，該創客模型是基于當前中小學課程空間和知識內容所設計，隨著新課改的不斷推進，具備全球性的創客主題和系統化的創客空間也應納入課程開發設計中去。在今后的研究工作中也將繼續探索主題創客課程在特定的創客空間中的實施模式。

參考文獻：

[1] 祝智庭，雒亮.從創客運動到創客教育：培植眾創文化[J].電化教育研究，2015，36（7）：5-13.

[2] 中華人民共和國教育部.教育部《2018年教育信息化和網絡安全工作要點》[Z]. 2018-02-11.

[3] 王偉，張鑫，鐘永江.EDIPT設計思維模型在Scratch教學中的應用探索[J].中小學電教，2020（5）：16-18.

[4] 蔡彬彬.基于Design Thinking模型的高校創新類課程教學探索[J].無錫商業職業技術學院學報，2020，20（1）：106-108.

[5] 左勤勇，陳欣.設計思維導向下高中生物學教學的實踐[J].生物學教學，2020，45（2）：15-16.

[6] 丁飛.運用設計思維重構信息技術課堂教學——以“信息技術的力量”一課為例[J].實驗教學與儀器，2019，36（12）：44-46.

[7] Ak?ay?r M，Ak?ay?r G.Advantages and challenges associated with augmented reality for education：a systematic review of the literature[J].Educational Research Review，2017，20：1-11.

[8] 閔蘭斌，郭夢夢.基于核心素養的STEAM教育：特征與實踐要點[J].教育與教學研究，2020，34（10）：34-47.

【通聯編輯：王力】

收稿日期：2021-06-10

作者簡介：李一航（1998—） ，女，河北秦皇島人，研究生在讀，主要研究方向為智能教育。