校本創客課程開發與應用

文/廣州市信息技術職業學校 洪 波 彭遠洋 毛敏莉

在教育改革的大背景下，教育內容得到拓展，更多教育形式蓬勃涌現，創客教育理念從中脫穎而出。創客成為符合時代要求的新型人才，在社會經濟、文化及各專業技術領域的作用日益凸顯。目前盡管很多中等職業學校已經加大硬件投入，設立創客空間，但缺少與專業相結合的創客項目以及成熟的創客課程。因此，學校有必要將創客教育引入教育體系中，以更好地實現培養全面發展的人的教育目標。

“中國學生發展核心素養”綜合表現為六大素養：人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新。核心素養注重的是“培養什么樣的人”的教育問題，既是教育科學發展的前瞻方向，也是創客教育跨學科應用的基礎與目標方向。我校校本創客課程研發組結合本校特點開發富有特色的創客課程，研究探討中職學校專業教學與創客教育的有效融合。

研發組開發了培養中職學生核心素養為導向的、內容模塊化的、項目式學習的校本創客課程。創客課程可以作為中職電子技術應用、無人機操控與維護、工業機器人技術應用、計算機技術等專業學生的專業拓展課程，也可以用于非計算機專業學生的興趣社團。其任務是培養學生的創新思維、科技認知、團隊協作、工匠精神和分享精神。

一、研究思路

第一，提出問題。在信息化時代，越來越多的簡單重復勞動崗位會被自動化甚至人工智能所取代，未來的勞動者更注重創新發展能力。創客教育正是因為其創新性，目前缺少針對性課程。

第二，構建框架。分析國內外核心素養的研究進展，總結創客教育的相關信息，構建符合中職學生特點的核心素養框架，為后續研究提供理論基礎。

第三，設計模式。通過研究創客教育的理論、目標、教師、學生、課程、實踐等內容，設計出創客課程的開發模板，提出一種新的創客課程教學模式。

第四，開發創客課程。運用創客課程開發模板，應用創客課程教學模式，指導學生進行創客實踐，開發打造創客精品課程。

二、研究結論

創客課程作為一種前瞻性的課程形式，泰勒原理推動了這一科學理論的發展。泰勒原理指出，課程由確定教育目標、選擇教育經驗、組織教育體驗、評價教育體驗四個環節構成。確定目標是其中的首要問題，是課程開發的起點。選擇教育經驗要遵循五大原則，分別是具有實踐的可能、能讓學生獲得滿足感、在學生力所能及的范圍內、多種經驗能達成同一目標、同一經驗能產生多種結果。組織教育體驗要遵循連續性、順序性、整合性三條準則。評價教育體驗可以了解課程的實際效果，幫助教師提出各種改進課程的建議，是課程開發的重要組成部分。

通過文獻研究法，在創客課程設計相關研究的基礎上提出面向核心素養的中職創客課程設計框架，該框架包含課程目標、課程評價、課程內容、課程空間和學習活動。教育目標引領著課程內容和課程評價的規劃。根據目標對學習的要求及教學的實施方法設計課程。

在指向核心素養的創客課程設計中，我們需要聯結核心素養與教學目標，探討“核心素養→內容標準→教學目標”的技術路線。根據“學習目標——評價任務——活動設計——教學方案”這一逆向設計思路，對校本課程開發有效實施作進一步探討。

課程設計大體分為三步：確定學習目標——實現預期目標——圍繞目標設計教學活動。通過將評價前置，使用評價診斷、調節、驅動教學過程。逆向設計的基本程序是：課程標準——教學目標——評價標準——教學計劃——教學內容。圖1為逆向課程設計流程。評價不是課程完成后的終結性總結，而應該是成為過程促進工具，兩者形成“教學——評價——提升——教學”螺旋式上升新的教學模式，從而不斷促進目標的達成。

圖1 逆向課程設計流程

三、校本創客課程的實施

1.創客課程的目標

本研究的創客課程框架設定創客課程的三個目標：計算思維、AI知識、創新能力。這三個目標始終圍繞提升核心素養。

2.創客課程的評價

課程評價是檢驗課程建設成效的主要手段，關注課堂層面的評價，體現在評價主體、評價方式、評價過程的多元化，尤其是學生參與評價。

為判斷教學目標落實情況，研究組探討了基于核心素養為導向的逆向設計課程評價，將評價設計先于教學設計，采用教師評價、學生自我評價、學生同伴評價的多元評價方式。規范運用評價結果，逆向設計課程評價促進學生學習的功能得到發揮，教師對學生掌握預定目標的判斷也有了依據，從而有層次有計劃地落實學科核心素養(表1、表2)。

表1

表2

3.創客課程的內容

創客課程的內容是創客教育的核心部分，與傳統學校教育中以單一科目形式呈現知識不同，創客課程融合各學科知識與3D打印、機床、激光雕刻機等創客工具，主要有以下四類：編寫程序類，以圖形化編程語言和高級編程語言的學習和應用為主，如 Arduino、App Inventor、Python 等；電子機械類，以電子元器件的使用、電子元器件與機械零件組裝為主，如電路設計、傳感器應用、機器人等；結構創意類，以原型或產品的設計與制作為主，如 3D 打印、玩具設計與制作等；藝術創作類，以文創產品設計為主，如各種手工制作、平面設計等。

本項目校本創客課程開發以跨專業聯合為手段，把校本創客課程劃分為六大模塊：三維建模、3D 打印、建構類、模塊化編程、動作分析類及Plen2。創客課程涵蓋了三維建模、3D打印、機械結構、電子電路裝調、無人機、機器人、AI、VR和智能物聯等前沿科技應用領域，在社團活動、第二課堂活動、科技節中滿足學生學習和探索的需求，并在課堂活動中融合人文歷史文化、綠色生態環保、美育等教育內容，將科技與藝術進行整合，傳遞創客文化，以促進中職學生核心素養發展為目的，培養創新思維、態度、技能和品質，注重學生創意思維能力培養中工匠精神的滲透，培養學生實踐動手能力、團隊協作能力。

4.創客課程的空間

創客課程的空間包括創客活動學習環境和設備等硬件條件。在創客空間中，學生學會運用各種技術、技能發現問題、解決問題，從而促進人際溝通、團隊合作、批判思考、操作技能等能力的提升。

5.創客課程的學習

創客教育的核心在于“創”，職業教育培養的是高素質復合型技術技能型人才，因此中職創客課程的教學模式必須結合職業教育的特點。為了更好地實施創客教學，本研究提出基于項目式學習的中職創客教學法。該教學法分為兩部分：項目學習階段和創客實踐階段。項目學習階段包括引入學習情景、模仿簡單任務、學習拓展知識、擴展任務模仿和生成創新構思五個階段，這一階段注重 AI 知識的學習和計算思維的培養；創客實踐階段包括項目交流討論、協同任務完成、成功作品分享三個步驟，這一階段以創新能力的培養為主，同時注重計算思維的強化。

(1)項目學習階段

學習情景引入是項目學習的開始，中職教育的創客學習情景模擬未來的工作崗位，讓中職生體驗職業，激發創客學習的興趣。第一階段從沙盤制作開始，通過實體制作部分讓入門階段的學生以最自然的方式動手操作，釋放學生創造的欲望，提升造型表現能力、構思創造設計能力以及三維空間想象能力。第二階段三維建模項目，通過三維軟件的虛擬特性，超越實體構建的局限性，拓展空間創造的無限可能，熟悉3Done、SolidWorks 三維設計、MAYA等三維軟件，實現各種形態的模型制作，進一步考驗三維空間創造能力。第三階段3D打印項目，通過學習3D打印機相關知識，將個人設計的三維作品創作實體化，要求學生掌握切片軟件、3D打印機的運行原理、打印機的操作技巧，邏輯思維能力、空間思維能力、數學能力在這一階段得到鍛煉。第四階段模塊化編程項目，在前面三階段的靜態模型狀態上，添加“聲、光、電”等AI互動元素，我們在沙盤上增加編程巡線小車，設計景點播報等AI功能，很好地鍛煉了學生的邏輯思維。第五階段動作分析類項目，以智能沙盤作為一個學習平臺，在了解結構、自己組裝沙盤的基礎上，學習沙盤代碼，掌握編寫與修改程序，實現巡線小車在沙盤中完成巡線自動行駛、景點自動停留播報景點任務，在這個階段的學習中，不斷調整程序中的數據，積累程序設計經驗；設計專業學生結合軟件技術與藝術修養兩方面，通過三維軟件與動作捕捉系統的結合，對角色動作進行深入分析，從中研究出任務動作中的AI原理。完成這五個步驟后，就進入下一個創客實踐階段的學習。

(2)創客實踐階段

經過前面的項目學習，部分學生能產生解決問題的創意想法，但大多數創意是需要完善的，因此學生首先需要以小組的形式交流討論，明確產品要解決的具體問題，通過頭腦風暴、發散思維來確定產品各部分的功能，選擇每部分要用到的主要技術。然后小組成員分工合作，將每個人的創作構思實現，并最終完成創客作品。在成功作品分享環節，每個小組要匯報自己的作品，分享各自在項目學習、作品制作過程中遇到的問題以及獲得的經驗，各小組以組間評價的方式相互探討作品的創新點和不足，最后由教師對每組的作品進行點評、打分和總結。在PLEN2機器人項目實施中，融入三維設計、3D打印、機械構建、AI編程控制、動作藝術化等內容，學生從三維建模設計、3D打印到親手組裝完整的PLEN機器人，再到注入軟件程序調試機器人，最后學生設計PLEN2機器人的活動情節造就靈魂，通過機器人創建路線全面提升核心素養。

四、不足與反思

1.創客空間的完善

校內創客空間建設機制并不健全，需要從軟硬件兩方面入手，在探索階段，環境創設、器材購置等物質基礎必不可少，進而提升軟實力，促進兩方面協調發展。

2.創客教育的普及

線下創客教育普及受限于班級人數，人數眾多的班級必須投入大量資金和師資配備，才能讓每位學生得到充分的關注和指導。創客教育的普及需要采用線下課堂和線上學習的結合。線下課堂采用小班規模實施小組教學，提升創客課堂教學的質量。線上學習為學生提供多元化資源和服務,網絡促進師生交流，為孵化創新想法提供便利的環境。

3.創客教育融入專業教育

本項目研究立足于將“創客課程”融入電子技術應用、無人機操控與維護、工業機器人技術應用、計算機技術等專業中，讓不同專業的中職學生都參與到創客課堂的項目中，讓學生盡情享受學習和創造的快樂。