智能技術驅動創客教育創新發展

鄧玉婷 江蘇師范大學智慧教育學院

趙齊(通訊作者) 新疆烏魯木齊市第一中學

●引言

隨著5G通信技術、擴展現實、人工智能、物聯網、區塊鏈等新型技術的發展，以智能化為基礎、以彼此賦能為標志的智能技術生態逐步形成。[1]智能技術生態為創客教育實施所需的教學資源、教學環境、教學活動和教學評價等提供了重要支持，為解決學校硬件不足、師資匱乏等問題提供了解決方案。因此，將智能技術生態融入創客教育，必將有助于提高學生的問題解決能力、團隊協作能力和創新創造能力。

●創客教育的內涵、理論基礎及實施條件

1.創客教育的基本內涵

“創客”來源于英文“Maker”，中文譯為“制造者”，現被認為是將自己的想法通過動手操作變成實體，敢于創新的一群人。[2]祝智庭[3]認為創客教育是以信息技術支持為基礎，融入體驗教育、創新教育、項目教學法以及DIY理念等成熟的教育理念中的一些元素，通過提出問題并解決問題培養學生能力的教育過程。鄭燕林[4]認為創客教育是指向培養學生基于批判性思維與復雜問題解決的創新思維與創造能力的學習，是基于創造的學習。張茂聰[5]認為創客教育是陶行知先生“面向生活、手腦并用”的教育理念的時代體現。黃蓉懷[6]認為創客教育具有促進知識學習、實踐能力和創造力培養的潛在可能性。綜上所述可知，創客教育主要以杜威的“做中學”理論為指導，強調動手操作與實踐；以培養創新意識、創新思維創新能力為核心目標；融合貫通各學科教育內容，聯結社會家庭等教育形式；具有綜合性、復合型和跨學科等特點。

2.創客教育的理論基礎

（1）做中學理論

創客教育以培養學生的團隊協作能力、實踐能力和創新創造能力為目標，以期彌補當前教育對學生創新能力培養不足的弊端。創客教育堅持杜威等提倡的“學中做，做中學”理念，以真實情境的創客項目培養學生的創新實踐能力。創客教育強調“做”的重要性，關注體驗在學習過程中的關鍵作用，也強調從經驗中學、從活動中學，強調學習與生活的相關性，也強調學生要以興趣為出發點去學習。

（2）項目學習法教育理念

項目學習法主要思想是讓學生在與現實生活相關的、有實際意義的項目情境中，以小組為單位，綜合運用多類型數字化技術、工具和教學資源，解決面向現實的復雜問題，最終完成項目，達到學習即實踐的目標。

（3）DIY教育理念

DIY（Do It Yourself）教育理念起源于19世紀60年代，主要指不需要依靠專業人士幫助，自主利用工具和材料進行設計與實現，強調學生親身體驗、接受挑戰、解決問題，最后獲得成就感。DIY教育理念下產出的作品沒有統一要求，追求的是高層次、高品質、獨一無二，其也強調一種理念的傳承、方法和方式的創新。[7]

3.創客教育的實施條件

（1）需要設計跨學科的項目主題

創客教育以主題（項目）為核心，突破單一學科的知識界限，聚焦于解決實際問題，通過跨學科整合促進學生在實踐中的知識探究、問題解決和創新。[8]現實生活中的問題往往是跨學科的、復雜的，而傳統課程多以學科為中心，分科呈現，與實際問題所需多學科知識聯合使用現實不符。創客教育以學生為中心，采用多元化的學習形式，如項目制、研究式學習等，其教學內容主要以綜合課程的形式呈現，融合了自然科學學科內容，也包含文科、藝術等學科的內容，讓學生通過多學科內容的聯合使用，提高真實問題的解決能力。

（2）需要構建適切性的創客空間

創客空間的建設不僅是創客教育實施的重要前提和保障，同時也是學生創新能力和綜合素質提高的關鍵環節。創客空間中要配備各種先進的工具和設備，還要提供豐富的學習資源和創新活動。在創客空間中，學生可以通過參與機器人、3D打印、無人機等創客活動，鍛煉自己的動手能力和實踐能力，同時也可以通過交流和合作，分享經驗和創意，促進創新和創造力的發揮。此外，創客空間還可以作為學生進行自主探究和研究的場所，激發學生的好奇心和探究精神，培養學生的獨立思考和解決問題的能力。因此，創客空間的建設不僅能夠支持學校開設創客相關課程，還能夠為學生提供一個全方位、多元化的學習、實踐和交流環境，培養學生的創新能力和綜合素質，促進學生的個性化發展和成長。

（3）需要提供可供反思的學習支持

為了幫助學生實現高階思維發展，創客教育需要提供一個有助于懷疑、探索、批判和改進的學習環境，同時也需要為學生提供可供反思的學習支持。[9]首先，學生主體或群體的自發反思很重要。創客教育需要培養學生或群體的反思意識、反思能力和反思素養，幫助他們意識到學習的重要性，反思自己的學習過程和學習成果，從而更好地發現自己的不足之處，不斷改進和提高自己的學習成效和能力。其次，創客教育需要為學生創建智能反思學伴、反思環境以及持續反思機制。智能反思學伴可以是學習輔助工具或者人工智能系統，能夠幫助學生對自己的學習過程和成果進行反思，提供針對性的反饋和建議。反思環境可以是一個開放、自由的交流平臺，讓學生可以自由交流、分享經驗、解決問題，促進學生之間的互動和合作，提高學生的學習效果和成就感。持續反思機制可以是定期的反思活動或者反思課程，讓學生可以定期地對自己的學習過程和成果進行反思，發現問題并及時改進和提高。因此，創客教育需要提供可供反思的學習支持，幫助學生實現從“識記”“領會”走向“運用”“分析”“綜合”“評價”，實現個體的高階思維發展。

●智能技術賦能創客教育的可行性

1.智能技術基本內涵及特征

隨著人工智能、大數據、5G等新一代信息技術的迅猛發展，技術生態也在不斷地演進和發展，成員之間相互融合、彼此賦能，逐步形成智能技術生態。在智能技術生態中，各個成員都發揮著不同的作用，為整個生態系統的運行貢獻著不同的能量。智能技術與教育的結合推動了虛實融合、分布式教與學形態的多元化，推動了數字化教育環境、數據與資源開放度的不斷提升。這些趨勢進一步推動了教育系統向智能化方向發展，促進了學生個性化發展和教師教學水平的提高。

2.智能技術促進創客教育發展的潛在效用

（1）創設復雜問題解決情境

在創客教育中，智能技術可以為學生提供真實的問題情境，使學生在學校課堂內就能置身于真實問題解決的情境中，并借助智能技術探索復雜問題的解決方案。智能技術生態中的虛實等體、信息同步、交互聚斂等功能，能夠為創客教育中的問題解決提供良好的技術支持。通過智能技術的支持，學生可以更加深入地探索問題的本質，從而培養創新思維和解決問題的能力，提高學習效果和學習體驗。

（2）提供可反思的評價機制

創客教育強調學生在學習過程中的分析、評價和創造能力，在人工智能、大數據、機器學習以及5G通信等新一代信息技術的支持下，學生能夠更加高效地根據自己的靈感、設想和實體運行狀態進行問題解決方案的設計以及產出作品的操作、測驗和改進。智能技術可以通過數據分析和挖掘，對學生的學習過程和成果進行量化評價，并通過模擬實驗和仿真實驗，對學生的實踐能力、團隊協作能力、創新能力等進行評價，為學生提供可反思的評價機制。同時它也能夠為學生提供自主評價的機制，讓學生通過在線評價系統對自己的學習過程和成果進行評價和反思，從而提高其自主學習和自我反思的能力。

●智能技術賦能創客教育高質量開展

1.智能技術賦能創客教育教學活動開展

（1）助力多學科融合項目主題設計

創客教育是培養學生多學科綜合應用能力的重要載體，因此，在設計創客教育的項目時需要選取融合多學科知識的主題。當前，創客教師多由信息技術、物理、綜合實踐等教師來承擔，由于專業學習背景單一，教師僅依靠自己現有的知識儲備難以設計出結構良好且包含多學科內容的項目主題任務。而以ChatGPT為代表的新興智能技術能夠基于海量的網絡素材庫抽取、組合、優化并最終生成可供創客教師選擇的項目主題，可有效彌補當前創客教育授課教師自身的短板。

（2）助力主題任務解決方案探索

備課是教師開展教育教學活動前的必要步驟，是對既定培養目標的梳理，也是對教學活動流程及可能出現問題的解決方案的預設，其充分程度將在一定程度上影響教學效果。創客教育的開展主要依托主題項目開展，針對同一主題項目，不同的視角將有不同的問題解決思路，因此，教師在備課過程中需要多角度、全面地預設與梳理項目實施和解決的方案，借助智能技術對主題項目任務進行解決方案的生成，彌補可能出現的問題。

（3）助力多彩教學活動設計

學習活動設計與學生學習積極性有著密切的關系，當前一線教師對教學活動的設計通常受到個人習慣和偏好的影響，而基于智能技術的教學活動自動化設計工具能夠基于既定教學目標從強大的資源庫中篩選與之匹配的活動類型，實現教學活動的快速有效設計。

2.智能技術賦能創客教育多維空間建設

（1）助力混合式學習空間建設

教育改革的不斷推進，需要適應時代需求與教育改革，以更好地滿足學生的需求，提高教育質量。創客空間不應只是物理空間，更應該是虛擬空間與在線空間。在線創客空間為師生提供網絡化、數字化、智能化的云學習環境。在線空間主要包括創客學習資源社區、創新作品展示社區、創業案例示范社區、創客交流社區等，在線創客教育能夠拓寬創客教育實現路徑。

（2）助力虛實融合學習空間建設

虛擬實驗技術可以為學生提供安全、實用、高效的實驗環境，使學生能夠充分體驗實驗步驟、觀察實驗現象、分析實驗數據、探究實驗規律等，從而提高學生的實驗技能和實驗思維能力。同時，虛擬實驗技術還可以實現數據的獲取、分析和共享，為學生提供更加便捷、高效的實驗學習環境。此外，虛擬實驗技術還可以實現異地協作，使學生能夠方便地進行團隊合作，共同完成實驗任務。

（3）助力“低邊界”的交流空間建設

云端存儲與分享、移動智能軟件、可視化協作軟件、即時交流等工具應用智能技術下的空間互動媒介打破空間、人脈、組織的束縛，可以更加便捷地利用網絡資源進行創客教育活動。在將創客課程共享于云端后，學生可以通過網絡瀏覽創客課程，同時也可以用即時交流工具和創客教師進行實時交流和互動。

3.智能技術賦能創客教育教學效果評價

（1）助力學生多維度數據采集

創客教育的評價把學生的創意、在課堂的活動、實踐性教學的環節及比賽活動中的表現作為課程考核的重要依據，兼顧學生創作的過程和作品的展示。智能技術的數據采集能力遠勝于人力，教師可依據教學目標預設數據采集指標，使用以智能技術為核心的設備采集數據，以解放“體力”勞動，更好地發揮“智力”價值。

（2）助力基于多維度數據的學生深度評價

數據分析與挖掘為教育數據的深度分析提供了技術支撐，能夠幫助教師發現學生學習過程中不易發現的隱形信息。基于智能技術的學生數據分析可以對創客教育中影響學生學習效果的因子關系進行分析，可以彌補教師由自身數據素養欠缺而導致的對學生評價不夠深入的問題。結合智能技術的創客教育評價方式能夠助力學生在學習過程中的學習投入評測、創新能力評測、表達能力評測和實踐能力評測。

●結語

在基于智能技術的創客教學模式下，學生將成為學習的主體，通過各種網絡教學平臺和云教學資源，自主學習和探究，并參與到各種創新實踐中。同時，基于智能技術的創客教學模式也將為學生提供更加豐富多彩的教學資源和學習體驗，讓學生更加深入地了解各種知識和技能，從而更好地適應未來社會的發展需求。此外，基于智能技術的創客教學模式還將實現學校校內實訓室的遠程控制，使學生可以在任何地方進行實訓設備的控制和運行，真正實現現場實踐教學。