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        搭建創(chuàng)客教育體系:從創(chuàng)客空間到創(chuàng)客項(xiàng)目

        2016-07-28 17:28:38饒敏龍西仔胡小勇
        關(guān)鍵詞:創(chuàng)客空間創(chuàng)客教育項(xiàng)目

        饒敏++龍西仔++胡小勇

        【摘 要】2015年,“創(chuàng)客”一詞引爆了全中國。創(chuàng)客運(yùn)動引發(fā)了對教育理念變革的研討。越來越多的教育者開始關(guān)注創(chuàng)客教育,并力圖把創(chuàng)客教育引入學(xué)校。創(chuàng)客教育進(jìn)學(xué)校需要創(chuàng)建健全的空間平臺、配備齊全的資源工具、構(gòu)建完整的課程組織、提供具體的創(chuàng)造項(xiàng)目。通過分析國內(nèi)外創(chuàng)客教育案例,得出搭建創(chuàng)客教育體系可以從創(chuàng)客空間、創(chuàng)客軟硬件、創(chuàng)客課程、創(chuàng)客項(xiàng)目四個層次進(jìn)行,同時這四個層次對推廣創(chuàng)客教育具有重要的意義。

        【關(guān)鍵詞】創(chuàng)客教育;體系;創(chuàng)客空間;課程;項(xiàng)目

        【中圖分類號】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

        【論文編號】1671-7384(2016)07-0060-04

        “創(chuàng)客”一詞起源于“Maker”,指的是那些基于興趣與愛好,努力把創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的一類人。2015年9月,教育部辦公廳發(fā)布的《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見(征求意見稿)》,提到“有效利用信息技術(shù)推進(jìn)‘眾創(chuàng)空間建設(shè),探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式”?!皠?chuàng)客教育”從廣義上來講,是指以培育社會大眾的創(chuàng)客精神為導(dǎo)向的教育形態(tài);從狹義上來說,是一種以培養(yǎng)學(xué)習(xí)者,特別是青少年學(xué)習(xí)者的創(chuàng)客素養(yǎng)為導(dǎo)向的教育模式[1]。

        創(chuàng)客教育是為了培養(yǎng)學(xué)習(xí)者提出、研究、解決問題的能力,它提倡學(xué)生主動探索、批判思考、動手實(shí)踐,這也是創(chuàng)客精神所在。創(chuàng)客運(yùn)動推動了教育理念的變革,越來越多的教育者開始關(guān)注到創(chuàng)客教育,并力圖把創(chuàng)客教育引入學(xué)校。我們認(rèn)為,搭建系統(tǒng)的創(chuàng)客教育體系包括四個層次:創(chuàng)客空間、創(chuàng)客軟硬件、創(chuàng)客課程和創(chuàng)客項(xiàng)目。

        創(chuàng)客空間:搭建平臺

        創(chuàng)客空間是一個向人們提供材料、工具的開放場所,它具有加工、制造、合作交流等功能。不同年齡、不同工作領(lǐng)域的創(chuàng)客在創(chuàng)客空間里共享資源、交流學(xué)習(xí)、互幫互助、共同完成創(chuàng)造。目前,創(chuàng)客空間分為三種類型:市場化的創(chuàng)客空間、公益機(jī)構(gòu)主導(dǎo)的創(chuàng)客空間、教育機(jī)構(gòu)主導(dǎo)的創(chuàng)客空間,如表1所示。

        美國Westport圖書館屬于公益機(jī)構(gòu)主導(dǎo)的創(chuàng)客空間。公眾可以在該圖書館內(nèi)查找所需資料和書籍、參觀展覽,還可以利用該創(chuàng)客空間合作交流,開展創(chuàng)客項(xiàng)目[2]。創(chuàng)客們可以使用圖書館配置的工具,比如3D打印機(jī),館中的工作人員會教授工具的使用方法,協(xié)助其使用工作完成創(chuàng)造。浙江市溫州中學(xué)DF創(chuàng)客空間則屬于教育機(jī)構(gòu)主導(dǎo)的創(chuàng)客空間。該創(chuàng)客空間既是學(xué)生的開放實(shí)驗(yàn)室,也是學(xué)生的社團(tuán)活動室[3]。DF創(chuàng)客空間僅對會員和選修Arduino相關(guān)課程的學(xué)生開放,每周、每月都會定期開展不同的創(chuàng)客活動。在創(chuàng)客空間里配備有桌面型3D打印機(jī)、小型焊臺、手持多功能電鉆等工具及材料,學(xué)生們可以在創(chuàng)客空間里交流、合作、創(chuàng)作,共同研究跨學(xué)科的綜合性項(xiàng)目,提高技術(shù)、增長知識。創(chuàng)客空間不僅僅是開放的空間及共享的資源,更多的還體現(xiàn)了一種協(xié)作、分享的創(chuàng)客精神。在學(xué)校中設(shè)置創(chuàng)客空間,為學(xué)生搭建了一個良好的創(chuàng)造平臺和溝通環(huán)境,同時也讓創(chuàng)客教育在學(xué)校當(dāng)中以創(chuàng)客空間作為立足點(diǎn)進(jìn)一步的推廣創(chuàng)客精神和創(chuàng)客思維。

        創(chuàng)客軟硬件:提供工具

        1. 開源硬件

        開源硬件是與自由及開放原始碼軟件相同方式設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)和電子硬件[4]。開源硬件設(shè)計(jì)者通常會分享詳細(xì)的硬件設(shè)計(jì)資料以及驅(qū)動開源硬件的軟件開發(fā)工具包給他人參考或?qū)W習(xí)。表2列出了常見的幾種開源硬件。

        在創(chuàng)客教育中,開源硬件是重要的創(chuàng)造工具,學(xué)習(xí)者可以利用開源硬件完成相應(yīng)的創(chuàng)客項(xiàng)目,并且從中獲得編程、設(shè)計(jì)等方面的知識;硬件的開源也成為了創(chuàng)客們珍貴的資源,他們將自己的想法和創(chuàng)意分享出來,使資源共享共生。

        2. 3D打印

        3D打印是一種以三維數(shù)字形式構(gòu)造立體物理對象的快速成型技術(shù),它的工作原理是將3D打印機(jī)與計(jì)算機(jī)連接,通過設(shè)計(jì)輔助軟件進(jìn)行數(shù)字建模,再將數(shù)字信息傳輸給打印機(jī),利用打印機(jī)中的絲狀、粉狀或是液體狀的材料以逐層堆疊的方式制作出產(chǎn)品。

        弗吉尼亞大學(xué)的格倫和他的專家團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立了一個名為“邊做邊學(xué)”的課程計(jì)劃[5],這個課程計(jì)劃在一開始給學(xué)生們講述了一個生活在非洲村落的小男孩,他利用廢棄資源和一本關(guān)于能源的書籍,制作他自己的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。學(xué)生在特定的故事情境之下,利用軟件設(shè)計(jì)風(fēng)車葉片和齒輪等零部件,然后通過3D打印機(jī)打印出他們自己的塑料風(fēng)力發(fā)電機(jī)并進(jìn)行測試。學(xué)生通過清晰的彩頁圖解了解動能、電流和傳動比等抽象的科學(xué)和工程概念,通過親自動手實(shí)踐進(jìn)一步理解如何利用以上概念。在“邊做邊學(xué)”的課程當(dāng)中,學(xué)生們不斷嘗試、不斷修改,借助3D打印機(jī)來完成他們的新方案,直至成功。除了開源硬件之外,3D打印技術(shù)也是創(chuàng)客教育的一個重要的工具資源。3D打印技術(shù)可以將使用者的創(chuàng)意變成可視化的實(shí)物,實(shí)現(xiàn)個性化的創(chuàng)造。3D打印技術(shù)幫助使用者進(jìn)一步深化所學(xué)、所思,也讓使用者從不同的角度了解事物的本身。

        3. Scratch

        Scratch是由麻省理工學(xué)院設(shè)計(jì)開發(fā)的一款針對青少年的可視化、簡易編程工具。使用者利用鼠標(biāo)拖動界面內(nèi)的模塊來實(shí)現(xiàn)簡單程序的編輯,這些模塊由構(gòu)成程序的命令和參數(shù)組成。寧波市實(shí)驗(yàn)小學(xué)實(shí)行創(chuàng)客教學(xué),該校的五年級每周增加一門綜合實(shí)踐課用于開展創(chuàng)客活動[6]。高年級的學(xué)生可以在綜合實(shí)踐課上學(xué)習(xí)相關(guān)知識,其余感興趣的低年級學(xué)生也可以在課余時間參加創(chuàng)客社團(tuán)。該校通過教授學(xué)生使用Scratch這種簡單的編程工具來讓學(xué)生制作數(shù)字作品、搭建機(jī)械傳感作品等創(chuàng)客項(xiàng)目。Scratch令原本枯燥難懂的代碼語言變成了簡單易懂的圖形化界面,學(xué)生們學(xué)起來有趣且容易上手。Scratch倡導(dǎo)的理念是想象、編程、分享,通過程序編寫表達(dá)思想和情感,學(xué)生可以借助該軟件快速掌握編程技巧,充分發(fā)揮自己的想象力,利用它來進(jìn)行作品創(chuàng)作。

        通過學(xué)習(xí)Scratch等易于上手的可視化編程軟件,能夠訓(xùn)練學(xué)生計(jì)算思維能力、鍛煉學(xué)生邏輯思維能力、激發(fā)學(xué)生成為數(shù)字時代的創(chuàng)作者。除此之外,如DFRobot、Makeblock mBot等開源機(jī)器人均可利用Scratch來進(jìn)行編程、控制。Scratch既鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)客思維,也為學(xué)生們進(jìn)行下一步創(chuàng)造打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

        創(chuàng)客課程:融合知能

        創(chuàng)客教育的目的是培養(yǎng)學(xué)生動手、創(chuàng)新、綜合運(yùn)用科學(xué)知識的能力,而能夠培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的STEAM課程恰巧符合創(chuàng)客教育的理念。STEAM是美國政府提出的教育倡議,其目的是為了加強(qiáng)美國K12關(guān)于科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)以及數(shù)學(xué)的綜合教育。STEAM教育包含五個學(xué)科:Science(科學(xué))、Technology(技術(shù))、Engineering(工程)、Mathematics(數(shù)學(xué))和Art(藝術(shù)),強(qiáng)調(diào)多學(xué)科課程融合的教育。德索托西中學(xué)的iSTEAM3D課程集合了學(xué)生在校學(xué)習(xí)的多門學(xué)科,包括數(shù)學(xué)、工程、橋梁設(shè)計(jì)等,學(xué)習(xí)了該課程的學(xué)生會使用3D桌面打印機(jī)等工具來創(chuàng)建道路、房屋,創(chuàng)造出自己想象中的城市[7]。他們不僅僅學(xué)習(xí)有關(guān)城市的知識,并且親自設(shè)計(jì)模擬城市、布置自來水管道和電網(wǎng)。學(xué)生們通過STEAM課程學(xué)會如何在數(shù)字世界中獲取信息,在真實(shí)世界中尋找問題和解決辦法,最后完成、創(chuàng)造屬于自己的創(chuàng)客作品。

        在國內(nèi),主題統(tǒng)合課程、無邊界課程等課程所提倡的融合知能的理念與STEAM類似,這種多學(xué)科融合課程模式,將科學(xué)、技術(shù)、工程、人文、數(shù)學(xué)多門課程融合成一個有機(jī)的整體,讓學(xué)生在特定的學(xué)習(xí)情境中提升設(shè)計(jì)能力、合作能力、綜合運(yùn)用能力、問題解決能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。創(chuàng)客教育與STEAM等融合類課程的結(jié)合,使得Scratch、機(jī)器人、3D 打印技術(shù)等技術(shù)被引入中小學(xué)的課堂,打開了創(chuàng)客教學(xué)的新局面。

        創(chuàng)客項(xiàng)目:動手造物

        創(chuàng)客項(xiàng)目體現(xiàn)了創(chuàng)客們的無限創(chuàng)意,借助創(chuàng)客項(xiàng)目可以讓創(chuàng)客們的創(chuàng)造能力物化成為作品,這是開展創(chuàng)客教育有效的途徑之一。不同學(xué)??梢宰赃x適合的創(chuàng)客項(xiàng)目。以機(jī)器人、無人機(jī)、樂高等這三種創(chuàng)客項(xiàng)目為例,它們以其開源的特性受到廣大學(xué)生創(chuàng)客的青睞。

        北京市第二十四中學(xué)于2014年成立機(jī)器人興趣小組,并且每周開設(shè)一節(jié)機(jī)器人選修課。2015年5月,該校高一18名學(xué)生開展了“雙光巡線機(jī)器人接力賽”的活動課;在活動中,學(xué)生以小組為單位,按照指導(dǎo)老師發(fā)布的任務(wù)指令設(shè)計(jì)程序操控機(jī)器人。整堂活動課以學(xué)生為中心,教師在旁指導(dǎo)、協(xié)助,學(xué)生獨(dú)立開發(fā)、完成自己的創(chuàng)客作品。通過親手組建機(jī)器人、編寫程序,學(xué)生提高了自身的動手能力,也加強(qiáng)了學(xué)生之間的合作意識。溫州市籀園小學(xué)設(shè)有航空航天模型實(shí)驗(yàn)室,老師們利用實(shí)驗(yàn)室教學(xué)生學(xué)會無線電遙控設(shè)備的使用、遙控飛機(jī)飛行的原理等。籀園小學(xué)少年科學(xué)院無人機(jī)團(tuán)隊(duì)于2013年底在老師的指導(dǎo)下通過航拍技術(shù)完成了航拍微電影《鳥瞰籀園》。該團(tuán)隊(duì)常常利用課余時間進(jìn)行技術(shù)訓(xùn)練,在這個過程中學(xué)生們不僅僅掌握了無人機(jī)航拍的技術(shù),同時也訓(xùn)練了他們的觀察能力、反思能力,培養(yǎng)了他們的創(chuàng)造思維和合作精神。徐州市星光小學(xué)積極開展“樂高機(jī)器人社團(tuán)”活動。每次活動都會設(shè)置一個固定的主題,活動通常以小組的形式進(jìn)行。學(xué)生們會根據(jù)老師在活動前布置的挑戰(zhàn)任務(wù)來制作相關(guān)的樂高模型。通過這種方法,可以讓學(xué)生初步理解和認(rèn)識相關(guān)的基礎(chǔ)知識、原理;在解決問題的過程中,學(xué)生創(chuàng)造力、合作能力、交流能力和獲取新知識的能力也會得到提升。

        無論是機(jī)器人、無人機(jī)還是樂高,開展創(chuàng)客項(xiàng)目的最終目的就是“做中學(xué)”。在完成創(chuàng)客項(xiàng)目的過程中,學(xué)習(xí)變得生動、有趣,動手實(shí)驗(yàn)的形式讓學(xué)生們更深刻地理解知識。創(chuàng)客項(xiàng)目讓學(xué)生發(fā)揮出天生的創(chuàng)意力和想象力,培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神、解決問題能力、應(yīng)變能力、表達(dá)能力、社交能力和造物能力等,同時也為創(chuàng)客教育提供了落地的途徑。

        從學(xué)習(xí)金字塔中我們可以看到,采用傳統(tǒng)課堂中的講課方式來傳遞知識,學(xué)習(xí)者收獲甚微;而采用小組討論、實(shí)踐練習(xí)、即學(xué)即用等方式進(jìn)行學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)效果更佳。這說明集合作學(xué)習(xí)、探究實(shí)踐、創(chuàng)新發(fā)明于一身的創(chuàng)客教育的學(xué)習(xí)效果,要大于傳統(tǒng)的以教為主的教學(xué)模式。創(chuàng)客教育的核心理念是在創(chuàng)造中學(xué)習(xí)。一個作品的制作和創(chuàng)造,往往需要綜合運(yùn)用到多種學(xué)科和技能,創(chuàng)客們在探究、實(shí)踐的過程中會經(jīng)歷成長和失敗,在這個過程當(dāng)中可以內(nèi)化、鞏固、提升舊知,并且在整合舊知的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)到新的知識和技能。創(chuàng)客教育可以解決當(dāng)前人才培養(yǎng)中存在的高分低能、創(chuàng)新人才缺乏等現(xiàn)實(shí)問題,為教育革新提供了新的思路。

        在學(xué)校開展創(chuàng)客教育,可以使學(xué)生從傳統(tǒng)的“知識學(xué)習(xí)者”轉(zhuǎn)變成為“知識生產(chǎn)者”,幫助學(xué)生更全面地發(fā)展。學(xué)生創(chuàng)客既是學(xué)習(xí)者,又是創(chuàng)造者、設(shè)計(jì)者、實(shí)施者,所以搭建創(chuàng)客教育需要有健全的平臺、豐富的資源工具、完整的課程組織還有具體的落地途徑。首先,在學(xué)校建立創(chuàng)客空間以形成良好的創(chuàng)客氛圍。創(chuàng)客空間為師生們提供了開展活動、討論交流、實(shí)踐創(chuàng)造的場所,同時也使種類繁多的創(chuàng)客工具、資源有了存放的空間。創(chuàng)客空間不僅僅是一個物理場所,它更是創(chuàng)意的“孕房”,思想的“宮殿”。其次,開設(shè)創(chuàng)客課程,利用創(chuàng)客軟硬件如開源硬件、3D打印機(jī)、Scratch軟件等輔助學(xué)生創(chuàng)客的培養(yǎng)。借鑒STEAM課程融合模式,開展綜合型創(chuàng)客課程,結(jié)合生活情境訓(xùn)練學(xué)生探索創(chuàng)新、解決問題的能力;在課堂上結(jié)合創(chuàng)客軟硬件的使用,幫助學(xué)生更輕松地完成創(chuàng)造。最后,開展各式各樣的創(chuàng)客項(xiàng)目,讓學(xué)生學(xué)有所用,充分鍛煉學(xué)生的綜合能力,使創(chuàng)客教育落到實(shí)處。

        注:本研究受國家社會科學(xué)基金教育學(xué)青年課題“智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下創(chuàng)造性人才培養(yǎng)模式的研究”(CCA130131)資助。

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