陳丁雷 江蘇省南京市江北新區(qū)教育發(fā)展中心

近幾年，隨著創(chuàng)客教育理念和形態(tài)的興起，越來越多的教育工作者將創(chuàng)客教育作為建立跨學科、學科與傳統(tǒng)文化、學科與道德教育等連接的橋梁。因此，筆者也嘗試以校為本，基于學校地方文化開展開源硬件項目教學實踐。一方面，地方文化為創(chuàng)客教育提供了豐富的題材，凸顯學校特色，貼近學生的生活實際，有利于激發(fā)學生學習興趣和參與度；另一方面，創(chuàng)客教育中地方文化的滲透，能促進學生對本土文化的認同感，提高文化自信和文化自豪感。

● 基于地方文化資源的開源硬件項目設計原則

1.整體設計——從課時設計走向項目設計

課時設計側重于將某個學科知識點作為教學重點，側重于知識點傳輸和技術訓練。而項目設計則強調以某一問題、某一任務或某一主題作為學習驅動，引導學生經歷體驗、探究過程，讓學生對學習內容進行深度思考，根據(jù)真實問題或真實任務要求，運用學科知識解決問題，在問題求解的過程中培養(yǎng)核心素養(yǎng)。

2.文化設計——從大眾應用走向學校地方文化

創(chuàng)客教育作為“舶來品”，它的起源和發(fā)展處在特定的文化場域和教育情境之中。因此，在實踐創(chuàng)客教育的過程中，需要立足本土社會、文化、教育實際。從大眾應用走向學校地方文化，將創(chuàng)客教育與學校地方特色相結合，立足于本土解決實際問題，是創(chuàng)客教育本土化可借鑒的方式。中小學生正處于世界觀、人生觀和價值觀形成的關鍵時期，容易受到各種文化的影響，將地方文化融入到創(chuàng)客教育課程教學中，有助于學生在多元文化浪潮的沖擊下保持文化自信和文化自豪感，是堅持創(chuàng)客教育服務于本土教育生態(tài)價值取向的體現(xiàn)。

3.內容設計——從學科知識走向問題解決

項目內容設計要從學科教學知識轉向學生的問題解決，即教師要轉變教育知識觀，要讓學生從掌握學科事實轉向發(fā)展學科理解，讓學生運用學科核心觀念、通過學科實踐解決復雜問題，培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)。

4.學習設計——從被動淺層學習走向主動深度學習

要實現(xiàn)學生的深度學習，就要進行高品質的學習設計，要充分考慮學生的起點、認知風格、學習歷程，以及可能會提出的問題，考慮如何通過有效的設計將學習活動引向深處等。同時，以好奇心為驅動、以興趣為牽引的真實情境問題顯得尤為重要，讓學生聚集核心問題，在教師提供的評價標準及“腳手架”資源的幫助下進行探究，以促進學生探究未知為出發(fā)點，將更多的課堂時間用于主動學習。

5.評價設計——從結果評價走向全程評價

項目化學習要求教師運用過程性和總結性評價策略及多元主體參與的評價方法。項目化學習涉及的活動、實踐有很多，雖然不是所有內容都要進行評價，但核心知識、重要的學習實踐等需要在過程性和總結性評價過程中體現(xiàn)出來，可以采用量規(guī)、檔案袋、測試，甚至口頭等方式進行，以確保項目的高效進行。

● 基于地方文化的開源硬件項目設計

筆者結合地方文化特色和學生特點，從“綠色”“環(huán)?！薄吧鷳B(tài)”理念出發(fā)，讓學生經歷創(chuàng)客項目全過程，讓學生更全面、深入地了解濱江，并用科技的手段去表達自己對第二故鄉(xiāng)“濱江”的熱愛，用科技手段、環(huán)保理念去呵護“綠色生態(tài)濱江”，在傳承、弘揚長江文化的同時，培養(yǎng)學生“愛濱江”的大愛情懷，彰顯學?！把龃髳?，求至真”的辦學理念。在教學實踐中，筆者遵循項目設計的各原則，由易到難，充分考慮科學素養(yǎng)、數(shù)字素養(yǎng)等多方面的滲透和應用，圍繞“系統(tǒng)”“算法”“信息處理”“人工智能”等學科核心大概念，選取Arduino開源硬件，結合Mind+模塊化編程，設計了基礎篇和應用篇兩個教學篇章，如下圖所示。

基礎篇分為“初識智能設備”“與機器‘對話’”“讓設備‘聽話’”三個課題，每個課題1～2個課時，以探究科學原理為主，讓學生了解智能設備的工作原理、程序的基本知識以及用程序實現(xiàn)智能設備控制的基本方法，同時幫助學生涉入“大愛濱江”主題。在教學的組織方式上采取5E教學模式，讓學生親身經歷科學探究過程，幫助學生主動建構學科概念。例如，在“與機器‘對話’”項目中，開始即通過創(chuàng)設問題情境吸引學生注意，激發(fā)學生興趣，以“芝麻開門”視頻片段和“小愛魔法”演示導入，激發(fā)學生思考。然后引導學生對人機對話背后的“程序”進行自主探究，并在教師提供的學習材料的幫助下自主完成探究任務——“倒計時程序”，從功能的不斷完善與迭代中掌握程序的三種基本結構。接下來進行小組成果匯報，學生闡述自己對程序及基本結構的認識與運用。在小組匯報之后，教師給定新的情境：用流程圖繪一繪“濱江”區(qū)域內的智能設備背后的程序控制原理。最后對學生的掌握情況進行評價。

應用篇從“綠色”“環(huán)保”角度精選了五個“生態(tài)濱江”相關課題，每個課題3～6個課時不等。通過一個個真實的項目引導學生廣泛而深入地圍繞自己的第二故鄉(xiāng)“濱江”，探究真實情境中的復雜問題，讓學生在由驅動性問題所產生的內動力中，綜合運用多學科知識與技能，經歷“問題與聚焦—調查與研究—設計與制作—展示與評價—拓展與應用”的完整項目流程，結合開源硬件設計并創(chuàng)造一個個真實的作品，表達自己對第二故鄉(xiāng)的熱愛。

● 基于地方文化的開源硬件項目實施

下面，筆者以“江豚保護系統(tǒng)”為例闡述基于地方文化的開源硬件項目實施過程，本項目共設計5～6課時，可根據(jù)教學實際進行靈活調整。

1.問題與聚焦

近30年來，長江江豚持續(xù)減少，從2700多頭銳減到1000頭左右，而我們的身邊——從中山碼頭到長江大橋這個區(qū)域，竟然有20多頭江豚。保護“水中大熊貓”任重道遠，我們能做什么呢？通過對真實情境中江豚現(xiàn)狀的調查了解確定江豚守護任務，實現(xiàn)問題聚焦。

2.調查與研究

本環(huán)節(jié)對設計的三個活動進行背景調查與研究：①“江豚知多少？”通過網(wǎng)絡、實地調查了解江豚的方方面面，如生活習性、宜居環(huán)境等，為保護江豚做好知識鋪墊。②“科技如何賦能江豚保護？”通過實地考察南京江豚監(jiān)測站，了解科技在真實情境中的作用，在激發(fā)科技探究興趣的同時，為后期的頭腦風暴打開思路。③“如何讓‘微笑精靈’‘笑傲江湖’？”在前面兩個活動的基礎上組織學生頭腦風暴，激發(fā)創(chuàng)造力，開拓思維。

3.設計與制作

通過頭腦風暴可以得出初步的方案設計，如從提高保護意識、水質、噪音、食物鏈等方面守護江豚，在此基礎上學生分組構思作品的具體方案，教師對學生提出的方案進行可行性分析。對于共性的難點，教師可以將其從方案中獨立出來以微項目的方式進行教學，同時指導學生將復雜的方案進行功能分解，各個擊破，降低項目難度。之后再進行項目功能的整合，形成綜合創(chuàng)客作品。同時，教師在開展教學前要注重教學資源的建設，預估學生可能會遇到的困難與問題，及時提供腳手架資源，以確保項目的順利完成。此外，在教學中要注重全程評價，做好過程性資源的存檔。

4.展示與評價

教師要求學生以小組為單位開展項目綜合作品展示會，明確可以借助PPT和實物展示形式從設計思路、團隊分工、功能實現(xiàn)與演示、遇到的困難與解決辦法、改進方向和未來展望等方面進行展示，同時引導學生提出涉及本項目基礎理論和實踐的新問題，其他小組完成小組間的互評表，并提出改進意見或建議。

5.拓展與應用

在本項目中，江豚保護只是保護長江生態(tài)環(huán)境的一個縮影。黨的十八大以來，黨中央高度重視社會主義生態(tài)文明建設，堅持節(jié)約資源和保護環(huán)境的基本國策，堅持綠色發(fā)展，把生態(tài)文明建設融入社會各方面和全過程。筆者以此為契機，滲透道德教育，引導學生思考如何為生態(tài)文明建設做貢獻，并成為生態(tài)文明建設的實踐者、宣傳者和引領者。

● 結束語

本文將本地文化資源作為學生數(shù)字化學習與創(chuàng)新能力提升的重要情境，通過項目式學習的方式組織“大愛濱江”教學內容，讓學生體驗物理世界與數(shù)字世界深度融合的環(huán)境，感受信息科技手段解決實際問題的方式，有助于提升學生運用信息科技手段解決實際問題的能力，培養(yǎng)學生保護長江的意識，以及傳承優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的社會責任。