〔摘 要〕 隨著科技的高速發(fā)展，開展創(chuàng)客教育，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，塑造創(chuàng)客精神，作為一項必須實踐的任務(wù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中逐步落實。本論文以“智慧社區(qū)由我創(chuàng)”創(chuàng)客教育項目為例，探討了基于創(chuàng)客教育的小學(xué)科學(xué)教學(xué)的可行性和必要性，并提出了創(chuàng)建STEM項目、組織學(xué)習(xí)小組、設(shè)計探究路線和激活創(chuàng)新思維等教學(xué)策略。

〔關(guān)鍵詞〕 小學(xué)科學(xué)；創(chuàng)客教育；智慧社區(qū)

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2024） 24 076-078

創(chuàng)客教育集創(chuàng)新教育、體驗教育、項目學(xué)習(xí)等思想于一體，融合多學(xué)科知識，鼓勵學(xué)生有效地使用數(shù)字化工具進行創(chuàng)造，并在創(chuàng)造過程中發(fā)現(xiàn)、探索并解決問題，將創(chuàng)意作品化，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維與解決問題的綜合能力。隨著信息技術(shù)的進一步發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)難以滿足新時代學(xué)生全面發(fā)展的需求，“課堂教學(xué)+創(chuàng)客教育”為小學(xué)科學(xué)提供了一種全新的教學(xué)思路。

一、創(chuàng)客教育融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)的保障

（一）政策保障

2022年版科學(xué)課程標準提出，科學(xué)教學(xué)要以不少于1/10的時間，通過開展跨學(xué)科主題活動加深學(xué)生對科學(xué)概念的理解。而這種跨學(xué)科主題探究活動，常常會帶有鮮明的創(chuàng)客教育色彩?？梢哉f，現(xiàn)行課程標準為科學(xué)教育開展創(chuàng)客活動提供了政策性保障。

（二）資源保障

當前，在國家大力支持STEM教育的環(huán)境下，越來越多的學(xué)校開始建立STEM主題創(chuàng)客空間。配備3D打印機、編程軟件、電子元件及建模材料等所需的軟硬件設(shè)備，可以很好地保障基于創(chuàng)客理念的科學(xué)教學(xué)。除此之外，一些學(xué)校還與科企或高校建立合作關(guān)系，利用其師資、場地、器材等資源，為課堂教學(xué)提供更加豐富的內(nèi)容選擇和實施支持?？茖W(xué)教師可以根據(jù)課程主題及學(xué)生們的興趣和能力，選擇使用上述資源，以創(chuàng)客項目的方式開展融入了3D設(shè)計與打印、電路連接、編程及作品制作在內(nèi)的課程學(xué)習(xí)。

（三）經(jīng)費保障

開展基于創(chuàng)客理念的科學(xué)教學(xué)，需要投入一定的資金用于購買相關(guān)的教學(xué)設(shè)備和材料。當前，一些學(xué)校已可通過多種途徑獲得這部分創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)所需經(jīng)費的支持。首先，可主動申請政府層面的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育專項資金，如每年廣州市都會開展青少年科技教育項目申報，資助合規(guī)學(xué)校數(shù)萬到數(shù)十萬元不等的科普教育經(jīng)費。其次，通過與企業(yè)開展戰(zhàn)略合作辦學(xué)，可引入企業(yè)的科技設(shè)備及資金支持，共建校內(nèi)外創(chuàng)客教育基地。再次，目前創(chuàng)客教育的作用已經(jīng)獲得了學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的認可，他們愿意利用社會專項捐資助學(xué)資金開展創(chuàng)客教育。最后，教師在選擇和組織創(chuàng)客項目時，也可以有意識地考量材料成本比較低廉的科創(chuàng)主題，降低創(chuàng)客教育對高額經(jīng)費的依賴。

二、創(chuàng)客教育融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)的要點

（一）培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)

依據(jù)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的科技教育理念，創(chuàng)客教育的教學(xué)目標不能局限于只讓學(xué)生學(xué)會機械模仿。教學(xué)時要先引導(dǎo)學(xué)生觀察課程案例項目的發(fā)展變遷，理解變化的內(nèi)在邏輯——適應(yīng)當下，高效工作。因此基于創(chuàng)客理念的科學(xué)教學(xué)，要通過讓學(xué)生參與規(guī)劃、設(shè)計和完成具體的科創(chuàng)項目，將科學(xué)原理學(xué)習(xí)與動手實踐應(yīng)用有機結(jié)合，實現(xiàn)真正意義上的“做中學(xué)、做中創(chuàng)”。學(xué)生在這個過程中不再是被動接受科學(xué)知識的接受者，而是積極運用所學(xué)知識發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的“小科學(xué)家”，能充分體驗到成長的快樂。這種“玩中學(xué)，樂中悟”的教學(xué)，可全面提高學(xué)生對科學(xué)概念的理解力、對創(chuàng)意產(chǎn)品的完成力以及積極面對挑戰(zhàn)的創(chuàng)客精神力，符合新時代培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的要求，是當前科學(xué)教育的一項重要工作。

（二）落實科學(xué)核心素養(yǎng)要求

2022年版義務(wù)教育科學(xué)課程標準，將科學(xué)課程要培養(yǎng)的學(xué)生核心素養(yǎng)分為科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實踐、態(tài)度責(zé)任等方面。基于創(chuàng)客理念的科學(xué)教學(xué)，非常強調(diào)“學(xué)生主體，老師主導(dǎo)”的教學(xué)理念。在整個教學(xué)活動中，學(xué)生擔(dān)當起“探究者”和“創(chuàng)造者”的身份，圍繞一個有趣的科創(chuàng)項目主題，根據(jù)自己的興趣和想法自主規(guī)劃設(shè)計方案、選擇材料工具、動手制作作品。這個過程，對于學(xué)生掌握基本的科學(xué)知識，形成初步的科學(xué)觀念和掌握基本的思維方法，具備初步的科學(xué)思維能力以及掌握基本的科學(xué)方法，擁有初步的探究能力，樹立基本的科學(xué)態(tài)度，具有正確的價值觀和社會責(zé)任感，均有很大的促進作用。這也與科學(xué)課程標準強調(diào)的“立德樹人，立志興邦”“學(xué)生主體地位”等理念高度契合。因此可以說，基于創(chuàng)客理念的科學(xué)教學(xué)，是新課改理念在基礎(chǔ)教育層面的重要實踐路徑。

三、創(chuàng)客教育融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)的策略

（一）創(chuàng)建STEM項目

基于創(chuàng)客理念的科學(xué)教學(xué)可采用STEM項目驅(qū)動的學(xué)習(xí)模式。具體而言，教師可以根據(jù)當前的科學(xué)課程知識點，選擇相關(guān)的有意義的項目主題供學(xué)生選擇。如本校立足學(xué)生的生活經(jīng)驗，從他們的視野出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生觀察周邊生活，以“智慧社區(qū)由我創(chuàng)”為主題，設(shè)計了以下項目群。

例如，“智慧新社區(qū)”項目需要學(xué)生綜合運用所學(xué)的科學(xué)原理和人工智能、美術(shù)、數(shù)學(xué)比例等知識，結(jié)合自身對未來理想生活的想象，設(shè)計構(gòu)思自己心目中理想的智慧社區(qū)模型。在整個過程中，學(xué)生既受到了知識的驅(qū)動，也收獲了動手實踐和想象創(chuàng)新的樂趣。這種將知識學(xué)以致用的項目體驗，可極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓科學(xué)教學(xué)擺脫枯燥的知識灌輸，實現(xiàn)“玩中學(xué)，樂中長”。同時，創(chuàng)作、搭建的作品也可成為學(xué)生學(xué)習(xí)成果的有形體現(xiàn)。總之，在科學(xué)教學(xué)中運用STEM項目驅(qū)動的學(xué)習(xí)策略，可讓學(xué)生在動手實踐中感受到科學(xué)的奧妙、創(chuàng)客的魅力。

“智慧社區(qū)由我創(chuàng)”項目主題列表

[項目主題 學(xué)科知識點 類別 智慧新社區(qū) 能源轉(zhuǎn)化，傳感器 生活 聲控小臺燈 簡單電路，語音識別 生活 種植鳳仙花 植物的成長，智慧種植 觀鳥新潮流 鳥的種類和辨識，光的折射 機警巡邏兵 巡線原理，機器人結(jié)構(gòu) 安保 體驗智能門 智能門的結(jié)構(gòu)，人臉識別 安保 無人駕駛車 導(dǎo)航、規(guī)劃 交通 ]

（二）組織學(xué)習(xí)小組

基于項目的科學(xué)教學(xué)，可以采取小組合作的學(xué)習(xí)方式以發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)。在具體操作上，教師可以根據(jù)智慧社區(qū)項目的工作量及學(xué)生人數(shù)情況，將全班學(xué)生分成3～4人的項目小組，并注意讓每個小組具有合作與交流的尺度感。隨后，教師可根據(jù)社區(qū)生活的不同需求，讓學(xué)生依次體驗智慧社區(qū)中生活、安保、交通等的便利性。學(xué)習(xí)小組基于項目要求自由討論確定創(chuàng)作的具體方案。在這個過程中，他們一邊交流想法，一邊根據(jù)自身優(yōu)勢和興趣分配任務(wù)，如誰負責(zé)搭建模型、誰負責(zé)編程驅(qū)動、誰負責(zé)撰寫展示方案說明等。這種任意小組合作的項目學(xué)習(xí)模式，可讓學(xué)生在輕松愉悅的互動和合作中得到展示自我、實現(xiàn)自我的機會。這不僅可提高學(xué)生的人際交往能力，也有助于其發(fā)揮創(chuàng)造潛能，培養(yǎng)科學(xué)學(xué)習(xí)的主動性與團隊精神。同時，小組間還可設(shè)置一定的互評互學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在交流中獲得更多思考，從不同角度審視問題，達到拓寬視野、開闊思路的效果。

（三）設(shè)計探究路線

在基于創(chuàng)客理念的科學(xué)教學(xué)中，技術(shù)路線設(shè)計是項目得以最終實現(xiàn)的關(guān)鍵。仍以“智慧社區(qū)由我創(chuàng)”項目為例，學(xué)生需在教師的指導(dǎo)下，融合多學(xué)科知識，參考范例樣品，設(shè)計個性化智能化產(chǎn)品，體驗新時代生活的便利性。于是，學(xué)習(xí)小組合理分工，討論項目所涉及的學(xué)科知識，開展所需要的調(diào)查，進而進行創(chuàng)意產(chǎn)品開發(fā)。

以“種植鳳仙花”項目為例，首先以我校6個班為實驗對象，每個班大約有40名學(xué)生，其中3個班在沒有任何智能化設(shè)備輔助的情況下，每個班大約只有三分之一學(xué)生的種子是能萌發(fā)的。再經(jīng)過二至三個月的周期培養(yǎng)，一個班只有5～6名學(xué)生種植的鳳仙花是能成功開花結(jié)果的，成功比例只有12%～15%。另外3個班進行智能化改造，由學(xué)生自主設(shè)計種植區(qū)域的規(guī)劃。在種植開展過程中，通過溫度計監(jiān)測環(huán)境溫度，利用濕度計監(jiān)測空氣濕度，并且設(shè)計了智能的自動澆水和施肥系統(tǒng)，用來幫助學(xué)生改善種植條件。這3個班的學(xué)生每個班大約有三分之二學(xué)生的種子是能萌發(fā)的，經(jīng)過二到三個月的周期培養(yǎng)，一個班大約有12名學(xué)生種植的鳳仙花是能成功開花結(jié)果的。從種植的結(jié)果中我們可以看到，在進行了智能化改造后，鳳仙花的萌發(fā)率和種植成功率有了顯著的提升。我們經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，種子萌發(fā)受到溫度、水分、空氣等因素的影響，鳳仙花能否成功開花結(jié)果會受到培育過程中陽光、養(yǎng)分、水分、病蟲害等因素的影響。然而我們的學(xué)生因為缺乏相關(guān)的監(jiān)控設(shè)施，沒有辦法及時發(fā)現(xiàn)生長過程中出現(xiàn)的問題，導(dǎo)致鳳仙花無法正常萌發(fā)和成長，因此成功率就非常低。在對“種植鳳仙花”項目進行智能化改造后，這種分區(qū)域的技術(shù)設(shè)備設(shè)計規(guī)劃，使得智慧社區(qū)的理念通過具體的技術(shù)路線得以實現(xiàn)，也讓抽象的科學(xué)概念具象化，加深了學(xué)生的理解與記憶，實現(xiàn)了從科學(xué)原理到實踐應(yīng)用的貫通。一位學(xué)生在活動后開心地總結(jié)道：我用多個智能設(shè)備種鳳仙花，從播種到成長，每一步都充滿樂趣。定時澆水器讓我不再怕忘記澆水，土壤濕度傳感器教我適時關(guān)愛小花，攝像頭記錄下它一點點長大……從中我學(xué)會了耐心和責(zé)任，也感受到了科技的魅力！

（四）激活創(chuàng)新思維

基于STEM項目的科學(xué)創(chuàng)客教育要將培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維作為整個產(chǎn)品制作過程的重中之重。以“機警巡邏兵”為例，教師可根據(jù)學(xué)生的認知發(fā)展水平，設(shè)置一些情境性的思維拓展任務(wù)。如安保機器人在社區(qū)巡視過程中如何最合理地規(guī)劃路線？如何區(qū)分住戶、訪客和陌生人，并給出合適的警示？機器人需有怎樣的結(jié)構(gòu)？等等。此類問題，學(xué)生小組需要思考如何運用智能科技等手段解決問題，滿足居民需求。這些情境任務(wù)既可以是教師延伸的，也可以來自學(xué)生在生活實踐中遇到的疑惑。學(xué)生需要在小組內(nèi)部自由討論分析這些問題情境，設(shè)計解決方案。這可以訓(xùn)練他們從多個角度思考問題，拓寬解決問題的思路。然后教師還需定期組織學(xué)生進行小組間或全班范圍內(nèi)的思路匯報交流，邀請小組相互提問并給出建設(shè)性意見。這種互動交流有助于學(xué)生聽到更多的想法，拓寬自己的視野，打開思維的局限，從更全面和深入的維度思考科學(xué)在實踐中的應(yīng)用。最后，教師可與學(xué)生一起對最優(yōu)思路進行討論總結(jié)。通過這種“思維+交流”的知識再構(gòu)建，可潛移默化地激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生們的創(chuàng)新思維。

綜上所述，基于創(chuàng)客教育的科學(xué)教學(xué)具有可行性和必要性，可以有效培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)，踐行新課標教學(xué)理念。在實施過程中，教師可采用STEM項目驅(qū)動學(xué)習(xí)、組織學(xué)習(xí)小組、設(shè)計探究路線以及激活創(chuàng)新思維等策略，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維。通過這種教學(xué)方式，將科學(xué)知識和動手實踐有機結(jié)合，使學(xué)生在創(chuàng)作過程中形成優(yōu)秀的科學(xué)探究能力和創(chuàng)客精神。

【本文系2024年廣州市青少年科技教育項目：“智慧社區(qū)由我創(chuàng)”創(chuàng)客教育項目的研究成果，任務(wù)書編號：KP市2024021】

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