创客教育课程设计与应用

吴永和　刘晓丹　仲娇娇　李彤彤

摘要：在“大众创业，万众创新”的社会背景下，全国掀起了创新创业的浪潮。高校作为培养创新创业主力军的重要场所，创新教学改革势在必行。创客运动与创客空间的发展启发着创新人才培养模式的革新。创客教育成为了高校教学实践发展的变革方向。在综合分析国内外创客教育文献的基础上，从学、做、创三个层面以及教学分析、教学活动设计、教学评价设计三个阶段，构建出以“学做创”为导向的高校创客教育课程设计模式。学生由跨学科师资队伍指导，在O2O学习空间中，通过研讨式、基于项目、体验为主的三类学习活动，以认知学徒制的方式学习实践融合学做创的跨学科跨领域的内容，解决面向真实情境的问题，培养其高阶思维能力。根据模式中不同类别学习活动的特点进行评价设计，从而合理地反映学生的知识、技能、协作能力及创造力等方面的习得情况，进一步通过模式实践及效果调查验证了教学模式的有效性。

关键词：创客教育；课程设计；创新能力；学做创模式；O2O学习空间模式；科创教育

中图分类号：G423.07 文献标识码：A 文章编号：1009-5195（2017）01-0088-07 doi10.3969/j.issn.1009-5195.2017.01.011

一、研究背景

越来越多的高校学生走向创业，也推动了高校对学生创新创业教育改革的实践探索。目前高校在开展创新人才培养方面，存在课程结构过于老化、教学内容脱离社会实践、跨学科交流与合作存在很大的障碍等问题，这些问题在一定程度上制约了高校学生创新创业能力的发展，因此探索高校创新教学改革势在必行。

国内的创客教育发展起步较晚。通过中国知网以“创客”和“教育”为主题搜索文献结果如图1所示。可见，从2015年开始，越来越多的学者开始关注创客教育。

国外创客教育研究通过Springer和ScienceDirect两个数据库，分别使用“Maker Education”、“MakerSpace”、“Maker Movement”、“Maker”等关键词进行检索，筛选出与创客教育相关的文献36篇。

综合分析国内外文献发现，创客教育研究从起初的理论研究发展到理论与实践的探究阶段，关于高校的创客教育实践探索较少，尚未从课程设计角度进行理论与实践的探索。课程设计作为开展教育活动的重要前提，对教学实践具有重要的指导意义。因此，本文从课程设计的角度对创客教育的理论与实践进行研究。

二、以“学做创”为导向的高校创客教育课 程设计

1.设计思路

高校开展创客教育教学实践需从教学目标、师资队伍、教学内容、教学活动和评价机制进行重新思考和定位（杨现民等，2015）。创客教育的课程设计理论基础是杜威“做中学”理论与创客运动所蕴含的“从创造中学习”理念的融合。祝智庭结合杜威的“做中学”理论与21世纪创新型人才培养目标，提出创客教育的课程结构应该包括：学才、习才、和创才（祝智庭，2015）。基于此，对“学”、“做”、“创”三者间的关系进一步分析发现，“学”是“做”的理论基础，“做”是“学”的理论深化；“做”是“创”的实践基础，“创”是“做”的实践深化；“学”与“做”的相互联系是“做中学”的体现。

创客教育是“做中学”理论的发展和延伸，因创客强调创造、创新活动，从而深化了创客教育从创造中学的活动理念。基于此，本研究构建了融合“学”、“做”、“创”三种行为活动的混合式教学实践，从学习目标、学习内容、师资队伍、学习空间、学习活动和教学评价等方面进行设计（具体见图2），并从教学分析、教学活动设计和教学评价设计三个阶段详细阐述了以“学做创”为导向的高校创客教育课程设计模式。

2.高校创客教育的教学分析

高校创客教育以培养学生的高阶思维能力为目标，融合了“学”、“做”、“创”三种活动的跨学科内容。因此，学习空间应该是融合学习和动手实践的O2O学习空间，师资队伍也应该突破学科壁障，由跨专业、跨领域的导师担任。

（1）培养高阶思维能力的学习目标

高阶思维能力是指发生在较高认知水平上的活动和行为。布鲁姆在教育目标分类中将学习目标分类中的分析、评价、创造归类为高阶思维能力（Churches，2009）。依据相关研究，本文将创客教育中的高阶思维能力界定为沟通交流能力、协作能力、问题解决能力和动手实践能力，并以此为出发点进行学习内容和学习活动的设计与评价。

（2）融合学、做、创的学习内容

以培养高阶思维能力为导向、并结合创客活动特点的创客教育学习内容开发，应以跨学科、重实践、面向真实情境的问题解决为主，并结合相关专业特点。本文大致将内容分为结合创客特点的相关专业知识，以3D打印为主的数字制造技术，以Arduino等开源硬件为主的人工智能、机器人技术，以及综合项目实践创新四部分。

（3）O2O学习空间

创客空间是结合学习者“学”和“做”两类活动的重要场所，具有开放、共享、创新、实践的特点。团队通过融合创客空间及“学”、“做”、“创”学习活动的特点来设计创客教育的O2O学习空间并将其分为线上学习空间和线下学习空间。

第一，线下学习空间

线下学习空间依托校内外实地构建，各个子空间的基础设施和功能如表1所示。

第二，线上学习空间

线上学习空间依托网络构建，能方便学生之间、学生与教师之间进行沟通交流，并记录学生的学习过程。研究团队通过整合网络空间中的学习平台、交流平台、分享平台，建构出创客教育网络学习空间结构，各平台的功能及常见形式如表2所示。

创客教育为了弥补学生面临真实情境时理论与实践缺乏联系的弊端，更倾向于把师生关系转变为学徒和师傅的关系。与传统师徒制相比，在创客教育所依据的认知学徒制中，学徒并不仅关注技能的习得，还需在面对复杂问题情景时，能够结合自身的概念性和事实性知识对问题进行深刻地理解和剖析，从而产生创造性的解决方案。因此在创客教育中，教师不但要为学生做好示范、进行辅导、提供脚手架，更要引导学生表达自己的想法、反思自己的学习行为、探索解决问题的模型（R.基思·索耶，2010）。

创客教育是跨学科、多领域融合的综合知识和技能习得的一种教育，相应地，应该由学校不同学科的教师和企业专家组成导师团队，由其对学生进行跨学科、创新性思维、动手实践和创新创业全方位的培养（杨建新等，2015）。依据Hartnell-Young对技术支撑的实践共同体中教师角色的四种定位：学习环境的设计者、人员和资源的管理者、学生学习的协调者、实践技能的提升者（Hartnell-Young，2006），结合创客教育的特点，将O2O学习空间中教师与学生的角色进行分解，如表3所示。

在进行学习活动设计时，应根据学、做、创各个阶段的特点选择合适的教学内容及活动。“学”、“做”、“创”三种学习活动设计应体现逐渐递进的过程，可逐渐增加活动的复杂性，再逐渐增加活动的多样性，以此达到学生在掌握知识的同时其相应的能力得到锻炼。图3阐述了高校创客教育课堂三种学习活动在学生“学”、“做”和“创”三个方面逐渐提升的过程。

（1）研讨式的学习活动设计

作为近年来高校教育改革的主要教育教学模式之一，研讨式教学活动改变了传统课堂上教师单一地作为知识传授者的角色，教师成为学生主动学习知识的帮助者，从而大大促进了学生学习的主观能动性。

在研讨式教学活动中，教师作为学生学习的引导者，通过课堂讨论和多次互动，引发学生思考。教师给定具有较大探讨空间的问题，提供相应的学习工具与资源，引发学生探究的意识，启发学生思维，进而评议互动，促使学生对问题观点形成自己的见解。在研讨式学习活动中，树立学生积极参与的意识是关键，充分发挥学生的主体性则有助于激发学生的学习兴趣，从而促使其主动地建构更多的知识（刘伟，2008）。图4揭示了研讨式学习活动的一般过程。

（2）基于项目的动手实践活动设计

基于项目的学习方式让学生置身于真实的问题情境中，在实践中内化知识、掌握技能，并发展其项目意识和高阶思维能力。

基于项目的“做”的学习活动设计，强调学生在实践中学习知识和技能，通过解决实际问题过程中所进行的分析、综合、判断等培养学生的高阶思维能力。一般的活动设计是在教师的引导下，学生围绕某个主题，进行协作研究。基于项目的动手实践活动流程如图5所示，在学习过程中充分发挥学生的主体作用，教师作为活动的启发者、引导者和帮助者来促进学习活动的开展。

（3）以体验为主的创造性学习活动设计

以体验为主的创造性学习活动是整个课程设计中最后也是最复杂的学习活动。它建立在研讨式学习活动和基于项目的动手实践学习活动基础之上，并且是对前两个活动的深化和提升。在教学实践活动中，每一个学生以“创客”的身份体验创客活动的一般过程。从自由组队、头脑风暴、提出创造性的解决方案，到原型设计、分享交流以及反思与改进，在此过程中达成发展认知、行为、情感的目标。学生在这样的实践活动中，基于相同的兴趣自由组队，组成实践共同体。共同体中每一位成员都有自己擅长或者某一领域非常感兴趣的点，在实践过程中，他们相互学习，通过共同完成项目使得自己的个人专业技能和知识得到提升（Lave et al.，2014）。在进行创客教育教学活动设计中，学生通过体验创客项目制作，创新能力、动手实践能力、交流协作能力等高阶思维能力得到提升，其活动的流程如图6所示。

4.教学评价设计

创客教育的教学评价应结合过程性评价和结果性评价，充分体现培养高阶思维能力的目标。相应地，对于“学”、“做”、“创”三种教学活动应设计不同的评价标准和具体要求。

研讨式学习活动的评价设计，应该涵盖对前期文献搜集、整合、小组讨论以及汇报与反思的整个过程的学习行为的评价。因此，应当结合学生在学习平台上的发言频率和内容深度以及小组汇报的成果进行评价，并且与学习活动的教学目标相匹配，逐一评价学生的学习结果。

基于项目的动手实践的活动评价设计，应该重视学习过程中学生知识与技能的习得以及协作交流能力相关方面的评价。在成果展示过程中，结合自评、小组互评和教师评价三种形式，全面地评价“做”的实践活动，体现培养高阶思维能力的目标。

以体验为主的创造性学习活动的评价设计，因其活动是体验“创客”项目制作过程，可以参考创客项目的一般评价标准。马丁内斯和斯代格总结了好的创客项目所需的8个要素：目标与相关性、充分的时间、复杂性、强度、合作、可获取的材料、可分享和新颖性（Martinez & Stager，2015）。这些要素在创客教育课程的设计和开展中成为可参考的规范。评价还可参考一些创客比赛规则来设计创客项目的评价量表，在最终成果展示的过程中，可通过小组自评、互评和教师评价相结合的方式进行评价。

三、实践与效果调查

1.实践

本研究以华东师范大学教育技术学专业2015级研究生的 “创客教育与3D打印教育应用的研究”研讨课程为实践案例。该课程是华东师范大学2015级研究生开展的一门研讨型和创造性项目制作的创新课程，同时也是高校课程改革的一次创新探索。该课程的主要目标是学生通过学习创客教育相关领域的知识和创客项目的体验式的创做，提升学生动手实践能力、创新能力、沟通交流和协作能力以及学术能力。课程内容分为“学”、“做”、“创”三个维度，教学内容包括创客教育领域相关理论研讨、3D打印技术与3D建模技术、开源硬件技术、积木式开源硬件体验与创业相关知识、创客夏令营中的老师和学生、3D打印的行业发展与教育应用，以及一个资深创客视角看创客活动等，其学习目标和能力培养的对应关系参见表4。

2.效果调查

本门课程的教学效果反馈是从学生对教学模式的满意度和教学效果两个方面进行问卷调查和访谈。研究从师资队伍、教学活动、教学空间、教学目标、教学内容5个维度编制问卷和访谈提纲。通过问卷调查初步了解学生对课程教学模式的满意度，进而通过访谈，从学生的小组协作能力、沟通能力、动手实践能力、问题解决能力和兴趣等几个维度调查教学效果。分析问卷调查和访谈的数据得知，20位研究生均表示对由企业导师参与的该门课程非常满意。

3.学习成果

本课程通过融合研讨式的学习活动、基于项目的动手实践活动和以体验为主的创造性学习活动来促进学生高阶思维能力的发展。课程开始后，学生自由组队，形成了无人驾驶、智慧水杯、智慧底座和智能台灯等4个小组，每组由5位同学组成，以小组为单位进行头脑风暴、提出创造性的解决方案、原型设计、作品制作、分享交流以及反思与改进。成果示例见图7。

在本课程的学习活动中，学生不仅创造出实物作品，还发表了相关论文（其中被2016届全球华人计算机教育应用大会（GCCCE）录用论文4篇，被2016先进学习技术国际会议（ICALT）录用论文为1篇），提升了学习成效。

四、总结与展望

研究通过实践研究及效果调查验证了本文所构建的教学模式的有效性。从人才培养视角看，该课程作为华东师范大学教育技术学专业2015级研究生培养计划中的新课程，一方面在国家双创目标和任务下进行了积极教学改革创新的探索与实践，另一方面落实了教育技术学专业的“文理工”一体化人才培养目标。从研究视角看，本文虽然对所提出的“学做创”课程设计模式进行了一定的理论和实践探索，但是在理论深度和系统性方面还不够。研究团队需进一步探索创客教育、STEAM教育、科学教育、机器人教育等共性的理论基础和实践途径，构建科创教育的理论体系。研究团队将于2017年在本科生层面开设“创客教育与3D打印教育应用”新课程，从“学做创”理论与实践层面进一步探索。

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-maker-project.

收稿日期 2016-11-20 责任编辑 曾艳