新思维创课设计及其在教学中的实践应用 *

2018-11-06袁莉萍

中国电化教育 2018年11期

袁莉萍

(星海音乐学院信息网络中心，广东广州 510006)

目前，教育正在经历着一场变革。在工业社会向信息社会过渡的当下，以互联网、云计算、人工智能为代表的信息技术在影响和注入我们的教育系统，智慧教学、云资源平台、创客空间等等新的教学形式正在促进传统教学模式向多样化教学模式转变。我们正在快速地经历着从微课、慕课、翻转课堂到STEAM教育及创客教育的新路程。在这个数字时代，我们不断地以新的理念去替换旧思维，我们的思维亟需与世界对接，推翻过去已经成为大众所接受的常识，学会差异化思考才能屹立不倒[1]。因此，创客教育将成为一个新的教学趋势。

一、创客教育与创课课程

当我们谈到创客这个词，就会联想到美国麻省理工大学多媒体实验室和中国的“柴火空间”，有关创客及创客教育的概念描述在学术界已被人们所熟知。以互联网为基础建构和高新技术为推动力的新的创意思维，在这快速变化的现代世界里正不断激发各行各业的创造力。对于教育界，基于互联网的思维，以倡导学习者和学习为中心的“变革传统”“全新教学”“众创、众帮、众享”的创客教育开始普及。

2015年，国际知名的《地平线报告(教育版)》预测“创客空间”在未来3年内将是教育技术在基础教育中的重要进展[2]。因此，创客教育将深刻变革现有的教育模式，并会成为未来的教学手段，高校教师的教与学生的学会展示出智慧的效果。

在我国《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》政策的推出，确定了教育信息化目标新任务。创新的理念、颠覆的思维、甚至是瞬间的思想碰撞，都会让我们感到科幻的时代可望可及。

创客教育实际上是借助现代信息技术和个人化制造工具、开源软硬件，实现了由通常的“知、行”统一甚至于是单纯的“知”进化为“知、行、创”的统一[3]，是在实践、创新、协作和分享的过程中形成创客文化的理念[4]，并应用创客的理念与方式去融入并改造学科教育教学[5]。因此，在实施创客教学计划的同时，要建立一个“用于聚集在一起分享资源和知识，以项目为载体共同工作、相互沟通的现实世界中的实体空间”[6]。一个能有奇思妙想的，具有创造思维的活跃的创课教学设计。

创客所提倡的是大众化的教育和用户的创新。目前，在国家政策的鼓励下，我国的创客在不断地扩大。人工智能、新能源、新医疗、新文化等都有显著的成绩。因此，大学的创课进入了一个前所未有的开放时代，大学的创课设计也要日新变化。

笔者认为，大学的创课是对未来问题的提出与攻关，是针对问题颠覆性的创新实验，是新思维跨界知识的融合，是团体智慧的汇聚与发挥，其成果是开放世界的科技主流。那么怎样的创课设计才能对接创客的既定目标，让创意的理念提炼出符合市场需求的应用价值及优化其价值，是我们在创课设计的过程当中去思考的，好的创课必须要有新思维来指引。

高等教育的新思维是需要大胆地将科技、艺术、设计多元的要素进行有效地融合。以跨学科、跨界的思维，让创新的研究切实从实验室进入社会和生活。因此，创课的设计需要4One，即“一个好的想法、一种精炼设计、一个好的体验、一个好的转化”，切实将创意思维到实现创意落地的质的飞跃。

(一)“一个好的想法”

好的想法来源于进步的思想，一个好的意识形态。好想法与好点子要具有时代的前瞻性，专注某个领域的隐性的、潜在的知识，它能引发多元知识的聚集与碰撞。因此，我们要在看似寻常的事件中发现不寻常，归整清晰的思维脉络，确定突破口，设计一个完整的教学课程，开拓学习者的探索性思维，创新教学内容与教学课程。例如：麻省理工学院教师内里•奥克斯曼和尹美真开设了一门很受欢迎的课程，叫“跨越规模的设计”。课程讲授的设计规模从微生物到天体物理学。课程是以参与型进行设计，通过科学家和学生们的实验进行深入的研究。他们从新视角出发，寻找和重塑自身的思维方式，通过有趣的课堂——创客实验室来影响自身，甚至引发科学探索的新影响。

(二)“一种精炼设计”

精炼、准确地将开阔的视野定焦在一个点上，让其价值在某一个行业、某一个领域中发挥无限量的作用。因此，抓住事物的黄金点、提取事物研究的难点、寻找问题的多个关键点，设计教学环节，开发应用价值。例如：《5G通信工程》课程的设置，与时俱进，是当下通信技术的热点研究，5G技术是实现“万物互联”、人工智能、拓展移动教学的重要技术之一，属于“黑科技”。课程的选题“精确”，编写的教材根据国际标准“精炼”地设计了大量的实验案例，在实施教学的过程中运用了云计算技术和云实验开发的主流技术，利用互联网和“蜜蜂实训平台”搭建了实战训练的实验室，在导师的启发和学习团队的互助中不断掌握新型的技术。

(三)“一个好的体验”

挖掘学习者的需求与渴望的动力之源，找到能触发学习者和探索者行动的关键环节，以及运作点，通过有趣的实际体验，准确提升他们的认知，促使他们自觉地、情愿地深入学习，从而激发他们的学习快乐与兴趣。例如：广州树德创意园以生活馆的方式向民众开放，并与民众“一起助力中国设计”为目标，为大众提供“亲民好设计”的原创生活用品。生活馆内设置了讲座区、展览区，书店、花艺坊、木工坊、咖啡坊、音像区、胶囊旅馆8个空间，人们可以随心发挥自由的灵感，尝试多样的设计，通过亲身的体验来诠释“好好生活”的理念，让大家懂得创意无处不在，只要勤快地去想，设计就能走进生活日常。

(四)“一个好的转化”

当一个好的想法、好的点子成为现实的时候，如何把高端的创新思维转化成高附加值的产品，以及生活的元素，是需要一个有效的转化平台。设计一个有效的转化方案，借助高校、科研机构与企业开展合作或合同研究的转化形式，或者通过高校设立的科技成果转化机构实施转化的形式，才能将新的生产力结果。例如：华南农业大学的项目课程《e村e品》，学生尹然平致力以工匠精神让农村优质特色食材通过互联网进入千家万户。通过“一村一品”的项目策划，拿到了广东粤科100万元的天使轮投资，然后组建团队进行农业电商的系统开发，做了校酷网——校园周边电商C2C。研究了“带着农民去创业”的运营模式，注册了广州迅睿网络科技有限公司，历经三年的打拼，将这个项目着实落地。

好的创课应是审时度势，对未来的新事物要有其敏感度和好的预测，并具有跨界学识的积累，以及具备跨学科教学的融合力，然后在进行系列化的精炼设计，方能达到好的效果。

二、新思维创课的建构

伊藤穰一认为，传统的教育是单向、自上而下的知识传递模式，是接受另类人教授的知识的过程。而一个人只有将学习和自己的兴趣、个人的关系以及可能追求的机会联系起来时，才会学得好[7]。因此，人们需要不断地培养一种兴趣，一种爱好来驱动自主地乃至终身的学习能力，才能在快速变化的世界里保持自身的优势。

创课是指服务于创客教育，实施创客教学过程的实体或在线的学习内容，它是创客教育生态的一个重要组成部分，是一种有别于传统课程设计的新思维课程，是一种具有整合性、研创性、协同性等核心特征的课程，注重知识的融合性运用，倡导问题意识和问题反思，“遵循趣味化、立体化、模块化和项目化这四大理念”[8]。创客与创课具有共同体中的两面功能。

如表1所示，创客、创课功能对比表证明创客与创课在功能上既有区别，又有联系。从以下的对比表分析，创客教育与新思维创课密切相关。当理论进入实践教学设计的时候，创课是在传统学科课程的基础上，引用现代科技、信息技术、教育技术对教学模式进行新的设计而产生的新型课程。创客教育是一种以培育大众创客精神为导向的教育形态和教育模式，是创课新思维，新的教学方法的有效呈现。创课为我国创客教育的快速、健康发展提供了重要的支撑。

表1 创客、创课功能对比表

目前“DIY创意盛会——Maker Faire”正在世界急速漫延。从事创客活动的发起人之一戴尔·多尔蒂，根据“至于谁是创造者”的五大特征“跨领域的开发计划很有兴趣；很想了解真实的世界，并做出一些东西来；爱“玩”的特质；愿意与开源社群分享；觉得这世界可以被改善、问题可以被解决、事情可以被改变”，确定了人有天生的创造本能，而我们可以根据这五个特征来设计新思维创课的结构模型，如图1所示。

图1 新思维创课的结构模型

新思维创课的模型分为：课程与主题设计、教学情境的设计、教学模式的导入、新概念或物体的产生四个层次，每一个层次都是学习过程中的重要环节。以下的描述是对结构模型图1的每一个层次进行具体的分解。

(一)第一层：课程与主题设计

创课课程设计的主旨是跨领域、跨学科的设计，是聚焦学科的优质知识，掌握真实的世界，探索未来的预知，开设兴趣的主题，建立有趣的可自控的“动感地带”。好的创课首先是要抓住好的想法来设立主题，然后进行创意的设计。而创意的本意是对存在事物的理解以及认知，并衍生出的一种新的抽象思维和行为能力。因此，教学创意在进行具体设计的时候，将已知的、原有的、预知的元素进行各种形式的排列重组形成一个新鲜的元素，提炼核心的知识点和兴趣点作为学习和研究的方向，将问题设定为新的学习主题。然后，通过一个开放平台，将有共同志趣的学习者和研究者组织起来，有计划、有针对性地进行知识搜索与整合，互相感知，协作完成学习研究。课程与主题设计分析表是对第一层含意的提炼概括如表2所示。

表2 课程与主题设计分析表

(二)第二层：教学情境的设计

教学情境是教学当中的一个手段。教学情境设计的关键，主要是将设计好的主题在教学实施的过程当中充分利用知识的核心点聚焦学生的兴趣点，激发他们学习的动力和热情，促进学习者对兴趣问题展开的智力活动，促使他们把知识转化为技能。

根据教学情境的“悬疑性或活动性、生活性、真实性、复杂性、情感性、典型性、主体性、可变性”[9]的八个特征与各类学科的特点相融合，从八个特征当中选择与学科相匹配的形式进行重组。通过实验基地、生活场景、工作坊等实体情境，结合互联网空间虚拟情境，引入高科技技术，设计线上线下的实体与虚拟的新一代教学情境，并将学习过程中的实验数据、实验结果与互联网上开源社群进行分享、探究，共同解决科技难题，从而实现创新制造者、创新实验者、创新问题解决者、创新探索者的目的。例如：下页表3教学情境设计分析表所列举的科技教学环境设计、医学类教学环境设计、文艺类教学环境设计等等，由于它们所涉及到的知识领域和学科知识点的不同，使得实体教学情境的设计以八个特征为依据，并根据实际教学需要进行适应不同学科教学的情境设计。

表3 教学情境设计分析

(三)第三层：教学模式的导入

教学模式是“在一定的教学思想或教学理论指导下建立起来的各种类型的教学活动的基本结构或框架，表现教学过程的程序性的策略体系”[10]。随着互联网的产生，以及新一代互联网教学工具的不断涌现，为以“学生为中心”的教学法提供了技术的保障。根据各类学科的教学目标和应掌握的知识点，创课的教学设计要适应新时代的教学模式。

高校创课的学习主体是成年的本科生或社会行业人士。因此，在设计的理论上以重实践的超学科教育的STEAM教育理念为依据与支撑，通过集科学、技术、工程、艺术、数学多学科融合的综合教育来逐步挖掘人的探索性思维和抽象思维。对问题的提出、问题的分析、综合变化的事物不断地进行集体思想的碰撞，激发学习者潜在的思维动力，从而创造新的物质，如表4所示。

表4 STEAM教育理念与教学模式应用表

以下是对表4 STEAM教育理念与教学模式应用表展开的具体论述。

1.云资源导学与互动的教学模式

自从“互联网+教育”的理念在实践教学中展开，以线上线下相结合的混合式教学法在实际操作中得到了良好的验证。特别是云技术的使用，基于云环境教学的平台与资源使教学内容更加的丰满。学习者可通过对云资源的循环获取，从海量的资源当中提炼信息元并进行加工与再造，并通过学习者间的互动与沟通，建构对新事物的理解，提升自身的判断能力与创造能力。

2.问题导向与问题阐释的教学模式

目前，以“学生为中心”课程设计主要倡导问题导入式教学，旨在真培养学生“面向问题解决”的核心素养[11]。梅瑞尔的首要教学原理就提到学习者必须介入解决实际问题，从问题中来。创课就是把各业界不同领域的现实问题找出来，用“跨界”的新思维将各领域的问题进行重新整理，在学习内容和活动实践中以实际问题为主导，利用反复的实验和验证结果来对问题进行新的阐释，将新发现的知识与经验应用到新的发明和实际的生活当中去。

3.“头脑风暴”教学模式

由美国人奥斯本(Osborn)倡导的头脑风暴法(Brainstorming)是强调集体思考的方法。参加者由专家和学员组成，专家尽可能提出未知的兴趣问题，激发学员的创造性，产生尽可能多的设想，并将这些设想、方案逐一质疑，分析其现实可行性的方法。在有关专家的主导下，无限制的自由联想和讨论，不局限思考的空间，鼓励想出越多主意越好。通过脑力激荡法，互相激发思考，其目的在于产生新观念或激发创新设想，形成“群体思维”的创意，最终产生新颖的构思，实现研究成果的转化。

4.信息重塑与技能拓展的教学模式

为培养团队合作精神，学习者以小组的形式共同攻关一项问题，首先用系统和统一的计划方式来收集某一主题的信息。组织分工，将文献检索、数据检索、事实检索进行排查，寻找出问题的切入点，综合多元信息，对原有的事物重新认知，对原有的产品进行重新塑造，创新新的技术，与社会各界联盟，打破瓶颈，为新的研究、新的知识挖掘、新的产品找到突破口，将好的项目进行有机转化，从而拓展学习者的创造力和融合力。实现社会资源课程化，即把课标要求之外的一些好的资源和服务与学校教育有机对接起来[12]。

(四)第四层：新理念或物体的产生

创课学习的总目标是在新思维主题的引导下，依据STEAM教育理念，经过学习队员高效的“头脑风暴”后最终的收获。学习者以能力为导向，通过创课的学习找到了新问题，深化了新思维，开拓性地发现新事物和开发提取新事物核心价值的新技术，发展新的生产力。并将发明、新制造、新应用与社会进行接轨，通过社会“孵化器”的服务支持，降低学生创业的风险和成本，提高创业成功率，促进科技、创意产品的成果转化，实现量变到质变的新飞跃。表5列出的创课学习目标与成果产出联系表阐明了只有设立好的目标，才会有好的产出。

表5 创课学习目标与成果产出联系表

三、创课教学的运作方式

高等教育强调改革，其关键处是课程的改革。2006年美国哈佛大学“核心课程改革方案。这一改革有四大目标：一是培养全球性的公民；二是发展学生适应变化的能力；三是使学生理解生活的道德面向；四是让学生意识到他们既是文化传统的产品，又是创造这一传统的参与者”。因此，创客的最终结果是否能产生好的效益与好的创课有关。于是创客教育开始不断地探求创课设计的新思路。图2的创课教学分析，就是对几个有特色的创课程的设计进行了优课分解。

图2 创课教学模式分析

(一)运用互联网资源，聚集共同兴趣的学习者

目前，高科技在教育领域的应用越来越成熟。优质的创客平台和教学平台以其有偿的或无偿的方式服务于创客活动和教学活动。这些社会性网络资源的建立成为创课的技术支撑。在博客、各学科专业网站、微信公众号、APP上开始聚集共同志向、共同兴趣的学习者。他们通过这些平台合作性研究和开发了实用新型的各项应用。因此，构建一个开放和协作的创客平台，可以和世界范围内的创客社区开展合作，分享见解、创意和实践[13]。同时，要与本地创客保持关系，并赢得创客社区的支持[14]。例如：华南农业大学与极飞学院合作，为培养科技“新农人”，搭建了一个以人工智能技术服务于农业的创新平台。作为一个创新型知识平台，极飞学院分为“线上知识服务”和“线下操作培训”两部分。学习者通过微信和植保作业APP平台，可以免费学习无人机和农业生产相关的知识，并通过在线考试的形式获得线下操作集训的资格。华农通过与极飞学院共同建立的平台，聚集了双方的优质资源，邀请了农业科技专家和实践者入驻，做到讲学与实操相结合，让这个群体在共同的研讨中不断地改善问题，改良智能无人机的功能，在平台上分享快乐和心得，与此同时也拓展了新农业的发展之路[15]。

(二)构建在线的互联创课学习

创课的设计要注重跨学科，以及新科学技术的结合。建设多元技术知识平台，为不同领域的学习群体提供好的网络环境、云端的服务、开源的在线教学互动平台和协同行动、分享与合作的虚拟环境，以及先进的国内外的无偿的研究工具和教学工具，为学习者创造低成本的学习机会，有效地进行专业领域的理论知识的普及和创新项目的研究指导。例如：极飞学院的“航空技术与农业”“智能科技与飞行”将智能的无人机及自动化配备，遍及农业生产、农业创业、农业投资和农业学术等领域。目前在线注册学员超过5万名，培养了一支农业新生力。华南理工大学与武汉创趣天地教育咨询有限公司合作，开发了华工启明星创客平台，引进了麻省理工学院的少儿科创教育，将“数字制造个人化”理念和全球开放共享资源相结合，专注发展少年科学创新的教育，研发了《光学声学》《动植物学》《Scratch积木编程》等创课课程和教材，并定期举行NOC赛事，培养了一群少儿创客。

(三)创课教学实施必备的各项条件

创课教学是一个有着灵活创新思维、明确实现目标、有效实施策略、生机活力团队的智慧策划。从以上例举的极飞学院和华师大学的两个案例进行分析，其共同点是：由学科带头人组建以博士生、研究生为主的稳定团队，有计划地将分布在不同地域的优质教师、学科专家、合伙人引进到团队当中。并充分利用国内外的社会性网络优质的科技资源和研发的工具，生成线上线下的学习空间，将志趣的参与、研究的分享、有效的制造、高效的传播、成功的产品的教学目标贯穿教学的始终。终将明确的目标、好的活动设计、低的投入、高效的产出以最佳的执行来实现。例如：华南农业大学与极飞学院的“智慧农业”项目，华南理工大学和武汉创趣天地教育合作的“数字制造个人化”项目，其团队的带头人皆来自行业的归国学者，团队成员来自行业的精英。他们将国外的农业航空技术和麻省理工学院“个人制造”为核心的理念结合当下的社会需求进行传播。通过明确的目标、好的活动设计、低的投入、高效的产出完成创课的教学。

(四)线上线下的创意联动

创课教学在实施的过程当中，往往是跨越学科、综合性强的创新实践。在有效的项目组织、团队协作下，对创新项目进行方案提出、方案修改、方案提升，最终共同完成真实的任务，通过教学的实验和产品的实验。例如：极飞学院与华工启明星创客者是在线上进行理论的教学，在线下组织极飞训练营、XAAC“未来农场”、创客集训营、制造工作坊，导师与智囊团和合作单位进行多次协调沟通，通过实地场所进行“实战演练”，线上线下产生有效的联动，让参与者体验和分享他们的研究成果。极飞团队研发的“智能多旋翼飞行控制系统”运用在ERIC植保无人机，学员经过在线的学习和考试才能进入集训营，在实践中共同打磨无人机产品。XAAC“未来农场”汇集了极飞科技在各个领域的合作伙伴共同利用机器人、人工智能、新金融等新技术，打造新农业环境。启明星创客空间以“个人制造”为核心的集训营，在活动中，教师们为到场的学员提供了人工智能的实验环境，设计了《涂画的AR创意画》将每位参与制作的学员手绘画美术作品通过AR设备的投放，瞬间变成了活灵活现的三维立体画作品，让科技化的制造“触手可及”。

(五)创课实施的有效转化

创课教学结合创新项目进行系统的传教，在项目实施的过程中不断地迭代产生各种过程性资源和创意作品，是新理念和物品的产生。例如：“精准农业传感器开发与应用研究”将传感技术、互联网技术与农业技术相结合，成功研发了SIPERX2农业无人机控制系统。“航空精准农药喷洒”的研究将航空技术、人工智能技术、农业技术进行科学的融合，完成了利用P20植保机精准喷洒农药的新技术。“FAB LAB实验室”旨在为创客教学提供低成本制造实验环境。在Fab Lab，以学习者需求为研发引导，培养学生具有制作自己想要事物的思维和能力。通过“创造自己想象中的事务”的渴望激发着学习者的个人创意、个人设计、个人制造。“FAB LAB科创教育体系”在少年科创的教育中越来越深入人心。目前，在全国已有120家合作伙伴成功地引用“FAB LAB科创教育体系”。