小学创客教育校本课程构建的研究

曹汝冲

【摘要】随着社会对创新、科技、创造等方面的重视，国内都在发展高科技、智能化的产业制造为之努力。在“万众创新”“人人创新”的时代引领下，学校创客教育也在教育厅等部门的大力推广下，开展并定义了以“使用数字化工具，倡导造物，鼓励分享，培养跨学科解决问题能力、团队协作能力和创新能力”为基础创客特色教育。以创客机器人教育为基本方向，发展小学创客教育校本课程在学校课堂教学中的实践、应用势在必行。

【关键词】小学  创客教育  机器人  校本课程

【课题】本论文为2018年度淄博市教育规划课题《小学创客教育校本课程构建的研究》成果论文，课题编号：2018ZJG020。

【中图分类号】G622.3 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）34-0009-02

一、国内外创客教育课程发展现状

1.关于创客教育教学内容的探讨

国外鲜有对“创客教育”这一名词直接进行组合并定义的文章，他们在进行解释时，大多数使用的都是“maker”“创客运动”等。例如，Halverson等在其文章中对“创客运动”进行解释时就提到：“创客运动指向的是一批快速增加的、在日常生活中从事工艺品创造的人群，他们在物质和数字世界中都找到了可以和他人分享创造过程和结果的平台。”

祝智庭，孙妍妍在《创客教育：信息技术使能的创新教育实践场》中提出：“虽然创客教育不会直接教授学生基础知识，但在当‘创客的过程当中，学生将有机会运用到数学、物理、化学、甚至艺术等多学科的知识。”“创客教育所倡导的提出问题并利用自己的创造力解决问题的过程，对学生能力的培养至关重要”[1] 。而杨现民，李冀红在《创客教育的价值潜能及其争议》一文中提出：创客教育作为一种“融合信息技术，秉承‘开放创新、探究体验的教育理念，以‘创造中学为主要学习方式和以培养各类创新型人才为目的”新型教育模式。

2.关于创客教育课程硬件配备的描述

《Makerspaces Playbook-School Edition》的倒数第二部分介绍了4所在学校中开设的创客空间，描述了在其高中发起、组织创客项目的一个过程，从参与者共同的创客学科、项目持续时长、学习关键、作品的使用与分享五个角度，分析和比较了三类空间的关键性特征。希望学生能改变对失败的看法，养成学会坚持的品性，并乐于从挑战中学习。

国内关于创客硬件配备的研究主要集中在创客空间基地、学校两方面：

（1）创客空间基地  潘丽在《创意好玩“新车间”》中提到：“自己动手，创造并享受快乐，这是Makerspace的宗旨。它是一个俱乐部，也是一个工作坊，你可以在里面自由玩耍，而那些机器、元件就是你的玩具。”形象的描述了创客们的共同点，而整体硬件设备配置都以开放性的开源硬件为基础，所用器材也多是开源主板、传感器、散件、实用工具的组合。

（2）学校创客空间  现阶段在政府部门的大力推动下，学校创客空间已经是必做之事，现在创客基地在不同学校都有各自特点，以谢作如、向金、李双寿等为代表。“中小学创客空间建设有其必要性，也极富挑战性，但创客空间在建设与运营过程中也出现了许多问题亟待解决”。

3.关于创客教育课堂教学模式的探讨

“美国加利福尼亚州当前创客教育课程决策现状的原因包括三个方面：一是各个层次课程决策本身的功能，不同层次的课程决策会实现不同的特定功能，如给学校适当的课程决策权，能使课程贴近学校的发展实际;二是文化精神，创客教育的出现植根于美国从早期就开始形成的“自由、创造、实用”的文化精神土壤;三是学科特征，创客课程的生成性和动态性使创客教育在美国以草根式的自发形态诞生”。

陈刚在《中国电化教育》发文的《创客教育的课程观》中提出：“创客课程应以培养学生‘通过设计制造以解决问题的核心素养为目标，定位于融合各学科的工程类综合实践活动课程;其课程内容不具有严格的学科规定性，而是随着创客实践活动的展开呈现出‘生成性特征;基于设计的学习是创客课程的基本学习方式。创客课程应围绕‘经验单元进行课程设计，适宜采用表现性评价作为课程评价方式”。杨现民在《建设创客课程：“创课”的内涵、特征及设计框架》文中称：“创课资源的建设，一方面需要应用创客思维对传统课程进行创客式改造;另一方面应在体验式学习理论和建造主义理论指导下，遵循趣味化、立体化、模块化和项目化这四大理念，按照创课内容体系建构、创课项目设计、创课活动设计、创课评价设计这四个环节，设计全新的创客课程。”“学生之间可以根据兴趣自由组成兴趣小组，集体选择、重组课程模块形成团队课程，开展项目合作学习与作品创作”。

二、小学创客教育校本课程构建的教学实践探究

2015年創客教育理念进入义务教育的学校层面，各地管理单位开始逐步推广创客教育在学校的发展。首先引入教学的是以数字化工具为主题的课程内容，慢慢通过近几年的发展，进入到实质的学生课堂授课阶段，并一直在深入推荐课程建设。2018年山东省创客教育研究院就已把部分编程及硬件内容纳入到小学信息技术四年级教学中，这是学校创客教育发展的必然需求。

对三年级、四年级、五年级开设以机器人教学为主导的创客教育普及课程，是学校校本课程教育的时代要求。例如：山东省淄博市张店区祥瑞园小学创客课程内容就包括scratch趣味编程、pcduino硬件编程，3D打印技术知识，机器人的制作与研究等。

在课堂实施过程中，对编程教学进行了实践性探究。编程教学是实现人工智能的最基本内容，不管是现在所推崇的arduino编程、pyhon编程还是C语言编程等教学，重点所体现的是学生的逻辑思维能力及编写算法的能力，学生要通过自己的创作解决问题，在这一过程中，学生是在主动地思考，兴趣就是关键，所以选择编程软件不宜太难。通过实践研究学生使用scratch等一系类图形化的编程教学软件可以激发学生兴趣，学生可以不用深入了解子程序，就可以完成创作。最终学校选定scratch编程软件为创客教育校本课程的编程教学内容。

利用通用主板、传感器及积木搭建课程也是创客教育校本课程构建的重要组成部分。学生要实现创造智能作品，首先要明确原理及构造，课堂上学生通过组装搭建，然后运用综合知识实现不同功能作品的制作，这个过程应该是学生从简单模仿到自主创新的一个阶段。教具尽量使用稳定性高，能够快速组装和可独立运行的装备。通过探索研究， Pcduino套装、Mbot智能车套装、乐高EV3主机及配套的积木套装，成为学校开发利用创客教育校本课程实施的教具。

三维立体结构的构建可以发展学生空间想象能力。从实体到虚拟的转换、从虚拟到实体的呈现，都需要大脑进行空间思维，所以在创客教育校本课程构建环节，祥瑞园小学加入了3D打印建模课程，使用草图大师为制作软件， 3D打印机及耗材为五年级的课程使用。

努力实践并寻找适合学校的创客教育校本课程的探索研究，具有重要的意义和价值：

1.能够紧跟时代脚步，拓展学生思维模式，打破常规教学模式，让学生的学习从教授、被动接收知识转化成自身探索、研究式的学习。

2.对学生的创新和创造性做启蒙式的开发，改变学生对事物的理解方式，能够从不同的角度去看待问题、解决问题，培养学生的动手动脑意识。

3.能够培养学生的科技素养，让学生从不同领域获得知识，并对知识进行综合性的整合。学生可以更深入地了解前沿科技，对基本模块化编程、机器人制作、机械搭建、3D打印、三维模型构建等有初步的认知，并为以后的设计开发研究做铺垫。

4.创客教育旨在造物，创新和创作的过程能让学生体验艰苦探索的不易，并能体验成功后的喜悦。对学生的成长来讲是一次接受现代科技和智慧创造的洗礼。

三、小学创客教育校本课程构建的组成方面

1.课程教学对象的分析

小学义务教育阶段的创客校本课程体系的设置，需要结合学生的年龄特点、心理特点和STEAM教育理念，对创客教育的意义进行解读，深层次的挖掘其内涵。创客教育校本课程所需硬件条件和课程内容设计，需要根据不同年级学生的接受能力来定制。

2.确立课程研究目标

（1）研究创客校本课程建设所需要的硬件配备，综合的、多维度的整合各种资源，实现创客实验基地建设的多元化，增强创客课堂器材的可利用性。

（2）探索适合学生的创客教育实验课程，通过学习和实践建立学校创客教育教学的校本课程体系，在学校普及以数字化工具为主导的创客教育。

（3）通过多元化的课程设计、实施等各种途径，培养学生的创造能力与思维能力。

（4）推动创客教师队伍建设，从参观考察、培训学习等多方面推动教师自身素质，加快创客教育课程的全面发展。

3.创客校本课程研究内容与方向

（1）创客教育校本课程环境建设的研究

①可利用开源软件scratch编程软件的安装和调试，通过对scratch编程软件开发和利用，开设适合学生学习的校本课程。②可使用arduino、pcduino开发加工的开源硬件，如主板、传感器、接收器等，综合考虑小学生特点，通过安全性、实用性、易拆装等因素，进行简单机器人（智能小车等）电子元件组合的研究。③可以利用乐高积木拼插套装，通过简单物理连接，了解传动、力学、杠杆等相关机械拆装知识进行研究。④可以使用3D打印软件与设备等，实现作图软件和创意创新想法的结合开设课程，通过高科技的产品，激发学生的创作热情。

（2）挖掘创客教育内涵，形成课程体系

设置创客教育的课程体系以五年制为例：三年级可为入门级的Makeblock智能车的拼装包括Mblock图形编程软件教学和Mbot智能车传感器连接;四年级可以开设3D打印建模切片课程;五年级学生因为创意思维能力、动手能力逐步加强，特设Scratch趣味编程与Pcduino硬件编程等建立课程体系。

（3）编写适合学生的校本教材

对创客教育校本课程课堂内容进行梳理和整合，逐步整合课程资源，形成可行性的校本课程教材，以三四五年级开设全员普及创客课程为例：

针对三年级学生心理发展特点，上学期可整合10节主题内容组成一册趣味编程教材。下学期对智能车的拼装与控制，做教学的归纳与总结，力求课程多样，内容丰富，可整合为一册内容。

四年级在3D建模打印方面进行探索研究，利用三维立体建模软件sketchup为基础，开设了不同内容的立体构图课程，并在课堂中拓展学生思维，与现实生活相关联，制作打印多种新颖的物品。

五年级研究开源硬件与机械结构组装的创作，从最基础的传感器的认知开始，逐步与主板和积木颗粒组装和整合，积木颗粒的力学与机械结构的组装课程开发研究，从单一简单组装到复杂多样的机械机构原理的学习，都纳入到授课内容中加以整合，通过模块化学习和项目式学习的方式方法编写创客校本教材。

（4）规范创客教育教学，深入课程实施

小学五年制的学校可在三四五年级开课，规范创客教育教学普及与提高相结合，开设多个创客社团并参加竞赛，满足学生的个性化学习。

四、总述

在通过对创客教育校本课程体系构建的研究发现，创客教育定位为科技、人工智能等方向是课程形成的趋势，但是也面临许多所要解决的主要问题：

1.创客教育课程建设所需要的硬件配套设备的选择多种多样，需要寻找适合学生，又有利于课堂教学的教具是个关键因素。

2.挖掘创客教育内涵，丰富创客教育课程内容，需要形成创客教育日常教育教学课程体系。

3.规范创客教育日常教学，深入课堂教学实践，培养优秀科技创新教师是关键。

最后，期望创客教育课程在义务教育小学阶段能蓬勃发展，并能成为学校独有的特色教育体系。让创客教育课堂真正成为学生动脑思考、创新思维、发明创造的平台，让学校出现学生人人是创客，个个会编程的景象。

参考文献：

[1]祝智庭、孙妍妍.創客教育：信息技术使能的创新教育实践场[J].中国电化教育，2015（01）：14-21.