基于项目化学习的创客课程设计与开发

孟杰 孙田琳子 沈晨

摘 要：近年来，创客教育和项目化学习一直是教育领域关注的热词，两者在实践目的、活动路径、辅助手段等方面都有相似之处，因此可以将项目化学习的思想融入创客教育中去。通过分析课程的设计思路、目标定位、实施规划、框架内容等，最终确定了以“绿色生长+”为主题的创客课程，将“制作个性智能花架”的大项目拆分为独立且关联的四个小项目：创意陶艺、植物养护、花架制作、开源搭建。在课程實践中，可以从创新学科融合，实现系统整合;依托双师课堂，增加作品生成;通过小组合作，助力思维碰撞;借助评价展示，形成创客文化等维度进行思考。

关键词：创客教育;项目化学习;课程设计;小组合作;学科融合

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：2096-0069（2021）06-0085-08

引言

创客，自进入教育界伊始，无数一线教师和学者就在思考它的内涵和实施方式。有专家认为，创客是电子创客，如3D打印、机器人制作、开源硬件;又有专家提出，许多传统的DIY手工制作，如陶艺创新、饰品制作、木工雕刻等也在这个范畴。随着创客内涵的丰富，越来越多的学校也开始建设创客空间，旨在通过先进的资源、技术和工具，将学习过程和创造融为一体，实现基于创造的学习。目前来看，教育界一直在探寻将创客与教育相融合的路径，以达到运用创客的理念与方式改造教育的目的。如何在中小学具体实施创客教育？如何借助众多学者提出的项目化学习的思维，打通传统手工制作与电子创客之间的壁垒，实现可推广的课程？基于以上问题，笔者从中小学创客教育的实践出发，探寻出了一条融合传统手工与开源硬件搭建的项目化学习之路。

一、创客教育与项目化学习的契合性分析

自创客教育开展以来，很多一线教师都会思考其与项目化学习的内涵有何相似之处，在实践过程中又是如何融合的。解决以上问题，需要从它们的内涵和特征入手。

（一）创客教育的内涵与现状分析

何为创客教育，祝智庭指出，创客教育是融合了体验教育、项目学习法、创新教育、DIY理念，以信息技术的融合为内核的一种教育形式[1];学者马丁尼兹和斯塔哲强调师生思维方式的变革，认为创客教育应该以开发学生的创造力为目标，培养学生利用技术与方法，创造产品与工具的能力，以便更好地解决实际问题;王晓庆认为，创客教育是由创客者、创客空间和创造行为三部分组成的，是让学生在创造中进行学习、发展能力并掌握知识的一种教育形式，核心任务是提升学生的创新意识、创新思维和创新能力[2]。

当前，在中小学领域，创客教育主要是在通用技术课程、通用技术和信息技术课程中实施，以“做中学”为路径，挖掘学科脉络、实现知识融合，以期学生能够形成跨学科的思维意识和实践能力，其本质是通过学习或创新行为进行知识的意义建构[3]。付娜从职业院校的角度，分析了职业院校创客教育与专业教育融合存在的问题，从课堂、课程、空间、教师等角度，提出了基于“互联网+”环境的职业院校创客教育与专业教育深度融合的模式[4]。孟红娟等提出了STEAM与创客教育的融合设想，构建了 STEAM 与创客整合课程的三维矩阵模型，总结了分别与“知识主题式创客课程”和“工具主题式 STEAM 课程”相匹配的教学策略，并建立了“知识—能力—素养”三位一体的评价体系[5]。

结合以上学者的研究，可以得出，创客教育是以促进学生创造性思维的发展为目标，以创客空间为平台，以课程体系为载体，以“创造中学”为方式，借助体验、协作、探究等方式，让学生围绕具体的任务开展创造性活动的一种教育形式。在实践中，一般是依托信息类课程，开展机器人、科学探究、STEAM、传统手作等相关内容的教学。

（二）项目化学习的内涵与优势分析

中国双语项目管理研究委员会的著作《中国项目管理知识体系（C-PMBOK 2006）》中提到，项目是创造独特产品、服务或其他成果的一次性工作任务，项目有确定的起点和终点，可以划归成较多独立的子项目。在教学中，这些子项目可被设计为任务。沈书生认为，项目化学习要借助与真实世界相关联的真实项目，重新设计教学，实现知识与项目的高度融合，从而帮助学习者将所学的知识与真实世界相联系，以达到学以致用的效果[6]。卢小花认为项目化学习是一种以学生为主体，以项目为主线的教与学的方式，在实践中可以被分解为以下五个阶段：设定目标、确定计划、有序实施、项目评估、反馈提高[7]。在项目实施过程中，除了要考虑到实践的流程，还要关注项目学习的本质，即对知识的深度整合和理解[8]。

项目本身就是一个复合的概念，是知识的承载体，在实际设计过程中，会不可避免地整合多学科的知识，这也就迫使学生在完成项目时，必须调用多样的学科思维和能力，而在反复建构的过程中，简单的知识回忆是不能满足要求的，学生必须深度参与和反思，并根据任务的完成情况，随时修改策略，以确保能够完成设定的项目终点。

项目化学习除可以帮助学生进行深度学习外，还可以帮助教师站在学生成长的视角上，设计教学活动，激发学生的问题解决意识，培养他们的问题解决能力。从实践的形式和本质来说，项目化学习具备以下特征：真实的项目情境、具体的学习任务、多样的学习方式、多元的学习评价、多变的师生角色。

（三）创客教育与项目化融合的可行性分析

教育技术领域的很多学者也提出了将两者融合的观点，如祝智庭认为，创客教育是融合了基于项目的学习的一种教育形式[9]。王超认为鉴于项目式学习与创客教育的契合性，可将其作为中小学开展创客教育活动的主要教学方式[10]。王佑镁提出创客教育包含了项目学习、创新教育、体验教育等思想，可以通过空间、课程、活动等载体，关注学习过程的合作、探究、分享，强化知识与真实世界的联系[11]。

结合上述对创客教育和项目化学习的分析，发现它们在以下的维度会有区别和相似，具体如表1所示。从表格中可以发现，两者在教育理念、活动过程、辅助方法、过程载体等方面具有相似性，而在实践目标、实践路径、成果呈现等方面各有侧重。

二、基于项目化学习的创客课程设计

无论是项目化学习还是创客教育，都需要课程作为载体，因此两者融合的教学实践必须落实到对课程的设计上。项目化学习体现了主题化、过程化、合作化、成果化等属性，所以在课程设计中，要通过恰当的主题，将真实问题与学生的学习过程相结合。

（一）课程设计思路：项目总分总

杨现民曾提出创客的课程应该是一种与传统学科课程不同的新型课程 ，可以是智能化信息技术的应用，也可以是包括手工、陶艺、绘画、电子的创意类课程[12]。在当前的教育形势下，创客并未进入到中小学的课程体系，因此在实践过程中，一般采用校本课程的模式。结合本校特点，借助项目化学习，设计一门可实践的创客课程，必须从学生的学习特点、学校的课程设置、硬件设施、师资配备等多方面去考虑。

从硬件设施上来看，N中学作为省智慧校园的示范校，除具备创客教室、陶艺室等基本的学习空间外，还在每个班级的门口配备了智能绿色长廊，可实现温湿度检测和自动灌溉。从课程设置上来看，初一年级除信息课外，还设计了通用技术课和综合实践课，但是课程内容一直没有整体规划。从师资来看，N中学具有创客教研组，涵盖了生物、信息、美术等学科，具备了学科融合教学的条件，在这样的背景下，大家开始寻找项目化创客的落地点，智能绿色长廊作为智慧校园的特色板块进入到了教研组的视野。智能绿色长廊支持温湿度感应和自動灌溉，能够较好地调控植物的生长环境，辅助生物老师开展实践类教学。在学科融合之前，美术老师还经常将其作为学生写生的观察点。此外，长廊涉及的多类传感器在信息课中均能找到，学生可以组装简易的智能花房。

经过研究，N中学决定将“绿色生长+”作为创客主题，开展项目化的学习实践，并根据创意过程，将大项目拆分为创意陶艺、植物养护、花架制作、开源搭建四个小项目，其最终制品是制作“个性智能花架”。另外，为满足学生对创意外观的需求，在整体项目之外，还设置了3D建模课程，课程设计思路如图1所示。

（二）课程目标定位：兼容多学科核心素养

该课程强调在信息技术的支持下学生通过动手实践，将创意付诸实践并生成物化的数字作品，即创意物化。“绿色生长+”的创客教育课程既强调了创意又强调了可视化成果，还强调了技术应用的教育活动，兼具了陶艺、木工、植物移栽等通用技术内容;在植物分析、种子发芽部分也渗透了生物学知识;另外开源硬件的搭建、物联网的学习，是当前信息技术课程的研究点;花架的稳固性、美观性及各部件的组装也不得不考虑美学和承重原理等。“绿色生长+”创客课程，从知识点来看，涵盖了多门学科的知识，以跨学科知识内容为基础，是在传统综合实践活动的基础上改造的新型创客课程。从培养目标来看，该课程需关注美术、物理、信息技术、通用技术等初中多学科的学科思维，如表2所示，强调了学生的探究、沟通、批判、合作、创造、创新等能力。

分析表2可以发现，以上学科大多提及了创新或创造，而且鉴于创客教育本身就是以促进学生创造性思维的发展为目标的，因此“绿色生长+”创客课程的核心目标应该是创造与创新，并且分为文化层面、技术层面、责任层面、过程层面、信息层面五个维度，每个维度又可以细分为两个能力点，结合学科思维与创客内涵，该课程的目标定位如图2所示。

课程实施的四个小项目：创意陶艺、植物养护、花架制作、开源搭建，也是“个性智能花架”大项目完成的必经阶段，围绕“绿色生长+”的主题，学生首先要从文化层面，感受陶艺文化的悠久和历史传承，欣赏美妙的陶艺制作;其次进入到植物养护阶段，学生会感受到生命的珍贵与脆弱，形成个人的生命价值观，进而扩展到社会责任;最后在花架制作和开源硬件搭建模块，主要是培养学生的设计思维、工程思维，考查他们物化的能力。而在整个过程中，包括3D建模的课程中，学生不得不通过沟通协作、合作探究等方式完成小组任务;而网络与信息技术，以其特有的优势，成为他们创新创造的助力，借助网络资源的过程也是他们培养信息意识、增强信息技术应用能力的过程。通过学习创客课程，学生将掌握以创造、创新为核心，兼容多层面目标的复合能力。

（三）课程规划与内容：双师辅以A、B课程

创客教育校本课程的核心在于培养各式各类创新型人才，可采用基于问题解决的学习方法，让学生在解决真实问题的探究学习过程中，综合运用技术素养、科学素养及其他跨学科相关思维模式来设计和制作创新作品，从而培养学生的科学精神、创新意识和实践能力。基于项目化学习的创客课程，如果仅在团体化的小范围内开设，则失去了提升学生创造性思维的普适意义，因此教研组在课时设置上采取了融合机制，将通用技术课程、人防课程、信息课程进行了融合，采用单双周交替运行的形式，确保所有的初一学生都能参与到课程学习中来，并通过每次两节课的形式延长学生的物化过程。

所有的学习内容在一学年内完成，单双周课程分别为A课程、B课程，如表3所示，A课程为个性智能花架设计与搭建，主要培养学生的设计思维和动手实践能力;B课程为3D建模和打印系列，使用3Done软件，从生活用品、学习用品、水果、卡通形象等四个方面进行建模，包含FDM熔融沉积打印和陶瓷打印，主要培养学生的抽象逻辑思维和创造性思维。为提升学生的项目化成品率，采用双师课堂和小组合作的形式支持教学。

“绿色生长+”创客课程围绕“个性智能花架”进行内容设计，各章节经过精心编排和系统规划，将一个大项目：“制作智能花架”，按照植物生长的过程，循序渐进，分解为四个独立且相互联系的四个小项目，每个小项目又包含了细致的课堂任务。具体内容如表4所示。

在课程开始之前，首先介绍“绿色生长+”创客课程的大项目，分析植物生长需要载体，因此将 “创意陶艺”模块作为第一章节，项目任务为“制作个性化的花盆或花瓶”。陶艺作为一门中国传统艺术，在项目之初，能极大地激发学生的兴趣和动手的热情。该章节从陶艺文化入手，主要是“做中学”形式，以小组为单位，同一时段的3D建模课中“生活用品设计”模块也对应地设置了“器具设计”的相关体验。

在植物载体完成后，进入“植物养护”模块，小组借助网络探究的形式，利用思维导图对本组选择的植物种子进行分析，然后根据研究成果和教师的指导进行育苗、移栽和养护。这个部分主要涉及植物的种子、根、光合作用、蒸腾作用等相关知识，与苏科版七年级的生物教学不谋而合。在实际教学中，根据学生设计花盆样式不同，他们的种植方式会有水培和土培的区别，此时小组的日常维护也成了课程外延的内容，该部分的生命教育可以较好地融入学校德育教育中来。

接着是“花架制作”章节，小组根据自己的养护植物，自主设计花架外形，通过工程绘图，首先确定花架的尺寸、材料、摆放环境等，小组成员需自备材料，然后根据图纸搭建纸质模型，最后根据模型的设计修改、搭建实物，逐步完成设计。这个部分，学生可以使用学校的木工工具和激光雕刻机进行外观造型。在这个模块，除需要关注花架的美观外，物品承重与框架设计也成为小组讨论的内容，而同一阶段的3D建模课中学生主要学习“学习用品的设计”，此时框架设计与造型的相关知识也会渗透其中。

最后的章节是“开源硬件搭建”模块，小组在合作完成的个性花架基础上加入开源智能硬件，借助奥斯坦丁套件和学习规划单，如图3（见下页）所示，利用多类传感器、物联网等，加入温湿度检测、语音播报、屏幕展示等，完成个性智能花架，进入最终展示和评价环节。“绿色生长+”课程关注横、纵的搭配和联系，横向方面，根据内容的差异，將课程分为不同类型;纵向方面，遵循由浅入深、由简到难、螺旋式上升的逻辑进行内容编排，内容之间环环相扣，顺利衔接。

三、基于项目化学习的创客课程实施策略

“绿色生长+”创客课程依托于学校原有的综合实践类课程，是对原有课程的改造和深化，是立足于学生的校园生活和实践基础的课程，在实施过程中，需要从教与学的方法、项目作品的生成、展示评价的策略等多个角度进行思考。

（一）课程：创新学科融合，实现系统整合

创客教育和项目化学习都涉及了学科融合的概念，美国创客教育的实施就是依托于精心设计的项目，辅以教师、政策、资金等多方面的支持，让学生能够更好地实现创造过程。如卡内基梅隆大学开发的创客相关的课程，就实现了计算机科学、工程学、文学、设计、艺术、科学等领域的跨学科合作[13]。“绿色生长+”创客课程体系中，不仅融合了通用技术、美术、生物、物理、信息等显性学科，还涉及语文、历史、地理、化学等隐性学科，而且在完成项目的过程中，学生不可避免地要学习工程绘图、设计类的知识。除学科的融合外，本课程还从教学理念、教学队伍、师生角色等方面进行了系统重构，创建了包含多名学科教师的创客教研组，根据学习内容的不同，教师分管不同的模块，进行学科之间的合作分享;打造了一体化的创客空间，将陶艺室、美术室、机器人室、机房等学习空间进行功能划分，根据项目选择不同的场地;借助学习任务单、小组规划单、微视频等工具，将解决问题的主动权还给学生，将项目制品的探究权交给小组。

（二）课堂：依托双师课堂，增加作品生成

双师课堂，顾名思义是两位教师同时参与教学。李永芹曾谈及在线教学中双师课堂的应用及反思，她主要阐述了录播名师和直播导师的合作实践[14]。黄甫全主要研究的是AI 教师与真人教师联袂执教的双师课堂，他从课程开发模式、深度学习模式等维度，对双师课堂课程的开发提出了新思路[15]。创客课程需要学生通过创意制品，体现自己的创意过程，在一对多的学习环境中，学生探究的难度较大。而“绿色生长+”创客课程采用的双师课堂模式，主要是围绕学习内容，采用“一教一辅”的模式，设置两名不同学科的教师参与教学。在实践过程中，由这两名教师具体负责某一模块的课程开发，并在课堂中辅导学生的“做中学”过程。如此一来，学生可以在更大程度上得到教师的帮助。另外，学科混搭的双师模式，也让学生能够“按需拿药”，更能产生高质量的作品。如在“植物养护”模块，生物教师主要负责知识点的介绍和讲授，设计探究实验，加深学生对生物知识的理解，而信息教师则负责技术的传授，比如思维导图的应用，评价量表的使用，并可以借助问卷星等平台，对学生的学习进行及时的了解和反馈。

（三）学生：通过小组合作，助力思维碰撞

2014年，教育部提出了学生的核心素养要求，突出强调个人修养、社会关爱、家国情怀，更加注重自主发展、合作参与、创新实践。以上核心素养的能力目标与创客教育的能力要求不谋而合。如何在实践中培养学生的能力？通过小组合作，以其组内异质、组间同质、多员参与、注重协作成为一条有效的路径。在学科融合的创客教育中，学生通过沟通能够更好地表达自我，以被他人理解和接受，同时能够有效地识别信息，提升团队的整体竞争力。在跨学科的学习环境中，每个学生都有其能力擅长点，恰当地交流与合作，可以迅速补齐团队的能力短板。协作是当前时代发挥群体智能的重要手段。在实践过程中，可以通过组内评价和学习任务单等“脚手架”，辅助小组合作，指引探究的方向，提升学生的批判性思维和创新能力。

（四）作品：借助评价展示，形成创客文化

2014年，随着 “大众创业，万众创新”新局面的产生，创客开始成为一种文化共识。全国各地陆续出现了“人人可创客”的氛围 [16]。教育即生活，如何将创客的文化理念渗透到常态的教育中， 需要结合创客教室、计算机室、美术室等线下的空间资源和学习资源，借助“互联网+”的时代优势，协同学校、社会、家庭等多方力量，构建一个“线上+线下”“虚拟+现实”的创客生态圈，让“无处不创客”成为现实。“绿色生长+”创客课程以项目化学习的探究过程为导向，以创客课程为载体，以创客空间、V校学习平台、文化宣传为依托， 其育人目标是培养学生的创造性思维能力，其终极目标是形成创客文化[17]。如何在课程之外促进文化的生成？此时就需要借助多元、开放的混合式评价体系，采用“线上+线下”的展评方式，本着学习过程动态性、多样性的原则，以学生小组为单位，通过线上艺术周、线下嘉年华展示、市区创客竞赛等活动，从发展的角度审视学生的能力发展，宣传学生的学习内容和效果。

四、結语与展望

本文将项目化学习的思想融入创客教育的设计中，基于学科融合的理念，将传统手工体验课与信息技术支持下的开源硬件、物联网搭建相结合，探讨了 “绿色生长+”创客课程的设计与开发，研究结论如下。

第一，无论是项目化学习还是创客教育，都是一个融合的概念，都强调跨学科知识的整合，需要调用人文、工程、信息等多方面知识，需要实体空间、在线平台等资源的支持，需要借助学校、社会、家庭等多方面的力量。鉴于创客教育的融合特征，课程在设计之初，就需要从多方面进行考虑，而这些融合的元素也组成“互联网+”时代下的课程设计。

第二，“绿色生长+”创客课程是基于学校的智能绿色长廊，通过对该系统的解构和分析，以倒推的方式剖析内在的学科知识和原理，探索可优化的知识结构，进而增加新的创意，形成可分解、一体化的项目化脉络课程，既关注人文学科的层次内涵，又强调科学学科的应用场景，通过“学—仿—创”的形式，借助小组探究、多师辅导等方式，培养学生的核心素养。

第三， 创客教育是发挥群体智能的有效途径。由于个体能力的有限性，每一个个体都无法掌握所有的学科知识，必须在知识的“博”与“精”之间取舍，此时交流与协作就变得格外重要[18]。为有效完成项目，学生需要尊重他人的差异意见，学会向他人做出适当的妥协，珍视每个人的贡献，共同承担项目的责任。完成任务的过程也是发挥群体智能的过程，对学生自身而言也是一个珍贵的群体共生过程。

第四， 创客教育从被提起之初，倡导的就是“人人可创客”，这也就意味着课程的实施应该是大范围的普适教育，而非小范围的精英教育。“绿色生长+”创客课程的学习对象是七年级全体学生，虽然由于学习能力不同，学生的创新能力会有高低，但是相对于小范围的选修校本课，这种大而广的年级教学才是创客教育实施的有效路径，随着课程的逐步成熟，该课程也将根据学生的年龄特点向初中高年级渗透。

创客教育与项目化学习的融合已经成为当下研究的热点，笔者从课程设计的角度，对融合的具体思路、课程的框架、学习的内容等维度进行了研究和探讨，本研究仅是一个起点，未来将从创客教育的有效实施、创造性思维的培养、创客文化的建设等维度进一步研究。

参考文献

[1][9]祝智庭，孙妍妍.创客教育：信息技术使能的创新教育实践场[J].中国电化教育，2015（1）：14-21.

[2]王晓庆.面向STEM教育的创客教育模式研究[J].中小学电教（教学），2020（9）：5-6.

[3][17]申静洁，赵呈领，李芒.创客教育：学科视域下提升学生核心素养的路径探析[J].中国电化教育，2020（6）：30-36.

[4]付娜.“互联网+”环境下高职院校创客教育与专业教育深度融合研究[J].教育与职业，2020（20）：80-84.

[5]孟红娟，黄勃，王梦珂，等. STEAM与创客教育的问题及其整合路径探究[J].现代教育技术，2020，30（3）：114-119.

[6]沈书生.从环境到智慧信息时代的教学变革[M].北京：科学出版社，2017.

[7]卢小花.项目式学习的特征与实施路径[J].教育理论与实践，2020，40（8）：59-61.

[8]谢宇松.项目化学习设计的出发点[J]. 教学与管理，2020（32）：24-26.

[10]王超.中小学创客教育的项目式学习活动设计探究[J].教学与管理，2020（6）：110-112.

[11][13]王佑镁，钱凯丽，华佳钰，等.触摸真实的学习：迈向一种新的创客教育文化——国内外创客教育研究述评[J].电化教育研究，2017，38（2）：34-43.

[12]杨现民，李冀红.创客教育的价值潜能及其争议[J].现代远程教育研究，2015（2）：23-34.

[14]李永芹.“双师课堂”线上教学的实践与思考[J].教学与管理，2020（17）：25-26.

[15] 黄甫全，伍晓琪，唐玉溪，等. 双师课堂课程开发引论：缘起、主题与方法[J].电化教育研究，2020，41（2）：99-107.

[16]吴焕庆，武传震.创客式教育：创客教育从边缘走向融合之路[J].现代教育技术，2020，30（1）：121-126.

[18]赵慧勤，王兆雪，张天云.面向智能时代“4C能力”培养的创客课程设计与开发：基于STEAM理念的实施路径[J].远程教育杂志，2019，37（1）：104-112.

（责任编辑 王策）

The Design and Development of Maker Courses Based on Project Learning

—A Case Study of the Course of  “Green Growth+”

MENG Jie1，SUN Tianlinzi2，SHEN Chen3

（1.Yikang Street Branch School of Xincheng Juniior High School，High School Affiliated to Nanjing Normal University，

Nanjing，Jiangsu，China 210017;

2.School of Educational Science and Technology，Nanjing University of Posts and Telecommunications，

Nanjing，Jiangsu，China 210023;

3.School of Education and Science，Nanjing Normal University，Nanjing，Jiangsu，China 210097）

Abstract： In recent years，maker education and project learning are always the hot words focused by the educational field.Both have similarities in aspects like practical purposes， activity paths， auxiliary means.So， we can integrate project learning into maker education.Through the analysis of courses’ design thinking，target location，implementary plan，and framework contents，we finally confirm the maker course with the theme of  “green growth + ”，and divide the big project of  “making personalized intelligent flower frame” into four independent and correlative small project：creative pottery，plant maintenance，flower frame production，open-source construction. In the course practice，we can conduct thinking from dimensions like realizing systematic integration by creating discipline integration，increasing work generation depending on double-teacher classroom， assisting collision of thoughts by group cooperation，and forming maker culture by evaluation presentation.

Key words： maker education;project learning;course design;group cooperation;discipline integration