基于创客教育的“道”与“术”提升中小学生核心素养实施策略

张宇婷 秦健

摘   要：在国家大力推动创新人才培养的背景下，创客教育作为时代发展的产物，对学生创造力在内的核心素养起着积极的促进作用。文章中从创客教育的“道”与“术”两方面出发，分析了创客教育提升中小学生核心素养的可行性和必要性，并提出提升中小学生核心素养的实施策略，最后以Arduino案例设计为例，介绍了创客教育提升核心素养的策略在具体实践中如何落地，以期为一线创客教师提供参考和借鉴。

关键词：创客教育;核心素养;案例设计;课程设计

中图分类号：G40-057 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2021）16-0044-04

2015年的《政府工作报告》明确提出，大力发展众创空间，增设国家自主创新示范区[1]。自此，我国掀开了大众创业、万众创新的时代序章。2019年，中共中央、国务院印发了《中国教育现代化2035》，提出要加强创新人才特别是拔尖创新人才的培养，加大应用型、复合型、技术技能型人才培养比重[2]，更加表明国家对创新创业的大力支持和鼓励，坚定培养产出更多的创新型人才。随着相关文件的出台以及互联网和信息技术的飞速发展，给创客教育的发展注入了无限生机。然而，创客教育热潮的背后也伴随着严重的“空心化”等亟需解决的问题，许多学校在实施创客教育的过程中出现了炫技术、秀创客的现象[3]，对于学生核心素养的培养还未真正起到积极的推动作用。所以，中小学创客教育如何开展，创客教育的实施应该使用哪些策略，在创客教育中如何才能真正提升学生的核心素养等，成为当前业界重点关注的领域。

一、创客教育与核心素养

1.创客教育的概述

创客教育作为时代发展的新兴领域，目前国内学术界对此还没有一个明确的概念界定。许多学者从不同的角度对创客教育的内涵进行了阐述，主要存在“教育模式论”“教育课程论”“教育类型论”和“教育理念论”四种不同的定位[4]。虽然存在一定的差异与分歧，但也有着一些共同点，例如都以培养学生的创新思维和实践能力为主要目标等。

本研究将创客教育分为“道”与“术”两个层面。创客教育之“道”就是引领创客教育开展的理论、理念、方法，例如项目式学习理念、建造主义理论、情境学习理论等，用以主导和指引创客教育发展之“术”。创客教育之“术”是指环境建设和应用于课堂实践中的技术等，例如创客空间的建设、3D打印、機器人、Arduino等，作为实践载体走向创客教育发展之“道”。笔者认为，无论创客教育是以何种定位存在，它都离不开“道”与“术”的并驾齐驱。

2.核心素养的内涵

2016年9月，《中国学生发展核心素养》研究成果在京发布。自此，核心素养成为教育学家讨论、研究的热点话题、学校教书育人的最终目标。核心素养被认为是学生在学习和成长过程中，逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，它分为三方面六要素[5]，融知识、技能、情感态度于一体，各个要素之间相互协调补充，其目的是为培养全面、个性的人才。

二、利用创客教育提升核心素养的适切性分析

1.利用创客教育提升核心素养的必要性

我国传统教育课程有其自身的特色，是以教师为中心，以学科知识为核心，以讲授法、演示法为主的一种可复制的“工业化”教学方式。这种教学方式在知识贫瘠的时期为国家培养出大批知识型人才，对国家的发展作出重要的贡献。但随着时代的发展和科技的进步，国家对人才的要求越来越高，而这种教学方式已无法满足时代对于人才的需求。例如传统课程缺乏整合，学生习得的知识处于分离状态，不易建立起知识网络;传统教学的灌输方式让学生的学习长期处于接受式的状态，学习难以迁移，更无从谈起运用学习的知识去解决日常生活中的问题。

相关研究数据表明[6]，在从未引入创客教育的学校实施创客教育，使中学生自主、合作、探究等能力得到了提升，学习方式发生了转变，进而助推核心素养的形成。因此，创客教育需要学习者从跨学科、跨领域的角度解决问题、物化创意的特点，让中小学生的团队合作能力以及对知识的整合能力和综合运用能力得到极大的提升，以此弥补传统教学方式的不足。

2.利用创客教育提升核心素养的一致性

本文从创客教育之“道”和创客教育之“术”两个层次分别阐释与核心素养的一致性。

（1）创客教育之“道”与核心素养的一致性

创客教育之“道”，就是开展创客教育所用的理论、方法等。例如项目式学习理念，是以学生为主体，围绕项目开展活动，要求学生综合利用各学科知识，自主合作、探讨、主动参与完成项目实践活动。

建造主义理论是由在计算机教育领域有着非凡影响力的西蒙·佩珀特（Semour Papert）基于导师皮亚杰的建构主义学习理论的基础上提出的，相比于建构主义，建造主义与创客教育的理念更为契合。建造主义鼓励学生在技术中介的环境中，通过设计与制作可分享的作品来建构知识、开发思维。因此，佩珀特的建造主义更多地侧重于“学会学习”、制作物品和具体思维[7]。

《情景学习：合法的边缘性参与》中提出，在学习的初级阶段，学生作为一个合法的边缘性参与者，在教师的引导下，在一定的情景中围绕真实的问题，与团队成员进行合作、探究。在这个过程中，随着熟练度的增加、所获技能的增多，定然会慢慢担任重要的角色，这便实现了从边缘性参与到充分参与，从新手到熟手的转变过程[8]。

基于上述论述，可以得到创客教育之“道”体现在教育教学中学生是课堂的中心，在解决问题的过程中培养合作意识和行为、创新能力和实践能力等方面，直指核心素养的育人目标。

（2）创客教育之“术”与核心素养的一致性

创客教育之“术”是指环境建设和应用于课堂实践中的技术。环境建设主要是指创客空间的建设，创客空间是一个让拥有共同兴趣爱好的创客动手实现创意的开放空间，可嵌入到学校、社区中心、企业等地方[9]。其作为培养学生创新精神、动手操作能力等的重要场所，在建设方面通常都是以DIY为导向，为学生提供思想交流碰撞的空间，并且尽可能地为学生提供支持，在资源、技术上是可以选择的、是不受限制的[10]。

课堂实践中的技术主要是指熟练操作创客课程的载体，例如，使用3D 打印机制作三维作品、利用Arduino、Microbit等开源硬件控制机器人、利用Mixly、Mind+等图形化工具编写程序等。学生可根据自己的兴趣和爱好选择相应的设备和材料，教师利用科学的教学策略、教学模式引导学生学习使用工具和资源，分享交流经验和技术，创造个性化的创意成果。

创客空间开放的空间环境有利于激发学生的学习兴趣，在此空间中，能够自由地分享交流、头脑风暴，有利于学生团队协作能力、创造力的培养。利用各类创客载体制作作品的时候，对作品细节的打磨、创作的探索，体现出对作品、对团队成员的责任意识和实践创新能力，这些都与核心素养的理念不谋而合。

三、在创客教育中培养学习者核心素养的实施策略

当下，创客教育受到教育者们的热捧，我们不难发现，由于创客教育专业师资的缺乏，没有先进的教学理念为支撑，创客课程教学大多都变成了熟悉创客设备的教学，并没有在根本上理解和把握创客教育的实质。因此，学校开展创客课程必须走出以“术”为指引的误区。唯有把握“道”“术”结合的实质，以“道”为引领，以“术”为路径，才能真正地在学校教育中落地生根，对学生综合素养的培养发挥更大的力量。

1.基于项目式学习，聚焦问题解决

创客教育需要以特定的项目为驱动，不能漫无边际地去制作、去讨论，应使学生在实施项目或完成任务的过程中协作、交流，不断地深化对知识的意义建构[11]。在项目式学习中，由于知识、能力结构的差异，大多学生往往因为规划不合理而无法按时完成任务。因此，教师需要对项目小组的方案进行有效指导，强化学生规划设计意识，充分发挥学生的主动性、积极性、创造性，引导学生对项目实践进行整体构思，综合运用所学知识、技术，不断优化行动方案。项目式学习能有效地将跨学科的知识与真实的场景整合起来，利用创客教育的数字化材料等来解决真实场景中的实际问题。例如“风力小车”“飞行器”以及“红绿灯”等制作。此外，在项目中，教师的教学设计应注重情景性、真实性问题的设置，将学生置于真实的问题情境中，引导学生协作讨论解决实际问题，使其动手能力和创造能力在项目完成的过程中得到提升。

2.创设开放共享的氛围，合作探究，迭代改进

依据建造主义理念，当学习者通过搭建物品并与他人分享来建构他们的理解时，学习最有效[7]。因此，在学校教育中为学生学习提供开放宽松的氛围，让他们解放双手、解放头脑，让他们有时间去梦想、去思考，获得新的想法并去尝试、去探究、去讨论。学生通过分享其创客作品获得他人的反馈，然后整合不同意见进一步完善其作品，并通过不断获取新知识对项目加以修改和设计，迭代改进。在分享和制作过程中，学会学习，不断获得新的理解和认识，构建自我的知识体系。

3.构建“学—做—创”三级模式

根据《情景学习：合法的边缘性参与》中提出的从新手到实践共同体的角色转变，本文构建了“学—做—创”三级模式，如图1所示，旨在完成对学生创新能力、科学精神、自主学习能力以及团队责任意识的培养。

“学”，就是学习完成项目所需要的科学文化知识和软硬件技术知识。基于项目式学习的特点，课程内容的呈现可采用微型课程形式，微课的短小精悍以及便于传播和分享的特点，有利于学生根据实际情况自定步调重复观看学习。课前，学生自主学习之后将意见或问题发表到平台上;课中，教师导入真实情境，呈现初级案例，再根据平台上学生发布的问题，进行重难点的讲解，辅以简单的演示。

“做”，在掌握理论知识之后的初次尝试。学生根据教师的演示以及课前提供的微课程，组建小组，跟做模仿。教师再根据情境进一步提出问题并提供辅助资料，让学生反复练习、熟悉技术，进行互做互评，形成总结。学生从初始的生疏到逐渐熟知，将创客教育载体的基础用法和知识不断从理论层面内化，为接下来的“创”做一定的准备。

“创”，创客教育以创造为出发点和落脚点，在教育教学中，教师应鼓励学生秉持想到就做的态度，不断地将新的想法变为各种现实。善于抓住学生思维的火花，引导与小组成员头脑风暴，将其逐步转化为自己的创意设计，在小组间的交流借鉴中，迭代改进。

四、创客教育提高学习者核心素养何以实现——以Arduino案例设计为例

本案例设计基于创客教育的“道”与“术”提出的提高學生核心素养的实施策略，包括以项目为中心，聚焦问题解决，创设开放共享的氛围，实施“学—做—创”三级模式，合作探究，展示评价，迭代改进等，使创客教育的“道”与“术”在该案例中并驾齐驱，使得中小学生的核心素养得以提升。

1.创客课程项目的选择

创客教育项目的主题应主要体现实践性、综合性、合作性以及趣味性，学生可以运用多学科的知识经验去解决项目中遇到的问题，学会原理之后能够动手做出个性化作品。“LED按钮灯制作”项目是将Arduino 编程和电路的连接结合起来，实现利用按钮控制开关的彩色LED灯制作，让学生体验实验的趣味，提高学生的逻辑思维及设计思维能力。

2.创客的教学设计

科学而明晰的教学设计是教学实施有效性的保障，创客教育对学生核心素养的培养有着重要的作用，作为一种时代驱动的产物，离不开在教学活动前期严谨而科学的教学设计，基于上述策略，本文的教学设计如下：

（1）课程目标

每个教学活动都应具有明确具体的教学目标，它是教师教学和学生学习情况好坏的评判依据之一。本课程的目标设计为：以Arduino为载体，将电路设计、编程等相关知识及原理相结合，将学生置于真实情境中，鼓励将创意创想转化为实践作品，培养学生的工程设计和解决实际问题的能力;通过作品设计、优化、团队合作、交流探讨培养学生团队协作能力、责任意识和学会学习。

（2）课程内容

在课程内容的选择和安排上，应基于教学对象、教学环境条件综合考虑。在实施本案例的课程时，学生还未接触Arduino，因此需要基础知识的学习和练习。本课程的学生均为中学生，具有很高的积极性，希望能够通过动手将自己的想法实现。课程实施的环境为带有计算机且可环形围坐的创客空间，项目易于开展。据此，本项目课程的内容主要为：①认识硬件设备以及连接规则;②学习制作按钮灯所需要的程序语言;③利用Arduino套件盒中的零件完成創意作品。

（3）教学模式的选择

创客课程的教学模式不同于传统的教学，大多以讲授法和演示法为主，而创客课程更关注学生活动，以学生为中心，需要学生在原理学习之后，给予学生更多的空间，在课堂中根据项目主体，进行分组、讨论、设计、组装甚至还有编程等等，教师给予个性化指导。因此，本课程选择上采用项目式学习和翻转课堂教学模式。

（4）学习活动设计

教师指导学生以两人一组方式开展小组协作探究活动，面向七、八年级学生，项目用时6～8课时（每课时50分钟）学生掌握LED按钮灯的结构及其组成原理之后，通过多次实验探究出LED按钮灯的制作方法，完成该项目的设计制作任务。本项目的学习活动设计分为以下五个阶段，如表1所示。

（5）课程评价

创客教育的课程评价有别于传统教育，传统教学主要是以甄别学生知识掌握情况，培养学生的初阶思维为主，而创客教育主要在于学生创造、实践等高阶能力的培养，创客课程更注重过程性以及表现性，突出评价学生在实践能力、协作能力以及创新能力等方面的整体表现。

据此，本案例采用综合化、多元化、多样化的评价设计，将小组作品展示在平台上，分享设计思路以及创意想法。学生、家长、教师等多元主体参与评价，并且在基本评价规则的基础上，增加了反思评价表（见表2），用于学生进行自我反思、自我总结，教师通过反思评价表，可更加详尽地掌握学生在项目完成过程中的情况。

五、结束语

鉴于创客教育目前在发展中存在的问题，本文从创客教育“道”与“术”的角度，分析了提升中小学生核心素养的适切性，提出创设开放共享的氛围，迭代改进、构建“学—做—创”三级模式，并辅之以Arduino案例具体说明。但创客教育毕竟是时代发展的新兴产物，还有很多地方尚待深入探究，例如在现有的教育体制下，创客教育如何与传统教育有机结合，共同为中小学生核心素养的培养提供支持等，还需要在实践中结合更多的理论继续探索，不断完善。

参考文献：

[1]2015年政府工作报告. [EB/OL].http：//www.gov.cn/guowuyuan/2015zfgzbg.htm.

[2]新华社.中共中央、国务院印发《中国教育现代化2035》[EB/OL].http//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s6052/moe_838/201902/t20190223_370857.html.

[3]李彤彤.创客式教学：面向核心素养培养的STEAM课程教学新范式[J].中国电化教育，2018（9）：40-47.

[4]钟柏昌.创客教育究竟是什么——从政策文本、学术观点到狭义创客教育定义[J].电化教育研究，2019，40（5）：5-11.

[5]核心素养研究课题组.中国学生发展核心素养[J].中国教育学刊，2016（10）：1-3.

[6]王牧华，商润泽.创客教育促进初中生核心素养形成路径的实证研究[J].中国电化教育，2019（5）：92-97+105.

[7]王旭卿.佩珀特建造主义探究——通过建造理解一切[J].现代教育技术，2019，29（1）：25-30.

[8]殷玉新.情景学习理论及新进展研究——基于莱夫和温格的思想探索[J].成人教育，2014，34（10）：4-8.

[9]陶蕾.图书馆创客空间建设研究[J].图书情报工作，2013，57（14）：72-76+113.

[10]王佑镁，叶爱敏.从创客空间到众创空间：基于创新2.0的功能模型与服务路径[J].电化教育研究，2015，36（11）：5-12.

[11]师保国，高云峰，马玉赫.STEAM教育对学生创新素养的影响及其实施策略[J].中国电化教育，2017（4）：75-79.

（编辑：李晓萍）