校本创客课程开发与应用

文/广州市信息技术职业学校 洪 波 彭远洋 毛敏莉

在教育改革的大背景下，教育内容得到拓展，更多教育形式蓬勃涌现，创客教育理念从中脱颖而出。创客成为符合时代要求的新型人才，在社会经济、文化及各专业技术领域的作用日益凸显。目前尽管很多中等职业学校已经加大硬件投入，设立创客空间，但缺少与专业相结合的创客项目以及成熟的创客课程。因此，学校有必要将创客教育引入教育体系中，以更好地实现培养全面发展的人的教育目标。

“中国学生发展核心素养”综合表现为六大素养：人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新。核心素养注重的是“培养什么样的人”的教育问题，既是教育科学发展的前瞻方向，也是创客教育跨学科应用的基础与目标方向。我校校本创客课程研发组结合本校特点开发富有特色的创客课程，研究探讨中职学校专业教学与创客教育的有效融合。

研发组开发了培养中职学生核心素养为导向的、内容模块化的、项目式学习的校本创客课程。创客课程可以作为中职电子技术应用、无人机操控与维护、工业机器人技术应用、计算机技术等专业学生的专业拓展课程，也可以用于非计算机专业学生的兴趣社团。其任务是培养学生的创新思维、科技认知、团队协作、工匠精神和分享精神。

一、研究思路

第一，提出问题。在信息化时代，越来越多的简单重复劳动岗位会被自动化甚至人工智能所取代，未来的劳动者更注重创新发展能力。创客教育正是因为其创新性，目前缺少针对性课程。

第二，构建框架。分析国内外核心素养的研究进展，总结创客教育的相关信息，构建符合中职学生特点的核心素养框架，为后续研究提供理论基础。

第三，设计模式。通过研究创客教育的理论、目标、教师、学生、课程、实践等内容，设计出创客课程的开发模板，提出一种新的创客课程教学模式。

第四，开发创客课程。运用创客课程开发模板，应用创客课程教学模式，指导学生进行创客实践，开发打造创客精品课程。

二、研究结论

创客课程作为一种前瞻性的课程形式，泰勒原理推动了这一科学理论的发展。泰勒原理指出，课程由确定教育目标、选择教育经验、组织教育体验、评价教育体验四个环节构成。确定目标是其中的首要问题，是课程开发的起点。选择教育经验要遵循五大原则，分别是具有实践的可能、能让学生获得满足感、在学生力所能及的范围内、多种经验能达成同一目标、同一经验能产生多种结果。组织教育体验要遵循连续性、顺序性、整合性三条准则。评价教育体验可以了解课程的实际效果，帮助教师提出各种改进课程的建议，是课程开发的重要组成部分。

通过文献研究法，在创客课程设计相关研究的基础上提出面向核心素养的中职创客课程设计框架，该框架包含课程目标、课程评价、课程内容、课程空间和学习活动。教育目标引领着课程内容和课程评价的规划。根据目标对学习的要求及教学的实施方法设计课程。

在指向核心素养的创客课程设计中，我们需要联结核心素养与教学目标，探讨“核心素养→内容标准→教学目标”的技术路线。根据“学习目标——评价任务——活动设计——教学方案”这一逆向设计思路，对校本课程开发有效实施作进一步探讨。

课程设计大体分为三步：确定学习目标——实现预期目标——围绕目标设计教学活动。通过将评价前置，使用评价诊断、调节、驱动教学过程。逆向设计的基本程序是：课程标准——教学目标——评价标准——教学计划——教学内容。图1为逆向课程设计流程。评价不是课程完成后的终结性总结，而应该是成为过程促进工具，两者形成“教学——评价——提升——教学”螺旋式上升新的教学模式，从而不断促进目标的达成。

图1 逆向课程设计流程

三、校本创客课程的实施

1.创客课程的目标

本研究的创客课程框架设定创客课程的三个目标：计算思维、AI知识、创新能力。这三个目标始终围绕提升核心素养。

2.创客课程的评价

课程评价是检验课程建设成效的主要手段，关注课堂层面的评价，体现在评价主体、评价方式、评价过程的多元化，尤其是学生参与评价。

为判断教学目标落实情况，研究组探讨了基于核心素养为导向的逆向设计课程评价，将评价设计先于教学设计，采用教师评价、学生自我评价、学生同伴评价的多元评价方式。规范运用评价结果，逆向设计课程评价促进学生学习的功能得到发挥，教师对学生掌握预定目标的判断也有了依据，从而有层次有计划地落实学科核心素养(表1、表2)。

表1

表2

3.创客课程的内容

创客课程的内容是创客教育的核心部分，与传统学校教育中以单一科目形式呈现知识不同，创客课程融合各学科知识与3D打印、机床、激光雕刻机等创客工具，主要有以下四类：编写程序类，以图形化编程语言和高级编程语言的学习和应用为主，如 Arduino、App Inventor、Python 等；电子机械类，以电子元器件的使用、电子元器件与机械零件组装为主，如电路设计、传感器应用、机器人等；结构创意类，以原型或产品的设计与制作为主，如 3D 打印、玩具设计与制作等；艺术创作类，以文创产品设计为主，如各种手工制作、平面设计等。

本项目校本创客课程开发以跨专业联合为手段，把校本创客课程划分为六大模块：三维建模、3D 打印、建构类、模块化编程、动作分析类及Plen2。创客课程涵盖了三维建模、3D打印、机械结构、电子电路装调、无人机、机器人、AI、VR和智能物联等前沿科技应用领域，在社团活动、第二课堂活动、科技节中满足学生学习和探索的需求，并在课堂活动中融合人文历史文化、绿色生态环保、美育等教育内容，将科技与艺术进行整合，传递创客文化，以促进中职学生核心素养发展为目的，培养创新思维、态度、技能和品质，注重学生创意思维能力培养中工匠精神的渗透，培养学生实践动手能力、团队协作能力。

4.创客课程的空间

创客课程的空间包括创客活动学习环境和设备等硬件条件。在创客空间中，学生学会运用各种技术、技能发现问题、解决问题，从而促进人际沟通、团队合作、批判思考、操作技能等能力的提升。

5.创客课程的学习

创客教育的核心在于“创”，职业教育培养的是高素质复合型技术技能型人才，因此中职创客课程的教学模式必须结合职业教育的特点。为了更好地实施创客教学，本研究提出基于项目式学习的中职创客教学法。该教学法分为两部分：项目学习阶段和创客实践阶段。项目学习阶段包括引入学习情景、模仿简单任务、学习拓展知识、扩展任务模仿和生成创新构思五个阶段，这一阶段注重 AI 知识的学习和计算思维的培养；创客实践阶段包括项目交流讨论、协同任务完成、成功作品分享三个步骤，这一阶段以创新能力的培养为主，同时注重计算思维的强化。

(1)项目学习阶段

学习情景引入是项目学习的开始，中职教育的创客学习情景模拟未来的工作岗位，让中职生体验职业，激发创客学习的兴趣。第一阶段从沙盘制作开始，通过实体制作部分让入门阶段的学生以最自然的方式动手操作，释放学生创造的欲望，提升造型表现能力、构思创造设计能力以及三维空间想象能力。第二阶段三维建模项目，通过三维软件的虚拟特性，超越实体构建的局限性，拓展空间创造的无限可能，熟悉3Done、SolidWorks 三维设计、MAYA等三维软件，实现各种形态的模型制作，进一步考验三维空间创造能力。第三阶段3D打印项目，通过学习3D打印机相关知识，将个人设计的三维作品创作实体化，要求学生掌握切片软件、3D打印机的运行原理、打印机的操作技巧，逻辑思维能力、空间思维能力、数学能力在这一阶段得到锻炼。第四阶段模块化编程项目，在前面三阶段的静态模型状态上，添加“声、光、电”等AI互动元素，我们在沙盘上增加编程巡线小车，设计景点播报等AI功能，很好地锻炼了学生的逻辑思维。第五阶段动作分析类项目，以智能沙盘作为一个学习平台，在了解结构、自己组装沙盘的基础上，学习沙盘代码，掌握编写与修改程序，实现巡线小车在沙盘中完成巡线自动行驶、景点自动停留播报景点任务，在这个阶段的学习中，不断调整程序中的数据，积累程序设计经验；设计专业学生结合软件技术与艺术修养两方面，通过三维软件与动作捕捉系统的结合，对角色动作进行深入分析，从中研究出任务动作中的AI原理。完成这五个步骤后，就进入下一个创客实践阶段的学习。

(2)创客实践阶段

经过前面的项目学习，部分学生能产生解决问题的创意想法，但大多数创意是需要完善的，因此学生首先需要以小组的形式交流讨论，明确产品要解决的具体问题，通过头脑风暴、发散思维来确定产品各部分的功能，选择每部分要用到的主要技术。然后小组成员分工合作，将每个人的创作构思实现，并最终完成创客作品。在成功作品分享环节，每个小组要汇报自己的作品，分享各自在项目学习、作品制作过程中遇到的问题以及获得的经验，各小组以组间评价的方式相互探讨作品的创新点和不足，最后由教师对每组的作品进行点评、打分和总结。在PLEN2机器人项目实施中，融入三维设计、3D打印、机械构建、AI编程控制、动作艺术化等内容，学生从三维建模设计、3D打印到亲手组装完整的PLEN机器人，再到注入软件程序调试机器人，最后学生设计PLEN2机器人的活动情节造就灵魂，通过机器人创建路线全面提升核心素养。

四、不足与反思

1.创客空间的完善

校内创客空间建设机制并不健全，需要从软硬件两方面入手，在探索阶段，环境创设、器材购置等物质基础必不可少，进而提升软实力，促进两方面协调发展。

2.创客教育的普及

线下创客教育普及受限于班级人数，人数众多的班级必须投入大量资金和师资配备，才能让每位学生得到充分的关注和指导。创客教育的普及需要采用线下课堂和线上学习的结合。线下课堂采用小班规模实施小组教学，提升创客课堂教学的质量。线上学习为学生提供多元化资源和服务,网络促进师生交流，为孵化创新想法提供便利的环境。

3.创客教育融入专业教育

本项目研究立足于将“创客课程”融入电子技术应用、无人机操控与维护、工业机器人技术应用、计算机技术等专业中，让不同专业的中职学生都参与到创客课堂的项目中，让学生尽情享受学习和创造的快乐。