淺談創(chuàng)客教育如何培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力

淺談創(chuàng)客教育如何培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力【摘要】經(jīng)過十多年的發(fā)展，創(chuàng)客教育在我國越來越普及，學校、家長對創(chuàng)客教育的理解和接受度在不斷提高。創(chuàng)客教育在培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力上起到了重要作用，同時，也形成了眾多創(chuàng)客課程，探索出了有中國特色的創(chuàng)客教學模式，即從“拿來主義”到“融合創(chuàng)新”?！娟P(guān)鍵詞】創(chuàng)客教育；創(chuàng)客教育發(fā)展；項目式學習創(chuàng)客教育經(jīng)歷了蓬勃發(fā)展的階段。在此期間，建設(shè)創(chuàng)客空間、舉辦創(chuàng)客活動、培養(yǎng)創(chuàng)客教師、開設(shè)創(chuàng)客課程等，大量教師投身到創(chuàng)客教育之中。作為一名創(chuàng)客教師，筆者從自身經(jīng)歷出發(fā)，談?wù)勥@些年所經(jīng)歷的創(chuàng)客教育大發(fā)展。拿來階段：舶來品的本地化實驗創(chuàng)客活動的起源是美國麻省理工學院一個實驗室課題。創(chuàng)客是一群精通技術(shù)、善于造物的人，他們不以盈利為目的，努力將創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實。在國外，從2005年開始就有各種創(chuàng)客活動的開展，第一批創(chuàng)客們通過論壇分享、線下活動、MakerFaire、視頻等方式，將自己設(shè)計的創(chuàng)客作品在創(chuàng)客圈中分享，并由此吸引了更多的人加入。隨著創(chuàng)客活動的火爆，創(chuàng)客活動的門檻也逐漸降低，創(chuàng)客活動逐漸融入教育之中，中小學生也開始接觸前沿的創(chuàng)客活動。2010年前后，我國開始出現(xiàn)創(chuàng)客活動，第一個創(chuàng)客空間在上海誕生。2013年，創(chuàng)客教育被正式提出[1]，創(chuàng)客活動在學校的開展，逐漸催生了創(chuàng)客教育。創(chuàng)客教育發(fā)展的初期（2013年-2014年），國內(nèi)的創(chuàng)客教育面臨著無課程、缺硬件、師資荒的局面。部分發(fā)達地區(qū)，如北京、溫州、上海等地有一批教師率先開始在教學中開展創(chuàng)客活動。此階段的創(chuàng)客教育主要以課外拓展、興趣小組的方式開展，教學內(nèi)容還不成體系，教師自身還在學習與探索之中，與其說是教學，不如說是教師帶領(lǐng)學生的共同學習活動。而學習內(nèi)容主要來源于國外的創(chuàng)客社區(qū)分享的內(nèi)容，比如設(shè)計3D打印機、多關(guān)節(jié)機械臂、藝術(shù)燈光秀等。此階段的教育創(chuàng)客依托的開源硬件主要有Arduino、RaspberryPi及各種傳感器。以筆者自身為例，最早接觸到的開源硬件是Arduino。為了實現(xiàn)閃燈效果，尋找合適軟件，學習程序范例，不斷失敗，反復(fù)嘗試，當最終看到LED燈能根據(jù)程序指令實現(xiàn)閃爍效果時，內(nèi)心無比激動，正是這種效果變現(xiàn)的激動驅(qū)動著創(chuàng)客教師不斷學習。人們常說，萬事開頭難，在創(chuàng)客領(lǐng)域亦是如此。當?shù)谝槐K燈被點亮后，創(chuàng)客知識的學習就會進入加速階段。跟隨著國外創(chuàng)客達人的視頻教程，創(chuàng)客教師主要學習編程知識和電子電路技術(shù)，這個階段的作品重在功能的實現(xiàn)，完成一個遙控開關(guān)燈或是拍手感應(yīng)燈就算完成一個任務(wù)。隨著教師具備一定的創(chuàng)客知識，并通過課堂將創(chuàng)客作為一門課程時，學習的內(nèi)容就不僅僅是編程與電子技術(shù)。教師開始有意識地培養(yǎng)學生的作品設(shè)計能力。創(chuàng)客作品中，除了利用電子模塊實現(xiàn)一定的功能外，還會有精美的外觀裝飾。主要使用的材料有紙盒、黏土、竹簽、彩紙、雪糕棍等，加工工藝一般以剪、貼、畫、鉆等為主。在學習初期，這是一種很好的入門方法，教師指導(dǎo)學生先掌握創(chuàng)客作品設(shè)計的基本技能，然后利用學生在美術(shù)課、勞動課上學習的手工技能為創(chuàng)客作品制作一個好看實用的外觀。隨著國內(nèi)對創(chuàng)客教育感興趣的教師越來越多，網(wǎng)絡(luò)上開始出現(xiàn)區(qū)域性的創(chuàng)客教師社群。通過社交平臺、網(wǎng)站論壇等方式建立起了創(chuàng)客教師的交流平臺，創(chuàng)客教師間開始分享創(chuàng)意作品、解決技術(shù)難點、共同討論教學策略等。[2]提升階段：創(chuàng)客課程生態(tài)與教學模式的建立隨著創(chuàng)客活動不斷火熱開展，政府層面積極推進“雙創(chuàng)”浪潮，創(chuàng)客教育在2015年之后廣受推崇。在教師層面，國內(nèi)創(chuàng)客教師圈開始有一批創(chuàng)客教師率先設(shè)計創(chuàng)客課程、編寫教材、開展教學實踐等，將創(chuàng)客知識融于生活情境、學科情境、探究實驗等環(huán)節(jié)中，形成一批有特色的創(chuàng)客課程。而部分發(fā)達地區(qū)的學校開始建設(shè)創(chuàng)客空間、開設(shè)創(chuàng)客課程、組織創(chuàng)客活動，在校園內(nèi)營造科技創(chuàng)新的氛圍，培養(yǎng)學生造物與創(chuàng)新能力。省市區(qū)域?qū)用?，通過組織創(chuàng)新設(shè)計類賽事，評選創(chuàng)新學習空間，培育種子學校，組織創(chuàng)客師資培訓(xùn)等方式推動創(chuàng)客教育的落地。在這個階段，開設(shè)創(chuàng)客課程的學校不斷增加，并從發(fā)達地區(qū)開始向全國輻射。第一批創(chuàng)客教師已經(jīng)完成一輪創(chuàng)客知識的內(nèi)化，能夠開設(shè)2～3門創(chuàng)客課程，比如趣味Scratch、創(chuàng)意電子入門、創(chuàng)意三維設(shè)計等課程。在創(chuàng)客課程實踐上，一般采用任務(wù)驅(qū)動型教學推進知識點學習，通過完成小作品，掌握創(chuàng)客知識，培養(yǎng)計算思維；再用基于真實問題（情境）的項目式學習完成項目實踐，培養(yǎng)學生的合作能力和創(chuàng)新精神。比如，筆者在2015年開設(shè)的“創(chuàng)意電子入門”課程中，在某一單元教學中，通過四個基礎(chǔ)任務(wù)掌握LED燈的用法和基本的編程方法，最后通過項目實踐活動培養(yǎng)學生的實踐能力（表1）。創(chuàng)客課程不是一門單獨的課程，而是由一系列課程形成的課程序列。經(jīng)過幾年的教學實踐，形成課程體系，從低段的電子百拼、粘土與機器人等課程初步培養(yǎng)學生的動手實踐能力，第二學段以編程、建模、造物為主，進一步培養(yǎng)學生解決真實問題的能力，第三學段通過物聯(lián)網(wǎng)、Python編程等內(nèi)容培養(yǎng)學生高階思維能力。三個層次的課程形成一定的梯度和延續(xù)性。學生通過序列課程的學習，掌握多種創(chuàng)客技能，提升了解決真實問題的能力（圖1）。與此同時，設(shè)備的不斷更新也為創(chuàng)客教育提供了更多的可能。很多學校都開始采購3D打印機、激光切割機、CNC雕刻機等設(shè)備，為學校開設(shè)出更豐富的設(shè)計類課程提供技術(shù)保障。學生利用數(shù)字化工具設(shè)計作品外觀，設(shè)計個性化零部件，提高作品的美觀度和運行穩(wěn)定性。比如學生可以使用3D打印機打印作品中車輪、小座椅等部件；可以使用激光切割機快速切割亞克力、木板等材料，實現(xiàn)作品整體結(jié)構(gòu)的搭建。創(chuàng)客教學實施與傳統(tǒng)學科的教學有著很大的區(qū)別，創(chuàng)客教育往往從創(chuàng)意出發(fā)，通過設(shè)計、實施、反饋等過程，培養(yǎng)學生想象力、創(chuàng)造力和動手解決問題的能力。在學習過程中，往往需要用到多學科知識，基于問題或者情境展開教學。創(chuàng)客教學實施過程中結(jié)合教學實際和相關(guān)理論，形成了幾種常見的教學模式。比如基于設(shè)計思維的創(chuàng)客教學模式，采用移情—定義—構(gòu)思—原型—測試—反思等流程指導(dǎo)學生完成創(chuàng)客項目教學。[3]還有SCS創(chuàng)客教學法，將創(chuàng)客教學過程分成情境導(dǎo)入、簡單模仿、知識講解、拓展模仿、創(chuàng)新激發(fā)、協(xié)作完成、創(chuàng)意分享等七個環(huán)節(jié)。[4]分享階段：開源精神與知識付費的崛起創(chuàng)客活動的推動得益于開源硬件、開源軟件的發(fā)展，最初推動創(chuàng)客活動的人往往具有很強的開源精神，他們將自己設(shè)計的圖紙、程序、設(shè)計方案等以標準文件格式發(fā)布出來，這些內(nèi)容遵循一定的開源協(xié)議（如CC、MIT、GPL），后期有需要的創(chuàng)客就可以參考這些資料，并在此基礎(chǔ)上改進與創(chuàng)新。國外著名的開源社區(qū)有以托管代碼服務(wù)為主的Github、以分享3D模型服務(wù)為主的Thingiverse、以分享創(chuàng)客項目制作為主的Instructables，這些開源社區(qū)匯聚了世界各地熱愛創(chuàng)客的人士。國外開源社區(qū)中項目分享一般有較好的創(chuàng)意、精致的外觀設(shè)計，多采用開源通用型硬件，但制作難度大，知識與技能要求高，如果想要應(yīng)用到教學上，存在一定的門檻。隨著創(chuàng)客教育在國內(nèi)的落地生根，國內(nèi)也出現(xiàn)了一批開源社區(qū)，如碼云、DFRobot論壇、Laserblock社區(qū)、知識星球等平臺。與國外職業(yè)化創(chuàng)客不同的是，國內(nèi)從事創(chuàng)客活動的主要是中小學師生，因此國內(nèi)創(chuàng)客開源社區(qū)分享的內(nèi)容一般難度較低，項目設(shè)計有一定的梯度，形成課程體系，使用的開源硬件集成度較高，適合開展教學。很多教師的創(chuàng)客知識來源于這些開源社區(qū)，開源社區(qū)上有完整的課程體系，教師可以根據(jù)自身能力及學生情況選擇合適的內(nèi)容進行教學，在教學中遇到問題可以在開源社區(qū)中跟帖討論。開源社區(qū)成為一個良性的生態(tài)圈，有經(jīng)驗的創(chuàng)客教師向該生態(tài)圈注入新鮮課程，新入門的創(chuàng)客教師從中汲取營養(yǎng)，當創(chuàng)客教師自身的水平發(fā)展到一定程度時，其自身也會成為開源社區(qū)的貢獻者。談到開源精神，就不得不說到知識付費，開源分享讓創(chuàng)客活動在較短的時間內(nèi)擁有大量受眾，而如果一直以無收益的方式分享，自然也會打擊創(chuàng)作者的積極性。知識付費、作品加工權(quán)付費等新形式為創(chuàng)客教育注入新的活力，知識付費可以給創(chuàng)作者一定的回報，能夠提高分享內(nèi)容的質(zhì)量，讓“分享—創(chuàng)作—迭代”形成一個良性循環(huán)。[5]創(chuàng)客教育未來發(fā)展方向創(chuàng)客教育的開展往往以制作創(chuàng)客作品為載體，對于大部分中小學生而言，創(chuàng)客學習更應(yīng)該強調(diào)造物的過程，在造物的過程中，學生需要像使用剪刀、尺子一樣使用各種數(shù)字化工具。創(chuàng)客教育實踐要求參與的學生有較強的合作能力，讓學生能承擔創(chuàng)客項目實踐中部分任務(wù)，在項目中找到自己的價值。在過去的十年中，創(chuàng)客教育經(jīng)歷了很多