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创客教育在中小学教学中的应用探析

更新时间:2009-03-28

引言

随着“互联网+”时代的快速发展,传统教育已经无法满足社会对人才的需求,这对现代教育提出了新的要求。党的十九大在教育方针上明确表示现代教育要将创新创业教育融入人才培养全过程,切实增强学生的创新精神、创业意识和创新创业能力。自李克强总理首次在《政府工作报告》中提出“创客”一词并号召全社会“大众创业,万众创新”以来,创客教育在我国迅速发展起来。全国各地纷纷搭建起了创客空间,如柴火创客空间、温州中学创客空间等。越来越多的教育工作者都加入到探索创客教育的队伍中。这些教育工作者对创客教育提出了不同的解释,代表性的有郑燕林提出的“创客教育的核心是基于创造的学习”、杨晓哲和任友群提出的“创客教育是通过引领学生创造培养他们的创造思维与解决问题的能力”以及焦建利提出的“创客教育是从做中学和从创新中学”,还有其它学者的定义,但基本上都认为“创客教育”是从做中学、快乐学习和基于创造的学习,是培养学生创新、实践、协作和分享能力的一种教育模式[1]

UPLC-MS/MS法同时测定人血浆中卡马西平、文拉法辛、罗格列酮和硝苯地平的浓度 …………………… 王 伟等(2):194

开展创客教育的意义

科学技术的快速发展为创客教育的发展提供了新的契机。图形化编程软件的出现、Arduino开源硬件的普及以及信息技术课程的应用为创客教育在中小学的实践提供了可能。首先,图形化编程软件将编程语言中的主要语言结构都模块化,使得中小学学生可以通过拖拽相应的模块实现复杂的语句,不仅操作性更强,也更容易引起学生的兴趣。如麻省理工学院设计的Scratch软件,以及Arduino语言、S4A(Arduino开源硬件平台能够简单编程的Scratch修改版)、北京师范大学教育学部创客教育实验室傅骞教授团队开发的图形化编程软件Mixly_Arduino以及手机开发软件APP Inventor。其次,Arduino开源硬件创新平台的普及,让人们可以通过廉价的创新工具,再辅之相应的编程语言就可以实现自己的创意,这使得即使中小学学生都可以只花费少量成本去实现自己的创意,从传统的知识消费者转变成知识创造者,为未来的创新能力持续发展打下坚实的基础。最后根据现如今中小学的实际情况,教育工作者可以通过Scratch趣味编程课、App Inventor趣味编程课、Arduino编程和机器人竞赛、3D打印机来培养学生的全方面能力。

创客教育在中小学的开展现状

1.创客空间不完善

虽然国家号召中小学建立创客空间、开展创客教育,但由于资金的不足,大部分中小学的创客空间都名不副实,只有很少的一部分工具,比如仅有的Scratch趣味编程课和3D打印课程,勉强能够开展创客课程。再者,工具的单一和数量的缺乏远远无法满足学生的创新和实践需求,不但阻碍了创客教育的开展,更耽误了对学生创新能力和实践能力的培养。

综上,对中国投资者可能遭遇的武装冲突、动乱、骚乱等风险可以通过投保战争和内乱险;恐怖主义、绑架风险可以与东道国联合申请经董事会特别多数通过作为其他非商业风险投保;在东道国为投资项目业主或者在特许权合同中由东道国承担安全保障的合同责任时,中国投资者可以申请投保违约险。

2.缺乏专业化的创客教师

创客教育在中小学的开展目前仍然是很浅的一部分,仅仅只是在信息技术课程这方面应用的比较多,虽然在其它学科上有一点点涉猎,但只有很少一部分的知识,如Scratch趣味编程中的其中一节——语文造句,只是简单的让学生判断造句的对错,根本无法应用到完整的课堂中,使得中小学教育仍然以传统的理论学习为主,对培养学生的创新能力和实践能力作用不大。

3.跨学科融合程度不足

教育理念和教育目标的不同对教师的要求也就不同。创客教育与传统教育的区别在于传统教育强调教师传授学生接受,属于灌输式的教育,而创客教育强调学生在实践操作中学习、在思考中创新和快乐地学习,这些理念都表明学生在课堂中占据主体地位,而教师起着引导的作用。而现今大部分中小学并没有真正意义上的创客教育教师,大部分学校的创客课程是由其它学科的教师兼任,这就导致这些教师很难在课堂上达成预期的目标。

4.校内外实践活动的缺乏

我国新时代的教育方针提出要培养全方面发展的人才,这就使得教育必须把理论与实践结合起来。创客教育强调在实践中学习并创新,更注重实践活动,然而现今大部分中小学仍然更注重理论的学习,对校内外实践活动的重要性视而不见,学生除了学习主要课程之外唯一的实践活动只有体育课,而体育课更偏向于对学生身体的锻炼,无法满足学生的思维发展,比如好奇心、想象力、创新性这些方面,长久下去就会禁锢学生的思想,将他们培养成只会读死书的书呆子,不利于长远的发展,更不符合我国现时代的教育方针。

创客教育在中小学教学中的应用

1. Scratch趣味编程

Scratch趣味编程课是创客教育实践中比较重要的一环,它使用的开发工具是Scratch软件,该软件是麻省理工学院针对八岁以上儿童设计开发的编程语言和环境,主要目的是让儿童在模仿的过程中体验编程的魅力,并通过自主创作培养学生的创新能力。如朱丽彬、金炳尧提出的“体验学习圈视角下的Scratch程序设计教学”对培养学生逻辑思维和创造力方面有很大的作用[2]。这门课程的学习理论主要是“做中学”理论和“创新教育”理论,它强调主体通过亲身经历某一过程,在这个过程中学习基本的知识,掌握基本的技能,并将已掌握的知识和技能进行组合从而进行有意义的创新。基本知识和基本技能又被称作双基,是教育活动中最基本的目标。该课程的一般教学模式有以下两种。

职业礼仪是一个行业最基本的道德要求,是人们在交往的过程中表现的一种行为,包括仪表、仪态、着装礼仪、接待礼仪等,不同的场合礼仪要求也不同,礼仪就是一面镜子,能找出自己的美与丑,它蕴含着丰富的文化底蕴,是社会进步的体现,个人职场礼仪和职业形象的展现也是职场中竞争的关键元素。

“先学后教,当堂训练”是蔡林森校长经过多年实践设计的一种教学模式,它的教学原则是循序渐进、因材施教以及以学生为主体。该模式强调自主学习、合作学习和探究式学习,它包括一个辅助环节和三个主要环节。辅助环节确定自学目标,“先学”环节让学生自主学习,“后教”环节则是生生、师生之间的互动,最后“当堂训练”环节则是要求学生运用知识独立完成作业。Scratch课程的自学目标是掌握模块的功能和使用,“先学”则是教师组织学生对Scratch作品进行分析,“后教”是学生之间的合作以及寻求教师解惑,最后的“当堂训练”则是要求学生自我创作。

( ) 2.I hope I can see the famous man _________ in the future.

首先学生在家通过老师提供的视频进行学习,一般有两种方式:第一,通过一些教育平台上发布的Scratch课程来学习;第二,教师自己设计一个教学平台,如MOOC、sakai教学平台,再把自己设计的Scratch趣味编程作品录制成视频发布到平台上供学生学习。接着在正式上课的时候就由老师与学生互动进行学习,在解答完学生的疑惑后,教师布置相应的任务让学生进行创作。这种教学模式要求学生在课前自主学习相应的知识,然后由教师引导学生进行更深度的学习,最后学生通过自己的思考与组合,进而完成自己的创意。

“你这句话,让我想起了一个关于婚恋的故事。那是一位小说家朋友跟我说的。该故事又是一个男子告诉小说家的,背景是二十世纪九十年代中期,说小说家可以当素材写小说。后来,他真写了一篇小说。你想听这个故事吗?”

另外Scratch趣味编程也可以应用在其它学科中,比如语文课程。Scratch编程课是创客教学中最主要的课程,如果能将其运用到中小学其它课程中,无疑会推动创客教育在中小学的开展。以语文教材中的古诗词教学为例,教师在上课前将古诗词的内容用Scratch软件编译成一个程序,课堂上让学生跟着编译程序背诵古诗词,等学生熟练地背诵完古诗词后,可以通过编译程序学习古诗词的解释,点击词语,词语上方就会出现相应的解释,还有对应的全文解释按钮。然后进入教师和学生互动的阶段,由教师为学生解惑。最后由学生回答教师布置在编译程序上的习题,检验学生学习的效果。这种融合有几个优点:第一,编译程序的古诗词朗读在网络上下载的标准录音,不会出现读音错误的情况;第二,通过编译程序学习古诗词解释不仅能培养学生的自学能力,更能节约课堂的时间。第三,这种学习过程不仅能提升学生学习的兴趣,更能让他们获得成就感。

2.App Inventor趣味编程

随着移动互联网的快速发展,智能手机已经成为人们日常生活中常用的工具,手机可以实现的功能越来越多。由谷歌公司开发出的一款手机编程软件App Inventor可以用非常简单的操作来学习开发自己的手机程序,它被称为“不需要编程基础,会打字就会写程序”的手机编程平台,学生只需将相应的模块像拉积木一样拖入工作区域,输入相应的数字或字符,开发平台就可以将之编译成可以运行在智能手机上的APK程序包,极大地降低了开发程序的门槛,为中小学学生实现自己的创意编程提供了技术支持。

(2)“翻转课堂”式的教学模式

建设数字化校园的其中一个目标就是推进并实现教育现代化,而教育现代化强调教育与生产劳动相结合,重视科学教育与人文教育的有机结合。教育现代化的其中一项重要内容就是机器人竞赛,它不仅使学生将学习与实践结合起来,更培养学生们的团结合作意识。当前在教育方面最著名的竞赛就是世界教育机器人大赛(简称WER)。它是由世界教育机器人协会组织的赛事,该赛事每年都会发布不同的且极具意义的比赛主题。

3. Arduino编程和机器人竞赛

数字设计技术和快速成型技术的出现,推动了创客教育的发展。3D打印课程就是利用了这两种技术。它与传统的手工作品不同,不需要一步一步地去制造,只需创建一个数字模型文件,在数字模型文件中设计好物品的3D模型,再通过3D打印机中的材料逐层打印出来。利用3D打印机可以打印出你能想到的任何东西,比如打印小汽车、机器人和铅笔,甚至是打印食物。该课程还可以应用在生物、物理等学科之中。比如在学习生物课的基因结构这一知识的时候,因为中小学学生的认知能力和抽象思维能力还不成熟,无法在脑海中构建出事物的抽象模型,所以学习效果不是很好。如果这时候在课堂上将基因的结构用3D打印机打印出来,那么不仅很好地提升了学生的学习兴趣,更能让学生通过观察具体的模型了解这一节课的主要内容,提升课堂学习效果。

机器人课程使用的主要工具是Arduino开源硬件,它需要将硬件和软件结合起来进行开发。随着这类电子平台成本的降低,使得中小学有望开展机器人教育。Arduino是一款比较容易上手的开源电子平台,它包含硬件(各种型号的Arduino板)和软件(Arduino IDE)两部分。Arduino板可以搭配相应的传感器,还有各种各样的零部件一起开发,如开发小程序“点亮小路灯”,或者开发Arduino智能小车,使智能小车完成循迹、避障等等功能。

“在分公司扭亏脱困务虚研讨会上,公司领导拿出近几年低效井、落空井比例的具体数据,指出部署成功率不高是制约公司扭亏为盈的最大瓶颈,作为直接从事井位部署工作的我们深感压力与责任重大。”大牛地天然气开发所所长雷涛深有体会地说。

App Inventor的学习理论是基于结构主义,它强调知识是一种结构,知识是由主体在构造活动中获得,并提倡自主学习,认为学生应该主动在实践中获得自己的学习经验,从而在这个基础上经过同化、顺应形成新的认知结构。该理论与创客教育从实践中学习并进行创新的理念相符合。

(1)“先学后教,当堂训练”的教学模式

4.3D打印课程

南京师范大学教育科学学院的李艺教授提到机器人教育是培养青少年创新、创造能力一个非常好的平台。他认为不管是从学生的发展角度看还是从社会发展的角度看,我们都有必要开展机器人教育,机器人课程对学生来说具有很大的吸引力,能让他们在“玩”中收获知识和快乐,而且在基础教育中开展机器人课程其实就是给学生打基础,通过积累丰厚的知识和持续不断的实践去追求创新,并且引导学生在学习和实践中培养创新能力和实践能力,不至于让他们偏向于机会主义[3]

开展创客教学的几点建议

1、逐步完善创客空间

创客空间是学生进行创新和实践的场所。古人曾说过“工欲善其事,必先利其器”,因此不断地完善创客空间是顺利开展创客教育的保障。中小学应该逐步完善创客空间,不断地增添开展创客教育所需的工具,为培养学生的创新能力和实践能力构建优质的环境。

2、培养专业化的创客教育师资队伍

俗话说,教师是学生的引路人,只有最适合的教师才能传授最好的知识。因此开展创客教学需要专业化的创客教师。关于创客教师专业化不足的问题,我个人认为有以下两种方法:第一,对现有的教师进行集体培训,加强他们作为创客教育教师的专业化能力;第二,逐步在高等教育中设置专业体系用来培养创客教育教师,为未来创客教育教师的需求奠定基础。

果树定植后,每年都需要定期对果树进行追肥处理,追肥时间一般控制在果树落叶后到第二年果树树枝萌芽前。施肥要坚持以有机肥为主,无机肥为辅。在树冠投影下开挖一个深1.5 m、宽0.5 m的定植沟,向定植沟内施入完全腐熟的猪粪,同时还要向施肥沟内施入磷酸二氨和尿素各0.25 kg,然后回填施肥沟。以后根据树冠大小,逐渐扩大施肥沟深度和宽度。

3、推进创客教育与其它学科之间的深度融合

鉴于我国目前的国情,如果创客教育无法与其它学科进行比较深入的融合,就会导致很难在中小学深入开展创客教育。因此从长远来看,推进创客教育与其它学科的融合很有必要。例如,创客教育与科学学科之间的融合。首先,学生学习相关的科学知识;然后利用数字设计技术设计出作品并不断地完善;最后通过3D打印机将最完善的模型打印出来。将两者融合教学有两个优点:第一,更节约时间,学生可以将更多的时间放在探究知识上,通过在计算机上设计3D模型,并经过不断地探究思考设计出最完善的模型;第二,通过3D打印机打印出来的作品与模型基本一致,更能激发学生的兴趣和自信心。

4.定期开展校内外活动

美国著名的教育家杜威在《民本主义与教育》中提出“做中学”的学习方法,开创了“现代教育派”。它不仅强调要在创造的过程中重视手工活动,更强调要特别重视学生的兴趣和本能。因此学校应当适当地开展校内外活动,在保证学生正常学习和安全的前提上开拓他们的眼界、培养他们的爱好并促进他们全方面的发展。校内活动如Scratch趣味编程比赛、创意画画比赛等等,适当的设置奖品激励学生。

校外活动包括参观科技馆和参加创新实践比赛。科技馆这类场所对激发学生的兴趣和本能有重要的意义。学生通过参观科技馆先进的科学技术,了解现代技术发展状况的同时,更激发了他们的好奇心和探究心理,再结合学生的活泼好动,给学生提供相应的平台就可以更好地培养学生的创新能力和实践能力。创新实践比赛则是一些相关机构开展的创新实践活动。比如中国教育技术协会举办的“DFRobot杯”全国中小学机器人教学暨创客教育展评活动和世界教育机器人协会举办的世界教育机器人大赛。

总结

创客运动从诞生到现在,短短一段时间就席卷了全球,越来越多的人开始从享受创意产品到把自己的创意变成现实这个方向转变。这种趋势对教育提出了新的要求,新的时代需要创新型的人才,而创新能力需要从小培养。创客教育应运而生,在中小学开展创客教育对学生未来的发展起着重要的作用。虽然创客教育还没有统一的定义,但我们仍然要在理论和实践的道路上探索下去,为培植众创文化的梦想贡献自己的力量[4]

[ ]

[1]万 昆,叶冬连.“互联网+”教育的变革路径:创客教育理论与实践研究[J]. 现代远距离教育,2016,(02):14-20.

[2]朱丽彬,金炳尧. Scratch程序设计课教学实践研究——基于体验学习圈的视角[J]. 现代教育技术,2013,23(07):30-33.

[3]李 艺,谢作如. 机器人教育何以进入中小学课堂[J]. 中国信息技术教育,2015,(10):4-9.

[4]祝智庭,雒 亮. 从创客运动到创客教育:培植众创文化[J]. 电化教育研究,2015,36(07):5-13.

 
卢锋,程永山,彭绪富,李志
《湖北师范大学学报(哲学社会科学版)》2018年第02期文献

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