创客教育与科学课程深度融合的教学设计研究

许秋璇 李美林

在创客运动发展的大背景下，以培养创造性思维和实践能力为核心的创客教育正在改变着中小学传统的教育模式。而小学科学新课程标准的改革为创客教育理念的融入提供了载体，两者融合为培养学生的科学素养和实践能力提供了一种新范型。本文首先在文献研读和实践调研的基础上，对创客教育与科学课程融合的概念、现状和问题进行了阐释;其次，结合创客教育理念、科学课程新标准和小学生的认知发展特点，进行创客教育与科学课程深度融合的教学前期分析;最后，从教学策略、活动过程和教学评价三方面对《绿豆芽生长记》教学案例重新进行教学设计，期望为实现创客教育与科学课程的深度融合提供指导和参考。

一、引言

创客教育是基于学生兴趣，以项目学习的方式，使用数字化工具，倡导造物，鼓励分享，培养跨学科解决问题能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育。2017年教育部制定的《义务教育小学科学课程标准》在原有的科学课程内容基础上新增“技术与工程学”领域，明确指出要让学生体会到“动手”的乐趣和养成“动手做”解决问题的习惯，这体现了技术与工程在学生科学学科核心素养发展中的独特价值与意义。可以发现，这是第一个明确提出在小学阶段学科课程中融入创客教育理念的课程标准，为小学阶段开展创客教育与科学课程融合提供了科学依据。然而，在实践调研和文献研读的基础上，我们发现目前中小学对创客教育与学科课程融合的实践方面仍存在较大争议。一方面，人们对直接在小学开设系列创客课程还是以小学现有的学科课程为基础将创客教育与学科课程深度融合存在争议;另一方面，即使创客教育与学科课程尝试进行整合，但是仍然没有摆脱传统教学的“影子”，创客教育成为要求学生掌握技术技能的代名词。鉴于目前的研究现状和存在的问题，本研究以小学科学课程标准和创客教育理念的相关理论研究为基础，以现有的小学五年级科学课程为落脚点，对创客教育与科学课程深度融合的可行性进行前期分析，并通过优化科学课程与Scratch创意编程课程深度融合的案例，以期为小学科学课程与创客课程的融合提供参考和借鉴。

二、创客教育与科学课程深度融合的教学前期分析

（一）教学目标分析

教学目标是整个教学活动的灵魂，是教学活动的出发点和归宿。最新修订的《义务教育小学科学课程标准》将科学课程总目标分为四个方面：科学知识，科学探究，科学态度，科学、技术、社会与环境，基本反映科学学科核心素养的本质。根据小学科学课程总目标的要求，并结合创客教育的理念，本文引入Scratch编程的学习并重新设计五年级下册第四单元《绿豆芽生长记》。鉴于此，这节课的教学目标可设定为：

1.理解“造型”的概念并能表演不同“造型”。

2.学会设计故事脚本和用Scratch绘制绿豆芽生长动画。3.在合作分享中体验利用Scratch进行创作的乐趣。

（二）教学内容分析

《绿豆芽生长记》虽然是一节科学活动课，但是通过运用Scratch绘制绿豆芽的造型并制作绿豆芽生长动画，融入了语文、信息技术和工程等学科知识，体现了创客教育的跨学科教学理念。本文将科学活动课与Scratch编程课程深度融合，重新设计《绿豆芽生长记》的教学内容。

第一课时的主题是认识新朋友——绿豆芽。教学内容是观察绿豆芽的生长过程，学会用绘图工具画绿豆芽的生长过程。设计意图是通过观察认识绿豆芽的形状特征和生长条件;会选择适合的绘画工具记录绿豆芽生长过程。第二课时的主题是多变的造型。教学内容是理解造型的概念，举例生活中看到的造型。设计意图是通过教师提问激发学生回忆生活中见到的造型，理解造型的定义，造型一般包括哪些特点，为用Scratch设计豆芽造型做基础。第三课时的主题是用Scratch设计绿豆芽生长动画。教学内容是学会用 Scratch 软件创作绿豆芽在不同时期的造型，并设计故事脚本进行动画制作。设计意图是学会用 Scratch 软件进行动画创作，体验创作的乐趣。在前两次课时已经完成的基础上，本研究着重选择第三课时进行教学设计。

（三）教学对象分析

本研究的教学对象是小学五年级的学生，根据皮亚杰的儿童认知发展阶段论，此阶段学生的认知发展处于具体运算阶段，对事物的认知从表象性思维逐渐过渡到抽象概念，能够进行逻辑运算和掌握质量守恒。鉴于此，此阶段的学生在科学活动中可以理解Scratch的基本操作知识，能够运用Scratch对科学现象进行任务分解和抽象建模，并能通过小组合作设计故事脚本进行动画创作。但是，由于此阶段学生的认知仍离不开具体事物的支持，因此教师要提供相应的教学支架和教学案例，引导启发学生进行科学探究。

三、创客教育与科学课程教学深度融合的教学设计

（一）教学策略设计

1.基于项目的学习

基于项目的学习是以学生为中心，强调小组合作学习，要求学生对现实生活中的真实性问题进行探究活动。创客教育理念下基于项目的学习强调从实际问题出发，经历“选定项目—规划设计—活动探究—作品制作—成果交流—活动评价”六个步骤。在项目式学习过程中，学生是参与活动和学习的主体，并以明确的目标为导向，以模糊的任务为活动，积极搜集调查资料、获取信息、规划方案、实施方案和改进迭代，从而提升问题解决能力和迁移能力。

2.范例教學法

范例教学法旨在要求教师在教学过程中向学生讲授具有较强基础性、本质性和典型性的“范例”，帮助学生掌握举一反三的思维方法和独立思考的基本素质，它强调学生不只是知识的接受者，更是知识的迁移者和应用者。

3.协作学习

协作学习，是一种通过小组或团队的形式组织学生进行学习的一种策略。在整个协作学习的过程中，协作主题的设计、协作过程的组织引导、协作结果的评价都体现出教师“以教为主”的主导作用;自主探索、小组讨论、任务分配、解决问题则体现学生“以学为主”的主体作用。协作学习有利于培养学生的合作精神、创新思维和质疑探究能力，有利于发展学生的交流表达能力和专注坚持的意志品质。

（二）教学活动设计

结合创客教育与科学课程深度融合的教学模式图，笔者设计了小学五年级科学活动与Scratch创意编程课程融合的教学活动。

1.复习旧知，情境导入

教师通过提问：“我们学过发绿豆芽，你们还记得一个小小的绿豆是怎样长成豆芽的吗？”并展示绿豆芽生长状态图创设问题情境，帮助学生回忆培养绿豆芽的过程，和大家分享自己培养绿豆芽的经历，加深对绿豆芽生长过程的记忆，激发学生对记录绿豆芽生长方式的思考。

2.理解造型，确立主题

首先，通过教师提问“谁来说一说你认为什么是‘造型？”引起学生回忆生活中看到过的“造型”，说出自己对“造型”的理解并用肢体表演不同的“造型”;其次，小组交流讨论“造型”的内涵并思考表现“造型”的方式;最后，教师深入讲解造型的内涵，确立本次课时的主题，即“用Scratch绘制绿豆芽生长动画”。

3.案例示范，项目设计

教师展示用Scratch 软件绘制绿豆芽生长动画的范例，引导学生认真观察并小组讨论用Scratch绘制绿豆芽生长动画的完整流程和操作步骤，即“脚本设计—新建背景—绘制角色—编写程序”，最后进行各组的项目设计。

4.组内协作，完成作品

教师引导学生以小组为单位进行协作学习，要求组内成员通过头脑风暴确定用 Scratch 软件绘制绿豆长成豆芽的四个造型;教师还要鼓励学生设计创新性强的“造型”和趣味性强的故事脚本;小组成员要根据造型绘制、脚本设计和Scratch编程的阶段任务进行合理分工并合作完成动画制作。

5.评价作品，反思完善

教师要善于组织交流分享活动以引导学生对作品进行评价与反思;教师还要鼓励学生大胆展示自己的作品，分享本组作品的创新之处和不足之处，并帮助学生意识到创客作品的创作不是一蹴而就的事情，而是不断迭代改进的过程。

6.复习巩固，拓展延伸

教师通过提问引导学生对新学内容的回顾和总结，并设计课后延伸活动：如何优化程序设计以提高动画运行效率;学生需绘制思维导图梳理今天所学的知识;课后可以小组讨论或专家咨询等形式构想代码程序设计方案。

（三）教学评价设计

创客教育的核心理念在于培养学生的创造性思维与实践能力，并不只停留在传统教育意义上的知识技能的机械掌握。我们可以看出，前者偏向过程体验，后者偏重结果导向。据此，创客教育与科学课程深度融合的教学评价应注重评价的时间维度，即注重学习是一个长期持续不断的动态体验过程，而非即时表现。教学评价需要跟随学习的不同阶段、不同情境进行动态设计;需要紧扣学习目标采取多样化的方式搜集评价“证据”;需要充分激活多元化评价主体的参与积极性并发挥各自优势;需要不仅注重对学科知识技能的掌握进行评价，还应注重科学思维品质的提升。

四、结语

目前，创客教育开始在基础教育阶段推行，并在实践推广中逐渐形成了两种不同的做法：一种是将创客教育课程化，即将创客教育作为一门独立的课程开设于中小学课程体系中;另一种是将学科课程创客教育化，即在各学科教学中渗透创客教育理念。但是鉴于创客教育师资、课程资源、学习环境的建设还亟待加强，使创客教育与学科课程融合的模式在目前中小学课程教学实施层面上更具操作性和可行性。本研究正是基于对实践现状的思考，尝试对创客教育与科学课程深度融合进行教学设计，通过将scratch编程活动引入小学科学课堂，實现创客教育理念对传统科学课程教学的重构。我们相信随着创客教育在基础教育领域的逐步推广和应用，将会有越来越多的人参与到创客教育的研究中，为创客课程的建设以及创客活动模式的理论研究源源不断地注入新鲜血液。

【基金项目：云南师范大学研究生科研创新基金—“基于同步互动平台的混合式教学交互研究”（yjs2018130）资助】

【作者单位：云南师范大学信息学院  云南】