中学创客课程的设计与实施策略

陈娟娟

【摘要】 近年，创客教育正在持续地受到学者的关注，创客课程作为实现创客教育目的的重要途径，也随之如火如荼地开展起来。然而，国内的课程建设仍处于理论探索和实践尝试阶段。教育行政部门也没有出台相对应的课程标准，缺乏自上而下的政策性指引，也没有形成严谨的课程体系和有效的教学实施措施。本文以“Scratch与机器人”创客课程为例，根据课程论原理，从课程目标、课程内容、课程活动和学习评价四个要素来进行课程设计;通过创客空间和设施设备的建设、学生为主体的课程理念建设、课程导师的培养和课程的课堂管理四个方面阐述了课程建设两年多来的实践经验，以期给创客课程的建设和一线教师提供一些参考和借鉴。

【关键词】 创客教育 STEM教育 Scratch与机器人 创客课程 实施策略

【中图分类号】 G632.4

【文献标识码】 A

【文章编号】 1992-7711（2020）01-161-020

随着创客教育逐步进入大发展阶段，创客课程作为实现创客教育目的的重要途径，也随之如火如荼地开展起來。然而，与国外相比，国内仍处于课程建设理论探索和实践尝试阶段。教育行政部门关于创客课程还完全没有相对应的课程标准，没有自上而下的政策性指引，可参考的课程资源也是少之甚少，也没有形成严谨的课程体系和有效的教学实施措施。课程实施虎头蛇尾，把所谓创客课程上成了“第二课堂”或“综合实践课”，或者是参加创新大赛、创客大赛获奖为目的而开设的，没有系统化的贯穿始终的一系列评价体系等等。这些对于想要开展创客教育的学校和一线教师老师是一个非常大的挑战。

笔者作为一名一线教师，从2017年起在笔者所在学校开展创客教育至今已有两年多了。笔者根据广州市教育信息中心的指引，以及向创客教育同仁学习调研，逐步建设起了基于本校实际的“Scratch与机器人”创客课程。课程已开展了两期，逐步开始有所成效，也引发了笔者的一些思考，因此，本文主要从该课程为切入点，深入探讨中学生创客课程的设计与实施，以期给创客课程的建设和一线教师提供一些参考和借鉴。

一、“scratch与机器人”创客课程的设计

根据“泰勒原理”，课程编制包含四个要素教育目标、选择教育经验（学习经验） 、组织教育经验、评价教育经验。而课程设计主要是对课程结构和要素进行计划、选择和安排，具体来说，包含课程目标、课程内容、学习活动以及课程评价等四个要素。因此，笔者认为，创客课程作为一种课程形态，“Scratch与机器人”课程的设计也应围绕该框架进行 ，如图1所示。

图1“Scratch与机器人”课程结构

（一）以学生为主体，设计阶段性的课程目标

“Scratch与机器人”的课程目标旨在培养学生跨学科解决问题能力、动手能力、团队协作能力和创新能力。根据学生创造境界的不同，设计课程时可将课程目标分为三个阶段，分别为技术学习阶段、模仿制造阶段以及自主创造阶段。第一阶段课程的重点是学习Scratch的编程以及机器人结构的搭建，以达到掌握知识和技能的目标;第二阶段课程学生通过教师构建的环境进行实践和探究，达成创新实践能力培养的目标;第一第二阶段，学生很少选择学习内容、学习方法，更多由教师指导。第三阶段课程目标为学生主动参与创新实践，研究跨学科的综合性项目，提升技术并交流创意，在创新和分享中收获快乐。学生逐渐学会自定步调学习，根据学习习惯和知识基础个性化地作出选择，充分体现以学生为主体的教学理念。

（二）基于本校实际，设计主题化课程内容

创客课程有别于传统课程，它强调多学科知识的整合，以现实问题为出发，以主题、项目或活动的形式架构于整个课程体系，把原本枯燥的传统知识变成有活力、有意义的生活问题。我校是一所建校只有十三年历史的新学校，是一所普通的完全中学，生源普通，很多学生本身文化课的学习就已经觉得吃力，为了培养学生的创客热情，让兴趣爱好充分发挥，则应选择难度适中的内容。而且我们有初中和高中两个学段，学生年龄从12-18岁之间，所以在内容的选择上，还应该考虑初高中学生不同的身心特点，制定与之相适应的课程。

Scratch是图形化编程工具，学习者不需要记住代码和命令，通过积木化的编程环境，便可“拼”出一个能运行的程序。这样的编程环境，相对于既乏味枯燥又复杂的代码编程更适合普通生源学校的学生学习。Scratch与机器人交互平台进行虚实结合，让学生经历“想象—创造—游戏—分享—反思”的过程，培养学生的创新意识，为中小学创客教育开辟了一条新途径。

根据课程目标培养学生的协作能力的课程导向，可由2-4人组成一小组，课程的学生实施人数可为30-60人。同时，以《Scratch与机器人创新设计》[2]为教材，为“Scratch与机器人”创客课程提供了可行性保障。

（三）以现实问题出发，设计项目式学习的创客课程学习活动

创客课程、STEM课程虽说有些学校已归入学校的课程体系，但是还没有和必修密切结合起来，主要是在社团课程或是校本课上，所处地位相对边缘化，但是在美国等发达国家中，STEM教育实践已相当成熟。创客课程与STEM课程同样都强调多学科融合、协作及创新创造的目标导向，所以课程教学策略和方法，可以参考美国的STEM教学模式。STEM教育常采用问题解决驱动的、行动导向的教学方法。基于项目的学习（Project-Based Learning，简称PBL）和基于问题的学习（Problem-based Learning）是美国中小学最为常用的两种教学方法。创客课程活动的设计应强调将知识蕴含于情景化的真实问题中，让学生积极主动地利用跨学科知识以及电子类的应用模块设计解决方案，提高学生解决问题的能力。

因此，我们在课程教学的设计中，给学生创设了若干个项目主题，让学生在真实的情境中，在实践中内化知识、掌握技能，发展其项目意识和高阶思维能力，这里以《全自动秋千》课程活动为例，如图2所示。

图2《全自动秋千》PBL学习活动设计

（四）激励创新，设计多元化的学习评价

课程评价作为课程建设不可或缺的一部分，笔者在课程实施的经验总结中认为，创客课程的评价应分为即时评价（可见下文参考案例中的评价表）与阶段性评价。阶段性评价应跟文中提出的三个阶段课程目标相吻合，课程在实施初期的阶段，评价方法更注重学生技术学习和工具软件的掌握程度，即Scratch编程软件的操作能力以及机器人模块的搭建能力;在实施中期阶段，则聚焦在资源利用能力、信息组织与模仿能力，在不断的模仿和实践中培养创新的意识;在课程实施的后期，评价的重点则放在了协作能力和创新能力的培养上，形成多元化的评价方法，如表1所示。通过多元化的评价，使学生们知道自已“我能行”，而且还认识到自己“我可以更好的”，激励学生关注创新、快乐分享，成为一名真正的“创客”。

二、“scratch与机器人”创客课程实施策略

（一）实践优化，打造以学生为主体的课程理念

在課程实施的过程中，学生才是学习的主体，应当根据学生的优势、学习需要和兴趣针对性地提供支持，包括引导学生选择学习什么、怎么学习、什么时间学习以及在哪里学习等。[3]我校有初中和高中的学生，我们曾经在高中和初中学生中各进行一期的课程实践，我们发现初中学生无论从认知特点、兴趣爱好和课余时长来说，都比高中学生更适合开设这门课程。两年多来不断地进行经验总结和课程优化，逐步形成持续化的课程，每学年开设一期， 10课时/期，主要在初一学生中开展，每期课程招收20-30人，如表2所示。

表1“Scratch与机器人”创客课程设置

（二）“Scratch与机器人”创客课程教学案例

以《光感收纳箱》创客课程教学为例，首先对照“Scratch与机器人”课程目标，本课要求达成第二阶段模仿阶段目标，学生从生活与学习需求出发，合理完成教师指定的项目任务。其次是设置主题化的课程学习内容：智能化是人们对目前产品的需求，各种智能产品使得人们的生活更加便捷舒适。智能收纳系统是具有一些列自动化控制的收纳系统，可以实现遥控控制、感应控制等，本课以智能光感控制为主题内容。第三，根据PBL模式设计创客学习活动，1.情境创设：假如你是一个工厂的技术工人，工厂里积累了很多待出厂销售的货物，可否设计一套智能收纳系统，让货物的收纳更分高效;2.设计原理分析：光感控制由光电传感器模块实现，收纳箱的开关由马达模块控制;3.创客活动目标：使用积木构件探索并成功搭建出“智能光感收纳箱”的造型;实现利用光感控制器可以控制收纳箱的开和关;4.项目的设计思路：当收纳箱感应到一定强度的光线，收纳箱会自动打开，一段时间后自动关闭。需要有“收纳盒”、“挡板”，“挡板”为门可开合。可由光点传感器配合马达转动功能来实现。5.动手做一做：（1）“智能光感收纳箱”的探索搭建，如图3所示;（2）制作“智能光感收纳箱”的程序流程图，如图4所示。（3）“智能光感收纳箱”的程序脚本编写，如图5所示。（4）“智能光感收纳箱”脚本程序编译进入控制器，并调试运行。第四，课后对本课进行教学评价，主要由学生自评和教师评价，从小组合作分工、作品外观造型、作品智能化程度和作品展示四个方面进行评价。

图3 光感收纳箱图4 程序流程图  图5程序脚本编写

三、“Scratch与机器人”课程教学效果

我校是一所只有十四年建校历史的新学校，在此之前在机器人项目无论是课程教学还是竞赛辅导方面的成绩几乎是一片空白。“Scratch与机器人”课程开设两年以来，笔者通过调查问卷、学生个别访谈和课堂观察发现，该课程深受学生的喜爱，一批有兴趣有创意的学生以及学生的创新创造潜能被发掘出来，并在市级或区级机器人竞赛中崭露头角。2017年广州市虚拟机器人竞赛市级三等奖2个，2018年创意机器人大赛花都赛区三等奖，第34届广州市青少年科技创新大赛中“蓝牙智能控制系统”项目获得广州市二等奖，刚结束的广东省教育“双融双创”行动暨第二十届广东省中小学电脑制作活动机器人项目中，高中组机器人足球项目获得三等奖。

四、结语

创客教育作为培养创新人才的有效途径，创客课程是创客教育融入到实践的重要组成部分，令人欣喜的是，我校对于开展创客教育，开设“Scratch与机器人”这门课程给予最大的支持，课程实践取得了较好的效果。但是创客课程作为一个新生的产物，课程教学相比传统的学科教学还有很多问题值得我们探讨：第一如何设置项目主题才能更好地引导学生跨学科知识融合来解决问题;第二如何激活学生的内在动机，激发学生的创造潜能;第三除了纸质教材外，如何获得更多的课程资源;第四在课程结束之后如何通过评价体系进一步延申提升创新能力等问题。因此，“Scratch与机器人”这门课程我们将持续开展，在不断的实践中逐步优化，构建成为更为科学的、系统的、完整的课程体系。

[ 参  考  文  献 ]

[1]曾宁，张宝辉，王群利. 近十年国内外 STEM 教育研究的对比分析 ——基于内容分析法 [J]. 现代远距离教育，2018，（5）：28-38.

[2]王同聚，崔萌，王希哲.创客教育与STEAM教育教材——Scratch与机器人创新设计（初级篇、中级篇和高级篇）[M].上海：上海交通大学出版社，2017（3）.

[3]赵慧臣，马悦，陆晓婷，张艺苇.STEM教育质量标准的制容及启示——以美国圣地亚哥郡为例定 [J].开放教育研究，2017，（6）：50-61.