项目式学习在初中创客教育中的应用探究*
——以《智能盲人伴侣》为例

陈静刁

（广东省珠海市平沙镇第三中学，广东珠海 519055）

一、问题的提出

在“大众创业、万众创新”大背景下，创客教育通过与各个教学要素重构与融合，着力于培养学生的实践创新能力[1]，高度符合时代转型国家培养创新型人才的要求，得到了国家的大力提倡，在中小学教学中，以信息技术为基础的拓展类创客教育蓬勃发展起来。作为创客教育的主要学习方式，项目式学习注重实践性和参与性，强调以问题解决为中心、多种学习途径相整合，是培养学生实践创新素养的有效途径。项目式学习尽管秉承了很好的教育理念和愿景，但在创客教育实践应用中仍面临着许多问题和挑战。特别由于很多教师对创客教育内涵及项目式学习理解不够深入，在实践中存在项目学习过程表层化、形式化问题，集中表现为自始至终地教，冠以“创客教育”的顶戴做“技能训练”的事实，教学实践偏离教育初衷，学生创新能力的培养无从谈起。因此，如何在创客教育中有效应用项目式学习，真正促进学生实践创新素养的发展？这是一线教师需要深入思考的问题。

二、核心概念

（一）创客教育

创客教育国内最早出现是2013年，目前仍没有统一的定义，但国内不同的定义都将培养具有创新型人才作为最终的教育目标。基础教育领域内的创客教育，我国学者认为是培养“创新”人才的教育，目标是以培养学生创新意识、创新思维为核心，在此基础上深化创新技能以形成创新素养，促进学生全面发展。

2016年，创客教育专家委员会在综合多数专家意见的基础上，对现阶段“创客教育的定义”达成共识，即：创客教育是创客文化与教育的结合，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的能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育[2]。

（二）项目式学习

项目式学习强调以学科的概念和原理为中心，学习者以小组的形式解决具有一定挑战性的真实问题、产品或者任务，以制作作品并将作品推销给客户为目的，在真实世界中借助多种资源并在一定时间内解决一系列相互关联着的问题的一种新型的探究性学习模式[3]。

创客教育以项目式学习为主要学习方式，注重实践创新能力的培养。由此，创客项目是创客教育提升学生实践创新素养的实施载体，为培养学生开放的创新意识、多元的创新思维、跨界的创新技能提供脉络指向。

三、项目式学习在创客教育中的有效应用策略

（一）以解决真实问题为导向

在创客教育实践中，教师往往以技术工具为导向引入学习，由于价值性与发散性小，学生由学习情境过渡到创新实践中存在断点，对创新发挥未能起到明显的促进作用。因此，解除技术工具导向的禁锢，以解决真实问题为导向，强调学生根据项目主题以“工程师”角色沉浸于项目情境中探究可以很好地发挥学生的实践创新思维。

1.设计驱动型项目主题

创客教育目标指向学生的实践创新能力的培养，因此设计能够激发学生对项目的探究动机和创新发挥的驱动型主题是项目式学习的第一步。好的驱动型主题不仅是真实有意义，并且具有一定的开放性，学生在逐步深入探究过程中自主意义建构的同时留给学生创新发挥的空间。

2.立足于实地调研构思项目方案

以项目主题为中枢结点，在实地调研中不同学生会有不同的发现或想法，这不仅体现学生的主体性，激发学生的创新意识，也为项目的自主生成提供了根植的土壤，拓宽学生实践创新空间。同时，在实地调研中往往伴随着对事物的价值批判，养成渗透在探究过程中的人文精神和社会责任感是创客教育更深层次的价值追求，驱使学生愿意主动“创”。

（二）基于项目原型自主生成

创客项目综合性强、跨度大，而一般项目式学习是对项目整体进行分析与规划，这对于逻辑思维尚处于起步阶段的初中生来说，门槛高，容易产生畏难情绪。要使学生的实践创新能力得到有效的锻炼与提升，整个项目过程必须有利于发展学生的最近发展区。因此，转变项目问题组织的逻辑关系，从最基础的问题出发构建项目原型，在此基础上根据学生对问题的理解与加工情况逐步优化原型，直至符合项目目标，使得整个项目过程效果直观，极大减轻学生的认知负荷。项目原型优化过程中允许并鼓励学生根据自身基础及个性特点采取多样化实施途径，自主生成并创新各自特色鲜明的作品，激发学生主动探索与创新的激情，满足学生个性化发展需求，真正有效促进学生知识的内化、迁移与创新。

（三）搭建学科融合支架，支持创新性解决问题

创新旨在引导学生在综合已有知识经验的基础上突破固有观念及教师讲解内容的限制，有意识地以新的视角构思方案，而解决现实生活问题往往具有跨学科性质与复杂性。因此，在项目原型优化生成过程中，提倡教师不给学生预设问题解决路径，而是围绕问题的有效解决，通过对内容与学情分析，挖掘多学科渗透与拓展的知识点，搭建学科融合框架，提供相关资源，引导在自主学习和合作探究中自主融合多学科知识，贯通不同领域的知识与思维，打破固有认知，引发多元思维并在综合分析及创新思考中建构新的认知，最大程度发挥学生的创新力，从而实现创新性解决问题，促进学生高阶思维与创新能力的发展。

（四）过程性多元评价推进项目发展

生成性项目是促进学生创新能力发展的有效方法，但由于学生意愿与思维的差异，使得项目设定的内容与实施路径没有统一的思路，导致项目过程“失控”教师感到难以驾驭，因此不仅需要通过明确的评价标准来指导与引领，更需要融入有效的促进机制。一方面，项目评价需具备多元性即融合多元评价主体、构建多重评价维度、采取多种评价方式等，有利于全方面及时准确诊断学生的已知点、障碍点和发展点，便于教师宏观把握项目研究的进展情况并提供精准指导与支持，降低创作过程的难度；另一方面，项目评价必须贯穿项目的发展全过程中，关注学生在解决问题过程中能力与表现的变化与成长，实现以评促学，真正有效推进项目的创新发展，达到成功“创”的目的。

四、项目式学习在初中创客教育中的应用案例

根据项目式学习特点，并结合创客教育的核心理念，笔者以“智能盲人伴侣”项目为例开展创客教学活动，

（一）项目情境，明确主题

具有现实意义的真实情境更能激发学生深层次的学习动机，同时项目主题需明确且具有开放性。由于身体上的缺陷，拐杖通常成为盲人出行的贴身伴侣，但随着社会快速发展，城市道路环境日趋复杂，设计出一种更为智能化的伴侣来保障盲人出行安全具有非常重要的意义，由此提出项目探究主题：智能盲人伴侣。但至于通过什么方式实现目标是不确定的，需要学生在探究中进行创意设计。

（二）实地调研，构思方案

项目问题是学生项目设计的开始，也是学生创新思维的切入点。根据项目主题，在观察及访谈中，教师引导学生思考：“盲人出行，存在哪些困难？”“在智能时代，我们可以为盲人提供哪些帮助？”在调研过程中潜移默化地渗透关爱残障人士的社会责任意识，激发学生创新设计的欲望：比如盲人常常无法辨别自己在哪里，于是有学生提出智能伴侣应具有定位导航并语音提示的功能；如在雾天或夜里出行，学生认为盲人伴侣不仅要能探测障碍，也应自带智能闪光警示以提醒路人和车辆……学生归纳分析提出的问题与设想，讨论达成小组共识，确立项目任务，形成方案，当然设计项目方案还要考虑现实的条件与可操作性。

（三）项目分析，原型制作

根据方案开展项目探究与创作是项目学习的核心环节。通过项目分析，非接触障碍物的智能检测是盲人伴侣最基础、最关键的功能，其逻辑相对简单，通过相关传感器以及条件判断指令编程可以实现。因此，教师通过支架教学引导学生自主探究构建项目原型，让学生在体验成功中增强创作的自信与成就感。

（四）项目评估，原型优化

原型优化过程允许学生根据自身认知与个性特点自主创新生成，教师根据方案帮助学生确定复杂度逐步提升的探究支架（如图2），逐步优化原型。随着问题域的拓展与提升，不仅涉及到编程、人工智能等知识，其结构的制作也需考虑模型的切割安装、线路的连接等物理、科学和工程多学科知识，因此教师根据内容与学情挖掘并搭建学科融合框架（如图3），提供相关资源，学生根据需求自主学习与合作探究，最大程度发挥学生创新力，真正实现“做中学、学中创”。

图2 学生项目探究支架

图3 学生项目学科融合框架

（五）展示交流，项目投资

本项目评价采用模拟项目投资的方式，在项目过程中投资人即评价主体根据项目的价值与发展潜力给予项目实施所需的创造材料、工具等资源的“投资”，是一种融过程化、多元化、交互化于一体的综合评价手段，具有以下几方面优势：首先，评价贯穿项目的各个阶段（如图1），学生为了获得“投资”需不断克服困难并主动创新，提高参与度与投入度，很好训练学生的意志力。其次，评价主体从教师扩大为师、生、家长、社会专家等多方，在开放的状态下多维度提出学习建议，旨在更大程度上开放学生的视角，促进项目的创新生成。最后，成果的展示与经验交流不仅是增强学生荣誉感，也是激发学生灵感的重要平台。

图1 《智能盲人伴侣》项目活动过程

五、教学实施成效

为了验证应用策略的有效性，在初一年级创客班开展教学实践，并通过作品分析和问卷调查对本届（现初一）与上一届（现初二）创客班学生实践创新素养发展成效进行分析。

（一）作品分析

如表1所示，学生作品的完成数量要比上一届提高了28%，说明采用“项目投资”的评价方式有效促进学生项目的完成；通过实地调研也使得本届学生作品更能考虑盲人的实际需求，具有现实价值的作品占76%，而上一届只有41%；同时，本届学生作品功能更为丰富、有创意，所运用的知识点涉及多个学科且超前，比如智能拐杖不仅能够实现非接触智能探测危险，还具有定位、导航、闪光警示、语音提示、一键报警、语音求助、收音机、折叠可坐的拐杖椅等，甚至也有学生设计的盲人伴侣是智能墨镜，智能帽子等，相比上一届具有较高复杂度的作品占比提高了45%，本届作品有所创新占69%，而上一届占比只有13%。由此可见，应用策略的本届创客班学生实践创新能力明显高于上一届。

表1 学生《智能盲人伴侣》作品对比分析

（二）问卷调查

本问卷以申静洁划分的创客教育中学生创新能力评价指标体系表为参照[4]，从创新意识、创新思维与创新技能三个维度对使用策略有一学期的本届（初一年级）创客班学生进行前测和后测，问卷采用李克特五级量表计分，分别对收集到的数据进行配对样本T检验，结果如表2所示。通过对比可知，实验前与实验后学生实践创新能力水平存在显著性差异（P＜0.01或0.05），实验后学生的创新意识、创新思维和创新技能明显高于实验前，说明策略的应用能够显著提升学生的实践创新素养。

表2 实践创新能力量表各维度数据统计分析表

六、结语

在我国创客教育理念的影响下，创客项目强调的是基于创客过程体验发展学生实践创新素养。因此，创客项目在一般项目真实性、复杂性的基础上，必须具有灵活开放的创新实践空间，允许学生能够根据自己的意愿与认知水平自主创新生成，这不仅要求项目探究问题的确定要尊重学生的主体性，激发学生的创新意识，驱使学生愿意主动“创”，项目内容和设计也要能够引发学生多元创新思维训练，让每个学生都能从项目中找到发挥自己特长的落脚点和可能性，满足学生个性化发展需求，从而真正促进学生实践创新能力的发展，为国家培养高端创新型人才打下坚实基础。