基于项目学习的创客教育校本教材设计

摘要：本研究梳理、总结了创客教育的发展现状，阐述了项目教学法是实现创意到创造的方法论，提出了基于项目学习的教材模式，并给出具体实例，以期能够帮助实践者依据本研究针对不同的课程载体开发创客教育校本教材。

关键词：创客教育;项目学习;教材模式;教材案例

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2019）11-0067-05、

● 创客教育概述

创客教育是近年来创客运动在教育领域实践和探索的产物。中国电子学会现代教育技术分会创客教育专委会提出：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能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育。[1]杨现民博士认为：创客教育是一种融合信息技术，秉承“开放创新、探究体验”的教育理念，以“创造中学”为主要学习方式和以培养各类创新性人才为目的的新型教育模式。[2]华东师范大学祝智庭教授指出：广义上，创客教育是以培育大众创客精神为导向的教育形态;狭义上的创客教育是一种以培养学习者，尤其是青少年学习者的创客素养为导向的教育模式。而创客素养是指创造性地运用各种技术和非技术手段，通过团队协作发现问题、解构问题、寻找解决方案，并经过不断的实验形成创造性制品的能力，在实践过程中也需要注重对学习者人际沟通、团队协作、创新问题解决、批判性思维和专业技能等多方面能力的培养。[3]

这些定义从不同的角度来表述创客教育的内涵、特征，但都强调了创客教育是践行“项目学习”理论，以培养创造性人才为目标的教育模式。而实现这样的育人目标，则需要落实到创客教育的课程建设上。关于创客教育课程理论研究，陈刚博士从课程论的角度讨论创客教育的目标价值、理念定位、学习方式、课程模式等基本问题。[4]《创造即学习》一书中，为K12学校提供了各学段创客课程设计的思路。[5]

创客教育课程实践大多来自教师的自发探索，如温州中学谢作如老师以Arduino为主要平台构建创客课程，形成了包括《Arduino创意机器人》在内的一系列校本选修课程[6];北京景山学校吴俊杰老师以Scratch编程为创客教育的载体，开展创客教育课程。这些研究和实践为创客教育的发展提供了理论支持和教学资源，有力推动了创客教育的发展。

关于创客教育校本教材的研究，闫寒冰教授对美国创客教育教材从教学目标、教学内容、教学方法、教学活动四个维度进行分析，对我国创客教材研发提出了建设性的意见[7]，值得深入思考和借鉴。本文在前人的研究基础上，提出了基于项目学习的教材模式，并给出开发实例，希望能给创客教育校本教材的设计、开发和研究提供参考。

● 从创意到创造的方法论

虽然创客教育是近些年提出的新的教育模式，但是它的理论基础是建立在“项目学习”等教学理论之上的。项目学习是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动[8]，强调学生的自主学习，主动参与，充分调动学生的主动性、创造性、积极性等，挖掘学生的创造潜能，提高学生实际解决问题的能力，是一种研究型教学模式[9]，分为选定项目、制订计划、活动探究、作品制作、成果交流和活动评价等六个基本步骤。[10]

项目教学法主要特点有：①以学生为中心，在项目实施的整个过程中，学生通过实际参与项目进行知识建构。从项目决策到项目实施，再到最后的成果展示和评价反思，学生都参与其中，并作为活动主体存在。②以项目为主线。项目是项目教学法的核心教学内容，这里的项目是在真实情境中建构的，是指以生产一件具有实际应用价值的产品为目的的任务。[11]③强调协作学习，在实施项目前，首先建立小组，创建合作氛围和文化。实施过程中，合作交流，共同完成项目。④多元评价体系，不仅对学习结果评价，更重视过程性评价;教师不再是唯一评价主体，还有学生自评互评等方式。

创客教育与项目学习相比，有很多共同之处，即都是“以学生为中心”的学习模式，强调团队协作和在过程中学习，不同点在于创客教育更注重培养学生创新精神，在数字化技术的支持下进行创造。而实现创意到创造的目标运用的则是项目学习的方法。

● 项目学习驱动的教材模式

校本教材是指以学校的校长和教师为主体，为了有效地实现校本课程目标，达到教育学生的目的，对教学内容进行研究，并共同开发和制订一些基本的教与学素材，作为校本课程实施的媒介，这些素材构成了校本教材。[12]根据校本教材的定义，校本教材的开发包含课程目标、教材体例结构、教学内容、教学活动。

1.课程目标

在中国学生发展核心素养的理论指导下，创客教育要体现“以人为本”的教育理念，课程的终极目标要落实到人的发展，即培养具备创新精神和实践能力的创造型人才。创新精神是一种思维模式，包含创新意识、批判性思维等。实践能力则包含自主学习、技术运用、团队协作等解决问题的能力。

2.教材體例结构、学习内容

“教材体例结构”是由教材系统中各要素之间的联系方式、组织秩序及其时空表现形式组成的有机整体。[13]创客教育校本教材需要考虑青少年心理发展的特点，不仅要反映学习内容，还要包括内容组织形态。以笔者参与编写的《电子控制与机器人制作》校本教材为例，教材体例结构、学习内容设计如上页表1所示。

3.学习活动

基于项目学习的活动，整体上是一种反复迭代的活动方式，如图1所示。

（1）项目选题

创客项目来源于创客们对生活的观察、实践、思考、灵感等，因而创客教育校本教材所选择的案例，需要体现项目的情境性、真实性，并且符合学生视角。

（2）项目计划

项目计划主要包含项目实施的时间安排、活动设计。时间安排是项目实施过程中各个活动的时间流程计划。活动设计是基于具体项目做出详细的活动计划，如小组人员分工、调查方案、制作材料收集等。

（3）项目探究

项目探究是创客教育中重要的环节，为项目实现做好理论准备。学生通过查阅资料、社会调查等方法完成项目需求和项目科学性、创新型、实用性文档的整理，并对具体项目从结构、外观、电路、程序等方面设计项目作品。

（4）项目实现

项目实现是体现创客教育和项目学习特征的阶段，学生运用技术手段，按照之前的设计依次完成电路搭建、结构制作、程序设计等过程。学生在项目实现过程中完成创客教育知识、技能的学习。

（5）项目路演

项目路演是交流展示项目作品的环节，能有效提高学生参与创客活动的积极性。路演的方式可以多样，如话剧、报告会等。

（6）项目评价

项目评价是对项目的反馈，评价一般由专家、教师、学生共同完成，且不仅是对项目进行总结性的评价，更要对过程进行评价。学生在收到评价反馈后进行反思、总结、讨论，迭代出新的创新设想，促进进一步的学习和探究。

● 教材设计实践

创客教育主要采用案例教学的方法，在具体设计教材时，为了更好地体现教材的教育性，要在案例中引导学生创新和思考。下面是笔者主持编写的创客校本教材《Arduino项目制作与程序设计》第10课的设计案例——抢答器的设计与制作。

1.项目选题

①情境创设：2017年4月，某学校学生会面向高一年级同学举办了科普知识竞赛。激烈的知识竞赛现场，抢答环节总是其中最热烈的一环。学生会主席邀请创客社团的同学帮忙制作一款抢答器供知识竞赛使用。

②确定主题：抢答器的设计与制作。

2.项目计划（如表2）

3.项目探究

（1）项目需求

查阅资料，总结抢答器（如下页图2）的基本功能如下：①设计容纳三个参赛信号的抢答器;②按下抢答器按键时，有声光提示;③能够辨别第一抢答信号。

接着，组织小组成员开展头脑风暴，对抢答器的功能进行拓展和创新思考，如可以计时和计分的抢答器或者无线抢答器。

（2）项目三性

根据本组所确定的项目需求，对项目的科学性、新颖性、实用性等作简要说明。

（3）所需电子元件

①数字输出：红、黄、绿LED灯各一个;②数字输出：蜂鸣器一个;③数字输入：按键四个;④控制器：Arduino Uno;⑤线材：USB转串口线一根，杜邦线若干;⑥其他：220Ω电阻若干、面包板一个。

4.项目实现

（1）电路设计

图3为一个按键控制一个LED灯的电路，同理，搭建三个按键控制三个LED灯的电路如图4所示。

（2）程序设计

一个按键控制一个LED灯的参考程序如图5所示，请自主设计编写三个按键控制三个LED灯的程序。

（3）思考

以上程序能够实现三个按键分别控制三个LED灯的亮灭，但是对于抢答器来说需要对第一抢答信号进行辨别，请设计算法实现。

参考算法：

①当条件满足HI yellow==

GH&red==LOW&green==LOW

的时候，不仅亮黄灯，而且需要一个

标记，使得yellow==LOW&red==

HIGH&green==LOW以及yellow

==LOW&red==HIGH&green==

LOW都不满足。不然红灯和绿灯也

会亮起。

②所以定义标记变量为vy，vr，

vg，初始值均为LOW。

③当条件满足yellow==

HIGH&vr==LOW&vg==LOW时，

亮黄灯，同时vy=HIGH。

如此red==HIGH&vy==

LOW&vg==LOW以及green==

HIGH&vr==LOW&vy==LOW都

不满足，红灯和绿灯一定不会亮起。

④完成一次的抢答后，下一次

抢答前，还需要重新让vy，vr，vg

为LOW，因而需要增加一个按键，

用于初始化。

参考程序：在code10_3文件夹中。

实际效果：由教师播放视频，

如上页图6所示。

5.项目路演

每个小组向全班同学介绍自己的项目作品、设计思路、制作过程，并展示作品实际效果。

6.项目评价

由教师组织专家、教师、学生对小组项目进行评价，小组同学开展项目自评（如上页表3）、他评等活动，根据评价反馈，针对项目所存在的问题对项目进行修改和完善。

● 结束语

随着创客教育的逐步发展，创客课程载体越来越丰富，围绕创客教育目标，实践者可以整合资源，根据本校的特点开发出相适应的校本教材，并逐步迭代优化。相信将会有越来越多的优秀的创客教育课程被研发出来，推动创客教育深入发展。

参考文献：

[1]任静.我国中小学创客教育研究[D].武汉：华中师范大学，2017.

[2]杨现民，李冀红.创客教育的价值潜能及其争议[J].现代远程教育研究，2015（02）：23-34.

[3]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.

[4]陈刚，石晋阳.创客教育的课程观[J].中国电化教育，2016（11）：11-17.

[5]何世忠，张渝江.创客运动——学习变革的下一个支点[J].中国信息技术教育，2014（09）：5-7.

[6]赵广元，王文庆，蔡秀梅.创客教育视野下“计算机网络”课程实验设计[J].现代教育技术，2015，25（09）：116-121.

[7]闫寒冰，单俊豪.美国创客教育教材分析——以“Design and Discovery”为例[J].中国电化教育，2017（05）：40-46.

[8]吴言.项目教学法[J].职业技术教育，2003（07）：1.

[9]刘焱锋.基于网络的项目教学法学习评价研究[D].武汉：华中师范大学，2014.

[10][11]刘景福，钟志贤.基于项目的学习（PBL）模式研究[J].外国教育研究，2002（11）：18-22.

[12]姜丽丽.小学高年级创客教育校本课程开发与实践研究[D].锦州：渤海大学，2017.

[13]苏鸿.论中小学教材结构的建构[J].课程·教材·教法，2003（02）：9-13.

作者简介：刘焱锋，男，硕士研究生，中教一級，信息技术教师。