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王同聚:走出创客教育误区与破解创客教育难题

2017-9-4 14:54| 发布者: admin| 查看: 109| 评论: 0

摘要:  作者简介:王同聚,广州市教育信息中心,广东 广州 510091 王同聚(1968- ),男,河南泌阳人,中学高级教师,智创空间创始人,主要从事智能机器人创客教育、STEAM教育、教育信息化应用等方面研究,E-mail:22915296@ ...

 作者简介:王同聚,广州市教育信息中心,广东 广州 510091 王同聚(1968- ),男,河南泌阳人,中学高级教师,智创空间创始人,主要从事智能机器人创客教育、STEAM教育、教育信息化应用等方面研究,E-mail:22915296@qq.com。

  内容提要:近年来世界各国创客运动风起云涌,2015年我国迎来了创客元年,创客们经过两年的实践和探索,虽然在创客教育领域取得了一些可喜的成果,但也暴露出一些实际问题。本研究对目前创客教育存在的误区、创客教育遇到的困惑进行了梳理和分析,提出了创客教育如何走出误区、如何应对困惑的具体推进策略,并对创客教育未来的发展前景进行了展望。借新一轮课程改革的春风,利用创客教育和STEAM教育作为新课改的实验田,突出其项目学习、体验式学习和个性化学习等创客学习的优势,培养学生的计算思维和创新思维能力,激发学生的创造力和想象力,为发展学生的核心素养助力。

  关 键 词:智创空间 创客教育 STEAM教育 计算思维 核心素养 创客学习 误区与困惑

  [中图分类号]G434 [文献标志码]A

  DOI:10.13811/j.cnki.eer.2017.02.006

  一、创客教育的误区

  1.创客教育载体的选择存在一定的误区

  纵观目前国内创客教育的现状,针对如何选择创客教育的载体,还存在一定的误区。例如:一部分教师因为自己擅长Arduino开源软硬件制作,觉得开源软硬件价格低廉,能够享受DIY的乐趣,便过分强调开源软硬件就是创客教育的最好载体,而极力排斥智能机器人作为创客教育的载体,认为智能机器人设备太贵、太高大上,属于“精英”教育的范畴,不宜普及推广,不适合作为创客教育的载体;另有一部分教师则认为,智能机器人代表了当下高新技术发展的潮流,基于智能机器人的新设备、新技术作为创客教育的载体更加有利于培养创客的创新能力,创造出更先进、更加智能化的创客作品,更有助于为国家培养创新型人才,随着智能机器人技术的快速发展,未来10~30年将是机器人的世界,而基于Arduino开源软硬件只适用于小作品、小制作,创造不出高智能化的创客作品;还有一部分教师认为,基于传统的手工艺制作,如插花、剪纸、陶艺等具有一定的基础,是对传统文化的继承与发展,没必要舍本逐末、崇洋媚外,等等。由此看来,在创客教育载体的选择方面,部分教师只是根据自己的喜好去站队,只站在自身的立场上去思考问题,缺乏全局观念,唯我独尊,排斥他人,缺乏开源、开放、共享和包容的创客精神。因此,在创客教育理念和载体选择等方面还存在一定的偏见或误区。

  笔者认为,目前开展创客教育的载体非常丰富,如Arduino开源软硬件、3D打印技术、数控机床、激光切割机、智能机器人设计制作、无人机(空中机器人)、Scratch创意编程、Scratch与机器人融合、APP Inventor手机编程、APP Inventor与机器人融合、虚拟与增强现实技术、可穿戴设备、创造发明、陶艺加工、艺术剪纸、木工雕刻等都是基于STEAM教育多种学科知识的汇聚与融合,都可以作为创客教育的载体,没有好坏、高低和贵贱之分[1]。可以从以下四个层面根据具体情况来具体应用:第一,教师创客可以根据自身特点和兴趣爱好,结合学校、教师和学生的情况,选择自己最擅长的设备,只要所选设备既方便自己应用,又能够培养学生动手实践和创新能力,就是最好的创客教育载体;第二,创客教育载体的选择还可以根据地域经济条件而因地制宜,如果是经济发达地区,可以选择高配置的先进设备(如智能机器人)作为创客教育的载体,如果是经济欠发达地区,为节约成本,可以选择廉价的开源软硬件作为创客教育的载体;第三,同一地区不同的教师根据自身需求可以同时选用多种设备作为创客教育的载体;第四,根据学校现有条件可以就地取材,把学校现有的发明创造室、物理实验室、电子制作室、航模车模室、木工雕刻室、剪纸创作坊、陶艺制作坊等功能场室升级改造为创客空间,开设具有本校特色的创客课程。由此可见,创客教育载体的选择应不拘一格,创客教师根据自身专业背景与前期积累、地域经济条件、自身需求和学校现有条件等方面统筹考虑,选择适合自己的载体开展创客教育,形成自己的教学风格,构建实用的教学模式,做出自己的特色和品牌,无论采用哪种载体,最后都能成为一个出色的教育创客。

  2.创客教师的选择存在一定的误区

  目前创客教育出现了外热内冷的现象,外界各种创客教育论坛、活动、竞赛等开展得轰轰烈烈,而具体到某一所学校来说,针对哪些学科教师可以胜任创客教师,无论是校长、教师都显得无所适从,让学校走入了无法选择一位最合适的创客教师的误区。有人认为,创客教育的任务应该是信息技术、通用技术、综合实践和科学学科教师的事情,但是,现状是信息技术等几个学科的教师,在很多学校都成了“闲杂人员”,有的是专职教师,有的是兼职教师,除本身的课堂教学任务外,还要承担学校的网络管理、电教设备管理、各类科技竞赛辅导等繁重的课外任务,创客教育的到来无疑给这些教师增加了更多的任务和挑战;而语、数、英等学科教师认为创客教育与他们无关,无须涉足,可以高枕无忧。人们谈起创客教育时很兴奋、热情高涨,但到具体如何选择创客教师时却遇到了冷门,因此学校对如何选择合适的创客教师还存在一定的误区。由于缺乏师资,让很多校长头疼,创客教育落地艰难。

  笔者认为,由于创客都是基于自己的兴趣和爱好、善于动手造物和乐于分享的人。作为一个优秀的创客教师必须具备多学科知识积累,具有较强的动手实践、跨界与融合的特质,目前各学校奇缺这类教师,属于“稀有动物”。但是,创客的特征是实践、创新、协作和分享,包括目前的STEAM教育也是需要多学科知识的汇聚与融合。因此,学校要做好创客教育并不是某一个人的事,需要建设一支创客教育的教师团队,多个学科教师通过团队协作建立创客教师共同体,通过团队的力量进行跨界与融合,充分发挥每个学科教师的特长和聪明才智,进行优势互补、合作共荣,从而解决创客教师无法选择的难题,也能让学校走出创客教师只能“单打独斗”的误区。

  3.创客设备采购渠道的归属存在一定的误区

  创客教育时代的快速到来,让很多政府部门、企业和学校都猝不及防,对突如其来的创客教育还未做好迎战准备,如在创客空间建设和创客设备采购方面没有现成的政策法规、指导性文件可供参照,大家都在摸着石头过河,从而导致创客设备的采购渠道不畅,政府部门对创客设备采购渠道的归属还存在一定的误区。有些政府部门仍然用传统法规和文件来应对新兴的创客教育,对创客教育所需的新装备采购渠道的归属问题、任务职责划分不明确。因各级政府还未及时出台相应的政策,购买创客设备具体是哪个部门负责下拨财政资金、通过哪些渠道可以采购创客设备等都不明确,让一些需要采购创客教育设备的单位和学校无所适从,出现了有钱花不出、想买买不到的尴尬局面。如笔者在创建“智创空间”的过程中就遇到了如下难题:“智创空间”建设规划中需要采购一批开展创客教育所用的硬件设备,如机器人、3D打印机、无人机(空中机器人)、虚拟与增强现实技术设备、可穿戴设备等属于近年来新出现的科技产品,这些设备都应该是新型的信息化教育装备,理应通过教育信息化设备渠道进行采购,但是在申报教育信息化建议方案时创客设备采购方案被驳回,原因是现有的信息化采购数据库中没有这些设备清单,从而导致这些新型的教育信息化设备无法通过信息化渠道进行采购。  创客教育是一种全新的教育形态,创客空间的建设和创客教育设备的采购是摆在人们面前的一个全新的课题。因此,相关政府部门也应该与时俱进,跟上“互联网+”时代创客教育发展的步伐,各级政府应尽快出台相关配套政策文件,及时更新信息化设备采购数据库,改变新型信息化设备不能当作普通信息化设备采购的局面,为学校和相关单位解决批量采购创客教育和STEAM教育设备的难题。创新性地开展工作,大力推进“大众创业,万众创新”,为创客和创客教育提供优质服务。

  二、创客教育的困惑

  1.创客空间建设困难

  创客教育的载体非常丰富(如图1所示),但是创客空间如何建设?创客教育载体如何选择?让学校和教师觉得眼花缭乱,诸如建设一个创客空间需要多少配套资金、空间需要多大的面积、室内如何装饰、配置什么样的桌凳、配备什么样的设备、需要哪些工具等,没有现成的建设方案可供参考,在建设创客空间时不知道如何操作,是摆在初步涉入创客教育的校长和教师面前的一大难题[2]。

  图1 创客教育的载体

  2.缺少配套教学设备

  常言道:巧妇难为无米之炊。开展创客教育,如果没有配套的教学设备也无法进行,目前普遍存在的问题有以下几个方面:一是一些教师对目前火热的创客教育热情高涨,想通过创客教育开拓一片教育创新的实验田,但部分教育主管部门和学校校长在理念上存在问题,只重视中考、高考成绩和升学率,觉得开展创客教育和STEAM教育会影响学生的成绩,不提供开展创客教育的实验场地和购买相关设备的资金,泯灭了教师的创新热情;二是教育主管部门和学校校长大力支持创客教育和STEAM教育,想借创客教育的春风快速提升学校的品牌,配套资金雄厚,但是由于目前一些政府部门还没有出台支持创客教育的配套文件,在创客教育设备采购建设方案申报、项目评审和招投标采购环节遇到了“黑障”,多重环节无法操作,导致学校有钱花不出,想买买不到的尴尬局面。

  3.创客教育师资匮乏

  创客教育和STEAM教育是多学科知识的汇聚与融合,对教师的综合素质、跨学科的能力和动手实践能力要求较高,要求创客教师必须具备跨界与融合的特质。但是现状是:一是创客教育所需要的新技术、新知识,如机器人、3D打印等内容,教师在上大学时根本没有学习过,马上要掌握这么多新知识,让很多教师感觉无力应对,无法指导学生开展创客教育;二是创客教师需要投入大量的精力自学专业知识和指导学生制作创客作品,但学校领导不重视,不但没有配套的奖励激励机制,在绩效考核、职称评定等方面得不到认可,甚至还有人讽刺挖苦,说创客教师积极投入创客教育是为了自己出成果、出风头,弄得创客教师出力不讨好,抹杀了创客教师的开创性研究和投身于创客教育的热情;三是学校领导非常重视创客教育,认为学校在中考、高考和升学率方面无法与名校相比,希望通过搭上创客教育的直通车来提升学校的品牌,但很多教师的教学任务和其他事务都非常繁重,而从事创客教育时间精力投入大、回报少,再加上一些教师自身知识积累不够,也不愿花更多精力去学习新东西,校长找不出合适的教师担当创客教育的任务等。因为创客必须是基于个人的兴趣爱好,甘于付出、乐于分享才行,只靠他人干预很难造就一批教育创客。基于以上原因,现在很多学校创客教师严重匮乏。

  4.缺少实用配套教材

  创客教育在我国才刚刚兴起,因为没有前期的积累,市面上很难找到开展创客教育的配套教材。以教育机器人为例,目前我国从事教育机器人比较知名的企业不足20家,但每家公司开发的机器人无论是硬件还是软件都互不兼容,部分公司推出一些教材也只是产品说明书,不具备教育性、科学性和实用性。学校开展创客教育缺乏相应的教材,也严重阻碍了创客教育的推进。

  5.缺少配套教学模式和学习方式

  创客教育涉及的很多内容都是新领域、新技术、新知识,如果仍然套用传统的教学模式和学习方式显然已不适应,不能新瓶装旧酒,必须探索“互联网+”创客时代与之相配套的新型教学模式和学习方式。从已有的研究发现,只有少部分学者关注并研究创客教育实践教学模式,如面向创客教育的设计型学习模式研究;也有少部分学者针对机器人教育提出机器人教学模式分类研究[3]。  6.创客教育难普及

  忽如一夜春风来,千校万校创客热。创客运动猛烈来袭,大家还未做好准备,马上在中小学普及创客教育显得无所适从,不知从何下手,为创客教育的普及带来了困难。我国创客教育发展应充分借鉴国际创客教育的经验,从国家规划、政府支持、学校参与、社会互动等各个层面统筹规划、同步推进,以系统性的制度化安排带动实践[4]。

  三、破解创客教育的难题

  1.按需建设创客空间

  创客空间的建设涉及范围较广,学校可以根据自身情况因地制宜。空间大小从几十平方米到几百平方米;空间装饰没必要追求门面奢华,只要能为创客教师和学生提供必要的软硬件设备和各类制作加工工具即可;载体选择可根据校情、师情和学情突出自己的特色,无论采用何种载体,只要适合学校、教师和学生操作,能发挥其最大效能,就是最好的空间和最好的载体。

  2.购买创客教育教学设备

  创客教育设备的购买需要结合校情、师情和学情因地制宜和因人而异,根据申请的资金多少和购买什么样的设备,严格按照教育信息化管理部门和教育装备管理部门的要求认真撰写“采购创客教育设备建设方案”,根据采购设备性质的归属分别向教育信息化管理部门和教育装备管理部门申报,待方案经专家评审批复后,根据采购金额分别选择招投标或网上询价进行设备采购,以免走弯路。

  3.开设创客课程,培训创客教师

  近两年在国内创客教育火热的背景下,各类学校都随机而动,积极推进创客教育进校园,但遇到的最大瓶颈是创客教师奇缺。为解决学校缺少创客教师的难题,笔者所在单位作为市级教育支撑服务管理机构便承担了创客教育培训的任务。“智创空间”团队根据不同情况开设了丰富多彩的教师继续教育课程,三年来分别以面授课程、网络课程、专题培训和专家讲座的形式培训教师5930多人。如自2014年面向广东和贵州两省教师开设了普通高中信息技术教师职务培训网络课程“‘机器人’的教学策略与处理技巧”六期;面向广州市教师开设了教师继续教育面授课程“智能机器人制作与程序设计”创客教育培训课题四期;面向广州市教师开设了专题培训课程“Scratch与机器人融合”创客教育培训课程三期;面向全国各地教师开设专题讲座课程二十多场。为学校培训了一批骨干创客教师,充实了创客教育队伍,为部分学校解决了缺少创客教师的难题。

  4.开发配套的创客教育教材和教具

  学校建成了创客空间,购买了相关设备后,还必须要有与之相配套的教材,才能更好地实施创客教育。但目前市面上现成的创客教材很少,为此,“智创空间”团队基于创客教育“三剑客”和“新三剑客”开发了一系列创客教育与STEAM教育教材,如创客教育与创新应用教材《智能机器人制作与程序设计》[5]、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)[6],同时将四本教材开发为网络课程,供学习者远程学习使用。又陆续开发了《3D打印技术应用与创新设计》《APP Inventor与机器人创新设计》等一系列教材。针对各机器人公司机器人软硬件互不兼容和互不通用的情况,从近期发展看到了一丝希望,目前部分机器人公司开始利用开源的Scratch进行二次定制开发,完成了支持自己机器人硬件的Scratch界面的软件平台,也希望所有的机器人公司都能利用图形化积木式的Scratch软件把软件平台统一起来,因为采用Scratch软件降低了学生学习编程的门槛,有利于培养学生的编程素养,便于创客学习,为创客教育教材的开发和教学提供了方便。

  而对创客教具的开发,笔者建议多利用操作简单但功能强大的软硬件进行设计和制作,制作的教具和创客作品具备创新性、实用性、易用性、智能化、生活化、商品化等特性,突出其创意“智造”、跨界融合、低碳环保等特质。如笔者利用Scratch、机器人和3D打印等技术相融合,开发了悬空感应式电子爵士鼓[7]、触碰式电子钢琴、触碰式电子爵士鼓、智能控制救援服务机器人、语音交互创客教育服务机器人、3D设计打印陶笛等一系列创客教育教学器具,实现了跨学科、多领域、新媒体和新技术的综合应用,把STEAM教育较好地融入创客教育教材和教具的设计与开发中,从而解决了缺少创客教材和创客教具的难题。 5.构建基于创客教育的教学模式和学习方式

  由于创客教育课程的特征要求学生进行动手、实践、造物和创新,属于实操性非常强的课程,教学时肯定不能像语、数、英等课程那样上课,必须探索与之相配套的教学方法和教学模式。笔者根据机器人课程实操性强的特点,经过多年的实践研究,在汲取翻转课堂、研学后教等教学模式优点的基础上,基于“微课”在机器人教学中的应用构建了“微课导学”教学模式[8],如图2所示。该教学模式是对“翻转课堂”教学模式的拓展和延伸,结合教材和导学案(自主学习任务单),把微课应用到课前、课中和课后等环节。教师课前把机器人设计搭建、机器人程序编写和机器人软硬件调试等过程分别录制成微课视频,课前让学生通过微课预习教学内容,上课时教师只需布置教学任务,学生即可自己动手制作自己的机器人。如果没有微课视频的教学引导,教师需要做多次重复性的工作,如在机器人搭建环节,机器人的配件都很小,如果要演示机器人搭建过程,一个班50个学生,教师要分8到10组分别演示一遍,教学效率低下,一部分学生要坐等教师讲解,浪费了宝贵的时间,而利用微课辅助教学,每个学生面前都有一台电脑通过微课来指导学生学习,相当于每个学生身边都有一位教师。让教师从繁重的重复性讲述中解脱出来,当学生遇到不懂的地方进行答疑解惑,课后还可以通过微课来复习当天所学内容。因此,采用“微课导学”教学模式进行创客学习,可以深化学生开展项目学习、探究式学习、体验式学习、协作性学习活动,充分调动学生自主性学习、个性化学习的积极性,提高教学效率。该教学模式不仅适用于机器人创客课程的教学,还适用于3D打印技术、无人机设计制作、Scratch与机器人融合、APP Inventor与机器人融合等实操性较强的创客课程的学习,是“互联网+”创客教育时代基于新媒体、新技术、新领域和新应用而设计构建的一种新型的创客教育“微课导学”教学模式。

  

图2 创客教育“微课导学”教学模式[9]

  创客时代的到来,学生的学习方式也不能一成不变。创客学习是创客在创客空间里通过主动探索、动手实践、创新设计、跨界融合、问题导向、活动探究、项目体验等获取新知识的学习方式,创客在“玩”和“做”的过程中学习新知识,并在“做”和“学”的过程中得到升华和创新,进而把创意变为现实,其核心理念是“玩中做”“做中学”“学中做”“做中创”[10]。创客们通过创客学习在实践中体验、在探索中创新,将跨学科知识进行内化吸收,通过项目学习、自主学习、合作学习、探究学习、移动学习和碎片学习,最终为学生创意“智”造获得有意义的学习经历,是一种培养学生创客精神与创客素养的新型学习模式。创客学习将会开启“人人皆学、处处能学、时时可学”的创客教育新时代,有助于提升学生的核心素养。

  6.普及创客教育的推进策略

  创客教育作为提升中小学生创新能力、培育创新意识的载体,已经越来越受到现代中小学校的重视。普及创客教育可以通过线下创客空间与线上创客空间联动,在线下空间运用空间所配备的各种软硬件设备进行实地体验、动手实践、现场互动、交流分享的方式开展创客体验活动,线上空间通过微信群、微信公众号、网络课程进行线上学习、分享交流,线下与线上空间结合突破时空限制,随时随地开展创客教育普及活动。实现学校创客资源与社会、社区和家庭创客资源共享,充分发挥学校创客空间、社会创客空间、社区创客空间和家庭创客空间的联动作用,协同推进创客教育的推广普及。“智创空间”两年来经过实验探索形成了一套实用的创客教育推进策略,具体做法是:面向中小学校组建创客教育协作联盟,面向社会大众开放创客教育科普基地,面向教师开设创客教育继续教育课程,面向学生开设创客教育体验活动课程,面向家长开设创客教育亲子互动课程,面向偏远地区开展创客教育普及活动。[11]

  四、创客教育的前景展望

  创客教育以培养具备动手实践、跨界融合、创意“智”造特质的未来创客为目标,教学过程融合了项目学习、协作学习和STEAM教育理念,兼顾多维目标,有助于培养学生的动手实践能力、科学探究能力、计算思维能力和创新思维能力。从教育发展角度来看,创客教育的最大意义是能够促进教育创新,创客教育通过创客运动带动创客文化的发展,从而带动校园文化创新,让学校实现跨越式发展,充分实现创客教育工作的社会价值、时代价值。  随着信息时代的快速发展,创客教育的载体也会随着软硬件的更新换代而发生变革,就像20世纪90年代的BB机、大哥大、普通手机到现在的平板智能手机的变迁史一样,由于软硬件的快速升级换代,智能手机到来后BB机必将被淘汰。因此,创客教育的载体也不会一成不变,也会随着软硬件的升级换代而随之变更,如现在创客教育处于初级阶段,可以采用廉价的开源硬件推广普及创客教育,让学生利用开源硬件通过动手实践来完成一些项目的小作品、小制作。但随着信息社会的高速发展,未来5年~10年人们的生活将发生重大变革,机器人、物联网、虚拟现实设备、可穿戴设备和人工智能技术将占据人们的生活,人们将进入智能机器人时代。2015年世界机器人大会、2016年世界机器人大会、2016年世界人工智能大会等相继在中国召开,以及德国提出的工业4.0、美国的工业互联网和“中国制造2025计划”等,从这些释放出来的信号不难看出,无论是工业4.0还是全球企业的智能转型,随着智能装备的高速发展,机器人在全球各行业发展的优势和作用越来越大,都是处于先锋位置。“十三五”是中国机器人产业发展的关键时期,机器人作为“制造业皇冠顶端的明珠”,将如何从大市场迈向高质量,备受关注。因此,可以预测未来5年~10年将是机器人和人工智能的世界,人们未来的生活将像水、电和汽车一样离不开机器人。因此,人工智能、物联网、可穿戴设备将会开启创客教育和STEAM教育的新时代,随着智能化时代的到来,应用智能化的设备来组织教学将有极强的代表性和现实意义。

  随着国家领导人和各级政府对创客教育的关注,以及各级管理部门一系列支持创客教育的指导性文件出台,政府将会加大资金投入,扶持各类学校开展创客教育;高校也将开设创新创业类的专业和课程,培养更多创客师资;各地创客大伽也将开发更多的创客教育教材;各种媒体的大力宣传将会加速创客教育的发展进程。创客教育的前景将会一片光明。

  参考文献:

  [1]钟柏昌.学校创客空间如何从理想走进现实——基于W中学创客空间的个案研究[J].电化教育研究,2015(6):73-79.

  [2]徐显龙,管珏琪,张峦,苏小兵,祝智庭.面向创新能力培养的中小学创新实验室建设与应用[J].电化教育研究,2015(3):70-76.

  [3]钟柏昌.中小学机器人教育的核心理论研究——机器人教学模式的新分类[J].电化教育研究,2016(12):87-92.

  [4]赵晓声,司晓宏.创客教育:信息时代催生创新的教育新形态[J].电化教育研究,2016(4):11-17.

  [5]王同聚.智能机器人制作与程序设计[M].北京:教育科学出版社,2015.

  [6]王同聚,崔萌,王希哲.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,2016.

  [7]王同聚.一种悬空感应式电子爵士鼓:ZL201620440672.9[P].2016-05-13.

  [8]王同聚.中小学机器人教学中“微课”的制作与应用研究[J].中国电化教育,2014(6):107-110.

  [9]王同聚.“微课导学”教学模式的构建与实践——以中小学机器人教学为例[J].中国电化教育,2015(2):112-117.


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