内容提要：以创新型人才培养为目标的创客教育受到社会的广泛关注，网络空间作为一种个性化学习环境，为中小学创客教学提供了有效的支持。本研究采用文献研究和基于设计的研究方法，对创新教育、项目化学习、设计型学习理论进行研究，并分析得出创客作品的创作过程包括“创意构思(Thinking)”“迭代设计(Designing)”“作品制作(Creating)”和“发布分享(Sharing)”四个环节，在此基础上提出以"TDCS"为核心环节的中小学创客教学“七步”流程；并通过分析网络空间支持创客教学的功能与作用，结合两轮教学实施，构建并完善了网络空间支持的中小学创客教学模式(即CMT模式)，该模式体现了中小学创客教学的具体流程以及网络空间对各个环节的支持作用；与此同时，本研究构建了该模式的效果评价指标体系并加以应用，该评价指标体系从创客作品和学生的创新能力这两个角度对CMT模式的教学效果进行评价，具体包括创客作品、创新意识、创新思维和创新技能四个一级指标。

　　关 键 词：中小学创客教学 教学模式 网络空间 创客教学流程 效果评价

　　基金项目：2014年度教育部人文社会科学研究项目“个人学习空间提升大学生网络学习自我效能感的研究”(项目批准号：14YJA880077)

　　[中图分类号]G434 [文献标志码]A

　　DOI:10.13811/j.cnki.eer.2017.01.013

　　一、问题的提出

　　教育部《教育信息化“十三五”规划》[1]指出，“应有效利用信息技术推进‘众创空间’建设，探索STEAM教育、创客教育等新型教育模式，使学生具有较强的信息意识与创新意识”。同时，21世纪核心素养也强调学生学习能力和创新素养的培养[2]。但当前中小学教学仍以知识讲授为主，缺乏相应的实践操作，学生习得的知识与现实生活相脱节，无法满足21世纪信息社会对创新型人才的需求[3]。创客教育是创客文化与教育的结合，是基于学生兴趣、采用项目学习方式、利用数字化工具，倡导造物、鼓励分享，以培养学生问题解决能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育[4]。创客教学是创客教育的教学实践。随着3D打印技术、机器人技术、智能材料技术、更为简洁的编程语言等建构性技术的发展和普及[5]，中小学创客教学即将迎来空前发展的“黄金时代”。教育部《教育信息化“十三五”规划》强调，要“大力推进‘网络学习空间人人通’，网络学习空间应用普及化”。网络空间作为一种可以提供个性化服务的学习环境，能够为创客教学提供包括学习资源、学习工具、协作交流平台等多种功能支持[6]。从而促进教与学方式的变革，促进创新型人才的培养。

　　那么，中小学创客教学的流程是怎样的？网络空间支持的中小学创客教学模式是怎样的？如何对该模式的效果进行评价？本研究以科学理论为指导，分析中小学创客教学流程，并结合网络空间支持创客教学的功能和作用，试图构建网络空间支持的中小学创客教学模式(Cyberspace Supported Maker Teaching Model in Primary and Secondary School，简称CMT模式)及其效果评价指标体系。

　　二、CMT模式的理论分析

　　CMT模式的理论基础包括创新教育、项目化学习以及设计型学习理论。创新教育理论确立了CMT模式的教学目标和价值追求；项目化学习理论明确了CMT模式的学习方式与学习策略；设计型学习理论提供了CMT模式的作品设计与创作思路。

　　(一)CMT模式的理论依据

　　1.创新教育理论

　　创新教育理论(Creative Pedagogy)提出于20世纪末。我国学者朱永新认为，“创新教育是根据创新原理，以培养学生具有一定的创新意识、创新思维、创新能力以及创新个性为主要目标的教育理论和方法”[7]。著名心理学家Robert J.Sternberg认为，在创新教育中，创造案例的培养一方面体现在创造出的具有新颖性和价值的产品，另一方面体现在个体产生新想法、问题解决、自我实现的思维过程[8]。台湾教育学家陈龙安综合吉尔福德的智力结构模式、帕尼斯的创造性问题解决模式、威廉斯的创造与情致教学模式，提出了“爱的”(ATDE)创新教学模式，包括问(Asking)、想(Thinking)、做(Doing)、评(Evaluating)等四个环节[9]。创客教学同样以创新能力的培养作为其主要的教学目标之一，强调学生创新性产品的创作以及创新思维的培养，在创客教学中应给予学生充分的时间和资源，重视学生创新想法的产生过程。

　　2.项目化学习理论

　　项目化学习又叫基于项目的学习，指围绕某个具体的学习项目，充分选择和利用最优化的学习资源，在实践体验、内化吸收、探索创新中获得较为完整和具体的知识，形成专门的技能和得到充分发展的学习[10]。项目化学习基于建构主义学习理论，是一种强调以学生为中心，学科交叉，协作学习，自主探究，与真实情境和生活实践相联系的学习模式。钟志贤认为，项目化学习包涵四个要素：内容、活动、情境、结果[11]。创客教育研究者普遍认同项目化学习是创客教育主要的学习形式。创客教学强调与真实生活情境的相关性，学生围绕设计和创造有创新性的人工制品开展学习活动，创客作品是创客教学重要的学习结果之一。

　　3.设计型学习

　　设计型学习又叫基于设计的学习。王佑镁教授认为，设计型学习是一项以学习目标为准则的基于项目的活动，设计源于实践中的具体问题，而问题解决本身即是对各种理论的创造性应用。在设计型学习中，设计的思想贯穿于整个学习过程，又将学习得到的结论反馈于设计，检验设计的合理性与有效性，在解决问题的过程中，设计随着学习的开展而不断深化[12]。在设计型学习中，设计的理论一方面体现在基于产品的设计：学习面临的是来自现实生活的结构不良的问题，学习结果指向真实的人工制品，要求将多学科知识与现实问题结合；另一方面体现在基于过程的设计：在迭代设计的过程中加深对概念、问题的理解。

　　(二)中小学创客教学流程的分析

　　具有创新性的人工制品是中小学创客教学物化的学习结果，也是创客教学最显著的特征，因此，中小学创客教学流程应以创客作品的创作过程为核心环节。创客作品的形式多样，如电子产品、工艺制品、影视作品等。创客作品的创作过程是一个从产生创意构思、设计并将其转化为实物，最后进行展示交流的完整过程。首先，根据创新教育理念，创客教学应注重学生创新思维方式的培养，促进学生从不同角度看待问题，提出不同寻常的想法。其次，根据设计型学习理念，创客作品的设计过程应具有迭代性，在作品制作中检验设计的合理性与有效性，并不断修改完善设计方案及作品。再次，学生通过小组合作，将设计落实到具体的动手操作，完成创客作品的创作。最后，创客教学强调作品的展示和分享，通过作品展示，交流创意，激发灵感，构建共创、共享的创客学习氛围。由此，本研究分析得出创客作品的创作过程包括：创意构想(Thinking)—迭代设计(Designing)—作品创作(Creating)—发布分享(Sharing)(即"TDCS")。

　　创客教学不同于传统教学，传统教学重视知识的传授，教师根据课程大纲确定教学内容。创客教学则强调在“做”中“学”，为“做”而“学”。“做”是为了解决真实的生活问题，创客教学采用基于项目的学习方式，学生根据教师创设的情境，通过反思生活经验发现问题，并基于问题确定项目主题，即想要通过创客作品来解决某一真实的问题。在创客作品创作完成后，学生通过评价和反思不断优化创客作品的设计，加深对创客学习中知识和方法的理解与认识。

　　本研究根据上述理论研究和对创客作品创作过程的分析，提出以创意构想—迭代设计—作品创作—发布分享为核心环节的中小学创客教学“七步”流程，具体包括以下七个环节。

　　(1)创设情境。教师利用多媒体资源创设复杂真实的生活场景，激发学生的学习兴趣和创新意识。

　　(2)确定主题。学生以小组为单位，结合对生活的观察和思考，提出问题并确定小组项目学习的主题。

　　(3)创意构想。学生针对主题运用发散思维自由联想，以寻求具有创新性的想法。

　　(4)迭代设计。学生综合运用所学知识，利用设计工具进行创客作品设计，建立模型并绘制设计图。

　　(5)作品创作。学生利用开源硬件、3D打印、手工工具等创作工具，将创意设计变成实物。

　　(6)发布分享。学生利用网络发布创客作品，展示并分享其创意构想、设计思路以及制作过程。

　　(7)评价反思。学生对作品自评和组间互评，进行自我反思，不断修改完善作品。

　　三、CMT模式的构建

　　本研究采用基于设计的研究方法构建CMT模式。首先，通过理论研究，分析了中小学创客教学流程；接着结合网络空间在中小学创客教学中的功能和作用，初步形成了CMT模式的雏形；其后，进行两轮教学实施，对CMT模式进行设计、评价和优化，完善了该模式。

　　(一)CMT雏形的构建

　　教学模式是指在一定的教育思想、教学理论和学习理论指导下，在一定的教学环境和资源的支持下，教与学活动中各要素之间的稳定关系和活动进程的结构形式[13]。

　　网络空间能够为中小学创客教学提供各类学习资源、各类创客工具，实现线上线下创客空间的连通。本研究分析了网络空间在中小学创客教学中的功能和作用，形成了如下契合点：

　　(1)情境创设：教师利用网络空间上的视频、动画、案例等交互性的媒体资源创设问题情境。

　　(2)提供学习资源：网络空间提供微课、课件等学习资源，学生可以根据自己的创作需要选择相应学习资源进行自主学习。

　　(3)支持即时和异步讨论：网络空间的互动平台支持班级内外的即时和异步讨论。不仅支持组内学生的协作学习，还可支持学生作品的共享与互评以及与社会创客的互动，以实现多维互动与共创。

　　(4)提供设计工具：网络空间提供画图软件、线路图绘制软件等设计工具。

　　(5)提供创作工具：网络空间提供图形化编程环境、视频录制、编辑工具等创作工具。

　　(6)作为发布平台，学生利用网络空间将作品发布到社会创客空间。

　　(7)提供评价工具：网络空间提供量化评价工具及基于讨论空间的过程性评价工具。

　　(二)CMT模式的修改完善

　　本研究联合广东省佛山市南海区教育局的创客教学研究团队，依托该区某实验小学校本课程中的《Arduino中传感器的应用》专题作为创客教学的设计、开发和应用案例，进行两轮教学实施，不断收集并分析数据，征求教师和学生的意见，对CMT模式进行设计、评价和优化，修改完善了CMT模式。

　　1.第一轮教学实施——初步探索

　　第一轮教学实施以该校一个创客小组为实验对象(包括五年级学生四人、四年级学生两人、三年级学生两人。按照男女搭配、不同年级混合的方式将八名学生两两分为一组)，八名学生均具有对Arduino套件以及Scratch可视化编程的基本了解。教师根据CMT模式雏形进行教学设计，基于“朝阳学堂(网络空间)”平台在创客教学中开展相应的学习活动和教学活动。

　　课上，教师将课前收集的各类传感器及其应用案例，上传到“朝阳学堂”平台并推送到学生的客户端供学生观看。学生反思生活体验，思考生活中的哪些问题可以利用Arduino套件以及各种类型的传感器元件制作成的电子作品来解决，并根据问题确定小组学习的主题。学生以小组为单位，利用平板上的绘图软件绘制元件组接图以及线路图，构思代码逻辑，充分考虑设计的可行性后，按照设计图动手制作、编写代码，完成创客作品，期间反复与教师和同学讨论，不断修改设计方案。学生以演讲的形式向所有同学展示作品，并将展示过程录像上传至“朝阳学堂”平台。最后，学生利用网络空间的评价表进行自评和组间互评。第一轮教学实验完成后，研究者通过师生访谈、课堂现场记录分析进行评价。综合以上评价方式的结果，发现以下问题：(1)学生进行创客学习的兴趣不足，学习动机没有得到有效激发；(2)学生关于传感器的Arduino编程水平不一，创客教学缺乏层次性，导致教学效率较低。

　　针对存在的问题，提出了以下改进策略：(1)在教学开始时展示社会创客空间中相关的创客作品及其分享视频，以此激发学生学习的积极性；(2)“迭代设计”与“作品创作”两个环节按照任务难度由基础任务到提高任务再到拓展任务逐级进行。基础任务以模仿学习为主，模仿教师展示的案例，在实际动手操作中掌握传感器的基本编程知识。提高任务到拓展任务对学生的创新程度要求逐步提高，拓展任务要求学生利用Arduino套件与多种传感器元件，创新性地解决自己发现的生活中的实际问题。

　　2.第二轮教学实施——改进完善

　　第二轮教学实施以该校另一个创客小组(包括五年级学生三人、四年级学生三人、三年级学生两人，按照男女搭配、不同年级混合的方式将八名学生两两分为一组)为研究对象。八名学生均具有对Arduino套件以及Scratch可视化编程的基本了解。

　　与第一轮研究相比，本轮教学实施中，学生的学习兴趣被有效激发，通过教师创设的情境，相比于第一轮教学实践学生提出了更多具有新颖性和价值性的创意构想；教师在展示传感器应用案例的同时，提供案例的具体设计方案和编程思路，学生根据自身情况可以选择先模仿案例进行创客作品的制作，再尝试改进原有设计，进而提出自己的创意构思。通过对授课教师的访谈和对课堂的观察，本研究发现，学生在进行作品展示时普遍缺乏基本的演讲和展示方法，不能够流畅地展示出作品的设计思路和制作过程。

　　针对教学实施存在的问题，补充了网络空间的学习资源，提供了国内外创客空间链接及其他创客作品的展示视频，为学生进行创意构思提供启发和帮助。同时，教师在课堂提供演讲和进行汇报展示的一般方法，如可以从构思来源、设计方案、特色亮点等方面对自己的创客作品进行展示。

　　3.CMT模式的完善

　　通过两轮教学实施，本研究修改、完善了CMT模式，如图1所示。

　　该模式的特色和创新点是：

　　(1)该模式在创新教育、项目化学习、设计型学习理论指导下，按照以创客作品创作的“TDCS”过程为核心环节的中小学创客教学“七步”操作流程，采取基础任务、提升任务、拓展任务的迭代设计范式，具有较强的针对性和可操作性。

　　(2)该模式以网络空间为支撑环境，并将网络空间在创客教学中的功能作用具体化，通过提供创客教学资源，提供创客设计、创作和评价工具，结合线上线下创客空间，进而打通创客教育课内外教学，连通社会创客，实现创客教学效益最大化。

　　四、CMT模式的效果评价

　　(一)评价指标体系的设计

　　创客作品的创作过程是中小学创客教学的核心环节，具有创新性的创客作品是中小学创客教学物化的教学结果。CMT模式旨在培养学生的创新能力，创客作品的创新性是学生创新能力的外在体现。因此，CMT模式的效果评价包括创客作品的评价和学生本身创新能力的评价两部分。

　　根据美国著名心理学家罗伯特·斯坦伯格(Robert Sternberg)对创新性的解读[8]，具有创新性的创客作品应同时具有新颖性和价值性。一方面，创客作品应是独创的，既可以是某一技术或方法在另一个全新情境下的应用，也可以是多个技术或方法的组合应用；另一方面，创客作品应具有一定的个人价值或社会价值，能够解决一定的生活问题，具有一定的实用性。同时，创客作品作为一种人工制品，其外形设计和功能实现也体现了学生的设计和动手能力的高低。因此，对创客作品的评价包括作品的新颖性、作品的价值性、作品的外形设计、作品的功能实现等四个二级指标。

　　根据威廉斯创造力测量方法，创新能力的评价包括认知和情意两个方面[9]，即创新能力不仅表现为一种思维能力，也表现为一种情感态度。同时，创客教学强调学生动手能力的培养，根据CMT模式中创客作品的创作过程分析，学生在利用工具进行设计和制作以及展示环节都应具有相应的技能。因此，学生创新能力的评价包括创新意识、创新思维、创新技能等三个一级指标。其中，创新意识是指个体对创新与创新的价值性、重要性的一种认识水平、认识程度以及由此形成的对待创新的态度，对应的二级指标是好奇心、冒险性、挑战性；创新思维是个体创造性的具体表现，其核心是发散性思维，对应的二级指标是思维的流畅性、思维的变通性、思维的独创性；创新技能是指将创新的想法转化为设计并制作成作品，以及对作品进行展示和分享的具体技能，对应的二级指标是利用工具进行设计的技能、利用工具进行制作的技能、作品展示的技能。　由此，本研究提出了CMT模式效果评价指标体系，如图2所示。

　　(二)评价指标体系的应用

　　CMT模式的效果评价指标体系的应用选取的是上述第二轮教学实施的对象。八名学生两两一组，每组的创客学习的主题依次是桌面读写姿势检测仪的设计和制作、电子手鼓的设计和制作、校园PM2.5检测仪的设计和制作以及自动距离感应驱动小车的设计和制作。教学完成后，学生通过《威廉斯创造力倾向测验量表》和《Torrance创造性思维测验》进行创新意识和创新思维的评价，以两位学生的平均分作为该组该项的得分；教师通过课堂观察，分析其设计图和制作过程，对学生的创新技能进行评价，评价结果见表1。

　　各组学生创客作品的新颖性和价值性得分都较高，说明学生普遍能够从生活中发现问题，并据此设计出具有创新性的创客作品；各组学生的创新意识得分情况良好，即各组学生都能意识到创新的重要性并具有较高的创作动机；各组学生的创新思维得分差异性较大，其中第四组学生得分最高，第三组学生得分最低；第三组学生在创新技能方面得分最高，尤其是两位学生能够按照作品的创意来源、设计思路、技术实现，清晰、流畅地展示其作品。

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