溫州中學(xué)DF空間除了配備有上文提到的一些常用工具之外，該空間還提供Arduino、樹莓派、pcDuino等開源硬件開發(fā)平臺(tái)給學(xué)生們學(xué)習(xí)及使用。為了讓學(xué)生更好地學(xué)習(xí)如何利用開源硬件進(jìn)行開發(fā)、創(chuàng)造，溫州中學(xué)DF空間圍繞開源硬件平臺(tái)形成了《Arduino創(chuàng)意機(jī)器人》一系列校本選修課程，該門課程在經(jīng)過一年的教學(xué)實(shí)踐后被選入浙江省普通高中選修網(wǎng)絡(luò)課程。通過這門課程學(xué)習(xí)，學(xué)生們利用平臺(tái)開發(fā)、創(chuàng)造出了許多有趣的創(chuàng)客項(xiàng)目。對(duì)創(chuàng)客教育而言，開源硬件是重要的創(chuàng)造工具，學(xué)習(xí)者可以利用開源硬件完成相應(yīng)的創(chuàng)客項(xiàng)目，并且從中獲得編程、設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)；硬件的開源也成為了創(chuàng)客們珍貴的資源，他們將自己的想法和創(chuàng)意分享出來(lái)，使資源共享共生。

2.2 3D打印

      3D打印是一種以三維數(shù)字形式構(gòu)造立體物理對(duì)象的一種快速成型技術(shù)，它的工作原理是將3D打印機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，通過設(shè)計(jì)輔助軟件進(jìn)行數(shù)字建模，再將數(shù)字信息傳輸給打印機(jī)，利用打印機(jī)中的絲狀、粉狀或是液體狀的材料以逐層堆疊的方式制作出產(chǎn)品。

       弗吉尼亞大學(xué)的格倫和他的專家團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立了一個(gè)名為“邊做邊學(xué)”的課程計(jì)劃^[5]，這個(gè)課程計(jì)劃在一開始給學(xué)生們講述了一個(gè)生活在非洲村落的小男孩，他利用廢棄資源和一本關(guān)于能源的書籍，制作他自己的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。學(xué)生在特定的故事情境之下，利用軟件設(shè)計(jì)風(fēng)車葉片和齒輪等零部件，然后通過3D打印機(jī)打印出他們自己的塑料風(fēng)力發(fā)電機(jī)并進(jìn)行測(cè)試。學(xué)生通過清晰的彩頁(yè)圖解了解動(dòng)能、電流和傳動(dòng)比等抽象的科學(xué)和工程概念，通過親自動(dòng)手實(shí)踐進(jìn)一步理解如何利用以上概念。在“邊做邊學(xué)”的課程當(dāng)中，學(xué)生們不斷嘗試、不斷修改，借助3D打印機(jī)來(lái)完成她們的新方案，直至成功。除了開源硬件之外，3D打印技術(shù)也是創(chuàng)客教育的一個(gè)重要的工具資源。3D打印技術(shù)可以將使用者的創(chuàng)意變成可視化的實(shí)物，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的創(chuàng)造。3D打印技術(shù)幫助使用者進(jìn)一步深化所學(xué)、所思，也讓使用者從不同的角度了解事物的本身。

2.3   Scratch

       Scratch是一款由麻省理工學(xué)院設(shè)計(jì)開發(fā)的一款針對(duì)青少年的可視化、簡(jiǎn)易編程工具。使用者利用鼠標(biāo)拖動(dòng)界面內(nèi)的模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單程序的編輯，這些模塊由構(gòu)成程序的命令和參數(shù)組成。寧波市實(shí)驗(yàn)小學(xué)實(shí)行創(chuàng)客教學(xué)，該校的五年級(jí)每周增加一門綜合實(shí)踐課用于開展創(chuàng)客活動(dòng)^[6]。高年級(jí)的學(xué)生可以在綜合實(shí)踐課上學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，其余感興趣的低年級(jí)學(xué)生也可以在課余時(shí)間參加創(chuàng)客社團(tuán)。該校通過教授學(xué)生使用Scratch這種簡(jiǎn)單的編程工具來(lái)讓學(xué)生制作數(shù)字作品、搭建機(jī)械傳感作品等創(chuàng)客項(xiàng)目。Scratch令原本枯燥難懂的代碼語(yǔ)言變成了簡(jiǎn)單易懂的圖形化的界面，學(xué)生們學(xué)起來(lái)有趣且容易上手。Scratch倡導(dǎo)的理念是想象、編程、分享，通過程序編寫表達(dá)思想和情感，學(xué)生可以借助該軟件快速掌握編程技巧，充分發(fā)揮自己的想象力，利用它來(lái)進(jìn)行作品創(chuàng)作。

       通過學(xué)習(xí)Scratch等易于上手的可視化編程軟件，能夠訓(xùn)練學(xué)生計(jì)算思維能力、鍛煉學(xué)生邏輯思維能力、激發(fā)學(xué)生成為數(shù)字時(shí)代的創(chuàng)作者。除此之外，如DFRobot、Makeblock mBot等開源機(jī)器人均可利用Scratch來(lái)進(jìn)行編程、控制。Scratch既鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)客思維，也為學(xué)生們進(jìn)行下一步創(chuàng)造提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.創(chuàng)客課程：融合知能

       創(chuàng)客教育的目的是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、創(chuàng)新、綜合運(yùn)用科學(xué)知識(shí)的能力，而能夠培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的STEAM課程恰巧符合創(chuàng)客教育的理念。STEAM是美國(guó)政府提出的教育倡議，其目的是為了加強(qiáng)美國(guó)K12關(guān)于科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)以及數(shù)學(xué)的綜合教育。STEAM教育包含五個(gè)學(xué)科：Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、Mathematics（數(shù)學(xué)）和Art（藝術(shù)），強(qiáng)調(diào)多學(xué)科課程融合的教育。德索托西中學(xué)的iSTEAM3D課程集合了學(xué)生在校學(xué)習(xí)的多門學(xué)科，包括數(shù)學(xué)、工程、橋梁設(shè)計(jì)等等，學(xué)習(xí)了該課程的學(xué)生會(huì)使用3D桌面打印機(jī)等工具來(lái)創(chuàng)建道路、房屋，創(chuàng)造出自己想象中的城市^[7]。他們不僅僅學(xué)習(xí)有關(guān)城市的知識(shí)，并且親自設(shè)計(jì)模擬城市、布置自來(lái)水管道和電網(wǎng)。學(xué)生們通過STEAM課程學(xué)會(huì)如何在數(shù)字世界中獲取信息，在真實(shí)世界中尋找問題和解決辦法，最后完成、創(chuàng)造屬于自己的創(chuàng)客作品。

圖 2 STEAM的多學(xué)科融合課程

       在國(guó)內(nèi)，主題統(tǒng)合課程、無(wú)邊界課程等課程所提倡的融合知能的理念與STEAM類似，這種多學(xué)科融合課程模式，將科學(xué)、技術(shù)、工程、人文、數(shù)學(xué)多門課程融合成一個(gè)有機(jī)的整體，讓學(xué)生在特定的學(xué)習(xí)情境中提升設(shè)計(jì)能力、合作能力、綜合運(yùn)用能力、問題解決能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。創(chuàng)客教育與STEAM等融合類課程的結(jié)合，使得 Scratch、機(jī)器人、3D 打印技術(shù)等技術(shù)被引入到中小學(xué)的課堂，打開了創(chuàng)客教學(xué)的新局面。

4.創(chuàng)客項(xiàng)目：動(dòng)手造物

       創(chuàng)客項(xiàng)目體現(xiàn)了創(chuàng)客們的無(wú)限創(chuàng)意，借助創(chuàng)客項(xiàng)目可以讓創(chuàng)客們的創(chuàng)造能力物化成為作品，這是開展創(chuàng)客教育有效的途徑之一。不同學(xué)?？梢宰赃x適合的創(chuàng)客項(xiàng)目。以機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、樂高等這三種創(chuàng)客項(xiàng)目為例，它們以其開源的特性受到廣大學(xué)生創(chuàng)客的青睞。

       北京市第24中學(xué)于2014年成立機(jī)器人興趣小組，并且每周開設(shè)一節(jié)機(jī)器人選修課。2015年5月，該校高一18名學(xué)生開展了“雙光巡線機(jī)器人接力賽”的活動(dòng)課；在活動(dòng)中，學(xué)生以小組為單位，按照指導(dǎo)老師發(fā)布的任務(wù)指令設(shè)計(jì)程序操控機(jī)器人。整堂活動(dòng)課以學(xué)生為中心，教師在旁指導(dǎo)、協(xié)助，學(xué)生獨(dú)立開發(fā)、完成自己的創(chuàng)客作品。通過親手組建機(jī)器人、編寫程序，學(xué)生提高了自身的動(dòng)手能力，也加強(qiáng)了學(xué)生之間的合作意識(shí)。溫州市籀園小學(xué)設(shè)有航空航天模型實(shí)驗(yàn)室，老師們利用實(shí)驗(yàn)室教學(xué)生學(xué)會(huì)無(wú)線電遙控設(shè)備的使用、遙控飛機(jī)飛行的原理等。籀園小學(xué)少年科學(xué)院無(wú)人機(jī)團(tuán)隊(duì)于2013年底在老師的指導(dǎo)下通過航拍技術(shù)完成了航拍微電影《鳥瞰籀園》。該團(tuán)隊(duì)常常利用課余時(shí)間進(jìn)行技術(shù)訓(xùn)練，在這個(gè)過程中學(xué)生們不僅僅掌握了無(wú)人機(jī)航拍的技術(shù)，同時(shí)也訓(xùn)練了他們的觀察能力、反思能力，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)造思維和合作精神。徐州市星光小學(xué)積極開展“樂高機(jī)器人社團(tuán)”活動(dòng)。每次活動(dòng)都會(huì)設(shè)置一個(gè)固定的主題，活動(dòng)通常以小組的形式進(jìn)行。學(xué)生們會(huì)根據(jù)老師在活動(dòng)前布置的挑戰(zhàn)任務(wù)來(lái)制作相關(guān)的樂高模型。通過這種方法，可以讓學(xué)生初步理解和認(rèn)識(shí)相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)、原理；在解決問題的過程中，學(xué)生創(chuàng)造力、合作能力、交流能力和獲取新知識(shí)的能力也會(huì)得到提升?！?/font>

       無(wú)論是機(jī)器人、無(wú)人機(jī)還是樂高，開展創(chuàng)客項(xiàng)目的最終目的就是“做中學(xué)”。在完成創(chuàng)客項(xiàng)目的過程中，學(xué)習(xí)變得生動(dòng)、有趣，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的形式讓學(xué)生們更深刻地理解知識(shí)。創(chuàng)客項(xiàng)目讓學(xué)生發(fā)揮出天生的創(chuàng)意力和想象力，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神、解決問題能力、應(yīng)變能力、表達(dá)能力、社交能力和造物能力等，同時(shí)也為創(chuàng)客教育提供了落地的途徑。

三、    總結(jié)

從學(xué)習(xí)金字塔中我們可以看到，采用傳統(tǒng)課堂中的講課方式來(lái)傳遞知識(shí)，學(xué)習(xí)者收獲甚微；而采用小組討論、實(shí)踐練習(xí)、即學(xué)即用等的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效果更佳。這說(shuō)明集合作學(xué)習(xí)、探究實(shí)踐、創(chuàng)新發(fā)明于一身的創(chuàng)客教育的學(xué)習(xí)效果，要大于傳統(tǒng)的以教為主的教學(xué)模式。創(chuàng)客教育的核心理念是在創(chuàng)造中學(xué)習(xí)。一個(gè)作品的制作和創(chuàng)造，往往需要綜合運(yùn)用到多種學(xué)科和技能，創(chuàng)客們?cè)谔骄?、?shí)踐的過程中會(huì)經(jīng)歷成長(zhǎng)和失敗，在這個(gè)過程當(dāng)中可以內(nèi)化、鞏固、提升舊知，并且在整合舊知的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)到新的知識(shí)和技能。創(chuàng)客教育可以解決當(dāng)前人才培養(yǎng)中存在的高分低能、創(chuàng)新人才缺乏等現(xiàn)實(shí)問題，為教育革新提供了新的思路。

 

圖 3 學(xué)習(xí)（成效）金字塔

       在學(xué)校開展創(chuàng)客教育，可以使學(xué)生從傳統(tǒng)的“知識(shí)學(xué)習(xí)者”轉(zhuǎn)變成為“知識(shí)生產(chǎn)者”，幫助學(xué)生更全面的發(fā)展。學(xué)生創(chuàng)客既是學(xué)習(xí)者，又是創(chuàng)造者、設(shè)計(jì)者、實(shí)施者，所以搭建創(chuàng)客教育需要有健全的平臺(tái)、豐富的資源工具、完整的課程組織還有具體的落地途徑。首先，在學(xué)校建立創(chuàng)客空間以形成良好的創(chuàng)客氛圍。創(chuàng)客空間為師生們提供了開展活動(dòng)、討論交流、實(shí)踐創(chuàng)造的場(chǎng)所，同時(shí)也使分類繁多的創(chuàng)客工具、資源有了存放的空間。創(chuàng)客空間不僅僅是一個(gè)物理場(chǎng)所，它更是創(chuàng)意的“孕房”，思想的“宮殿”。其二，開設(shè)創(chuàng)客課程，利用創(chuàng)客軟硬件如開源硬件、3D打印機(jī)、Scratch軟件等輔助學(xué)生創(chuàng)客的培養(yǎng)。借鑒STEAM課程融合模式，開展綜合型創(chuàng)客課程，結(jié)合生活情境訓(xùn)練學(xué)生探索創(chuàng)新、解決問題的能力；在課堂上結(jié)合創(chuàng)客軟硬件的使用，幫助學(xué)生更輕松地完成創(chuàng)造。最后，開展各式各樣的創(chuàng)客項(xiàng)目，讓學(xué)生學(xué)有所用，充分鍛煉學(xué)生的綜合能力，使創(chuàng)客教育落到實(shí)處。

參考文獻(xiàn)

[1] 祝智庭，雒亮．從創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)到創(chuàng)客教育：培植眾創(chuàng)文化[J]．電化教育研究：2015(7):5-13.

[2] Westport public library[EB/OL]. [2013-06-02]. http:///ser-vices/maker-space.

[3] 謝作如．溫州中學(xué)創(chuàng)新教育理念下的創(chuàng)客空間[J]．浙江教育技術(shù)，2015(4)：15-18．

[4] Open-sourcehardware[EB/OL]. [2014-12-18]. http://en./wiki/Open-source_hardware

[5] [美]胡迪·利普森，梅爾芭·庫(kù)曼．3D打印:從想象到現(xiàn)實(shí)[M] ．北京中信出版社，2013: 17-21.

[6] 寧波實(shí)驗(yàn)小學(xué)的小“創(chuàng)客”[Z]．中國(guó)少兒編程網(wǎng)．http://www./archives/573，2014-11-13．

gazine.com/k12/article/2014/04/schools-shift-stem-steam，2014-2．

[7] Melissa Delaney．Schools Shift from STEM to STEAM[EB/OL]．[2014-2]. http://www./k12/article/2014/04/schools-shift-stem-steam，2014-2．

【推薦閱讀】

      1、【創(chuàng)客教育】國(guó)際創(chuàng)客教育十大關(guān)鍵事件之四：柴火創(chuàng)客空間成立

     http://blog.sina.com.cn/s/blog_1459fdfec0102yl70.html

      2、【創(chuàng)客教育】國(guó)際創(chuàng)客教育十大關(guān)鍵事件之二：《中國(guó)創(chuàng)客教育藍(lán)皮書（2015）版》發(fā)布

     http://blog.sina.com.cn/s/blog_1459fdfec0102yfrl.html

      3、【創(chuàng)客教育】創(chuàng)客教育聯(lián)盟—一網(wǎng)打盡創(chuàng)客資訊

     http://blog.sina.com.cn/s/blog_1459fdfec0102y6e4.html