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开发创客课程,优化创客教育

2018-07-16罗建群

新课程·上旬 2018年4期
关键词:展望创客探索

摘 要:在大众创新的大背景下,“创客”深入到了学校教育中。在课程的开发下,教师确定教学对象,将信息技术与创客课程有机地整合;在课堂教学实践中,在探索教学的途径中,确定课程内容,利用编程、制作等方式,有效地进行学科整合与优化,发挥学生的主观能动性,激发其创造意识。

关键词:探索;创客;课程;实践;展望

创客(maker)一词,源自于美国,它掀起了个人设计与团队制造的热潮。在学校教育中,课程内容的设置是教学的依据和手段,课程文化是建设的重要内容和基本途径,而创客课程更是其中最富创造力的浓彩重墨的一笔。这其中,“创”不只是创新,更是创造、实践和分享。

在大众创新的大背景下,当学校信息技术教育与创客精神、创客教育相遇时,我们的《小小创客》课程便诞生了。可以说,我们自主开发的这个课程,充分展现了学生的创造力,在学生实践中,将体验教育、创新教育、项目学习等思想融为一体。它融合了数学、科学和信息技术等学科知识,以课程为主要载体,在学校投资创建的创客空间这个平台下,充分发挥学生的想象力,以培养创造力以及解决问题的能力为主要目的。让参与学习者,在《小小创客》课程学习中,通过通俗易懂的进阶视频课件、联合项目开发、任务创意发挥、合作交互竞技,培养同伴的协调合作能力、创造能力、探索解决问题的能力,培养未来的创客群。

一、创客课程的教学对象

笔者作为台州市创客空间建设第一人,更是创客校本课程的开发者。首先,自主地将创客教育引入校园,意图创造一个易于激发学生的个性和创造力的、非常开放与包容的成长环境,鼓励并培养更多的家长与学生认识创客项目,在不断的科普、活动参与中,使他们认识到“创客”这一项目,它不再是高深的、不可触摸的高阶知识,而是大众的、人人可以参与并创造的大众学习内容。

首先,在平时课堂教学中,教师利用集中学习的时间,将创客课程引进课堂,把教学对象锁定在小学四、五、六年级的学生。根据学生的心理发育特征,以及这个年龄阶段学生的学习能力来看,他们不仅具备较强的动手能力,还具有一定的创新实践能力。

其次,利用零散的课外时间,将另一批特殊对象,利用他们感兴趣的项目,结合生活中亟需解决的问题,以“问题式”将其吸引到“创客空间”里来。一到中午或是下午的放学时间,10多名“元老级”小创客们,可以通过自己设计的“指纹门锁”认证进入空间。他们聚集在创客空间里,交流自己的想法、设计新的作品,学生的思想火花,在一次次的碰撞中产生了更多的新创意,又将这些新的奇思妙想,通过电脑编程设计,并不断地付诸实践、调试与实践。于是,一个个新的作品,在小创客们手中不断地制造出来,变成一个个触手可及的实体。

二、创客教学的实施途径

我们研发的这个创客课程,面向的是中小学生。课程实施的重要途径之一,是专业的教师团队的培养。首先,将校内的信息技术老师、科学教师,利用样本教研时间,由笔者牵头进行培训,学习国内外关于“创客”的新内容,在思想上激励大家投身到这个大潮中来;再通过观摩各类展示课,充分挖掘可实施的课程内容,发展各自的主观能力性,使其积极地参与课程设置中来;然后利用全国、市级的创客大赛,通过作品展示与评比,让大家体现到成功感与自豪感。在学校的层面,争取到市、区科协的大力支持,使创造空间建设的最基本的经费问题得以落实。同时还利用市、区外培训平台,引进国内知名的老师亲临进行专业的指导,提高教师的专业素养。

课程实施的途径之二一定是学生的主动学习了。教师除了在平时信息课对学生进行普及外,还应充分利用学校的创客教室提供的平台,让五年级学生在每周二的“创客社团”时间进行自由学习,给小创客们开展各种各样的动脑、动手实践活动,变“要我学”为“我愿意、我喜欢”学,变被动的指导性操作为“我动手、我快乐”的主动参与,让小创客们真正成为学习的主人。在课堂中,教师可以引入一些生动、有趣的创客项目,让学生在玩中学。学生报名火爆,笔者作为他们的指导老师,在学校拥有众多“粉丝”,也成为“明星教师”。在每周二的创客社团里,五年级段全体同学根据自己的兴趣爱好加入组建的创客社团。在开办社团活动之后,学习的场面异常火爆,于是学校又在四年级段增设了“创客课堂”,在丰富的创客项目之中,学生收获了快乐的心情,也提高了想象力和动手能力。

利用学校提供的创客空间平台,在课余,更多的小创客们开展各种动手实践活动。每一个小创客,都能找到兴趣点,并自觉地形成内驱力,将其转化为学习的动力,在其他校本课程的学习中更具有活力。创客课堂的实施,使原本听起来高不可攀的创客教育,普及化、常态化与课程化。

三、创客课程的内容设置

在課程内容设置上,首先,将3D打印技术引进课堂,利用每周一次的社团活动时间开展活动。3D打印技术,以其直观、形象的特点,深受学生与其他人喜爱。为了促使低年级的学生加入创客队伍中来,“创客团队”的教师,利用“周五创客开放夜活动”及暑假期间,将3D打印笔技术运用到课程内容中来,在每一期的两个多小时的时间里,学生在老师的指导下,现场利用打印笔,在自主设计,一根根丝,在高温融化后经笔尖流出,瞬间,立体眼镜、蝴蝶、笔筒等栩栩如生的实物一一展现,当眼镜架在小创客的鼻梁上时,喜悦之情溢于外表。

在创客团队的引领下,我们拥有了全市首创的创客空间,创设了让小创客们自由学习的创客课堂。在创客空间里,工作台、轻便的笔记本电脑、实验盒、3D打印机等开发研究的“高大上”的专业高科技设备尽情地供开发研究者使用。在这里,学生自主研发的智能指纹门锁、智能声控窗帘等也成了空间里的必备设施,为课程开发提供可能。

其次,投资50多万的乐高机器人教室,在创客课程内容的设置上,又向前推进了一大步。每一位参与的创客团队的教师,发挥自己的聪明才智,认真钻研,熟悉课程内容,更将全体三年级的学生吸引到课程内容学习中来。这样一来,创客内容的设置更是面向了全体,涵盖了小学一到六年级所有的学生,使人人参与创客学习成为可能。

然后,通过整合信息技术课,在一个学期中,每个学期分别抽出四个课时,专门对全体学生进行“创客”内容的学习,使图形化编程和智能硬件等创客必备技能和知识,为每一位学生打下基础。创客社团在专业创客辅导老师组织的教学中,以自主开发的《小小创客》校本系列课程为内容进行教学,学生人手配备一套“创客智能实验盒”,为小创客们做好了充分的实验储备。一些必需器材:电烙铁、切割机、胶枪等材料,都在创客空间中进行了配备,为课程设置提供了后备支持。

四、创客课程实施的策略

与常规的信息技术课程相比,创客课程的教学实施在课堂中更注重于学生创新、实践能力的培养,注重于学生个性创意的设计实施。

1.3D打印技术的教学实践

3D打印技术的逐步成熟,为我们信息技术与创客课程的课堂教学提供了实践的平台。首先进入课堂的是3D打印笔的使用方法与创作实践。每一次实践伊始,教师首先介绍3D打印笔的使用方法与注意事项,介绍打印丝的接入方法;然后,在确认电压等设施安全的前提下,学生在老师提供的白纸上,自由描绘、创造各种形状的图形,从平面设计到立体构建,等冷却后再进行形状的叠加,充分调动学生的主动能力性与创造性。课堂上,学生熟练地操控着手中的打印笔,融化掉的细丝从笔尖吐出,片刻间,形成一幅幅色彩绚丽的明亮图案,于是乎,眼镜架、KT猫、铁塔,一个个生动、可爱的形象在学生手中诞生。“3D打印课”,特别是作为低段学生在创客设计的入门课,起得了很好的启蒙作用。它不仅拓宽了学生艺术创作的视野,更在实践中,体现了新媒体背景下美术课程与信息技术的有机整合,促进了学科的有效沟通。

2.智能硬件实验盒与编程实践

智能硬件的逐步发展,编程软件的简易化,使“创客智能实验”引入课堂成为可能,为小学生的“创客”教育提供了更大的实践空间。

首先,学生先熟悉“创客智能实验盒”组件及Arduino编程软件。ArduBlock是一个使用图形化积木搭建的方式来实现编程的,软件操作非常简易,即使没有编程基础的人,也可以在可视化和交互性中,尝试给Arduino控制器编写程序。

实践中,将LED模块与Arduino进行连接(如图1、2、3),接好线之后分别记下接的针脚号,黑色的针脚接黑色的线,即GND;红色针脚接红色的线,即VCC;信号针脚要接绿色的线,即D。用于计算机和Arduino之间的通信则由数字针脚0和1来实现,其中用于接收信号的是数字针脚0,用于发送信号的是数字针脚1;在接线的时候,将数字针脚0和数字1,故意留着不接,然后引发大家探究思考,然后再接通,让学生进行尝试,在尝试之后,体会各自的用处,享受成功的喜悦。至此,闪烁的LED制作就全部完成了。当大家学会了制作闪烁的LED,然后结合生活实际,思考哪些地方可能会用到LED?这些LED有何功能?有什么效果?促进学生的再思考、再实践。

其次,将编程技术与乐高机器人有效地融合。在乐高机器人实践中,要在电脑里输入指令,机器人才会动,学生在这个学习过程中,通过编制出的程序,输入指令,“把头往左转”,机器人就乖乖地听他指挥了。另一个高年级的学生说:“编程的时候,有些英语单词不认识,为了解决编程的问题,学生会主动地查阅,然后再解决编程的问题……这样,小创客们将实践中碰到了各种困难,都通过自身的再学习、再实践,将一个个困难逐渐转化为看得见的小发明。然后,创客团队的老师各方协同联系,推荐他们的这些科技发明,参加各级比赛。当一个个创客作品在市科技嘉年华创客项目比赛中获得一、二等奖时,学生无比激动,学习成果得到更大的肯定,他们又会投入更大的激情进入下一个项目的创作。中国科技馆原馆长李象益也曾亲临创客课堂,指导小创客们实践。在与专家的互动中,小创客们的创作热情再一次被点燃。在李馆长的高度赞赏与指导下,他们更加努力,心怀梦想进行更大的创造。

3.“小小创客”自主创造实践

在小创客中,有个痴迷于电脑的发烧友。他发明了一台风扇,这台风扇,当室温达到31.5摄氏度时,只要人到现场就会自动打开,人离开后又会马上自动关闭,非常环保节能。自从他发明了这台自动电风扇后,就一发而不可收拾,经常自学“易语言”,这门以中文作为程序代码表达的语言形式非常难学,可他却自信地说:“我掌握这个语言程序,对我参加创客活动有很大的帮助,同时对学习数学和科学也有很大的促进作用,它使我变得更加细心,掌握的知识也更加全面系统了。”

在课余时间里,五年级同学把创客社团学到的技术,应用在科学课上,做了一个智能水钟。就在前几天,科学老师让学生做一个水钟(授水型的),要想水钟更加精准,上面储水盒就要保持一定高度,要手动隔一会儿加一点,很麻烦,他马上想到用Arduino控制自动加水,就发明这个自动加水的智能水钟(见图4)。

眼前的这个黄色垃圾桶,乍一看,与普通脚踏式垃圾桶没有区别,但其实却暗藏玄机。这是另一个小创客和他的小组成员一起发明的智能垃圾桶。他的创意来自于电视遥控器,还有要帮助一位腿脚不便的老奶奶;于是他就整天琢磨着如何发明智能垃圾桶。“我们是否可以用遥控器控制垃圾桶?”“为什么电视的遥控器能转换频道?”好奇心驱使他去不断探索,“功夫不负有心人”,还真被他们创造出来了。这个垃圾桶非常的实用,經过无数次的试验,他和他的小伙伴在垃圾桶的底座上,先安装了履带和遥感器,使垃圾桶能随着人的意愿走,人们可以拿着遥控器指挥它前行或倒退。

随后,他们又开始在构思激光吉他。在没有琴弦吉他上安装传感器,当激光射出,手轻轻地拂上吉他时,就可以发出美妙的音乐了。小创客的奇思妙想,在创客天地里慢慢实现。

智能感应廊灯的设计者说:“现在很多公共场合的廊灯,一直都处于开启的状态,非常浪费。”他设计的是在一盏发着蓝光的电灯旁,安上了红外传感器、声音传感器和震动传感器。当人们靠近这盏电灯时,电灯就会自动打开,当人走后,灯又会自动关闭,而且它有别于我们平常看到的智能感应廊灯,它所包含的震动传感器又发挥了预防突发性情况的用处。当地震或者紧急事件发生时,伴随着紧急的震动,电灯就会自动打开,有助于人们及时逃生。”学生甲如是介绍,他发明的自动浇花机,那是因为奶奶喜欢种花,想让她浇水轻松一些,所以就设计了能感知土壤湿度的自动浇花器。学生乙的创想是在自己出去旅游的时候,能有一台自动喂食机,这样小鱼就不会饿着了,她的创想也在这个团队的帮助下得以实现。在看了电影《超能陆战队》后,自主设计的超萌的“大白”语音控制窗帘诞生了……在笔者的引领下,小创客的创意作品一一创造出来,比比皆是——能自动感知土壤湿度的浇花器、智能指纹门锁(见图5)、“大白”语音窗帘控制机、像变魔术一样的无键钢琴等……这一个个精美的作品,无不凝聚着老师和小创客们的惊人创造力,以及用科技改变生活的决心。

五、创客课程的实践成效

创客课程的实施,在通过一定时间的研发、创新与实践后,根据学生实际情况进行了再调整、再实践,取得了一定的成效,受到各级部门的高度肯定与支持。我们想通过创客课堂的实施来促进信息技术教育的创新。学校教育以创客课程为突破点,以科技节、科普宣传周为抓手,利用科普走廊、学校科技馆等活动场所,开展玩转科技、科技讲座、科普影展、航模天地、机器人乐园等一系列科普体验及实践活动,培养更多具有创新精神和探究兴趣的学生群体,打造一抹独特的校园科技风景线。在学校创客教育实施中,变化最大的、收获最多是学生,这是科技创新所带来的新思想,慢慢地,在小创客的实践思想中,又融入生活中,学生在一想、一动的过程中,动手、自学、创造能力得到了提高。在《小小创客》课程中,小创客们在实践中提升、在实践中萌发新的创意。自开展创客课程实施以来,学生先后在全国创客大赛中获奖、在全省的青少年科技模型竞赛、省机器人大赛、科技创新大赛等活动中,都取得了不同的奖项。优质的教育硬件资源和充分的科学实践经验,让学生们屡次在国家和省市级科技大赛中崭露头角品尝到了成功的喜悦。在准备比赛期间,多次动手试验操作,强化了对科技理论的灵活运用,所学知识也得到了巩固,在获得荣誉的同时,学生个人科技素养、信息技术能力以及教师的专业素养均得到了较好的提升。

信息技术与创客课程整合的实践,让教师和学生在创客教育中探索着,从涵养科学精神、培养科学素养的角度出发,在创客的路上,不断地前行。一张张灿烂的笑脸活跃于科技的前沿,这不仅改变了孩子们的人生,也改变着教育的未来。

参考文献:

林静远,罗建群.小手“智造”未来[J].浙江教育报,2015(8):24.

编辑 段丽君

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“展望” ——阿伦德