溫州中學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)平臺給學生們學習及使用。為了讓學生更好地學習如何利用開源硬件進行開發(fā)、創(chuàng)造，溫州中學DF空間圍繞開源硬件平臺形成了《Arduino創(chuàng)意機器人》一系列校本選修課程，該門課程在經(jīng)過一年的教學實踐后被選入浙江省普通高中選修網(wǎng)絡課程。通過這門課程學習，學生們利用平臺開發(fā)、創(chuàng)造出了許多有趣的創(chuàng)客項目。對創(chuàng)客教育而言，開源硬件是重要的創(chuàng)造工具，學習者可以利用開源硬件完成相應的創(chuàng)客項目，并且從中獲得編程、設計等方面的知識；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，使資源共享共生。

2.2 3D打印

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

       弗吉尼亞大學的格倫和他的專家團隊創(chuàng)立了一個名為“邊做邊學”的課程計劃^[5]，這個課程計劃在一開始給學生們講述了一個生活在非洲村落的小男孩，他利用廢棄資源和一本關于能源的書籍，制作他自己的風力發(fā)電機。學生在特定的故事情境之下，利用軟件設計風車葉片和齒輪等零部件，然后通過3D打印機打印出他們自己的塑料風力發(fā)電機并進行測試。學生通過清晰的彩頁圖解了解動能、電流和傳動比等抽象的科學和工程概念，通過親自動手實踐進一步理解如何利用以上概念。在“邊做邊學”的課程當中，學生們不斷嘗試、不斷修改，借助3D打印機來完成她們的新方案，直至成功。除了開源硬件之外，3D打印技術也是創(chuàng)客教育的一個重要的工具資源。3D打印技術可以將使用者的創(chuàng)意變成可視化的實物，實現(xiàn)個性化的創(chuàng)造。3D打印技術幫助使用者進一步深化所學、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院設計開發(fā)的一款針對青少年的可視化、簡易編程工具。使用者利用鼠標拖動界面內(nèi)的模塊來實現(xiàn)簡單程序的編輯，這些模塊由構成程序的命令和參數(shù)組成。寧波市實驗小學實行創(chuàng)客教學，該校的五年級每周增加一門綜合實踐課用于開展創(chuàng)客活動^[6]。高年級的學生可以在綜合實踐課上學習相關知識，其余感興趣的低年級學生也可以在課余時間參加創(chuàng)客社團。該校通過教授學生使用Scratch這種簡單的編程工具來讓學生制作數(shù)字作品、搭建機械傳感作品等創(chuàng)客項目。Scratch令原本枯燥難懂的代碼語言變成了簡單易懂的圖形化的界面，學生們學起來有趣且容易上手。Scratch倡導的理念是想象、編程、分享，通過程序編寫表達思想和情感，學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，利用它來進行作品創(chuàng)作。

       通過學習Scratch等易于上手的可視化編程軟件，能夠訓練學生計算思維能力、鍛煉學生邏輯思維能力、激發(fā)學生成為數(shù)字時代的創(chuàng)作者。除此之外，如DFRobot、Makeblock mBot等開源機器人均可利用Scratch來進行編程、控制。Scratch既鍛煉了學生的創(chuàng)客思維，也為學生們進行下一步創(chuàng)造提供了堅實的基礎。

3.創(chuàng)客課程：融合知能

       創(chuàng)客教育的目的是培養(yǎng)學生動手、創(chuàng)新、綜合運用科學知識的能力，而能夠培養(yǎng)學生綜合能力的STEAM課程恰巧符合創(chuàng)客教育的理念。STEAM是美國政府提出的教育倡議，其目的是為了加強美國K12關于科學、技術、工程、藝術以及數(shù)學的綜合教育。STEAM教育包含五個學科：Science（科學）、Technology（技術）、Engineering（工程）、Mathematics（數(shù)學）和Art（藝術），強調(diào)多學科課程融合的教育。德索托西中學的iSTEAM3D課程集合了學生在校學習的多門學科，包括數(shù)學、工程、橋梁設計等等，學習了該課程的學生會使用3D桌面打印機等工具來創(chuàng)建道路、房屋，創(chuàng)造出自己想象中的城市^[7]。他們不僅僅學習有關城市的知識，并且親自設計模擬城市、布置自來水管道和電網(wǎng)。學生們通過STEAM課程學會如何在數(shù)字世界中獲取信息，在真實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的多學科融合課程

       在國內(nèi)，主題統(tǒng)合課程、無邊界課程等課程所提倡的融合知能的理念與STEAM類似，這種多學科融合課程模式，將科學、技術、工程、人文、數(shù)學多門課程融合成一個有機的整體，讓學生在特定的學習情境中提升設計能力、合作能力、綜合運用能力、問題解決能力和實踐創(chuàng)新能力。創(chuàng)客教育與STEAM等融合類課程的結合，使得 Scratch、機器人、3D 打印技術等技術被引入到中小學的課堂，打開了創(chuàng)客教學的新局面。

4.創(chuàng)客項目：動手造物

       創(chuàng)客項目體現(xiàn)了創(chuàng)客們的無限創(chuàng)意，借助創(chuàng)客項目可以讓創(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?？梢宰赃x適合的創(chuàng)客項目。以機器人、無人機、樂高等這三種創(chuàng)客項目為例，它們以其開源的特性受到廣大學生創(chuàng)客的青睞。

       北京市第24中學于2014年成立機器人興趣小組，并且每周開設一節(jié)機器人選修課。2015年5月，該校高一18名學生開展了“雙光巡線機器人接力賽”的活動課；在活動中，學生以小組為單位，按照指導老師發(fā)布的任務指令設計程序操控機器人。整堂活動課以學生為中心，教師在旁指導、協(xié)助，學生獨立開發(fā)、完成自己的創(chuàng)客作品。通過親手組建機器人、編寫程序，學生提高了自身的動手能力，也加強了學生之間的合作意識。溫州市籀園小學設有航空航天模型實驗室，老師們利用實驗室教學生學會無線電遙控設備的使用、遙控飛機飛行的原理等。籀園小學少年科學院無人機團隊于2013年底在老師的指導下通過航拍技術完成了航拍微電影《鳥瞰籀園》。該團隊常常利用課余時間進行技術訓練，在這個過程中學生們不僅僅掌握了無人機航拍的技術，同時也訓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。徐州市星光小學積極開展“樂高機器人社團”活動。每次活動都會設置一個固定的主題，活動通常以小組的形式進行。學生們會根據(jù)老師在活動前布置的挑戰(zhàn)任務來制作相關的樂高模型。通過這種方法，可以讓學生初步理解和認識相關的基礎知識、原理；在解決問題的過程中，學生創(chuàng)造力、合作能力、交流能力和獲取新知識的能力也會得到提升?！?/font>

       無論是機器人、無人機還是樂高，開展創(chuàng)客項目的最終目的就是“做中學”。在完成創(chuàng)客項目的過程中，學習變得生動、有趣，動手實驗的形式讓學生們更深刻地理解知識。創(chuàng)客項目讓學生發(fā)揮出天生的創(chuàng)意力和想象力，培養(yǎng)了學生的團隊精神、解決問題能力、應變能力、表達能力、社交能力和造物能力等，同時也為創(chuàng)客教育提供了落地的途徑。

三、    總結

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

 

圖 3 學習（成效）金字塔

       在學校開展創(chuàng)客教育，可以使學生從傳統(tǒng)的“知識學習者”轉(zhuǎn)變成為“知識生產(chǎn)者”，幫助學生更全面的發(fā)展。學生創(chuàng)客既是學習者，又是創(chuàng)造者、設計者、實施者，所以搭建創(chuàng)客教育需要有健全的平臺、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、討論交流、實踐創(chuàng)造的場所，同時也使分類繁多的創(chuàng)客工具、資源有了存放的空間。創(chuàng)客空間不僅僅是一個物理場所，它更是創(chuàng)意的“孕房”，思想的“宮殿”。其二，開設創(chuàng)客課程，利用創(chuàng)客軟硬件如開源硬件、3D打印機、Scratch軟件等輔助學生創(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，結合生活情境訓練學生探索創(chuàng)新、解決問題的能力；在課堂上結合創(chuàng)客軟硬件的使用，幫助學生更輕松地完成創(chuàng)造。最后，開展各式各樣的創(chuàng)客項目，讓學生學有所用，充分鍛煉學生的綜合能力，使創(chuàng)客教育落到實處。

參考文獻

[1] 祝智庭，雒亮．從創(chuàng)客運動到創(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．溫州中學創(chuàng)新教育理念下的創(chuàng)客空間[J]．浙江教育技術，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·庫曼．3D打印:從想象到現(xiàn)實[M] ．北京中信出版社，2013: 17-21.

[6] 寧波實驗小學的小“創(chuàng)客”[Z]．中國少兒編程網(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．

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