创客教育的活动设计与应用研究
时间：2023-04-23 08:45:04 来源：千叶帆 本文已影响人
戴夏珊 刘宁 广西师范大学教育学部
创新能力是现代社会的竞争力，是世界进步的灵魂。创客教育对创新的促进作用在于它鼓励和培养学生进行创造和创新，增强学生的创造力水平、解决问题的能力、动手实践能力以及小组沟通协作能力，同时在完成创客教育活动之后，又会增加学生的自信心，以激励学生进一步去探索与创新。朱龙、胡小勇在探索创客教育的模式和案例的过程中，总结并构建了面向创客教育的设计型学习模式，该模式的核心就是提升学生的学习能力和创新能力。[1]创客教育不断发展，其对创新的促进作用越来越明显，创客教育能为国家和社会培养出具有创新精神和创新能力的人才，使国家的未来更加有创造力。
美国创客教育的基于项目的教学模式和“做中学”理念在一定程度上给我国的中小学创客教育提供了借鉴。张志新、韩浩文和刘静通过梳理相关文献分析出美国创客教育的优势（具有深厚的社会基础，教育目的与教育法案相互呼应，面向所有学生），并呼吁我国的中小学创客教育应厘清其本质特征，强调个人本位和社会本位统一，建立专业评价标准和发展多渠道资金来源。[2]王佑镁、陈赞安对美国的创客空间建设模式进行了分析，从开放实验室、社区整合、图书馆创建和校企合作这四个模式得出了对我国创客空间建设的启示，其中包括“整合内外资源，源于自身定位，因地制宜创建高校创客空间”“衔接专业教育，依托专业学科，开展跨界式的创客教育”“支撑创业教育，强化产学合作，提供一体化的众创服务”。[3]此外，西方国家较早便开始了对创客教育的实施和发展，如法国和英国，他们的创客教育教学模式也强调多元化的跨学科教学内容、合作化的学习模式以及提倡自己动手的学习方法，因此提供了更多让学生实践和展示的平台。
我国的创客教育起步较晚，部分经济较为落后的地区开展创客教育较为困难。陈刚、石晋阳提出“要想真正让创客教育在基础教育中落地生根并惠及全体学生，创客教育课程化则是必由之路”。[4]由于缺少创客教育课程，校本课程开发成为中小学创客教育的首选，但同时也就面临着理念定位、课程模式、目标价值、学习方式、活动设计等基本问题。黄利华、朱龙、陈刚等研究者在创客教育的理念定位、课程模式、目标价值、学习方式等方面做出了详细的阐述，并且通过案例分析提出了较为完善的策略；
而李建珍、宗晓等研究者则对创客教育的活动设计提出了建议：“活动实施是在不同项目间迭代循环的过程；
活动可线上线下、课内课外混合实施，对简单的记忆、理解和应用性知识可让学生在课外完成，课堂内侧重分析、评价与创新活动；
校外考察与观摩，以及学生成果在网络平台的共享交流，可进一步提高学生的创新热情。”[5]由此可见，创客活动的设计要给学生足够的分享交流的时间，要以成熟的活动模式为基础，在创客活动模式的指导下结合校本创客课的特点、学生的情况以及现有的工具和资源进行设计。
1.学生创客教育学习活动模型
研究者基于混合学习理论和项目式学习的研究，进行了学生创客教育活动的模型的构建，该模型主要分为四个阶段：①前期准备。教师在线上准备好项目的主题，并发布到网站，同时招募队员，学生可根据自己的实际兴趣和能力情况选择加入项目小组。②知识学习。该阶段目的是为学生之后进行创客活动打下理论和技术基础，教师通过微视频线上讲课的方式教授学生知识与技能，学生以小组为单位进行上课，同时讨论项目的形成与评价。③活动实施。通过导入让学生清晰项目目标，学生组成的小组进行计划的制订以及制作创造。④分享反思。学生将作品进行展示，各组分享交流作品，最后评价与反思。
2.初中Arduino创客活动设计模型
研究者基于设计思维，构建了Arduino创客活动设计模型，该模型将创客活动划分为五个阶段：①探索阶段：学生以小组为单位，在情境中发现问题，然后通过观察、问卷和互联网等形式对问题进行探索，寻找最优的解决方法。②定义阶段。学生能够对遇到的问题进行剖析，并且向别人解释该问题以及它的创意解决方法；
③构思阶段。学生头脑风暴，汇总想法，通过筛选确定解决方案。④原型阶段。针对原方案的不足对原方案进行修改完善，直至满意。⑤评价阶段。对作品进行展示，小组互评，得到进一步优化的思路。
3.双演示创客活动模型构建
笔者借鉴其他研究创客教育学者的现有模型，重视学生的作用，采用两种演示的方式给学生足够的发挥空间，构建出双演示创客活动模型（如下图）。
双演示创客活动模型
该模型将学生活动放在中心地位，教师活动和活动工具同时支持学生活动，帮助并推动学生进行作品的创作、演示和评价。学生活动划分为六个阶段：问题情境、活动准备、团队协作、学生讲台演示、自由演示和评价反思。
①问题情境阶段：教师给出一个问题情境，学生在该情境下思考需要解决的问题，探索问题的解决方法。
②活动准备阶段：本阶段是学生明确目标阶段，学生需要清楚地知道小组将要做出一个什么作品，将作品的设计、编程制作、功能演示分配到个人，让每一个成员都有所贡献。
③团队创作阶段：本阶段是学生进行作品创作阶段，此时教师观察各小组，参与到小组讨论中，帮助遇到难题的小组解决问题，同时对有明显操作错误的小组提出问题。通过观察，教师选出作品完成质量高且速度快的小组，进行重点指导，并让其作为学生讲台演示的代表。
④学生讲台演示阶段：由最先完成作品的小组派代表上讲台进行展示，负责演示作品的小组将会作为其他小组的参照，他们在讲解程序的时候相当于给其他同学进行了程序的教学，因此，该阶段是活动中的重要节点。
⑤自由演示阶段：这个阶段学生的学习和交流是主动和自由的，做完作品的小组可以邀请其他同学试玩测试，其他同学在体验作品之后不仅可以学习其程序，还可以给出自己的建议，如遇到不会的问题可寻求其他小组的帮助，作品改进之后还可以请另外的同学来体验测试。这样就构成了测试和修改的循环，每一个学生都可以成为其他同学的老师，自由演示环节大大提高了学生的学习效率和创客作品的制作效率。
⑥评价反思阶段：教师组织评价活动，学生可根据自己的体验效果，对体验的小组的作品进行针对性评价，并提出建议，最后教师进行总结，学生对此次活动进行个人反思。
本研究设计了双演示创客活动，在桂林某中学的创客课中进行了实践研究。学生使用的编程软件为Mpython0.5.2。在本节课前，学生已经了解了掌控板的构造和Mpython0.5.2软件的界面，但是还没有正式学习过编程。本次课程的任务是让学生使用掌控板的OLED显示屏制作出点点进度条的游戏，此任务包括条件语句的使用。通过完成进度条的游戏来评价学生是否已经掌握条件语句的使用。点点进度条的游戏规则为：屏幕上有50%的进度条，当触摸P键时，进度条增加，触摸N键则进度条减少，当进度条为0%时，P方获胜，当进度条为100%时，N方获胜。本节课使用基于生本课堂的创客教育活动，活动内容包括：明确任务目标；
学生形成组内合理分工，讨论分析游戏的编程步骤，并分步完成编程，每个成员都参与到活动中来；
组与组之间形成教与学的关系，互相分享与交流；
在时间充足的情况下，鼓励学生探索其他游戏的制作，培养学生不断尝试创新的精神。
教师反思：通过观察学生的小组合作，部分小组根据游戏规则将编程分为显示50%进度条部分、触摸P键进度条减少10%部分、触摸N键进度条增加10%部分、判断胜负并显示游戏结果部分。小组将这四个部分分给组内成员，逐个解决，再将编程汇总起来，做出一个完整的点点进度条游戏。这样既体现了团队合作的价值，又保证了每一个个体的参与度。活动方案如下页表所示。
本研究采用实验组对照组前测后测的实验研究方法，对两个班级的前测结果分别进行自我效能感、创造力和团队协作能力的独立样本T检验，结果是实验班和对照班在三个维度的测量上无显著差异，即两个班水平相当，可以进行对比实验。实验班使用经过设计的创客教育活动进行学习，对照班依照平时的创客课进行学习。以纸质版问卷发放的形式，让学生填写完及时收集，避免问卷缺失等情况发生。配对样本T检验用来检验来自两配对总体的均值是否在统计上差异显著，因此，使用SPSS软件对实验班和对照班的前后测三个维度结果分别进行配对样本T检验，若输出的显著值小于0.05，则差异显著，再看成对样本相关系数，如果大于0.8，则属于高度相关关系，如果是在0.5～0.8之间，则是中度相关关系，0.3～0.5之间是低度相关性，小于0.3便不相关，以此来说明实验班和对照班在三个维度的测量上是否有差异、差异程度如何、前后测是否有相关性。
笔者对实验班和对照班的前后测结果进行配对样本T检验，对实验班和对照班的前后测结果进行配对样本T检验，得出成对样本之间相关系数高，说明前后测属于强相关，且T检验sig.＜0.05，差异非常显著，说明使用双演示创客教育活动进行教学能显著提升学生的自我效能感水平、创造力水平和团队协作能力。
流程 活动内容 设计意图问题情境【教师】创建一个真实的问题情境并展示课前制作的点点进度条游戏：“小阳和小月是一对兄妹，这天，两个人都想看各自喜欢的电视节目。小阳提议玩游戏定输赢，请你设计一款简单的点点进度条游戏，帮助小阳和小月决定谁先看电视吧！”【学生】上讲台试玩教师事先做好的游戏，其他同学观看效果，打开Mpython0.5.2 软件，观察界面并思考如何做出进度条游戏的效果激发学生的学习兴趣，同时直观地表达出明确任务目标活动准备【学生】明确任务目标：本次活动的任务就是要以小组为单位完成一个点点进度条的游戏，组与组之间互相邀请试玩，提高游戏体验；
进行内部分工，安排讨论、决策、编程和发言人员培养学生的团队精神，确保每个学生都参与活动团队协作【教师】给出游戏规则【学生】以小组为单位进行讨论分析，将用编程制作点点进度条游戏的步骤拆分成小任务，每人负责不同的任务，大家共同参与编程【教师】参与到小组讨论中，帮助学生理清思路，引导学生分析出游戏的流程学生在这一过程中是游戏的开发者，游戏的程序取决于学生如何构思，因此需要将学习的主动权完全赋予学生学生讲台演示【学生】最先做完的小组派代表上讲台发言，介绍思路和程序，讲解编程的过程，并演示成果，同时给其他学生做参考【教师】进行简单点评，鼓励学生继续改进给学生展示的空间，充分体现学生的主体地位自由演示【学生】做出游戏的小组可邀请其他组的同学试玩游戏，由其他组的同学提出反馈，让学生在不断修改程序、调整参数和试玩的过程中完善自己组的游戏；
小组在编程过程中遇到问题可询问其他组，组与组之间互相帮助，遇到实在解决不了的问题教师再帮忙解决培养学生沟通、交流、思考的能力评价反思邀请两名同学分别对自己小组和其他小组的作品进行评价，并说明在体验游戏的过程中的感受，教师通过整个活动的观察表扬优秀的小组，并对落后的小组进行鼓励组织学生互评，从多个角度发现问题，及时改进
双演示创客教育活动给学生足够的自我展示时间，学生上讲台展示和教室自由演示都可以提升学生的演讲水平，且在每次演示之后都会获得其他同学的称赞或鼓励，有利于形成良好的学习环境，学生在这个环境中学习，没有压力，更多的是体验到完成目标的成就感，由此提升学生的自我效能感。同时，双演示创客活动更加体现了学生的主体地位，提高了学生的参与度，提升了学生的团队协作能力。
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