伍璐利

（貴州師范大學(xué)教育學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025）

0 引言

目前，我國(guó)正處于以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，面對(duì)快速發(fā)展的信息化時(shí)代的挑戰(zhàn)，我國(guó)教育工作者、科技研究者以及政府工作人員不斷思考如何培養(yǎng)人們的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造思維以及如何培養(yǎng)出適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的創(chuàng)新型人才等問(wèn)題。2021 年全國(guó)兩會(huì)期間，黃慶學(xué)接受人民網(wǎng)專訪時(shí)表示，“政府工作報(bào)告強(qiáng)調(diào)，堅(jiān)持創(chuàng)新在我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)全局中的核心地位，把科技自立自強(qiáng)作為國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐。這特別凸顯了科技創(chuàng)新在實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興中的重要性。”[1]而基礎(chǔ)教育研究是科技創(chuàng)新的源泉，創(chuàng)客與教育的結(jié)合是必然趨勢(shì)，創(chuàng)客教育于中小學(xué)開(kāi)展勢(shì)在必行。

創(chuàng)客教育不僅要體現(xiàn)在內(nèi)容的創(chuàng)新，更需要挖掘更多、更加新穎的教學(xué)模式以適應(yīng)信息化時(shí)代的創(chuàng)客課堂。而開(kāi)源硬件的出現(xiàn)和發(fā)展為創(chuàng)客教育的發(fā)展提供了契機(jī)，與此同時(shí)創(chuàng)客教育亦促使開(kāi)源硬件的發(fā)展，產(chǎn)生不同的開(kāi)源平臺(tái)。開(kāi)源硬件方向的編程教育逐漸走進(jìn)中小學(xué)課堂并著眼于創(chuàng)新思維與創(chuàng)造能力培養(yǎng)，這將成為創(chuàng)客教育教學(xué)新發(fā)展的方向。2018年1月5日，教育部印發(fā)《普通高中課程方案和語(yǔ)文等學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)情況》提出，要將三維設(shè)計(jì)、開(kāi)源硬件、人工智能正式劃入新課標(biāo)，成為高中學(xué)習(xí)的必修課[2]。2020 年5 月19 日，教育部學(xué)校規(guī)劃建設(shè)發(fā)展中心決定開(kāi)展未來(lái)學(xué)校創(chuàng)新發(fā)展課題——編程課程體系與教學(xué)模式專題研究工作[3]。開(kāi)源硬件支持創(chuàng)客教育課堂新模式的形成，兩者的結(jié)合使得創(chuàng)客教育課堂模式的不斷創(chuàng)新，讓學(xué)生于課堂中自主探究，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作欲望以及鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維，以此培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。

綜上所述，創(chuàng)新型教育教學(xué)模式在中小學(xué)的教育中充分發(fā)揮學(xué)習(xí)者創(chuàng)造性思維和素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維以及編程能力。而與開(kāi)源硬件的結(jié)合創(chuàng)客教育新模式契合了信息時(shí)代的精神，加快創(chuàng)客教育的發(fā)展，有利于培養(yǎng)創(chuàng)新人才。

1 信息技術(shù)創(chuàng)客課堂與開(kāi)源硬件相結(jié)合課堂教學(xué)模式構(gòu)建課堂

根據(jù)喬伊斯和威爾的教學(xué)模式理論，創(chuàng)客教學(xué)模式有五個(gè)核心構(gòu)成要素，分別是：指導(dǎo)理念、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)過(guò)程、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)踐條件[4]。

1.1 指導(dǎo)理論

教學(xué)模式是基于特定的指導(dǎo)思想建立的，創(chuàng)客教學(xué)模式亦是如此。綜合分析小學(xué)編程以及開(kāi)源硬件相結(jié)合的小學(xué)創(chuàng)客教學(xué)新模式的理論基礎(chǔ)主要包括創(chuàng)新教育、做中學(xué)等。

1）創(chuàng)新教育理論

在我國(guó)，創(chuàng)新教育是中央教育研究院在1998年正式提出的理念，在教育學(xué)界引起了很大的反響，并有效地推動(dòng)了我國(guó)教育改革的進(jìn)行。創(chuàng)新教育就是以培養(yǎng)人們創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為基本價(jià)值取向的教育，而創(chuàng)新教育與創(chuàng)客教育有著一致的理念，基于此，創(chuàng)新教育理論為創(chuàng)客教學(xué)模式的構(gòu)建提供了有力的理論支撐。

2）做中學(xué)理論

美國(guó)教育家杜威提出的“從做中學(xué)要比從聽(tīng)中學(xué)更是一種較好的方法?！奔础皬幕顒?dòng)中學(xué)”“從真實(shí)體驗(yàn)中學(xué)”。他的教育思想主要以實(shí)用主義哲學(xué)為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)應(yīng)在做的過(guò)程中發(fā)展自我。即從現(xiàn)實(shí)生活出發(fā)，提倡從動(dòng)手實(shí)踐和問(wèn)題解決過(guò)程中習(xí)得知識(shí)。創(chuàng)客教育與實(shí)際生活密切聯(lián)系，通過(guò)“從做中學(xué)”，從學(xué)生的興趣、習(xí)慣、經(jīng)驗(yàn)和個(gè)性出發(fā)，開(kāi)展教育教學(xué)活動(dòng)，充分激發(fā)學(xué)生的個(gè)性和創(chuàng)新能力，滿足學(xué)生的多樣化發(fā)展的需要。編程貓與開(kāi)源硬件相結(jié)合的創(chuàng)客教學(xué)課堂也是一種典型的“做中學(xué)”的學(xué)習(xí)活動(dòng)，在課堂上，通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)，注重學(xué)習(xí)過(guò)程而不是結(jié)果，讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)。因此，杜威的“做中學(xué)”理念可以為編程貓與開(kāi)源硬件相結(jié)合的小學(xué)創(chuàng)客教學(xué)模式的構(gòu)建提供理論指導(dǎo)。

1.2 教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)活動(dòng)可通過(guò)所指定的教學(xué)目標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)師生是否達(dá)到預(yù)期結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)。創(chuàng)客教育的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力以及分享意識(shí)。本研究基于創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)使學(xué)生在學(xué)習(xí)中體驗(yàn)到科學(xué)知識(shí)與技術(shù)能力的融會(huì)貫通，提高學(xué)生的解決實(shí)際問(wèn)題能力與提高學(xué)生的創(chuàng)新思維、意識(shí)與能力，由此本研究制定創(chuàng)客教育課堂三維目標(biāo)。

1.3 教學(xué)過(guò)程

本研究創(chuàng)客課堂新模式與傳統(tǒng)的知識(shí)講授型的課堂不同，創(chuàng)客教育的課堂更注重發(fā)揮學(xué)生的主體地位。教師為活動(dòng)的設(shè)計(jì)者、實(shí)踐的參與者和結(jié)論的指導(dǎo)者，平等地與學(xué)生交流討論，適當(dāng)?shù)慕o出個(gè)性化的指導(dǎo)意見(jiàn)，充分營(yíng)造出輕松活躍的課堂氛圍，有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

1.4 教學(xué)評(píng)價(jià)

教學(xué)評(píng)價(jià)是指對(duì)于教學(xué)過(guò)程及其結(jié)果采用特定的標(biāo)準(zhǔn)和原則進(jìn)行評(píng)判的過(guò)程，目的是為了提升教學(xué)效果。從教學(xué)評(píng)價(jià)原則來(lái)看，創(chuàng)客教育新模式評(píng)價(jià)基于對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程的不斷觀察、反思并及時(shí)改變或調(diào)整活動(dòng)計(jì)劃，以取得良好的教學(xué)效果?；诖耍粌H注重學(xué)生最終設(shè)計(jì)的作品的創(chuàng)意度，而且非常重視學(xué)生建構(gòu)知識(shí)和實(shí)踐能力的變化，遵循過(guò)程與結(jié)果相結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)[5]。評(píng)價(jià)主體是指主導(dǎo)評(píng)價(jià)活動(dòng)的人與團(tuán)體。評(píng)價(jià)主體應(yīng)該遵循多元化原則?；趧?chuàng)客教育強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新、實(shí)踐、協(xié)作以及分享，教學(xué)評(píng)價(jià)以學(xué)生自評(píng)、互評(píng)以及教師評(píng)價(jià)的多元主體開(kāi)展，既有助于培養(yǎng)學(xué)生批判性思維和作品的完善，又客觀的反映出整體創(chuàng)客教學(xué)課堂的優(yōu)勢(shì)與存在的不足。

1.5 實(shí)踐條件

實(shí)踐條件為教學(xué)模式能夠有效實(shí)施的前提條件，只有滿足了實(shí)踐條件創(chuàng)客教學(xué)模式才能有效實(shí)施。接下來(lái)通過(guò)學(xué)生、教師和學(xué)習(xí)環(huán)境三個(gè)方面因素對(duì)創(chuàng)客教育新模式的實(shí)踐條件進(jìn)行闡述。在創(chuàng)客教學(xué)活動(dòng)中要改變傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的角色定位，把學(xué)生作為教學(xué)活動(dòng)的學(xué)習(xí)主動(dòng)者，讓學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)體系，從而凸顯學(xué)生的主體地位，樹(shù)立學(xué)生的主體意識(shí)。而教師在創(chuàng)客教育課堂中充當(dāng)學(xué)習(xí)引導(dǎo)者，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)創(chuàng)客活動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境，在學(xué)生自主探究的過(guò)程中關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)踐過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，輔助學(xué)生創(chuàng)作作品。學(xué)習(xí)環(huán)境是影響學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的外部環(huán)境，是促進(jìn)學(xué)習(xí)者主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)意義和促進(jìn)能力生成的外部條件，同樣，創(chuàng)客課堂學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建在創(chuàng)客教學(xué)中舉足輕重。教師為學(xué)生創(chuàng)建合適的創(chuàng)客學(xué)習(xí)環(huán)境，有效地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，使學(xué)生充分發(fā)揮創(chuàng)造力，從客觀層面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新操作技能。

2 編程貓與開(kāi)源硬件相結(jié)合教學(xué)活動(dòng)實(shí)踐

編程貓與開(kāi)源硬件相結(jié)合教學(xué)活動(dòng)實(shí)踐，筆者以小學(xué)五年級(jí)信息技術(shù)第七課時(shí)“接蘋(píng)果”為例進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐。本次研究實(shí)踐對(duì)象為XH 小學(xué)五年級(jí)（2）班的學(xué)生，一共52人。采取分小組課堂學(xué)習(xí)，將學(xué)生們分為七組，每組6-7 人。教學(xué)環(huán)境為學(xué)校計(jì)算機(jī)教室，配有黑板與白板相結(jié)合的多媒體顯示系統(tǒng)和現(xiàn)代化多媒體音頻擴(kuò)音系統(tǒng)，每位學(xué)生對(duì)應(yīng)一臺(tái)電腦上課。上課前，給每組分發(fā)一份開(kāi)源硬件實(shí)驗(yàn)器材。

2.1 教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能

教學(xué)目標(biāo)：

1）認(rèn)識(shí)遙桿、控制板以及數(shù)據(jù)線等開(kāi)源硬件；

2）下載、安裝編程貓硬件助手；

3）測(cè)試遙桿傳感器的數(shù)值；

4）編寫(xiě)程序，學(xué)會(huì)根據(jù)遙桿值判斷遙桿的方向，進(jìn)而控制小車的運(yùn)動(dòng)方向。

過(guò)程與方法：

學(xué)生通過(guò)看視頻、動(dòng)手操作、小組合作探究等活動(dòng)，認(rèn)識(shí)和了解開(kāi)源硬件及其連接，掌握和理解通過(guò)遙桿值判斷遙桿的方向進(jìn)而控制小車的運(yùn)動(dòng)方向的方法，發(fā)展學(xué)生的動(dòng)手、合作探究的能力。

情感態(tài)度與價(jià)值觀：

1）通過(guò)完成通過(guò)遙桿控制小車移動(dòng)接蘋(píng)果的任務(wù)，體驗(yàn)通過(guò)編程貓給開(kāi)源硬件編程的樂(lè)趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)欲望；

2）通過(guò)合作學(xué)習(xí)，提高學(xué)生小組合作的精神。

2.2 教學(xué)過(guò)程

2.2.1 認(rèn)識(shí)遙桿等開(kāi)源硬件

認(rèn)識(shí)遙桿等開(kāi)源硬件這節(jié)課主要是為了讓同學(xué)們學(xué)習(xí)如何用遙桿控制小車接蘋(píng)果。在授課期間，首先向同學(xué)們展示遙桿控制器（圖1）、ELF mini 主控板（圖2）、RJ11 連線（圖3）、數(shù)據(jù)線（圖4）這四個(gè)開(kāi)源硬件，并讓同學(xué)們自由討論這些硬件都有什么作用。隨后筆者再向同學(xué)們一一介紹這些硬件的用途。比如遙桿的用途是用來(lái)控制游戲畫(huà)面中的飛機(jī)，也可以用來(lái)控制真正的飛機(jī)；ELF mini主控板是支持編程貓軟件編程的；RJ11 連線是用來(lái)連接主控板和遙桿控制器；數(shù)據(jù)線是用來(lái)連接電腦和主控板。通過(guò)向同學(xué)們展示實(shí)物并展開(kāi)自由的討論，以此來(lái)激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣和認(rèn)知能力。課堂結(jié)束之后筆者進(jìn)行了教學(xué)效果調(diào)查，調(diào)查發(fā)現(xiàn)全班52名同學(xué)都認(rèn)識(shí)并了解了開(kāi)源硬件，教學(xué)效果極好。

圖1 遙桿控制器

圖2 是ELF mini主控板

圖3 RJ11連線

圖4 數(shù)據(jù)線

2.2.2 遙桿的測(cè)試

通過(guò)認(rèn)識(shí)遙桿等開(kāi)源硬件這節(jié)課，同學(xué)們對(duì)開(kāi)源硬件有了清晰的認(rèn)識(shí)，隨后循序漸進(jìn)地進(jìn)行遙桿的測(cè)試這節(jié)課。上課時(shí)向同學(xué)們發(fā)出提問(wèn)：“我們?cè)趺从眠b桿控制小車呢？”然后請(qǐng)同學(xué)們進(jìn)行小組討論。經(jīng)過(guò)討論之后小組同學(xué)得出討論結(jié)果：測(cè)試遙桿值。經(jīng)過(guò)前面的探討然后要求同學(xué)們親手操作，實(shí)現(xiàn)遙桿值的測(cè)試并把測(cè)試結(jié)果記錄下來(lái)。之后要求小組匯報(bào)所測(cè)得的結(jié)果，并分析結(jié)果存在差異的原因，即遙桿擺放的位置不同。最后撥動(dòng)遙桿，向同學(xué)們提問(wèn)遙桿數(shù)值變化的范圍與遙桿搖動(dòng)的方向有什么關(guān)系？經(jīng)過(guò)同學(xué)們的探討之后得出結(jié)論：如圖5顯示，不撥動(dòng)遙桿時(shí)，顯示為50；當(dāng)向左撥遙桿時(shí)，遙桿x軸上的值在0～50；當(dāng)向右撥遙桿時(shí)，遙桿x 軸上的值在50～100。因此，我們可以根據(jù)遙桿值的大小判斷遙桿的方向，進(jìn)而控制小車運(yùn)動(dòng)了。

圖5 不撥動(dòng)遙桿時(shí)數(shù)值顯示

2.2.3 遙桿的應(yīng)用——控制小車運(yùn)動(dòng)

最后一堂課講授的是控制小車運(yùn)動(dòng)。在前面兩節(jié)課的學(xué)習(xí)中同學(xué)們已經(jīng)掌握了開(kāi)源硬件和搖桿測(cè)試等相關(guān)知識(shí)。此時(shí)要求同學(xué)們根據(jù)上節(jié)課總結(jié)出來(lái)的規(guī)律，嘗試著編寫(xiě)程序，完成今天的任務(wù)：通過(guò)遙桿控制小車運(yùn)動(dòng)，完成接蘋(píng)果的游戲。如果還有不明白的小組可以觀看老師錄制好的視頻。當(dāng)同學(xué)們完成程序編寫(xiě)后，教師提出問(wèn)題并與學(xué)生一起分析，請(qǐng)學(xué)生點(diǎn)評(píng)修改，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生重點(diǎn)注意3個(gè)問(wèn)題：1）如何正確獲取遙桿值？2）用什么指令判斷遙桿的搖動(dòng)方向？3）如何讓小車在松開(kāi)遙桿時(shí)停止？然后學(xué)生繼續(xù)完善程序編寫(xiě)。

2.3 作品創(chuàng)作對(duì)比分析

經(jīng)過(guò)《接蘋(píng)果》編程貓課程與開(kāi)源硬件相結(jié)合教學(xué)活動(dòng)實(shí)踐的課堂中，收集班級(jí)學(xué)生的作品，通過(guò)對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn)使用開(kāi)源硬件課堂之前，學(xué)生在類似的編程課堂上只是為了完成任務(wù)，幾乎完全照搬書(shū)本的設(shè)計(jì)方案和模仿教師課前演示的范例，完成作品效果較差。而本次采用創(chuàng)客教育的新型教學(xué)模式，學(xué)生作品提交的作品都是通過(guò)試錯(cuò)后不斷改進(jìn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，且程序都能夠執(zhí)行，而且還在原設(shè)計(jì)程序的基礎(chǔ)上更改角色屬性和運(yùn)動(dòng)方式，制作創(chuàng)意產(chǎn)品。學(xué)生作品完成率、創(chuàng)新率，均有顯著提升，所以采用創(chuàng)客教育新模式教學(xué)課堂效果顯著。

2.4 交流與訪談

課堂結(jié)束后，筆者與4名聽(tīng)課教師進(jìn)行訪談交流。通過(guò)訪談發(fā)現(xiàn)本次創(chuàng)客教育新模式實(shí)踐活動(dòng)中，課堂氛圍更加活躍，學(xué)生積極性更高。大部分學(xué)生都能夠想出解決方案，而且愿意嘗試更多的方法設(shè)計(jì)自己的作品。學(xué)生還主動(dòng)進(jìn)行創(chuàng)作學(xué)習(xí)和分享，在分享的環(huán)節(jié)都積極分享問(wèn)題的解決方案以及自己的想法。聽(tīng)課老師認(rèn)為本次創(chuàng)客教育教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)得很新穎，教學(xué)步驟完整高效，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)式提高學(xué)生的自主探究能力以及創(chuàng)新創(chuàng)作能力，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情、創(chuàng)作思維，小組討論、協(xié)同合作完成創(chuàng)作還能夠鍛煉他們的合作能力，作品展示與分享對(duì)提高學(xué)生表達(dá)能力和自信心有很大幫助。

綜合作品評(píng)價(jià)、訪談老師的情況表明在本次創(chuàng)客教育新模式中，學(xué)生獲得良好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，對(duì)開(kāi)源硬件熟悉掌握，并且對(duì)編程越來(lái)越感興趣。學(xué)生互相交流分享創(chuàng)作，課堂作品完成效果提升。綜上所述，編程貓與開(kāi)源硬件相結(jié)合的創(chuàng)客教育新模式激發(fā)學(xué)生對(duì)編程的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和合作意識(shí)，教學(xué)效果顯著提升。

3 總結(jié)

基礎(chǔ)教育中開(kāi)源平臺(tái)和創(chuàng)客教育的推廣是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，并且將設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)的理念融合在創(chuàng)客教育中，帶來(lái)創(chuàng)客教育的新方向。筆者對(duì)小學(xué)創(chuàng)客教育教學(xué)模式研究時(shí)間不長(zhǎng)，尚處在探索階段，筆者認(rèn)為小學(xué)階段是學(xué)生思維發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，開(kāi)展編程課程是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的一個(gè)重要途徑。因此，開(kāi)源硬件對(duì)于基礎(chǔ)編程教育的推廣性的研究有著重要意義。

在信息時(shí)代，社會(huì)對(duì)青少年提出了更高的要求，在學(xué)習(xí)傳統(tǒng)知識(shí)的同時(shí)，要緊跟社會(huì)發(fā)展潮流，作為一名信息技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，要不斷地提高自己的信息素養(yǎng)。要求我們每一位信息技術(shù)教育者，尤其是各學(xué)科教師應(yīng)該努力深造，選擇合適的教學(xué)內(nèi)容與方法，不斷優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，為教育事業(yè)發(fā)揮更大的作用。