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中小学如何着手开展国际创客教育
编辑:卓因青少年创客工场   发布时间:2019-07-16

  国际创客教育近几年发展如火如荼,但在基层中小学却出现了两头热中间冷的形势:上面领导专家挺重视,下面学生挺喜欢,但除一部分感兴趣的教师外,大部分教师冷眼旁观,另外还有一部分教师搞不清创客教育到底怎么回事。

  笔者认为,出现这种现象主要有以下三个原因:

      1.教育体制问题。应试教育侧重考试成绩,现行的教育体制造成学生不需要劳动和技术,成绩好就行。

      2.创客教育过度包装问题。普通中小学教师没有高深的理论,随着创客教育这块蛋糕越做越大,很多专家对创客教育进行了深入研究,理论基础逐渐扎实,但各种理论纷纷出现,没有相应的教师培训,让很多理论基础不太扎实的教师感到迷茫,甚至敬而远之。

      3.基层中小学经济条件限制。基层中小学由于经济条件的限制,师资缺乏,条件有限,教师课务繁多,增加教学设备、培训师资、安排课程都非易事,开展创客教育面临着很大的难度。

  但是,全球一体要求我们把目光放远,现在和将来不再是国内人的竞争,作为基层中小学教师,我们同样希望学生能为成为一个健康全面、拥有创新能力的人。那么,在有限的条件下,基层中小学应该如何着手开展创客教育呢?

  建立编程思维

  读书一个很重要的任务是发现规律、认识规律。在今后很长的一段时间里,利用编程控制物体运动将会成为主流,日常生活和工作都离不开编程思维,所以作为创客教育的一条主线,必须要理解编程思维,甚至要学会一点点编程。但计算机语言学习非常困难,为了让普通教师和学生能够掌握编程,创客制作出来的图形化编程环境不需要记住繁多复杂的命令,只要理解编程的思维,把自己的想法用积木式的图形叠放在一起。这种编程模式降低了编程技术的门槛,让普通的信息教师、半路出家的信息教师、科学教师、通用技术教师及其他学科的教师和学生都能够在短时间内迅速掌握编程,控制硬件,做出自己想做的作品。因此,如果教师参与创客教育,至少要掌握一门图形化编程手段。

  目前国际比较流行和通用的图形化编程环境是Scratch(编程界面如图1所示),它是美国麻省理工大学为6岁孩子从小培养编程思维所做出来的编程环境,既然6岁的小孩子都能掌握,所有参与创客教育的教师都应该能掌握,不要认为它太简单而不去掌握。大道至简,甚至其他科目的教师也可以学习一下这种编程思维,理解孩子的世界。对初高中的教师来说,要求要高一点,在掌握Scratch的基础上,最好能再掌握一门高级点的图形化编程软件,如App Inventor或Mixly等,凡是图形化的软件都不会太困难,如果再能掌握一门代码形式的计算机语言就更好了。



  硬件入门

  除了学好计算机语言,我们还需要用计算机语言控制硬件,目前最容易上手的硬件是Arduino及其传感器。Arduino被称为电子积木,使用不是太困难,它不但能够用在学习上,而且能够直接在实际生产工作中使用。Arduino及其传感器价格便宜,而且现在可用图形化编程来控制它,结合起来,用编程控制Arduino硬件就形成一条创客教育的主线。如果掌握了Arduino,就把握住了目前创客教育的主线,它并不需要花多少钱,甚至不需要专门的创客空间,花少量的钱,在机房就可以开展创客教育。

  浙江省长兴县洪桥镇中心小学作为一所农村基层学校,受到经济条件和师资能力的制约,在研究与分析后,我们采用Arduino及积木相结合的方式,展开了基础的创客教育(见图2)。从玩具入手,学生极易接受,再将普通玩具改造成智能玩具,就实现了从玩家到创客的转变。

  机械原理与电路知识,对于小学生来说生涩难懂,但是通过这样的操作,不仅突破了硬件与软件衔接的障碍,而且会充分调动起孩子爱动手敢动脑的天性。通过高效的小组合作,学生可以在3分钟的时间内自由拼搭出复杂的坦克,可以用最普通的塑料积木件及寻线传感器制作出小车循迹。在这样自由自在的舞台上,他们就是最闪亮的星,他们就是蕴藏在小学校园的创客高手。

  但是,目前很多公司为了赚钱,把Arduino改装或包装一下出售,为了不让客户发现秘密,必须要包装好,我们称这样的硬件为不开源的硬件,利用这样的硬件学习尤如隔靴搔痒,浪费钱也浪费时间,本来许多教师理论基础不扎实、动手能力不强,被商家一忽悠,就更加迷茫了。这样鱼龙混杂的市场对基层中小学开展创客教育造成了一定的困扰。

  结构件的延伸

  除图形化编程、Arduino主板和各种传感器外,还有作品结构的问题。对于结构件有以下几种选择:

  1.利用生活中的器材

  利用生活中的器材,类似于科技创新比赛中的作品,这类作品是一种最像创客行为的创客作品,用实际生活中器材改造,做出来的作品千变万化。我们可以用图画、陶泥、布头、冰条棒、木材、铁罐、塑料瓶、铝型材等器材制作出自己的创客作品,这些材料对出身通用技术和科学的教师更加熟悉,对信息技术的教师要求会高一点。缺点是系统性不强,对教师和学生要求比较高,

  2.利用3d打印机或激光切割机等工具做机械结构

  利用3d打印机或激光切割机等工具做机械结构,这种做法比第一种难度还要大,熟悉的技术工人都无法做好机械的整个体系,何况普通的教师和学生,它要求除了平面绘画外和3D建模外,还得熟知很多机械和结构方面的知识,这恰恰是在校教师最缺乏的,所以使用3d打印机和激光切割机对大部分初入门的教师来说还只是一种概念,有兴趣的教师可以先学一下autocad和3D建模简单软件如草图大师和123d等,等稍有基础再买设备,另外如果没有那么多东西经常要打印和切割,网络上有代工生产的,费用比较低,不必购买设备。

  3.用积木做结构件

  用积木做结构件,现行常见的积木有乐高类、螃蟹王国类、扁平洞洞板类(如龙越积木等),这些积木都是学生喜欢的玩具,用在教学中制作出新的作品,可以作为机械结构,甚至可以做出机器人,非常吸引学生的注意力。

  另外可以把前两种方式结合到这种方式中,龙越机器人是一种洞洞板结构,可以把生活生产中的材料、3d打印机制作出来的零件用螺丝安装到积木上,作为目前创客教育初级阶段的机械结构的器材非常合适。它的缺点在于如果使用的人多了,会出现视觉疲劳,特别是参加比赛会让评委产生千篇一律的感觉,但它作为教学和作品原型吸引学生进入创客之门非常合适,因为它对师生要求比较低,而且价格便宜。

  抓住主线,适当扩展

  掌握了图形化编程、微控制Arduino板、传感器和机械结构以后,创客教育的主体就出来了,它是创客教育的主干,一棵大树除了主干外,还得有枝枝叶叶,才能形成丰富完善的创客教育体系。我们必须先要掌握主线,这样才不会让开展创客教育的教师感到迷茫,创客作品是千变万化的,但教育必须要有系统性,先有规矩,才能成方圆。在这条主线中,我们要学会编程,学会动手操作,学会机械,在动手动脑的过程中产生创意。

  因此在创客教育初期,笔者认为能够掌握编程控制硬件,做出创客作品已经走出了第一步,随着入门后能力的提高,可逐渐提升到艺术和工程上来,跨学科融合教育的模式已经出现并在不断发展。在基层中小学教师中,信息技术教师是最年青、最有活力、技术能力最好的一个群体,有能力并且应该走在创客教育的最前列。

  设立课程

  抓住主线,根据自己的特长来安排学校课程,如果能征得校领导的支持,渗透到常规教学中是最好的,如果不行,可以安排兴趣小组活动。学校有条件建设创客空间当然好,没有条件在机房中开展活动也并不影响教学效果。在完成教学任务的同时,给学生多一些感兴趣的动手动脑的活动,创客任务和作品开阔了学生的眼界,增长了见识,创客的器材让学生对日常生活中的高科技产品不再陌生。

  课程的建立是为学生服务的,在课程设立之初,洪桥镇中心小学利用浙江省中小学信息技术学科学习平台,对于4-6年级学生的兴趣与爱好做了科学的调查与分析。

  我们通过综合分析学生的兴趣爱好、对创客的了解程度、综合想象力及年龄特点,初步找出爱好创客和有创造力和想象力的学生,进入社团的创客班级试听学习,在几次试听课结束后,会让真正有兴趣的孩子留下来,再根据学情来设立课程,才最为合理有效。通过数据分析,针对我校的实际情况,在3-4年级,我们开设了Scratch趣味编程,5年级为简单的硬件入门,6年级会根据学生的年龄特点与自身优势,给予更宽松的环境,让学生自由创作,创意改变生活。

  唯一要注意的是学校领导要重视,基层中小学教师开展创客教育付出很多,如果还要教师自己出钱买器材,参与的教师将会更少。虽然国际创客教育可以不需要投入很多的钱,但必须要细水长流,持续少量投入购买作品所需器材,一次性买齐是不可取的,是一种浪费的行为,因为在学习和创作的过程中要用到不同的器材才能做出千变万化、与众不同的作品。因此,学校领导的支持非常重要。


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