名校观察:温州中学创客课程群

如果说创客空间是创客教育的“外壳”,那么,创客课程就是创客教育的重要“内件”。

创客教育要想真正在中小学“落地生根”,仅仅有“外壳”是不够的,还须有“内件”的驱动。

创客课程建设是中小学实施创客教育过程不容忽视的一项工作,那么,学生究竟需要什么样的创客课程?学校如何设计和开发适合学生的创客课程?让我们一起走进国内较早参与创客教育的学校之一温州中学,用心体会他们的创客课程。

给创客课程以生长的力量

早于2008年,在温州中学的创客教育尚处于萌芽阶段之时,我们就认识到,创客教育的实施需要以课程为支撑。

2013年温州中学创建了国内首批中小学创客空间之后,我们整合了学校原有的一些STEAM(科学、技术、工程、艺术和数学)课程,先后开发了一系列以学生为中心、注重跨学科和基于真实问题的创客类校本选修课程,目前已经形成一个相对完整的创客课程群(详见图1)。

创客课程群

温州中学创客课程群,是一种扁平化、网状的课程体系设计。各门创客课程的学习虽然没有规定其前后关系,但其难度通过不同星级予以区别,其中一星最易、三星最难。

在高一第一学期,基本上以开设一星难度的课程为主。这种内容丰富、重点突出、难度有别、有机结合的课程设计,有利于培养学生的跨学科素养和实践动手能力。

图1:温州中学创客教育课程群

课程开发

1.分析创客资源

分析我校的教师资源和创客空间资源,这是创客课程开发的基础。因为我们不可能开设一门不具备教学条件的课程。不同学科的教师,在知识和技能上可以形成互补,也为开发具备“跨学科”特征的课程打下基础。

创客空间是供学生“造物”、交流的场所,是一个具有加工车间、工作室功能的开放实验室。温州中学的创客空间建于2013年,场地并不大,选择了最简设计。

在这个最简设计的创客空间方案中,3D打印机、小型车床、焊台等是“造物”的标配工具;Arduino作为创客神器,是创客课程的主要实施平台,配制的相关套件数量可供大班教学;Raspberry Pi、Banana Pi、pcDuino等多种硬件平台,用于学生项目研究、实际开发创造或教师演示;小型激光雕刻机、3D打印机等加工工具,方便学生加工各种结构件;

各类成品、电子类书籍、设计创造类书籍给学生提供良好的自学支撑。这些资源为学生的创客教育提供了有力保障,也是我们开发创客课程的基础。

2.课程定位

明确学生对一门课程有什么样的需求、一门课程要求学生达到什么样的课程目标。本着“分解”的思路,在国内知名创客教育专家吴俊杰、梁志成等老师的支持下,我们尝试将创客课程分解为八大核心元素,分别为电子、程序、材料、结构、科学探究、数学建模、媒体传播和文案写作,形成了“基础教育创客课程框架”(如图2)。这个框架为我们给创客课程设置具体的定位提供了有力的支撑。

图2 基础教育创客课程框架

​具体而言,这八大核心元素的每个元素又都可以细分为四个层次,从低阶到高阶,依次用类似课程标准的语言描述出来。

如“数学建模”的四个层次分别为:

①.能够使用分类、排序、统计的方法,描述事物的数学规律。

②.能够通过分析,建立正相关、负相关的关系,并且去应用这种关系。

③.能够对呈曲线规律的数据进行拟合,找到表达式,并且尝试讲曲线直化。

④.能够用计算机建立一些简单的非线性模型,并且了解反馈,相图等初步的非线性科学知识。

这八个核心元素的四个层次组合是灵活的,对于某一门创客课程而言,可以在任意一个层次选择自己的定位,而不是同时处于某一个层次。如《互动媒体技术》课程,如果基于S4A软件开发的话,其核心元素的层次如表1所示。但是,如果《互动媒体技术》课程采用Processing或者Python为编程语言,其难度明显会增加,则在程序设计方面要提高到第四层次——“会使用代码语言,并且知道代码语言在软件和硬件控制当中的作用。

”数学建模也要提高到第四层次——“能够用计算机建立一些简单的非线性模型,并且了解反馈、相图等初步的非线性科学知识。”而课程核心元素所处层次的划分,要视课程教师的能力和学生的具体情况而定。

表1 《互动媒体技术》(S4A版)课程核心元素的层次定位

​当然,“基础教育创客课程框架”不仅仅能指导教师开发创客课程,同时可以帮助教师对学生的作品做出相应的评价。学生的最终学习作品的核心元素所处的层次,不能低于课程原来定位的层次,课程的定位是最低要求。

“珠——线”模型和“聚类化”策略

创客教育强调学生在“杂乱无章”的情境中学习和解决问题,要求学生将学习到的各学科知识转变成探究世界相互联系的不同侧面。一个典型的创客项目就是知识融合的结果。但是,一个创客项目往往不足以形成一个1学分18课时的课程,需要多个进行叠加。那么,如何让这些看似独立的小项目有序、有计划地呈现,就是开发创客课程的最大难题。

学者Welty在工程领域提出了“珠——线”模型,即将一个个彼此独立的工程问题视为一个珠子,用数学、科学和技术三条线索串联起来,这样既能保证工程项目的独立性和完整性,又能保证线索的连贯性。

南京师范大学钟柏昌教授在机器人教育方面提出“聚类化”思路,认为“人类学习具有‘聚类’的特点,不管是新知识的获取还是原有知识的同化,都习惯以类为依据进行加工、存储和提取。”这一观点同样适用于创客课程的开发,以某种“聚类”方式将相关学习内容连成组块,在局部上“聚类”知识内容,在宏观上形成课程内容的集合,逐步呈现给学习者,从而达到较好的教学效果。

按照“珠——线”模型和“聚类化”思路,我们开发的创客课程大部分采用项目学习法,将课程内容“分解”成具体项目进行教与学,把知识讲解和实际实践有机地“融合”在一起,给学生充足时间在实践中解决实际问题。

例如,《Arduino创意机器人》课程分为三个单元,从LED、风扇、小车三个方面进行项目聚类(见表2)。

表2 《Arduino创意机器人》课程安排

​内容来源:福建教育专访(谢作如,浙江省温州中学创客教育工作室负责人、 高级教师)

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