祝智庭：创客教育实践的方法

创客教育的实践始于一些卓越教师的自发探索。在国外，这种实践多是放在STEM融合课程范畴下进行的。STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）的简称，后来在一些实践中还加入艺术（Arts）而进一步扩展成为STEAM。

与传统分科课程不同，STEM融合课程理念主张将不同领域的知识、技能整合成为一个整体的学习体验过程，强调学生在“杂乱无章”的学习情境中提升设计能力、合作能力、问题解决能力和实践创新能力。

美国佛罗里达州柯里尔郡公立学校STEM资源、教育技术与媒体服务部的教师特雷西• 科勒（T.Kohler）引导和组织的2014年度全郡公立学校创客挑战赛就是很典型的一个例子。这是一场由来自公立学校的120位4年级学生参加的创客挑战赛并大获成功。科勒将开源硬件LittleBits引入该郡。首先，她将全郡公立学校的实践课教师召集在一起，让教师组成协作学习小组，用一天的时间熟悉了LittleBits电路构建的方法。之后，她让这些教师回到自己的学校，用同样的协作学习策略指导4年级的学生熟悉LittleBits的基本操作方法。经过数周的常规学习，学生已能完全掌握LittleBits指导手册上的电路搭建。教师开始允许学生自由组成小组，围绕一个主题自行发挥想象去创造，不同小组创作出各具特色的作品。通过班级和年级两次投票，每个学校都选出了该校的代表组，最终30个代表不同学校的小组齐聚一堂。科勒给出了终极考题，小组们被要求在3个小时内，在各自不同的创客空间内利用提供的LittleBits套件和扩展模块，围绕给定主题通过协作完成创作，而他们的教师只能在一旁观看。最后，评委通过对小组项目完成过程中合作情况以及作品的打分，来评选最终获胜的小组。

这样的实践案例还有很多，通过实践案例我们总结出，新手教师开展创客教育实践的四步走方略，即“创设一个环境，使用一些工具，开设一门课程，运用一些方法”。

创客空间指的是志同道合的人在空间里聚会、活动和合作，可看作是开放交流的实验室、工作室、机械加工室。“原始”的创客活动是以个体为主的小团体所开展的小规模创作活动，地点多为自家车库或自建小型工作室等。它以兴趣为驱动，目的是制作能够使生活、工作、娱乐活动更惬意的小装置。随着互联网和信息技术的不断发展，创客们的创客活动逐渐从个体或小群体自组织的行为转变为大群体经缜密组织开展的系统化产品创作过程。“创客大牛”米奇• 奥特曼（M.Altman）曾提到过有关创客空间的一组数据，2007 年全球仅有40个创客空间，大部分在德国，如今这一数字已增长到1300个，遍布世界各地。据“hackerspaces.org”统计，截止2015年11月14日，全世界已有1984个知名的创客空间。全球第一家真正意义上的创客空间是来自德国的Chaos Computer Club。此外，美国的TechShop、Noisebridge、Artisan Asylum，我国深圳的“柴火”和上海的“新车间”等也是当今较为知名的创客空间。教育领域也有很多创客空间，如温州高级中学DF创客空间、温州市实验中学创客空间、深圳市第二高级中学创客空间等。意图开展创客教育实践的教师可以借鉴这些创客空间的经验，从改造学校已有的科学实验室、计算机实验室、艺术室、通用技术实验室等着手来打造教育创客空间。除了实体空间以外，我们还可以借鉴“线上到线下”（Online To Offline，O2O）的理念打造线上线下融合的创客空间2.0，以构建按需学习的高效智慧学习环境。与以往混合学习中的线上线下互为补充不同，创客教育中的O2O空间是以线下动手实践为主的，线上空间起辅助功能。线上空间可以为学习者和教师提供学习规划、任务设置等服务，向教师反馈学习项目的运行状态，并支持学习者和教师进行异步的沟通与协作。如图2所示，学习者是主体，使用线上空间和线下空间来开展项目任务、沟通协作、动手实践，最终完成作品，收获专业技能等多方面能力的提升。教师更像是一名“教练”，负责管理线上空间和线下空间、学习者的项目学习进度、及时与学习者进行沟通等，并利用线上空间相对客观地评价学习者，利用线下空间相对主观地评价学习者，以形成完整的学习者学习评估报告。

|| 创客空间2.0功能模型

教师需要在环境里为学习者提供一些制造工具，如果已有通用技术课程实验室，那么通用技术实验室中的一些工具，如手工工具中的螺丝批、扳手、锉、锤、锯、钳，小型电器化工具中的电钻、角磨机、切割机、锯床、锣床、钻床、铣床等都可以被“征用”过来。由于使用对象多为青少年或成人初学者，在采购和装备这类工具的时候要着重注意采购安全型的工具。开源硬件是创客的“军火库”，同样也是撬动创客教育实践的杠杆。开源硬件是指用与自由软件和开源软件相同的方式设计的计算机和电子硬件。开源软件对大家来讲已是耳熟能详了，我们常用的手机Android操作系统、计算机Linux操作系统、PC端的Firefox浏览器都是典型的开源软件，它最大的特征就是免费，任何人在不声称自己拥有版权的前提下都能自由修改软件的代码。开源硬件也是如此，虽然其正式名称借鉴了开源软件，但开源硬件的发展却早于开源软件。其早在20世纪60年代大规模集成电路技术发展火热的时代就有了，那时的爱好者喜欢“捣鼓”DIY电台，这是那个时代最主要的远距离沟通交流工具。创客教育用到的开源硬件包含“开源硬件开发平台”和“积木式开源硬件”两种类型。开源硬件开发平台是一块嵌入式芯片开发板，用于设计、开发和调试设备。

美国《Make》杂志2014 年统计过的开源硬件开发平台就有50 余种，创客教育实践教师可以从平台功能、价格、开发难度、扩展硬件支持、用户群容量与服务支持、项目案例容量等角度评价、选择合适的平台。在更高级的或偏重多媒体功能开发的项目中，则可选择BeagleBoard、树莓派或性能更高的pcDuino、红枣派（香蕉派）。其中，pcDuino性能最高，兼容性更好，但价格偏高，体积、功耗更大；红枣派弥补了pcDuino 的价格劣势，但开发案例较少，适合“高手教师”；BeagleBoard 性能强，功耗更低；树莓派平台使用量较大，开发案例多；而Intel Edison 由于性能体积比的优势，更适于对所开发设备的体积有较高要求的学习项目，如可穿戴设备的开发。

如果说开源硬件开发平台是创客教育常规的“战术武器”，积木式开源硬件则是创客教育的“秘密武器”。常见的开源硬件积木有Littlebits 和Metas 等，二者的共同特征都是入门的门槛低，即使是学前教育阶段的儿童都能学习使用。相对于Littlebits，Metas 在国内的实践范例更多。

与传统手工加工工具的打磨剪裁不同，3D 打印是新兴的“增材”制造技术，其特点是可以打造出结构复杂的制品，不浪费材料，同时又能省去开凿磨具所要花费的巨额经费和大量时间。3D 打印技术一开始主要应用于制造业的原型产品开发阶段，随着技术的发展，3D 打印机的价格逐步降低，已经能让绝大部分普通用户接受。对于创客教育实践者来讲，将3D 打印技术与手工加工工具配合使用可以完成很多有趣的创客教育实践。目前主要的3D 打印技术包括熔融沉积快速成型（Fused Deposition Modeling，FDM），光固化成型（Stereolithigraphy Apparatus，SLA），三维粉末粘接（Three Dimensional Printing andGluing，3DP）等。采购3D 打印机的时候，可以从价格、打印技术需求、打印精度、打印速度等指标衡量和选择。如今市场上最常见的3D 打印机主要是采用FDM 技术的产品，其打印材料主要为PLA（聚乳酸/Polylactic Acid）。PLA 是一种使用从玉米、木薯中提取的淀粉，从甘蔗和甜菜提取的糖及从秸秆等中提取的纤维素，经过发酵、脱水等过程制造出的绿色塑料。PLA 打印素材的成本已经很低，大约每卷（1kg）的PLA 已经能做到100 元以内的售价。

开展创客教育实践，教师需要为学生提供完整的学习历程，一开始可以以课外兴趣小组的形式起步，但这种活动最终受惠的仅是少部分原本喜欢动手的学生，实现创客教育调动大众参与的目标还需要运用常规课程教学的手段。这时，实践教师可从已有经验出发，基于课外兴趣小组的先期实践，结合所在学校的特色，在专家的帮助下，尝试设计和开发创客校本课程。例如，高中教师可从通用技术课程选修模块“简易机器人制作”“电子控制技术”或从信息技术课程选修模块“人工智能初步”等角度入手打造适合学校特色的创客课程。

与传统知识导向的课程不同，创客课程应该更加注重技能的培养，教师要设计一系列不同难度的学习项目，让学习者通过协作完成具有挑战性的学习项目，习得潜藏于项目当中的科学、技术、工程、艺术及数学知识。创客课程与知识传授课程的区别如表1 所示。

创客课程由一系列难度深浅不同的创客学习项目构成，引导学生完成这些项目需要教师发挥“教学设计师”的角色作用，设计组织一系列高参与度的学习活动。与传统知识讲授学习活动不同，创客课程实践中的特色学习活动主要包括四种。

在新的时代背景下，创新教育吸收、融合了信息技术、制造技术的最新成果，伴随互联网的大发展，装载了体验教育、项目学习法、创新教育、DIY 等新的理念与方法，搭上创客教育这艘破冰船，驶向教育改革这片茫茫的大海。这片海上既可能有充满希望的全新大陆待我们去发现，也可能有不为人知的冰山阻碍我们的前行。教育人欲在惊涛骇浪中驾着这艘大船驶向希望的彼岸，唯有竭尽全力，以弘扬全社会众创文化精神为己任，扎根实践，遵循科学的实践方法，勇于探索，才能实现。笔者相信，在掌握创客教育的实践方法后，围绕创客教育中的环境、工具、课程、活动等领域开展精致的研究与科学的实践，创客教育这艘破冰船就一定能冲破重重险阻驶向希望的彼岸。

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