以創(chuàng)新發(fā)明為導(dǎo)向的創(chuàng)客教育特色發(fā)展模式探索

程慧 王康 艾歡

摘 要 近年來，在國家針對創(chuàng)客、教育信息化和人工智能等領(lǐng)域的積極政策環(huán)境下，創(chuàng)客教育得到蓬勃發(fā)展，讓參與者享受到了“創(chuàng)意落地”的愉悅，給教育帶來了巨大的思想沖擊。人們對創(chuàng)客教育的討論也越來越多：創(chuàng)客教育的本質(zhì)是什么？它將把教育帶向何方？以創(chuàng)新發(fā)明為導(dǎo)向的創(chuàng)客教育特色發(fā)展模式如何構(gòu)建？包括哪些內(nèi)容？如何實(shí)施？本文從創(chuàng)新發(fā)明活動概況、創(chuàng)客教育對創(chuàng)新發(fā)明活動的影響、以創(chuàng)新發(fā)明為導(dǎo)向的創(chuàng)客教育特色發(fā)展策略等方面進(jìn)行了闡述，為學(xué)校創(chuàng)客課程選擇、創(chuàng)客空間建設(shè)和創(chuàng)客師資培養(yǎng)提供了一種特色發(fā)展思路。

關(guān)鍵詞 中小學(xué) 創(chuàng)新發(fā)明 創(chuàng)客教育 特色發(fā)展

中圖分類號：G434文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

近年來，在國家針對創(chuàng)客、教育信息化和人工智能等領(lǐng)域的積極政策環(huán)境下，創(chuàng)客教育風(fēng)靡大江南北，在全國范圍內(nèi)造成了很大的影響，其所倡導(dǎo)的“創(chuàng)新·實(shí)踐·分享”的理念，以基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)形式，充分整合智能硬件、結(jié)構(gòu)制作以及軟件編程等資源，在實(shí)踐體驗(yàn)和探索創(chuàng)造中培養(yǎng)學(xué)生的造物能力、創(chuàng)新能力，讓參與者享受到了“創(chuàng)意落地”的愉悅，給教育帶來了巨大的思想沖擊。人們對創(chuàng)客教育的討論也越來越多：創(chuàng)客教育的本質(zhì)是什么？它將把教育帶向何方？創(chuàng)客教育給教育系統(tǒng)帶來的本質(zhì)變化是技術(shù)的進(jìn)步，為老師和學(xué)生的“創(chuàng)造”提供了新的技術(shù)手段，提高了老師和學(xué)生的造物能力，使創(chuàng)客教育向技術(shù)支持的各個(gè)領(lǐng)域深入發(fā)展成為可能，進(jìn)而形成各種因人而異、因校而異的豐富多彩的創(chuàng)客教育特色化發(fā)展模式。中小學(xué)創(chuàng)新發(fā)明活動必將是創(chuàng)客教育特色發(fā)展的方向之一。以創(chuàng)新發(fā)明為導(dǎo)向的創(chuàng)客教育特色發(fā)展模式如何構(gòu)建？包括哪些內(nèi)容？如何實(shí)施？

1武漢市中小學(xué)創(chuàng)新發(fā)明活動發(fā)展現(xiàn)狀

中小學(xué)創(chuàng)新發(fā)明活動，是指中小學(xué)開展的以創(chuàng)造學(xué)的基本原理為指導(dǎo)，以學(xué)生創(chuàng)新發(fā)明項(xiàng)目為載體，以各種造物技術(shù)為輔助，以項(xiàng)目式和跨學(xué)科研究性學(xué)習(xí)為手段，以促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新實(shí)踐能力同步提高為目標(biāo)的綜合實(shí)踐活動。

武漢市中小學(xué)創(chuàng)新發(fā)明活動作為創(chuàng)新教育的一部分，始于20世紀(jì)70年代末期，至今已有40年。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著素質(zhì)教育的全面推進(jìn)以及國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，一些學(xué)校將創(chuàng)新發(fā)明活動與新課程改革緊密結(jié)合起來，以選修課程、社團(tuán)活動、興趣小組或?qū)嵺`活動等形式進(jìn)行實(shí)施，并在青少年科技創(chuàng)新大賽、宋慶齡少年兒童發(fā)明獎評選、國際發(fā)明展等活動中，取得了突出成績。

中小學(xué)創(chuàng)新發(fā)明活動雖然受到各級政府和教育部門的重視，但是在學(xué)校實(shí)施過程中仍然存在一些問題：一是缺乏可持續(xù)推進(jìn)的制度;二是缺乏能勝任創(chuàng)新發(fā)明活動的師資;三是缺乏實(shí)用的中小學(xué)創(chuàng)新發(fā)明的課程;四是制作設(shè)施等軟硬件技術(shù)條件不足。以上問題的存在，嚴(yán)重影響了中小學(xué)創(chuàng)新發(fā)明活動的可持續(xù)發(fā)展。

2創(chuàng)客教育與創(chuàng)新發(fā)明活動的關(guān)系

創(chuàng)客運(yùn)動，是數(shù)字化造物工具迅速發(fā)展的結(jié)果，創(chuàng)客運(yùn)動和教育的結(jié)合產(chǎn)生了創(chuàng)客教育。創(chuàng)客教育以其技術(shù)性、實(shí)踐性、體驗(yàn)性和跨學(xué)科等特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新人才培養(yǎng)這一夙愿。隨著開源軟硬件、3D打印機(jī)、激光雕刻機(jī)、數(shù)控機(jī)床等數(shù)字化工具設(shè)備的普及，造物變得越來越便捷，之前成為創(chuàng)新發(fā)明制約因素的造物環(huán)節(jié)，在創(chuàng)客教育時(shí)代已經(jīng)迎刃而解。與創(chuàng)新發(fā)明活動首先教給學(xué)生創(chuàng)新發(fā)明技法相比，創(chuàng)客教育更強(qiáng)調(diào)讓孩子們通過實(shí)踐的體驗(yàn)、技術(shù)的學(xué)習(xí)、在做的過程中獲得造物的基本技能，鼓勵學(xué)生綜合運(yùn)用跨學(xué)科的知識，以項(xiàng)目問題為著眼點(diǎn)，在解決實(shí)際問題的過程中，學(xué)會分析問題，解決問題，提高造物技能和解決問題的能力。創(chuàng)客教育的這種理念和模式，為創(chuàng)新發(fā)明活動提供了重要的參考，這將從根本上改變中小學(xué)創(chuàng)新發(fā)明活動以方法為切入點(diǎn)的傳統(tǒng)教學(xué)模式。事實(shí)證明，創(chuàng)客教育的蓬勃發(fā)展，有效促進(jìn)了創(chuàng)新發(fā)明活動的快速升級。以武漢市中小學(xué)生近3年參加宋慶齡發(fā)明獎活動的項(xiàng)目數(shù)為例，2016年25項(xiàng)，2017年35項(xiàng)，2018年60項(xiàng)，呈逐年上升趨勢，這在某種程度上得益于武漢市自2015年開始大力推進(jìn)的創(chuàng)客教育工作。

創(chuàng)客教育因其先進(jìn)造物技術(shù)正迅速被創(chuàng)新發(fā)明活動接納并融合。在以往的學(xué)生制作活動中，更多的依賴科技活動室和勞技制作室等場所，但創(chuàng)客教育蓬勃發(fā)展以后，科技活動室和勞技制作是將和創(chuàng)客空間進(jìn)行合理的整合，科技制作工具、勞技制作工具、微機(jī)室將是創(chuàng)客空間的一部分，在此基礎(chǔ)上，將增加更多的數(shù)字化工具，如激光雕刻機(jī)、3D打印機(jī)、開源硬件等，從而使創(chuàng)客空間成為科技和勞技制作室的更高層次的體現(xiàn)形式;隨著教師對數(shù)字化制造技術(shù)的掌握，更多智能化的技術(shù)內(nèi)容被增加到教學(xué)之中，教師對創(chuàng)新發(fā)明活動的輔導(dǎo)能力得到有效提升;在創(chuàng)客教育蓬勃發(fā)展的背景下，創(chuàng)客空間和造物工具日益普及，學(xué)校創(chuàng)客課程也日益豐富，學(xué)生造物的技能得到迅速提升，學(xué)生把創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)將更加便捷，校園創(chuàng)客作品將呈井噴式增長趨勢。

創(chuàng)客教育成就了創(chuàng)新發(fā)明活動，創(chuàng)新發(fā)明活動也成為了創(chuàng)客教育發(fā)展的一種趨勢?；蛘哒f，創(chuàng)新發(fā)明是創(chuàng)客教育的一種特色發(fā)展形態(tài)。

3以創(chuàng)新發(fā)明為導(dǎo)向的創(chuàng)客教育特色發(fā)展策略

學(xué)校要建立以創(chuàng)新發(fā)明為導(dǎo)向的創(chuàng)客教育特色發(fā)展模式，就必須對創(chuàng)客教育和創(chuàng)新發(fā)明的主要構(gòu)成要素進(jìn)行科學(xué)的整合，重新構(gòu)建校園創(chuàng)新教育體系，在創(chuàng)客課程設(shè)計(jì)、創(chuàng)客空間建設(shè)、組織保障體系等方面進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3.1開發(fā)以創(chuàng)新發(fā)明為導(dǎo)向的創(chuàng)客教育項(xiàng)目式階梯課程

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)理念是創(chuàng)客教育的核心理念，強(qiáng)調(diào)讓孩子們通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，以項(xiàng)目問題為著眼點(diǎn)，運(yùn)用跨學(xué)科的知識，玩中學(xué)，學(xué)中做，做中研，研中創(chuàng)，并通過三個(gè)層次的課程進(jìn)行實(shí)施：

第一層次是基礎(chǔ)技能類課程——學(xué)會基礎(chǔ)創(chuàng)新技能?；A(chǔ)技能類課程一般以項(xiàng)目為載體，更趨向于技術(shù)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在參與項(xiàng)目實(shí)踐的過程中學(xué)習(xí)造物技術(shù)。一是結(jié)構(gòu)制作類課程，以結(jié)構(gòu)制作工具為主，在創(chuàng)客制作中主要服務(wù)于產(chǎn)品的外觀及機(jī)械結(jié)構(gòu)的制作，它是創(chuàng)客作品的骨骼和皮肉。如常規(guī)工具課程、3D打印課程、激光切割和工程圖設(shè)計(jì)課程、數(shù)控機(jī)床和微型機(jī)床等機(jī)械加工課程、機(jī)器人拼裝課程等。二是智能電子類課程，以開源軟硬件作為智能電子類工具的主要代表，在創(chuàng)客教育中扮演著重要的角色。常用的開源硬件有Arduino、Micro：bit、樹莓派、WU-Link、掌控板等，常用編程軟件有Arduino IDE、Mixly、Scratch、Linkboy、MakeCode、Ardublock、Python、Mind+等。三是創(chuàng)新技法類課程，創(chuàng)新技法是創(chuàng)新發(fā)明的主干技術(shù)。技法有很多種，分類方法各家不一，常用的大致可以分為以下幾類：列舉型創(chuàng)新技法，組分型創(chuàng)新技法，設(shè)問型創(chuàng)新技法，激勵型創(chuàng)新技法等。學(xué)生完成基礎(chǔ)課程規(guī)定的任務(wù)后，將掌握“基礎(chǔ)創(chuàng)新技能”。

第二層次是創(chuàng)客競技類課程——培養(yǎng)模仿創(chuàng)新技能。校園創(chuàng)客競技類課程由一些校園競技活動組成（如：創(chuàng)客大比拼、創(chuàng)客馬拉松活動等），是參與度很高的一種競技型項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動。教師通過設(shè)計(jì)特定的主題（如：智慧校園、智慧生活、智能家居等），讓學(xué)生利用指定的器材，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)。這種類型的競技活動，將學(xué)生置身于緊張的任務(wù)場景中，通過主題的指引，技術(shù)的支持，案例的示范，幫助學(xué)生進(jìn)行模仿創(chuàng)新。競技活動包括了從問題分析到創(chuàng)意設(shè)計(jì)，從模型制作到路演展示，完整模仿創(chuàng)新發(fā)明的項(xiàng)目實(shí)施過程，讓學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施的過程中，掌握“模仿創(chuàng)新技能”。

第三層次是創(chuàng)新實(shí)踐類課程——形成自主創(chuàng)新技能。創(chuàng)新實(shí)踐類課程，是指創(chuàng)客活動興趣小組的成員主動關(guān)注實(shí)際生活中的問題（如師生日常生活的不便之處、社會特殊群體的特殊需求等），發(fā)現(xiàn)生活中的創(chuàng)新機(jī)會，充分運(yùn)用創(chuàng)客造物技術(shù)，為學(xué)校教學(xué)工作、校園管理、師生生活便利和特殊群體提供力所能及的創(chuàng)新服務(wù)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)課程。校園創(chuàng)客實(shí)踐活動立足學(xué)校創(chuàng)客空間，延伸到社會其他領(lǐng)域，運(yùn)用所學(xué)的創(chuàng)新方法和所掌握的造物技能，從問題調(diào)研到明確選題，從確定創(chuàng)新方案到模型制作，從試用迭代到推出成品，全面自主實(shí)踐創(chuàng)新發(fā)明流程，掌握“自主創(chuàng)新技能”。

以上三個(gè)層次的課程有遞進(jìn)性，但并不是孤立的，它們之間有著密切的聯(lián)系。各部分課程內(nèi)容也有一定的彈性，并非缺一不可，在實(shí)踐過程中，都可以找到替代途徑。區(qū)別在于，基礎(chǔ)技能類課程的落實(shí)將更好促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐技能的提升。

3.2促進(jìn)以創(chuàng)新發(fā)明為導(dǎo)向的校園創(chuàng)客空間建設(shè)

學(xué)校創(chuàng)客空間的建設(shè)既要考慮創(chuàng)客造物技術(shù)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐體驗(yàn)，也要考慮創(chuàng)新發(fā)明活動的實(shí)際需求。為方便學(xué)校進(jìn)行更實(shí)用和有效地創(chuàng)客空間建設(shè)，在此提出了以下建議：一是創(chuàng)客空間建設(shè)要遵循生本性、實(shí)用性、系統(tǒng)性、開放性和安全性等原則，即空間的建設(shè)要在開放性和安全性的基礎(chǔ)上，堅(jiān)持創(chuàng)客空間為創(chuàng)客課程服務(wù)，創(chuàng)客課程為創(chuàng)新發(fā)明活動服務(wù)的理念，堅(jiān)持圍繞創(chuàng)新發(fā)明活動需求選課程，圍繞課程選器材和設(shè)備的思路，兼顧創(chuàng)新教育與學(xué)?？傮w教育的關(guān)系，把創(chuàng)新文化與學(xué)校育人理念體系進(jìn)行有機(jī)融合;二是校園創(chuàng)客空間的功能區(qū)設(shè)計(jì)要考慮創(chuàng)新發(fā)明活動的造物需求，依據(jù)實(shí)際需求來進(jìn)行設(shè)計(jì)，大致可以分為：制作實(shí)踐區(qū)、交流分享區(qū)、多媒體教學(xué)區(qū)、器材存放區(qū)、展示體驗(yàn)區(qū)和圖書閱覽區(qū)等，但在實(shí)施過程中，功能區(qū)的設(shè)置也可因地制宜，按需配置，科學(xué)整合;三是設(shè)備配置應(yīng)以創(chuàng)新發(fā)明的需求為出發(fā)點(diǎn)，一般以制作工具為主，如3D打印、激光雕刻機(jī)及電工、木工、鉗工等結(jié)構(gòu)制作類設(shè)備和器材、Arduino等智能電子類硬件和耗材、多媒體教學(xué)設(shè)備、電腦及打印機(jī)等辦公設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、圖書及用于展示的小區(qū)域等。

3.3落實(shí)以創(chuàng)新發(fā)明為導(dǎo)向的創(chuàng)客教育組織保障體系

學(xué)校應(yīng)建立保障創(chuàng)客教育常態(tài)運(yùn)行的組織障體系，一是要成立學(xué)校創(chuàng)客教育工作小組，以學(xué)校主要領(lǐng)導(dǎo)為組長，成員由相關(guān)部門負(fù)責(zé)人和創(chuàng)客教師組成。創(chuàng)客教育小組活動計(jì)劃應(yīng)納入學(xué)?？傆?jì)劃，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)納入學(xué)校課程計(jì)劃，在學(xué)校層面進(jìn)行總體規(guī)劃和安排;二是要在普及教育或推廣宣傳的基礎(chǔ)上，成立學(xué)校創(chuàng)客活動社團(tuán)，建立社團(tuán)活動章程，在學(xué)校層面保障學(xué)生活動的空間和時(shí)間。三是要為創(chuàng)客空間建設(shè)、課程開發(fā)、器材和耗材配置和創(chuàng)客教育活動等方面予以經(jīng)費(fèi)保障。

百舸爭流千帆競，萬木逢春百花開。在當(dāng)前“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的時(shí)代背景下，創(chuàng)客教育的蓬勃發(fā)展正為創(chuàng)新教育注入強(qiáng)勁的動力。學(xué)校應(yīng)把握好這樣的良好契機(jī)，緊跟時(shí)代步伐，結(jié)合學(xué)校特色發(fā)展需求，建設(shè)創(chuàng)客空間，開設(shè)創(chuàng)新教育課程，推進(jìn)創(chuàng)客教育與創(chuàng)新發(fā)明活動融合發(fā)展，為培養(yǎng)創(chuàng)新人才和建設(shè)創(chuàng)新型國家作出自己的貢獻(xiàn)。