中小学创客教育课程体系设计

第37卷 第6期 福 建 电 脑 Vol. 37 No.6
2021年6月
Journal of Fujian Computer
Jun. 2021
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郑影彤，女，1998年生，主要研究领域为创客教育。

E-mail:***********************。

陈跃欣，男，1998年生，主要研究领域为自动化控制。

E-mail:****************。

王良彬，男，1998年生，主要研究领域为软件开发。

E-mail:*****************。

莫伟健(通信作者)，男，1989年生，主要研究领域为智能制造、创客教育。

*****************。

中小学创客教育课程体系设计
郑影彤1 陈跃欣2 王良彬2 莫伟健2
1
(广州新华学院经济与贸易学院 广东 东莞 523142)
2
(广州新华学院信息科学学院 广东 东莞 523142)
摘 要 本文对目前中小学创客教育的发展现状进行研究。

通过分析创客教育存在的优势、问题和困难，提出中小学创客课程体系的设计。

关键词 创客教育；中小学教育；教学体系设计
中图法分类号 G40-012 DOI:10.16707/ki.fjpc.2021.06.026
The Design of Maker Education Curriculum System in Primary and Secondary
Schools
ZHENG Yingtong 1, CHEN Yuexin 2, W ANG Liangbin 2, MO Weijian 2
1
(School of Economics and trade, Guangzhou Xinhua College, Dongguan, China, 523142) 2
(School of Information Science, Guangzhou Xinhua College, Dongguan, China, 523142)
Abstract This paper studies the current development of maker education in primary and secondary schools. By analyzing the advantages, problems and difficulties of maker education, this paper puts forward the design of maker curriculum system in primary and secondary schools.
Keywords Maker Education; Primary and Secondary Education; Teaching System Design
1引言
“创客”一词来源于英文单词“Maker ”，是指出于兴趣与爱好，努力把各种创意转变为现实的人。

现在，创客用于指代利用网络、数控技术以及其他新兴科技，通过交流分享，确立一个点子，然后把设想的东西做成实物的一群行动者。

创客的产生推动着创客运动的发展，而创客运动的发展又潜移默化了传统的教育理念、教育模式与教育方法，从而推动了创客教育的出现[1]。

随着互联网+时代的到来，以及人工智能热潮和数控技术、微控制器等开源硬件平台的日益成熟，创客教育正在掀起一股席卷全球的教育变革浪潮。

当今21世纪的全球，创客理念已日趋成熟，在我国的教育
界亦引发了一股新思潮，中小学教育也发生着翻天覆地的变化。

教学载体由生硬死板的书本转变为丰富多彩的多媒体；教学方式由传统的教师授课转变为跨学科团队协作的项目式学习；教学目的由传统的应试教育转变为对学生综合素质的培养。

本文在综观我国研究资料以及教学实践的基础上，概括、论述了创客教育在我国中小学教育的发展现状、在中小学教育发展中的问题和困难等相关问题，并给出据此设计的中小学创客课程体系[2]。

2创客教育发展现状
2.1中小学教育的优势
（1）以学生为中心
相比于传统的以教师为中心的授课方式，创客
84 郑影彤等：中小学创客教育课程体系设计第6期
教育为中小学教育提供了新型的教学模式。

这种模式回归“因材施教”的教学方式，以学生为中心。

依据每个人的兴趣特长，为其定制专属的成长路线，在学习中不断鼓励学生发挥自身特长并寻找到适合自身的学习方式。

相比于传统教育，创客教育更多的体现出对学生个体差异的尊重。

（2）提供空间实验室
在创客教育中，为学生搭建的创客实验室是他们实践和创新的施展舞台。

在这个舞台上，学生们头脑中大多数新的产品点子都可以借助这些设备变成现实。

在实验室，学生可以将自己的想法付诸于实践，把想到的东西做出来。

在这里，可以实现“想到做到”的概念[3]。

（3）协作与知识共享
在目前的中国，大多数的中小学采用的是大班教学。

在这种环境下，由于教师的精力有限，容易造成学生无法对知识的充分吸收以及对问题的及时反馈。

创客教育提倡以团队为单位，以项目为导向。

在这个过程中，通过学生之间的相互合作、彼此学习，可以达到共同进步的目的。

这既是对团队协作能力的培养，也是对自身知识的巩固和拓展。

同时，通过团队合作与交流分享，形成一种热爱创造、享受创造、尊重创造的校园文化。

（4）动手能力的提升
当前，我国的教育模式主要以应试教育为主，在此背景下，容易造成重脑轻手、重脑轻器的现象。

一些学生虽然在成绩方面出类拔萃，但由于缺乏实践，造成一毕业即失业的严重后果。

而创客教育提倡自己动手，以实践检验真理。

这个过程不仅可以提高学生的动手能力，而且可以将所学的知识融会贯通[4]。

（5）创新精神的培养
学生在创客教育中，可以接触到更多最新的技术，并借助技术将自己的创意变成现实，从而不断激发他们对创造的兴趣和欲求。

创客教育通过问题式教育，让学生发现问题、寻找创意、探索创意，从而培养学生创新精神中的探索精神和务实精神。

创客教育鼓励学生发挥自身的主体性，在探究性的学习过程主动思考、主动设计、主动制作，全身心地参与到“基于创造的学习”过程中，体现了创新精神中的自主精神。

（6）兴趣式引导教学
创客教育提倡以学生兴趣引导学习，以兴趣推动学生学习的动力，促进学生积极思考、调动的主动性和积极性。

在兴趣的推动下，学生更容易做到积极思考，感知效果因而提高，能优先和集中注意力，大胆设想，细致观察，发现新规律，从而把创造潜能充分地发挥出来。

（7）跨学科知识融合
创客教育不是直接教授学生基础性的学科知识，而是打破学科之间的壁垒，让学生有机会将科学、技术、工程、艺术、数学等学科知识综合地运用到创意探索与实现过程中。

在这一过程中，学生不再只是知识的被动接受者，而是能在对知识的批判反思中，综合性地运用知识，寻求更合理的问题解决方法。

2.2 问题与困难
（1）教学模式未健全
我国中小学创客教育才刚刚起步，教学模式设计并不健全，存在课程体系、课程框架、教学设施、创客教材等相应的教学资源设计与实施步骤有待丰富完善等问题。

（2）与传统教学相冲突
创客教育与传统教育在大多数方面存在着冲突，虽然创客教育是对传统教育的补充，但如何安排创客教育与传统教育的融合，让教学成果达到最大化仍是一个需要着重考虑的问题。

（3）创客教学人才匮乏
不同于传统教育，创客教育的师生关系由传统的授课关系转变为指导协作，教学内容也相应地从书面知识转变为融入时代先进事物的知识。

随着人工智能、物联网技术的飞速发展，教师不但需要重新认识和了解教学方式，而且需要拓展自身在众多领域上的知识盲点。

虽然目前社会上已存在众多创客，然而他们在教学经验、技巧传授方面仍显得力有不逮。

（4）资源与资金不足
创客空间的搭建、教学设施的购置、教学资源的开发与购买以及在教学和创作中所需的一系列材料，都需要大量的资金规划。

此外，场地管理、设备管理以及创客导师都需要有专门的人员来负责。

2.3创客教育发展提议
（1）政策的支持
无论是创客空间设施的不完善，还是教学资源资金的不足，又或是教师资源的缺乏，其根本原因都是国家和政府的政策与资金的支持力度不够。

只
2021年福建电脑85
有中国政府能够推出与创客相关的一些政策支持，并加大对创客教育的资金投入，创客教育才能在教育的起跑线上不落后，如此也才能更快地达到由中国制造到中国创造的转型效果[5]。

（2）创客教师的培训
由于教师创客技能不足，创客教学经验不足。

因此在创客导师的培训方面，可以尝试对教师采用创客技术的培训，让教师们学习掌握创客教育的核心，了解创客教育的框架和实施方式；而对于创客技能不足，则采用教学技能上的培训，邀请创客到学校参观教学课堂，学习教学方式，填补教学经验上的空缺。

（3）创客的源头性培养
创客教育首先要考虑的是教育者的普及。

目前的许多大学生和高中生，虽然动手能力很强，也富有创新思维，但由于自小就未曾接触或极少接触创客方面的训练，使得他们在起跑线上就落后于经济发达地区的学生。

因此，创客教育需从中小学便开始普及，让学生从小就可以接触这方面的知识，从而得到大脑的开发、创新意识的培养[6]。

（4）搭建线上创客平台
创客空间与创客课堂的相配合，为学生提供线上线下的资源和服务。

通过线上创客空间平台，让学生和教师以及社会上的创客可以进行方便的沟通，为创新的想法得以实现提供便利的环境。

3创客体系的设计
3.1 目的与意义
（1）设计的目的
近年来，创客教育在国内快速发展。

创客课程体系作为创客教育的核心，受到广大教育界内人士的关注。

然而当前创客教育市场的普及仍处于空白状态，创客教育资源比较稀缺。

在此环境下，一项真正以人为本的教育体系--“中小学创客课程体系”孕育而生[7]。

该教育体系以素质教育为核心，迎合国家“大众创业、万众创新”的政策，以培养学生合创新和发展各方面素质为目的，倡导项目制作式、兴趣引导式的学习方法，全面提高学生创新创造能力，为国家新时代的发展培养创新型人才。

（2）设计的意义
创新是一个国家和民族进步的灵魂，是一个国家不断发展的动力。

本套课程体系是在吸收传统教育精华的基础上，通过制度创新、思想创新、管理创新、教学内容与方法创新、学术创新，培养出具有强烈创新意识、创新思维和创新能力的创造性人才。

创客教育对社会发展具有深远的意义。

它不仅有助于解放思想，营造良好的创业氛围，还有利于提高高校的核心竞争力，促进高校的创新发展，更是内生出了高素质的创业者，为我国的经济发展积蓄力量。

创新思维能力的有与无，将决定一个人的发展前途。

创新思维能力的高与低，将决定一个人的事业发展。

创新思维能力的超与凡，将决定一个人的勇气谋略。

创新思维能力的显与隐，将决定一个人的目标设计。

21世纪，经济的飞速发展将改变人们以往的生活方式,我们将面对快速的知识更新和网络时代。

为此,必须终身学习,同时具备多种生存能力,以应对未来多变的外部环境。

正如皮亚杰所说,教育的主要目的在于造就一个能干的人,不仅能重复前人做过的事,而且是个有创造力的人和发现者。

3.2 体系的内容概述
（1）课程体系介绍
“中小学创客课程体系”主要是面向K12教育范围，以数字化制造、自动化、物联网和人工智能等先进技术为基础，结合人们的认知发展理论，通过项目化（PBL）的教学方式进行持续性的技能构建[8]。

“中小学创客课程体系”分为三个教育成长阶段：入门创客—中阶创客—高阶创客。

针对不同的技能训练，结合不同阶段学习者的特点以及对应的学科知识点，于各阶段配以相应的教学课程。

具体如表1所示。

（2）课程目标介绍
本套课程是一门跨学科，以学生为中心、项目为内容，注重培养学生动手实践、科学探究、创新创造能力的综合性活动课程[9]。

其不仅仅只是指导学生将自己的创意转变为现实，更重要的是让学生学会在创作过程中如何去运用已有的知识解决问题，在创作过程中去自主地学习新的知识来解决问题，甚至在创作过程中能够像科学家一样发现、探索出新的知识。

（3）课程内容介绍
课程内容如表2所示。

86 郑影彤等：中小学创客教育课程体系设计第6期
表1 中小学创客课程体系
表2 中小学创客课程框架
（4）课程评价介绍
不同于传统教育，本套课程体系的课程教育评价采用的是项目评选。

在创作中，学生将创作过程中所遇到的困难、解决方法、所得所思、个人总结等通过文档记录下来，在后面作品完成后收集整理，再通过演讲、介绍作品时，将经验分享出来。

在互相学习的过程中，巩固自己的知识。

教师对学生的评价，不仅是对学生作品优良与否的评定，更多的是对学生创新能力的考验、解决问题能力的考验、演讲能力的考验、团队协作能力以及其他各类
教育阶段思维方式数字创造电子硬件软件编程竞赛、分享
入门创客（7~10岁）设计目的认知，掌握
需求收集方法
工具和材料的认知和
使用
简单的电子电路认知与
使用
图形化，掌握基础的编程
逻辑
在竞赛、社区中分享作品
和体验
中阶创客（11~15岁）构思、设计作品原
型，做好项目规划
用适当的方法与工具
制作作品原型
运用基本的模块创建项
目，解决问题
代码编程，使用基础的程
序结构解决问题
组织团队，参加竞赛，分
享作品制作过程
高阶创客（15~18岁）分析问题，提出合理
的解决方案
使用适当的高阶技巧
工具，制作作品
从零到一创建一个信息
物理系统解决问题
人工智能编程，使用高阶
的技巧解决问题
在竞赛、社区中分享自己
的制作经验
课程名称课程简介涉及学科认知数字化制造掌握数字化制造原理S/T/M 认知图形化编程认识掌握图形化编程S/A 认识硬件模块认识掌握电子电路及硬件模块S/T/A 简易APP制作运用图形化编程编制软件，制作简易APP S/T/A 硬件驱动运用图形化编程编制驱动软件S/T/T 构图切割使用数字化设备打印模型S/T/M 蓝牙遥控通过图形化编程进阶学习制作蓝牙遥控器S/T/A 蓝牙小车通过组装套件及编程的导入让小车动起来S/E/A 平面设计使用电脑图形设计软件制作图案S/T/A 智能互动通过对组件的学习让AAP的功能更加丰富S/T/E 传感器的使用运用传感器的原理以增加小车的功能S/T 模型设计熟练掌握设计软件以制作自己的专属图案S/T/A/M 语音识别学习使用语音模块识别声音S/T 语音转换通过编程驱动主控板将文字转换语音S/A 物体识别利用摄像头初步识别物体S/T/E 机器视觉通过编程和摄像头实现机器视觉S/T/E
<待开发>
备注S:科学/ T:技术/ E:工程/ A:艺术/ M:数学
2021年福建电脑87
综合素质能力的考验。

（5）课程反馈介绍
在对学生能力的考核后，依据每个学生的能力特点，为学生提供适应其本身的发展路线，做到因材施教。

时代在不断进步，需求也在不断地改变，通过学生以及家长的反馈，及时调整更新教学方案，为学生搭建一个良好的学习环境，提供更加精准化、优质化的服务[10]。

3.3 实施的条件分析
（1）国家政策支持
习近平指出：人是科技创新最关键的因素。

创新的事业呼唤创新的人才。

我国要在科技创新方面走在世界前列，必须在创新实践中发现人才、在创新活动中培育人才、在创新事业中凝聚人才。

（2）学校实验室支持
Fab Lab创新中心是广州新华学院与美国麻省理工学院（MIT）FABLAB实验室建立的联合实验室，是广东省内首家高校创客实验室。

FabLab实验室通过跨境办学风、顶尖高校资源强强联合、科研力量紧密融合，赋能粤港澳大湾区深度参与“一带一路”建设。

（3）团队的优势
体系设计参与成员皆由中山大学新华学院FabLab实验室成员组成，团队成员之间没有专业的重叠性，都是跨学科专业，拥有规范化、理论化、体系化的创客教育实践经验[11]。

3.4体系的拟解决问题
（1）创客教育师资匮乏
目前我国创客教育教育还处于起步阶段，大学没有专门培养创客教育教师的专业。

教师是按照分学科模式培养，缺少能够把学科知识进行整合、综合来教学的师资准备，导致跨学科人才培养的匮乏。

这些学生从业后不能直接用创客教育理念在中小学开展教学活动。

（2）教学资料的缺乏
外部器材是创客教育的硬件，课程体系则是创客教育的“软件”，而“软件”恰恰是目前国内创客教育最为缺乏的。

由于国内缺乏成熟的可供参考的课程体系，而创客教育课程多以技术学习课为主，在一定程度上窄化了创客教育所涵盖的内容，既难以与国家必修课程融合拓展，也难以进行课程跨学科整合。

（3）教学模式的挑战
教育模式有了很大的改变，课程、环境、老师、教学方式、评估、学生，每个部分都有不同程度、不同层面的改变。

创客教育模式的核心体现在跨学科、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性上。

这就要求对学生的知识储备、操作能力、独立思考能力、设计思维都有所提高，关键是学生如何通过简单的方式把各学科的知识结合起来应用。

参考文献
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