面向核心素养的区域中小学创客课程开发模型构建与应用研究

时间：2024-05-10

刘小莲

摘要：核心素养与创客教育培养目标一致，旨在培养全面发展的人，创客教育是落实核心素养培养的有力途径。目前研究较多关注创客课程的理論研究或课程实施方式，但对区域创客教育的课程开发较少有深入研究。文章通过梳理国内外相关研究，基于建构主义等理论，改良已有的课程开发模型，构建了区域中小学创客课程开发模型（OSCIE模型）：课程目标（Object）、开发主体（Subject）、课程内容（Content）、课程实施（Implement）、课程评价（Evaluation）的闭环循环，并依据该模型开发了一系列的中小学创客课程。文章通过实践证明，基于OSCIE模型开发的创客课程有效落实了核心素养的培养，促进了区域中小学创客教育的发展。

关键词：核心素养;区域;中小学;创客课程;开发模型;应用

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2021）08-0073-06

一、问题的提出

传统工业时代的教育模式难以满足信息时代对人才的要求，为适应21世纪信息时代的多种新型经济模式和职业形态，核心素养应运而生[1]。核心素养是学生在社会生产中必须具备的知识与能力，是为适应个体的成长发展和适应社会角色的跨学科、跨情境的技能素养[2]。各个国际组织、国家和地区对于核心素养的培养日益重视，逐步推出教育改革方案和计划，致力于发展学生的核心素养，培养学生的公民意识和适应社会发展的必备能力。经济合作与发展组织（OECD）、欧盟、美国等国际组织或国家均从不同角度提出核心素养的培养框架，我国学者也根据我国国情及学生特点提出了以培养“全面发展的人”为核心的中国学生核心素养框架[3]，强调了跨学科、综合性和问题解决能力等方面的发展。

创客教育是探索21世纪人才培养的创新模式，试图“变革教育”，培养创新人才和具备综合能力的人。创客教育为学生创设真实的创客空间，将创意变成作品，运用跨学科的综合知识，解决复杂问题，最终提高学生的问题解决、综合应用和思维能力[4]。创客教育与核心素养的目标指向、价值取向等方面高度一致，创客教育为核心素养的实施提供了有效路径。因此，创客教育的开展是面向核心素养教育的探索，推进创客教育进校园将是培养发展学生核心素养的有效方法，创客教育对于核心素养的培养具有重要意义。创客教育的本质即是在核心素养思想的指导下，依托跨学科知识整合和工具的熟练应用，在创造过程中培养学生的创新思维。

目前，创客教育已在全国各地兴起，但仍存在重动手轻思维、重工具轻设计和重技能轻素养等问题。课堂是教学的主阵地，创客教育以创客课程的方式进入中小学课堂是推进核心素养落地生根的有效方式。本文针对已有问题，以创客课程为切入点，围绕区域创客课程的开发与应用，旨在通过构建面向核心素养的区域中小学创客教育课程开发模型，进行多层次的创客教育课程设计与开发，探究创客教育进入中小学课堂的新思路和新途径，以达到培养学生核心素养的要求。

二、研究背景

美国中小学通用的创客教材是《基于创造的学习：课堂中的制作、修补与操控》（Invent To Learn：Making，Tinkering，and Engineering in the Classroom），强调在课堂制作的过程中普及工程和计算机科学。美国中小学既有专门针对日常课程和夏令营的教材，还有专门为创客教育者提供的创客空间搭建说明用书。Gayle Allen等[5]认为创客课程的实施包括开始、实验、原型制作、反馈四个阶段。其中，开始阶段是教师提出一个开放式的任务并提供可用的资源来开始创客课程;实验阶段是学生们在实验过程中讨论想法或自我思考或向教师寻求帮助;原型制作阶段是学生尝试制作和创造，教师则在有限资源和条件下为学生提供帮助和指导;反馈阶段是创客教育的重要环节，学生需要对整个创客学习过程进行反思并分享其创造的作品。R.Steven Kurti等[6]介绍了一所高中创客教育开展的步骤：①观察学生，确定他们的兴趣;②回顾课程和学校项目，寻找可在创客空间提供的具备兼容性和可能性的扩充;③思考国内及国际在技术和文化方面的发展趋势;④在步骤1～3中确定要在创客空间中使用的主题;⑤预留工具和零件存放的空间;⑥创设一个让学生有归属感的环境;⑦每学期继续评估，重新设计，并添加新的工具，以确保一个相关的、成长的经验。

杨现民等[7]提出创客教育的实施方法有：构建无处不在的创客环境;重构课程体系，走向创客课程;变革学习方式，在创造中学习;组织创客活动，培育创客文化;打造创客教师队伍，提供专业指导;成立创客教育组织，推动创客教育运动等。陈刚等[8]认为创客课程属于“登山型”课程，以“主题—探究一表达”为基本的课程组织模式，通过学生主动探究、亲身体验来分享表达成果，达成学习目标。金云波[9]引进以信息技术为标志的新技术、新成果，引入发展性评价制度，建立校内外合作、共享、通畅交流的联系机制，打造以活动为中心的中小学创客教育生态系统模型。柴珍珠[10]提出基于项目的创客校本课程：一是开设基于项目的基础课程，促进学生完成学科知识的自我建构与内化;二是开设基于项目的拓展课程，强调学生的主动性，激发他们学习的兴趣;三是开设基于项目的校本课程，培养学生计算思维，提高学生的创新能力和问题解决能力。

中小学创客教育的开展还处于摸索阶段，虽然不同研究者已经认识到系统化建设和实施创客课程的重要性，但研究较多停留在理论层面，缺少具体课程的规模化实施，创客教育的理论研究有待进一步完善。因此，开发出有效的创客课程资源并统筹多方力量开展创客教育教学实践，对于完善创客教育的理论研究及推动创客教育的发展具有深远意义。

三、面向核心素养的区域中小学创客课程开发模型构建

已有学者在课程开发模型的研究基础上，开发了多个创客课程模型。姜丽丽等[11]提出基于项目的以学习者特征为导向的创客课程开发模式，包含確定课程目标、选择课程内容、组织课程内容和评价课程实施结果四个方面。杨现民[12]基于创客趣味性、项目性等理念提出包括体系建构、创客项目设计、创客活动设计、创课评价设计四环节的创客通用设计框架。杨绪辉[13]从课程论的视角提出“工作主线”为指导的创客课程开发模型，他认为创客课程开发包括目标设定、内容构建与组织、实施、评价四个维度。万超等[14]基于对创客课程开发存在问题剖析的基础上，建构了“核心层、要素层、开发层”三层次组成的创客课程环状开发模型。任建峰等[15]基于实证研究提出了由“准备”“创造”和“分享”三大环节及“先导”“创意”“设计”“实现”和“总结”五个小环节为主要框架构成的面向创新思维培养的学习活动程序理论模型。

已有研究提供了一些优秀经验可供借鉴：①课程开发过程中要以学习者为中心，充分发挥教师和学生的主体地位，以实现学生核心素养的更好发展;②课程开发要重视真实情境，将课程置于真实情境中有利于促进学生完成知识的意义建构;③课程开发要关注目标，使课程聚焦于学生核心素养的培养。但已有研究也存在部分局限性：①在设计思路方面，已有的创客课程开发模型多为线性的模型设计思路，缺少循环类模型设计思路，难以实现课程的迭代优化;②在设计目的方面，多是设定宽泛的课程目标，缺乏针对性;③在设计结果方面，多是提出理论模型架构，缺少实证研究验证模型的应用效果。

由此，本文结合建构主义学习理论、多元智能理论、做中学理论，综合考虑核心素养与创客的特点，借鉴环状开发模型及已有的创客课程开发模型，初步构建了面向核心素养的区域中小学创客课程开发模型（如图1所示）。

该模型分为核心素养、开发过程、创客教育三层。最外层为核心素养的落实，开发过程采用自下而上的线性课程开发模式，以“课程目标—开发主体—课程内容—课程实施—课程评价”的路径展开，创客教育层则依据开发过程开展创客教育。本文依据该模型开发了《激光雕刻机课程手机支架的制作》课程。在区域内的部分学校实践中，发现课程评价注重总结性评价，以学生最终的作品作为评价的唯一指标，忽略了对学生学习态度、学习热情和学习过程的评价。线性课程开发不利于课程目标的调整和修改，创客教育特征不能显现，创客课程应该是迭代生成的，课程目标应伴随课程评价效果做适当的修改调整。

结合中小学创客教育特征与区域已有的较好信息化教学应用基础，本文迭代修改并完善了中小学创客课程开发模型。最终提出区域中小学创客课程开发模型（OSCIE模型）：课程目标（Object）—开发主体（Subject）—课程内容（Content）—课程实施（Implement）—课程评价（Evaluation）的闭环循环（如图2所示）。课程目标最终指向区域中小学生核心素养的培养。该课程开发模型呈现环状设计，在课程评价部分增加对学生学习过程的评价，通过课程评价了解课程目标的实现情况，对课程目标做相应修改调整，避免出现课程目标不明确，以及目标过难或过易的情况。

1.课程目标（Object）

本文结合中小学生特征及核心素养的要求，将小学阶段创客课程的目标定位为利用创客空间中的技术，带领学生了解创客内容，旨在培养学生创新创造的兴趣爱好。中学阶段创客课程的目标定位为通过创客活动实现创造实物，落实科学精神、学会学习、实践创新素养的培养。小学创客教育落实核心素养培养的课程分级目标如表1所示。

2.开发主体（Subject）

创客课程作为一门新型的跨学科综合性课程，其开发主体有别于传统的常规课程。没有统一的国家课程标准作为指导，也没有固定的教材内容，更没有指定的课程开发主体。结合实际情况，课程的开发主体主要包括：高校教授、校长、教师（信息技术、综合实践、科学和数学等学科）、学生以及课程开发商。开发主体的角色分工为：校长为课程负责人;高校教授进行课程开发与设计的理论指导;学科教师为项目内容的设计人员及具体课程的授课教师;学生提供学习经验并与教师交流感兴趣的内容;课程开发商则提供相应的学习产品。

3.课程内容（Content）

课程内容的设计需遵循趣味性、普及型、关联性、探究性等原则。通过文献分析发现，我国中小学创客教育开展较好的学校有温州中学、北京景山学校和常州虹景小学等，这三所学校开展创客课程的情况如表2所示。

4.课程实施（Implement）

创客课程的实施主要以常规课程和社团类课程为主，创客活动作为补充。在常规课程中，小学阶段的科学课程、综合实践活动和信息技术课程中均可融入创客课程内容。例如：将3D打印创意设计、Scratch编程和VR/AR/MR等内容融入信息技术课程进行教学;将水果电池、自动发球机和量雨器制作等融入到科学课程中;将美食烹饪、手工品制作和激光雕刻机等内容融入到综合实践活动课程。中学阶段的信息技术课程和通用技术课程可将人工智能技术、App Inventor和Python等内容融入日常教学中。社团类课程则在创客空间环境下实施，课程内容依据现有的软硬件资源进行合理设计。不论创客课程是常规课程还是社团类课程形式开展，其实施流程基本包括了“创设情境、生成主题—初步探究、方案设计—作品制造、测试优化—作品分享、交流评价”四个主要环节。创客活动的目的主要在于学生创作作品的展示交流，调动师生创意造物的积极性，激发创新的思维火花。

5.课程评价（Evaluation）

创客课程的评价不同于传统应试教育的评价，无法通过测验和考试检测学习效果，但如将学生作品作为评价的唯一标准，则忽略了学生实践的过程，忽略了评价的目的在于促进学生的发展，不同于诊断性评价和选拔性评价。结合创客课程实践性和个性化的特征，本文认为创客课程的评价应采用学生自评、同学互评和教师评价的多元评价方式，确保评价角度和评价内容的多元化。采取总结性评价和形成性评价相结合的评价方式，注重学生作品展示，更注重实践过程中反映学生学习情况的学习任务单记录、课堂观测记录表和研究报告等。创客课程使用创客教育课程学习评价表进行评价，评价项目包括科学精神、学会学习和实践创新三项，共9项具体指标，评价方式包括自评、互评和师评三种形式，创客教育课程学习评价具体见表3。

四、基于OSCIE模型的区域创客课程开发和应用

1.基于OSCIE模型的区域中小学创客教育课程群开发

依据构建的OSCIE创客课程开发模型，本文开发了面向区域、面向区域内中小学的系列创客教育课程群。①针对区域内教师已有创客教育基础，开发了面向区域教师的《温湿度计设计》《密码锁设计》《简易钢琴设计》《简易计算器设计》《运动传感器的运用——基于乐高核心套装》《基于micro：bit的运用》等课程，意在通过系列创客课程对区域内教师开展培训，由教师将课程向中小学生继续深入开发和应用。②为激发小学生的创客兴趣，开发了面向小学生的《健康生活之坐姿提醒仪》《智能避让车》《送车机器人》《智能教室电灯》《小小交通规划师》《多功能混合动力便携冰箱》等课程，旨在通过基础创客课程的学习与创造，培养学生的科学精神及实践创新意识。③从兴趣培养到创意创造。针对中学生已有部分理论与实践基础，开发了培养学生主动学习及创新创造能力的《走马灯的设计与制作》《3D工坊》《3D打印艺术创意设计》《桥梁的搭建》《未来城市创意设计》等课程，以期通过创客课程实践，培养中学生的创意设计及成品制作加工能力。部分课程的开发过程如表4所示。

2.基于OSCIE模型的区域中小学创客教育课程应用及效果分析

广州市越秀区以“培养创客文化，开展创客学习”为目标，以SCMC模式开展区域创客空间建设（Space）、课程设计（Course）、教学模式实践（Model）和文化活动（Culture）等。通过专题培训和举办区域中小学创新应用活动等方式，推动区域内20多所中小学参与创客课程的应用。学校普遍形成了多样的创客活动，如广府文化、创意设计、科创活动等。

已开展应用的学校，创客课程的实施主要以常规课程和社团类课程为主，创客活动作为补充。其实施流程基本包括了“创设情境、生成主题—初步探究、方案设计—作品制造、测试优化—作品分享、交流评价”四个环节。

目前，小学、初中、高中均已开设相关课程。内容上分梯度，每个梯度由与创新相结合的项目组成，如广府文化的创意设计、智能家居的设计等。在小学阶段，3—4年级多以社团兴趣班的形式开展创客课程，侧重于科普、项目体验。5—6年级多以社团或信息技术课开展，聚焦动手设计与实践制作。在中学，多以课外科技活动形式开展创客课程，小班教学为主，20—30人左右，一般分6—8个小组，以便于教师针对性指导。设有专职教师负责创客课程和活动。每次上课采用“1+2”的方式分配上课教师，即“1”位主讲教师加“2”位辅助教师（或称助教），主讲教师负责课程讲授，辅助教师负责为学生解疑答惑，并解决学生实操中遇到的问题。

本文以创客系列课程中的《走马灯的设计与制作》为例。《走马灯的设计与制作》是粤教版高中通用技术必修课程《技术与设计1》第四章第三节“测试”的内容。该课程的教学目标旨在通过作品的设计与制作，培养学生的创新意识，锻炼学生的动手实践能力，使学生养成探究精神和科学的工作方法。其主要内容包括测试的作用、测试的内容与方法、测试实践。教学环节包括：①创设情境，生成主题。教师以学校校庆为切入点，请学生参与制作学校周年庆的吉祥物。学生结合学校的特色，提出结合广府文化和学校校名谐音的含义，建议制作走马灯。②初步探究，方案设计。确定主题后，学生分组开展作品的设计及资料的搜集，此环节注重自主学习和小组学习相结合，以期实现学会学习。③作品制造，测试优化。此环节，教师辅助答疑及基础知识讲解，强调测试的科学性，培养科学精神，学生参与走马灯的制作及测试。④作品分享，交流评价。评价部分教师选择以小组的形式演示作品，采用多元评价的方式，在分享的同时，教师点评并总结知识点及关键内容。最后投票选举出代表班级的吉祥物。

为检验课程《走马灯的设计与制作》的实施效果，本文采用问卷调查和访谈的方式进行评价。问卷编制包括课程目标、课程内容、课程实施和课程评价四个维度。问卷发放对象是高一年级的30名学生。教师访谈主要围绕课程目标是否适宜、课程内容是否表现出趣味性和探究性、课程实施是否表现出有效性及课程评价是否体现出科学性等内容展开。学生访谈围绕学生的科学精神、学会学习和实践创新等核心素养展开。

问卷调查结果显示，在课程目标的满意度方面，77.27%的学生对课程目标的设定非常满意，认为课程目标设定合理，通过学习能够实现;在课程内容的满意度方面，81.82%的学生对课程内容结构合理、紧扣主题、层次重点分明等方面非常满意，86.36%的学生对课程内容丰富、趣味性强等方面非常满意;在课程实施的满意度方面，86.36%的学生对学习环节设置合理、时间分配充足比较满意;在课程评价的满意度方面，77.27%的学生对自评、互评和师评的多元主体评价方式比较满意，81.82%的学生对展示交流评价的形式非常满意。

访谈结果显示，学生的科学精神、学会学习和实践创新能力均有提升。学生表示：“通过创客课程学习，学会了自主学习和合作学习，学会根据教师提供的教学资源自主学习，同时也不忘跟同学交流讨论，动手实践能力也提升很多;通过Arduino电子创意设计，学会了运用技术工具解决现实问题，我对我们小组制作出的创客作品是非常满意的”。授课教师表示：“课程目标制定明确合理;课程内容选择贴近学生生活实际，富有趣味性和探究性;課程教学环节设置符合学生的认知规律;课程评价方式从多个维度对学生进行评价，体现了科学性和合理性”。

五、结语

创客教育有利于学生核心素养的发展和培养，中小学创客教育的开展及创客课程的开发促进了创客走进校园。本研究在分析已有课程开发模式的基础上，借鉴已有课程开发模式的优点，结合区域特色和中小学创客教育的特点，提出了区域中小学创客课程开发模型OSCIE模型，即课程目标（Object）—开发主体（Subject）—课程内容（Content）—课程实施（Implement）—课程评价（Evaluation）。课程目标指向中小学生核心素养（科学精神、学会学习和实践创新）的培养。本研究同时基于OSCIE模型开发了部分创客课程，有效促进了区域中小学创客教育的可持续发展。

参考文献：

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