创客教育中利用开源技术开展项目学习的方法探讨

【摘 要】我国正兴起创客教育，但没有普及和成熟的课程。开源技术的发展使得创客教育的门槛大大降低，价格低廉的硬件设备和免费开源的软件使得大多数中小学有条件开展创客教育。面向真实生活场景的项目学习，使得创客教育能灵活地根据实际场地、师资及学生情况去开展。本文结合工作经验，对在中小学创客教育中利用开源技术搭建面向实际生活场景的项目学习进行探讨。

【关键词】创客教育；开源技术；项目学习

创客教育在我国已经兴起和得到初步发展。北上广、深圳、温州等城市是创客教育的领跑者。但对全国来说，并没有适合普遍使用的创客课程，创客教育多以综合活动等形式开展。创客教育是一门跨学科的综合性教育，需要学生动手做，结合科学、技术、工程、艺术和数学各方面的知识解决实际生活问题。结合笔者实际工作，本文就教师在创客教育中利用开源技術搭建面向实际生活场景的项目学习方法进行探讨。

一、开源技术推动创客教育

1998年秋天，美国某些州提出开源教育，实际上是主张在教育中讲授开源软件，随后建立了开源教育基金会。开源教育与使用商业软件的教育相比，有以下特点：第一，节约学校开支；第二，学习科学概念而非某种产品的技能培训；第三，减低学生家庭开支；第四，便于自行“定制”应用软件；第五，充分利用旧的计算设备。近年，创客教育兴起，开源硬件是是实践者手中最重要的工具。开源硬件价格低廉的成本优势加快了创客教育的普及，完整的产业链生态圈能够提升创客教育的实施效率，协作迭代的产品更新理念最终会促进学习者成长。

Arduino和树莓派是创客教育中最常见的两种开源硬件，但笔者建议首选树莓派。树莓派在2012年由英国公益组织”树莓派基金会“推出，价格约35美元。树莓派是一款基于Linux系统的银行卡大小的卡片电脑，可以直接连接鼠标、键盘和显示器作为电脑使用，也可以结合各种价格低廉的电子原件（如发光二极管、电阻、各类传感器等）作为硬件控制器，设计智能物件。在树莓派的操作系统raspbian中，已集成scratch图形化编程环境和Python编程环境，学生可以直接使用学习编程。树莓派的应用使很多以往难以实现的“动手做”类型课程设计成为可能，激发了学生投身于技术和工程领域的热情，改变以往单纯程序设计的枯燥、不实用的现状，让学生可以在趣味中编程，并体验编程的快乐。国内外一些应用树莓派的教育实验设计了很多新课程，常涉及电子、计算机、设计等多学科内容的整。基于树莓派的课堂教学不再是过去以往知识获取式的填鸭式教学，而更多的将是探究性、问题解决式、项目式学习，可以说实现了树莓派与课堂教学的有效整合。在基于树莓派相关的各类课程中，树莓派技术本身并不是课程的重点，更重要的是让学生将抽象的概念变成有趣问题的解决，进而帮助教师和学生掌握抽象概念。不仅让学生掌握必备的计算机编程知识与技能，更重要培养学生的计算思维。由此，以树莓派为代表的开源技术应用有利于推动创客教育。[1]

二、项目学习与创客教育

项目学习法是建立在建构主义的教学理论基础之上的一种教学方法，具有能够激发学生兴趣和实践能力的优点。项目学习的主要特征是：一、真实情境；二、促进学习：（1） 多重选择——目标适应；（2） 学习共同体——合作学习；（3） 多种资源——搭建支持；（4） 多样评价——关注过程。[2]由此可见，项目学习将有助于激发学生兴趣，根据学生自身条件选择合适的面向真实生活的学习内容，灵活选择学习方法。项目学习是创客教育的首选教学方式。

结合前面项目学习特征，我们在创客教育中需要做到：内容丰富开放（ 跨学科综合系统）、情境真实（ 贴近生活需要，促进学习）、动态活动（ 有挑战、多目标、多途径、多方法、多层次、多个性）、多样结果（ 作品呈现形式多样，知识、能力、态度情感价值观兼顾）。

三、面向真实生活场景的“做中学”的创客教育方法

在创客教育中，过于规定学习的实施细节反而有碍于学生的创新思维模式。要做到上文提及的创客教育，教师的身份是一名引导者，在课程开始之前，可以让学生欣赏一些优秀的创客作品。在目前的教育模式下，很难进行突破性的大创新，更多是进行模仿式的创作，如由“共享单车”为引导，学生就会想到“共享电动车”，“共享图书”等想法，都具有一定的模仿性。要跳出“跟着做”的学习模式，需要教师和学生都是在实践中摸索前行。下面是笔者提出的一种利用开源技术搭建面向实际生活场景的项目学习方法。

创客教育是一种以培养创新人才为最高目标的新型教育，开发创新、动手实践、体验实践是课程的原则。在我国各地教育资源不均衡的背景下，使用开源技术来搭建面向真实生活场景的项目学习的创客教育方法，能克服资金短缺、课时不足等困难，有助于激发学生兴趣和创新能力。

作者简介：沈小锋（1980-），男，广东肇庆人，教研员，主要从事信息技术和创客教育研究。

参加文献：

[1]朱轶，曹清华，单田华，刘会霞，潘天红.基于Android、树莓派、Arduino、机器人的创客技能教育探索与实践[J].实验技术与管理，2016，33（06）：172-176+206.

[2]黄明燕，赵建华.项目学习研究综述——基于与学科教学融合的视角[J].远程教育杂志，2014，32（02）：90-98.