摘? 要：校外創(chuàng)客教育活動基于學(xué)生的興趣，通過項目化學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科解決問題能力、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力，在推動青少年動腦動手及創(chuàng)新精神的培養(yǎng)上具有重要的價值和意義。筆者以“創(chuàng)客與3D打印”課程為例，通過研究當前校外青少年創(chuàng)客教育活動中存在的主要問題，結(jié)合課程體系建構(gòu)和實踐課例推進，以校外創(chuàng)客教育活動的初步探索為基礎(chǔ)，梳理總結(jié)校外青少年創(chuàng)客教育活動課程建設(shè)的實踐與經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：青少年創(chuàng)客教育;校外創(chuàng)客活動課程;創(chuàng)客課程大綱

中圖分類號：G633.67 文獻標識碼：A 文章編號：1004-8502（2021）02-0098-12

作者簡介：馬士清，中國福利會少年宮中級教師，中國福利會少年宮計算機活動中心創(chuàng)客活動指導(dǎo)，研究方向為創(chuàng)客教育。

創(chuàng)客運動與教育的融合正在慢慢改變傳統(tǒng)的教育理念、模式與方法，創(chuàng)客教育應(yīng)運而生。雖然創(chuàng)客教育在推動青少年動腦動手及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上具有重要的價值和意義，但青少年校外創(chuàng)客教育在實踐中的發(fā)展卻不盡如人意。各校外教育機構(gòu)所授內(nèi)容深淺不一，尚未形成一定的體系與特色，活動目標、定位、設(shè)計和實施方面均缺乏統(tǒng)一的標準。本文以中國福利會少年宮青少年創(chuàng)客實踐活動為依托，以“創(chuàng)客與3D打印”課程為例，在對校外創(chuàng)客教育活動初步探索的基礎(chǔ)上，梳理并總結(jié)了校外青少年創(chuàng)客教育活動課程建設(shè)的實踐與經(jīng)驗。

一、當前青少年校外創(chuàng)客教育存在的主要問題

近幾年，校外教育界開始關(guān)注青少年創(chuàng)客活動并付諸實踐。由于創(chuàng)客活動對學(xué)習(xí)者的知識、能力和思維的要求較高，校外教育機構(gòu)和從業(yè)者對創(chuàng)客活動教學(xué)目標和教學(xué)內(nèi)容的理解也不到位，導(dǎo)致開展的創(chuàng)客活動及其內(nèi)容形式多樣、深淺不一，這些都給家長和學(xué)生帶來了諸多困惑。概括而言，當前校外青少年創(chuàng)客教育主要存在以下幾個問題。

一是混同了“STEM教育”（“STEM”為Science、Technology、Engineering、Mathematics的縮寫）與創(chuàng)客教育。雖然STEM教育與創(chuàng)客教育都以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力為核心，但兩者在教學(xué)目標與實踐實施方面有著較大區(qū)別。與STEM教育相比，創(chuàng)客教育在推動青少年動腦動手及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上更受參加者的青睞與推崇。

二是教學(xué)內(nèi)容多樣，缺乏統(tǒng)一的課程體系。由于師資、經(jīng)費、時間和認知程度等諸多影響因素，校外青少年創(chuàng)客教育大多停留在體驗式的零散活動上，內(nèi)容五花八門，甚至將單獨的小發(fā)明、小制作、編程課程、機器人課程等統(tǒng)稱為創(chuàng)客教育，學(xué)生的體驗也只停留在淺表層面，未將動手、設(shè)計和編程等技能綜合運用其中，缺乏統(tǒng)一的課程體系。

三是創(chuàng)客活動的教學(xué)以灌輸為主，學(xué)生大多依葫蘆畫瓢來完成樣例，缺乏主動的創(chuàng)新思考過程，活動不能真正體現(xiàn)出對青少年創(chuàng)新精神和探究能力的培養(yǎng)。

二、創(chuàng)客教育課程研究的現(xiàn)狀

“創(chuàng)客”概念源于國外，最初只是指少數(shù)人的自我創(chuàng)意行為，后來的兩個事件促使創(chuàng)客教育蓬勃發(fā)展：一是家用級3D打印機的普及，讓創(chuàng)客打造產(chǎn)品原型更加便捷;二是名叫“Arduino”的開源電子原型平臺的出現(xiàn)，降低了普通人開展創(chuàng)客活動的門檻。

（一）國內(nèi)創(chuàng)客教育開展得如火如荼，但缺乏必要的理論支撐和活動指導(dǎo)

2015年，李克強總理走訪柴火創(chuàng)客空間，隨后發(fā)出“大眾創(chuàng)新，萬眾創(chuàng)業(yè)”的號召，全國各地掀起了各種創(chuàng)客空間、創(chuàng)客比賽和創(chuàng)客嘉年華。教育理論研究者也對創(chuàng)客教育提出了各自的解讀，有學(xué)者認為，“雖然創(chuàng)客教育不會直接教授學(xué)生基礎(chǔ)知識，但在當‘創(chuàng)客的過程當中，學(xué)生將有機會運用到數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、甚至藝術(shù)等多學(xué)科的知識。”[1]還有學(xué)者把創(chuàng)客教育作為一種“融合信息技術(shù)，秉承‘開放創(chuàng)新、探究體驗的教育理念，以‘創(chuàng)造中學(xué)為主要學(xué)習(xí)方式和以培養(yǎng)各類創(chuàng)新型人才為目的”的新型教育模式提了出來。[2]從實踐層面上講，近年來全國各地創(chuàng)建了1000多個創(chuàng)客空間，各類教育機構(gòu)也紛紛涉足創(chuàng)客教育，各種創(chuàng)客夏令營、創(chuàng)客體驗活動和創(chuàng)客教學(xué)如雨后春筍般涌現(xiàn)。校園中的創(chuàng)客教學(xué)活動也開展得如火如荼;但是，由于欠缺理論研究與實踐指導(dǎo)，很多創(chuàng)客教育的主管部門和一線教師在推進創(chuàng)客教育的實踐中存在茫然情緒，究其原因在于：其一，創(chuàng)客空間的建設(shè)與教育活動的開展缺乏統(tǒng)一標準;其二，創(chuàng)客教育課程不成體系;其三，創(chuàng)客活動沒有形成創(chuàng)新機制;其四，缺少創(chuàng)客教育活動的指導(dǎo)教師。

（二）國外的創(chuàng)客教育起步早，初步形成了頗具特色的理念與實踐

國外的創(chuàng)客教育起步比國內(nèi)早很多。美國是全球創(chuàng)客教育的引領(lǐng)者，2012年初，美國政府推出了一個新項目，將在未來四年在1000所美國中小學(xué)校引入“創(chuàng)客空間”。美國《新媒體聯(lián)盟地平線報告（2014高等教育版）》預(yù)測，學(xué)生從知識的消費者轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)造者將是未來三到五年的趨勢，而在教育界日趨發(fā)展壯大的創(chuàng)客運動正是這一預(yù)測的表現(xiàn)。在美國的基礎(chǔ)教育和高等教育界，創(chuàng)客運動正以不同的形式興起。美國60多所高校已經(jīng)陸續(xù)在校園里開設(shè)了創(chuàng)客空間。這些創(chuàng)客空間與傳統(tǒng)的科學(xué)實驗室不同，它們并不隸屬于任何院系，而是獨立向廣大師生開放。不僅美國高校的學(xué)術(shù)性創(chuàng)客空間和制造類實驗室迅速發(fā)展，而且部分學(xué)前到高中一貫制（K-12）學(xué)校也紛紛嘗試在圖書館設(shè)立創(chuàng)客空間，或者改裝教室以適應(yīng)基于項目和實踐活動的學(xué)習(xí)需求。學(xué)者多爾蒂（Dougherty）提出了將創(chuàng)客運動融入教育的11條建議，其中包括：創(chuàng)設(shè)發(fā)展創(chuàng)客思維模式的環(huán)境;構(gòu)建新的指導(dǎo)創(chuàng)客活動的實踐模式;為服務(wù)于不同的學(xué)習(xí)者，在多種社區(qū)環(huán)境中設(shè)計和開發(fā)創(chuàng)客空間。從推進來看，國外的創(chuàng)客教育實踐多以個別活動為主，和社區(qū)結(jié)合、和教學(xué)內(nèi)容結(jié)合，從中挖掘項目，逐步形成了一定的體系與特色。

三、青少年創(chuàng)客教育研究的理論基礎(chǔ)

雖然創(chuàng)客教育是近年來才新興的一種教育理念，但其理論基礎(chǔ)建立在多種成熟的教育理念和方法之上，例如體驗教育、項目教學(xué)法、創(chuàng)新教育和DIY理念等。首先，創(chuàng)客教育強調(diào)了體驗教育中的深度參與，繼承了在實踐中學(xué)習(xí)的思想[3];其次，創(chuàng)客教育的框架與項目學(xué)習(xí)法相似，都是以一個特定的學(xué)習(xí)任務(wù)為中心，使學(xué)生能在分組協(xié)作完成任務(wù)的過程中完成學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力;再次，創(chuàng)客教育繼承了創(chuàng)新教育的理念，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維以及創(chuàng)新能力為目標。最后，創(chuàng)客教育還包含了體驗教育、項目教學(xué)法、創(chuàng)新教育的共性，[4]即以學(xué)生為中心，強調(diào)并培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。DIY理念也體現(xiàn)在創(chuàng)客教育之中，即培養(yǎng)學(xué)生的動手創(chuàng)建、精益求精、尚工重器的“工匠精神”。除此之外，與青少年創(chuàng)客教育課程建設(shè)相關(guān)的還有以下理論。

（一）“做中學(xué)”理論

目前，創(chuàng)客教育運用最多的就是美國著名教育家杜威的 “做中學(xué)”理論?！白鲋袑W(xué)”主張學(xué)生接觸具體的事物，運用自己的感官來感知事物，根據(jù)這一過程中習(xí)得的相關(guān)知識來思考解決當前問題的途徑與方法，通過動手操作來解決問題。

（二）情境學(xué)習(xí)理論

情境學(xué)習(xí)理論是美國的讓·萊夫（Jean Lave）教授和獨立研究者愛丁納·溫格（Etienne Wenger）在1990年前后提出的一種學(xué)習(xí)理論，實踐共同體、合法的邊緣參與和學(xué)徒制這三個概念對創(chuàng)客教育有很大的指導(dǎo)意義。

（三）建造主義

建造主義是西蒙·派珀特（Seymour Papert）教授提出的一種學(xué)習(xí)框架，主要是指通過為他人制作、與他人一起制作人工制品來理解事物。在創(chuàng)客教育實施的過程中，學(xué)生可以借助技術(shù)工具、導(dǎo)師或?qū)W習(xí)伙伴的幫助，通過親自操作來使自己的創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實作品，并且可以通過線上或線下的方式將自己的作品展示給別人。這一過程非常符合建造主義的理論觀點。

（四）聯(lián)通主義理論

聯(lián)通主義的思想是加拿大學(xué)者喬治·西蒙斯（ George Siemens）提出來的。他指出學(xué)習(xí)不再是一個人的活動，學(xué)習(xí)是連接專門節(jié)點和信息源的過程，個體是聯(lián)通主義的起點，個體的知識組成了一個網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)被編入各種組織與機構(gòu)，反過來，各組織與機構(gòu)的知識又被回饋給個體網(wǎng)絡(luò)，來供個體繼續(xù)學(xué)習(xí)。這與創(chuàng)客教育中的合作與分享息息相關(guān)。

四、青少年校外創(chuàng)客教育的課程設(shè)計思路

校外創(chuàng)客教育課程是一種面向不同年齡層次青少年的工具性課程，具有開源性與功能性等特點，因此，課程設(shè)計必須始終圍繞課程目標，從培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)出發(fā)進行必要的分層分類，以期通過基礎(chǔ)型、拓展型和研究型三個階段的課程對學(xué)生進行針對性教育。

（一）校外創(chuàng)客教育課程的分層設(shè)計

校外創(chuàng)客教育中的基礎(chǔ)型課程是面向全體學(xué)生的，適用于具有不同個性或愛好以及今后各種不同發(fā)展方向的學(xué)生;拓展型課程內(nèi)容選擇范圍廣，專業(yè)導(dǎo)向多樣化，強調(diào)深度和廣度的拓展，能夠促進學(xué)生的個性化發(fā)展;研究型課程強調(diào)學(xué)生的科學(xué)思想、研究方法和創(chuàng)新意識，使不同基礎(chǔ)和認知水平的學(xué)生都能受到熏陶，課程內(nèi)容選擇結(jié)合學(xué)生的生活和學(xué)習(xí)實際，重視科學(xué)觀念和科學(xué)方法的訓(xùn)練。

在這三類課程的安排中，建議將拓展型課程和研究型課程安排在基礎(chǔ)型課程之后開設(shè)?；A(chǔ)型課程建議一周安排2課時至3課時，一般開設(shè)一學(xué)年。拓展型課程和研究型課程建議一周安排2課時，一般開設(shè)兩學(xué)年。

（二）校外創(chuàng)客教育課程的設(shè)計思路與原則

1.設(shè)置操作和體驗環(huán)節(jié)，讓學(xué)生掌握軟硬件和外觀設(shè)計等基礎(chǔ)性技能

校外創(chuàng)客教育課程要求學(xué)生基本學(xué)會開源電子的硬件連接方法和軟件編程的操作技能，以及3D打印筆和3D打印機的操作方法，因此實踐和操作環(huán)節(jié)是必不可少的。通過實踐，在動手操作和體驗的基礎(chǔ)上，第一階段要求學(xué)生了解開源電子的功能、方法和特點，學(xué)會3D打印筆的使用，利用圖形化編程方法使用LED燈、聲控、光控、震動和蜂鳴器等模塊，并能利用身邊的材料配合這些模塊制作有創(chuàng)意的實用生活用具。第二階段要求學(xué)生能利用智能小車平臺和文本化編程環(huán)境制作具有智能水平的小車。第三階段要求學(xué)生能利用藍牙模塊與手機進行通信，學(xué)習(xí)智能手機軟件（APP）制作，通過藍牙控制開源電子實現(xiàn)便攜性與智能性的作品。

2.在實際問題的分步求解中，提高學(xué)生解決問題的能力

在解決問題能力方面，創(chuàng)客教育課程要求學(xué)生通過實踐體驗，了解和學(xué)會解決問題的一般方法和工作規(guī)范。學(xué)生能根據(jù)實際問題，熟練、規(guī)范地進行有個性、有創(chuàng)意的處理，力求達到解決問題的最佳效果。第一階段要求學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，分析問題解決的步驟和環(huán)節(jié)，得出制作作品的可行性方案，并付諸實踐。第二階段要求學(xué)生能熟練掌握解決問題的各個步驟，并根據(jù)需要自覺完成問題解決過程中的各個環(huán)節(jié)。第三階段要求學(xué)生能舉一反三，創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)問題與解決問題。

3.尊重創(chuàng)客教育的個性化特征，關(guān)注校外創(chuàng)客課程的德育功能

在德育方面，創(chuàng)客教育要求學(xué)生在學(xué)習(xí)、實踐和活動過程中，逐步體會創(chuàng)客對個體生活、學(xué)習(xí)和文化等產(chǎn)生的影響，并自覺遵守法律法規(guī)和道德準則，形成良好的行為規(guī)范，培養(yǎng)自律意識和社會責任感。第一階段要求學(xué)生開始了解并按照相關(guān)的是非標準行動;第二階段要求學(xué)生開始明確相關(guān)的法律法規(guī)，提高素養(yǎng);第三階段要求學(xué)生提高個人素養(yǎng)。

4.鼓勵學(xué)生不斷突破與創(chuàng)新，注重校外創(chuàng)客教育課程的模塊化設(shè)計

對基本知識和技能，創(chuàng)客教育要求學(xué)生自主探究和靈活應(yīng)用工具、軟件的操作指示，根據(jù)學(xué)生今后不同的發(fā)展需要，設(shè)計不同內(nèi)容供學(xué)生選擇。創(chuàng)客教育主要涉及“算法和程序設(shè)計”“硬件與外觀設(shè)計”“項目設(shè)計與撰寫”等模塊，使不同個性的學(xué)生擁有各自的發(fā)展空間。

五、青少年校外創(chuàng)客教育課程體系例舉

為了更形象、更具體地介紹青少年校外創(chuàng)客教育課程體系，下面以“創(chuàng)客與3D打印”課程為例展開論述。

（一）課程目標與定位

1.總目標

校外創(chuàng)客教育課程以學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)、動手能力的提高和堅韌品格的養(yǎng)成為主要目標，具體包括以下目標：

（1）正確理解創(chuàng)客精神在生活中的作用。

（2）具有分析問題、創(chuàng)新思維、選擇合理硬件與軟件進行實踐的能力，具有自主探索與合作交流解決問題的能力。

（3）掌握現(xiàn)代社會中的基本道德規(guī)范，在應(yīng)用技術(shù)的過程中，提高個人的自律能力，明確所承擔的社會責任。

2.階段目標

（1）基礎(chǔ)型課程階段目標：

1）了解創(chuàng)客精神，知道生活中各種設(shè)備的原理與應(yīng)用;具備發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、提出方案、動手制作和分享交流的基本技能;掌握各種傳感器的接口含義，能正確連接各種傳感器與控制器;能利用圖形化軟件進行簡單編程，實現(xiàn)控制各種傳感器與功能器件的運作;掌握3D打印筆的使用方法，能創(chuàng)建各種簡單的實物外觀;會利用生活中的各種環(huán)保材料進行制作，培養(yǎng)綠色生活精神。

2）知道使用開源電子與3D打印工具中的有關(guān)法律規(guī)定和道德約束;逐步培養(yǎng)自律意識，能夠進行自我保護;開始養(yǎng)成利用開源電子平臺解決生活問題的習(xí)慣和責任意識。

（2）拓展型課程階段目標：

1）了解智能小車的結(jié)構(gòu)，掌握智能小車的各種拼裝方法。

2）根據(jù)任務(wù)選擇不同結(jié)構(gòu)進行搭建小車，并能使用各種材料及3D打印工具進行結(jié)構(gòu)改進。

3）習(xí)慣文本編程環(huán)境，了解編程語言與簡單算法，并能根據(jù)任務(wù)修改程序。

4）抵御不良信息的影響，認識到不正當使用開源電子技能所帶來的后果和影響，以及其中涉及的道德和法律責任;理解社會中公認的行為規(guī)范和道德準則，并能自覺遵守。

（3）研究型課程階段目標：

1）養(yǎng)成觀察生活和身邊事物的習(xí)慣，并能發(fā)現(xiàn)問題，具備提出解決方案的能力。

2）會靈活運用開源電子與3D打印技術(shù)進行創(chuàng)作與問題解決。

3）拓展知識的深度與廣度，能自主學(xué)習(xí)各種傳感器的編程方法，并根據(jù)資料自主進行程序設(shè)計。

4）在生活和學(xué)習(xí)中，表現(xiàn)出尊重他人、獨立思考、易于合作和善于溝通的品質(zhì)。

5）具有社會責任感，自覺按照社會中公認的行為規(guī)范和道德準則進行相關(guān)活動。

（二）課程設(shè)置

根據(jù)校外創(chuàng)客教育課程的主要理念和培養(yǎng)目標，以及不同年齡學(xué)生的生理和心理特點，在不同學(xué)段集中或分散地安排三種課程，循序漸進地保證創(chuàng)客教育知識技能和能力規(guī)范的落實。

1.基礎(chǔ)型課程階段

建議基礎(chǔ)型課程共計安排120課時，每周4課時，開設(shè)一學(xué)年。

2.拓展型課程階段

建議拓展型課程共計安排120課時，每周2課時，其中20課時為實踐活動。

3.研究型課程階段

建議研究型課程共計安排120課時，每周2課時，其中10課時為實踐活動。

（三）評價體系

創(chuàng)客教育課程評價體系的建立和實施，可以充分發(fā)揮評價對教育實踐的導(dǎo)向作用，促進教師盡快轉(zhuǎn)變教育思想，在創(chuàng)客教育活動中更好地發(fā)揮教師的教育創(chuàng)新意識，達到改進教學(xué)效果的目的。針對創(chuàng)客教育課程的評價，可以從以下幾方面著手設(shè)計。

1.展示創(chuàng)客作品

展示創(chuàng)客過程和作品是創(chuàng)客教育課程的重要組成部分。展示時，學(xué)生必須清楚闡述為達到最終結(jié)果他們的思考過程。在這個過程中，學(xué)生不僅要表達他們的觀點和想法，同時也要向他們的同伴傳達重要的知識。在觀看和欣賞其他人的項目時，學(xué)生會創(chuàng)造性地互相啟發(fā)，使得創(chuàng)客教育的課程與教學(xué)實施形成一種自我喂養(yǎng)的循環(huán)。在展示創(chuàng)客作品的過程中，評價者和被評價者均可以從中學(xué)到很多東西。

2.為每位創(chuàng)客建立檔案

通常，在創(chuàng)客教育課程中評價學(xué)生的工作和作品時，采用一種形成性評價的形式非常有幫助。為此，檔案袋的作用就凸顯出來，它們可以幫助教師更深入地了解學(xué)生的項目、作品、創(chuàng)造過程以及學(xué)習(xí)情況。

3.明確的評估指標

在學(xué)習(xí)之初，學(xué)生明確地了解評價的標準、指標和具體要求，這非常有利于他們向著教師所期望的方向發(fā)展。

六、青少年校外創(chuàng)客教育課程設(shè)計案例

（一）校外創(chuàng)客教育課時案例

根據(jù)前面闡述的教學(xué)目標和課程設(shè)置原則，我們以小學(xué)高年級學(xué)生為教學(xué)對象，以Arduino開源系統(tǒng)為載體，設(shè)計了一期以基礎(chǔ)型課程階段為目標的15次活動安排。

由于校外活動的特點，每周活動1次，因此一般每期安排15次活動，每次活動持續(xù)2小時左右（4課時）。

（二）校外創(chuàng)客教育教案案例

密碼傳奇

教材分析：

本活動是學(xué)生在學(xué)習(xí)3D建模、了解基礎(chǔ)Arduino平臺以及表4中前七個活動基礎(chǔ)上進行的第八個活動。它延續(xù)了上一活動的判斷語句，增加了傳感器數(shù)量，要求學(xué)生理解加解密這一知識點，并能通過合作來探究密碼加解密的方法，在比賽中能熟練加密與解密的過程。

教學(xué)對象：9～12歲學(xué)生

教學(xué)課時：120分鐘

教學(xué)目標：

一、知識與技能

（一）掌握判斷語句在發(fā)報機裝置中的使用方法。

（二）理解簡單密碼編譯方法，并熟練加密與解密技能。

二、過程與方法

（一）通過自主學(xué)習(xí)與模仿操作的方式掌握判斷語句的使用方法。

（二）以小組探究和游戲的形式掌握密碼的編譯方法。

三、情感態(tài)度與價值觀

（一）在小組合作學(xué)習(xí)中體驗探究的快樂。

（二）在游戲競賽活動中體驗學(xué)以致用與合作精神。

教學(xué)重點：

理解密碼原理，會獨立創(chuàng)造一種簡單的密碼加密方法。同時，理解各傳感器在游戲中的作用，并能靈活運用判斷語句。

教學(xué)難點：

密碼的加密方法和密碼傳遞是課程難點。密碼的基本原理知識以及加解密的步驟比較多，學(xué)生在操作過程中可能會存在困難。

教學(xué)方法設(shè)計：

本活動在教學(xué)中已提供教程，學(xué)生自主學(xué)習(xí)并理解判斷語句的使用;以小組合作探究的方式理解創(chuàng)設(shè)密碼這一知識;在比賽活動中熟練掌握加密和解密的方法。

為了能讓學(xué)生在創(chuàng)新思維上得到鍛煉，活動中預(yù)設(shè)了比賽環(huán)節(jié)。學(xué)生為了能提高發(fā)報的效率、速度和準確率，必須在硬件設(shè)計和密碼編碼過程中有所創(chuàng)新。

教學(xué)準備：

教具：投影儀、計算機、筆、Arduino制作的發(fā)報機

學(xué)具：學(xué)生計算機、Arduino UNO R3主板、LED、按鈕、蜂鳴器、Ardublock軟件、各種數(shù)據(jù)線、操作指南、筆和紙

教學(xué)過程：

一、活動引入

師：同學(xué)們，今天我們要來做一個間諜傳信息的游戲。

師：根據(jù)情報，一個犯罪團伙將在上海的某著名景點實施犯罪活動，我們英勇的臥底X掌握了這一情報，他在大庭廣眾之下用語言將這個景點的名字告訴了我們的接頭人員Y。奇怪的是，在場所有人都不知道他們已經(jīng)傳遞了消息，你們知道他們是如何辦到的嗎？

【演示：出示5個上海的景點名稱?！?/p>

師：游戲規(guī)則是，每組選出兩位同學(xué)，分別扮演情報員X和接頭人員Y。X從老師處獲得一個景點名稱，然后根據(jù)他們的約定說一句話，讓Y知道這個景點并匯報給老師，看是否正確。同時，在場的所有同學(xué)都沒有破解他們的暗號。

【師生表演（過程略）】

二、制訂計劃

師：通過這個活動，大家體驗了一次密碼加解密的過程。其實，在生活中，我們有很多信息都需要進行加密。加密的方法五花八門、種類繁多，比較著名的簡潔方法有這樣幾種......（講解摩斯密碼、坐標加密法、手機鍵盤加密方式。）

【板書：加解密的過程?！?/p>

（一）將信息轉(zhuǎn)成字母。

（二）將字母根據(jù)密碼表轉(zhuǎn)化成數(shù)字。

（三）將數(shù)字用發(fā)報機傳遞。

（四）收報員接收發(fā)報信息，并轉(zhuǎn)成數(shù)字。

（五）根據(jù)密碼表將數(shù)字翻譯成字母。

（六）根據(jù)字母得到信息。

師：這一次，我們的情報員攜帶微型衛(wèi)星發(fā)報機到國外深入虎穴，打探到一條重要消息，你能幫助他把這條消息加密發(fā)送回國嗎？

師：請為我們的情報員設(shè)計一套簡潔高效、又不易被別人破解的加密方法。

【巡視并檢查學(xué)生的加密方式是否可行?！?/p>

四、動手操作

師：我們都已經(jīng)設(shè)計好了加密方法，現(xiàn)在我們利用Arduino設(shè)備動手制作一臺發(fā)報機。由于設(shè)備的限制，我們將聲波當作電波來傳遞信息。請同學(xué)們根據(jù)操作指南制作一臺簡易發(fā)報機。

【巡視，按步驟記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)情況?！?/p>

師：為了提高發(fā)報的效率和準確性，我們還能對這臺簡易的發(fā)報機進行怎樣的改進？程序又該如何配合修改？

五、游戲競賽

師：我們都已經(jīng)準備好了發(fā)報機和密碼表，接下來，我們就要進行比賽。請看比賽規(guī)則。

【投影演示：每組分2隊，一隊從老師處得到信息，進行加密并發(fā)報;另一隊接收信息并解密，其他學(xué)員同時破譯。沒有被破譯、接收信息正確、用時最短的小組獲勝?！?/p>

六、總結(jié)拓展

師：下面，我們請每組同學(xué)來講解你們的密碼加密方法。

師：同學(xué)們在加密方法的過程中體現(xiàn)出了你們的創(chuàng)意。其實，為了提高信息傳遞的效率和準確性，我們還可以對編碼進行優(yōu)化。請看投影。

師：請同學(xué)們回去以后繼續(xù)研究你們的編碼方法，下次活動繼續(xù)進行交流。

七、青少年校外創(chuàng)客教育課程研究的反思與展望

（一）研究反思

青少年校外創(chuàng)客教育要體現(xiàn)出校外特色，圍繞創(chuàng)客精神，課程安排上要有層次性。首先，針對不同的學(xué)生，課程要由淺入深地引導(dǎo)學(xué)生進行學(xué)習(xí)和探究，要能符合不同層次學(xué)生的任務(wù)目標。其次，要大膽讓學(xué)生動手使用工具，在規(guī)范的操作中，使用工具才能鍛煉學(xué)生的動手能力和規(guī)則意識，才能真正讓學(xué)生體驗到動手與成功的樂趣。

1.研究過程應(yīng)著眼于實踐，在實踐中總結(jié)與提升課程設(shè)計

通過幾年的實踐研究，對三種主要課程論流派進行分析，根據(jù)創(chuàng)客教育的實踐經(jīng)驗，我們著重將布魯納的結(jié)構(gòu)課程理論、盧梭和杜威的以兒童生活經(jīng)驗為中心的課程理論作為校外青少年創(chuàng)客課程設(shè)計的理論基礎(chǔ)。在研究中，我們將理論中的觀點進行分析和融合，對歷年上課的資料和經(jīng)驗進行梳理和發(fā)展，從而提煉出校外創(chuàng)客教育課程中的教學(xué)目標和課程內(nèi)容，并形成了以“創(chuàng)客與3D打印”為內(nèi)容的創(chuàng)客教育課程。

2.已取得的系列研究成果為他人開發(fā)創(chuàng)客教育課程提供了借鑒

通過研究，我們總結(jié)了以往七年的實踐經(jīng)驗，并將它們提升為課程，通過“創(chuàng)客與3D打印”課程的設(shè)計與實踐，我們豐富和完善了校外青少年創(chuàng)客教育課程體系，形成了“創(chuàng)客與3D打印”課程的教材、資源包和線上平臺。這個課程完全根據(jù)我們研究的課程體系進行設(shè)計，可為其他教師研發(fā)創(chuàng)客教育課程提供完整的實踐樣例。

（二）未來研究的展望

在后續(xù)研究過程中，我們將始終遵循“實驗性、示范性，加強科學(xué)研究”的工作方針，加強學(xué)習(xí)，通過探索實踐，提升自身將新技術(shù)轉(zhuǎn)化成青少年科技教育資源的能力，為廣大青少年提供更多、更優(yōu)質(zhì)的校外創(chuàng)客教育活動資源。

總結(jié)一下，需要做好如下幾方面工作：

1.進一步提煉創(chuàng)客教育的內(nèi)涵，挖掘創(chuàng)客教育內(nèi)在的教學(xué)邏輯和思想，結(jié)合教學(xué)理論，在實踐中提煉適合校外創(chuàng)客教育的教學(xué)方法。

2.緊跟新技術(shù)發(fā)展，敢于探索與實踐，將最新科技轉(zhuǎn)化成適合青少年的創(chuàng)客教育活動資源。

3.梳理和規(guī)范已有的或創(chuàng)新設(shè)計的創(chuàng)客活動資源，逐步形成多種系列的創(chuàng)客課程體系，讓更多熱愛創(chuàng)客活動的青少年受益。

【參考文獻】

[1] 祝智庭，孫妍妍.創(chuàng)客教育：信息技術(shù)使能的創(chuàng)新教育實踐場[J].中國電化教育，2015（01）：14-21.

[2] 吳俊杰.創(chuàng)客運動與STEM教育——專訪“創(chuàng)客教父”Mitch Altman[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2013（12）：39-42.

[3] 王同聚.走出創(chuàng)客教育誤區(qū)與破解創(chuàng)客教育難題——以“智創(chuàng)空間”開展中小學(xué)創(chuàng)客教育為例[J].電化教育研究，2017，38（02）：44-52.

[4] 楊現(xiàn)民，李冀紅.創(chuàng)客教育的價值潛能及其爭議[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2015（02）.23-34.