〔摘 要〕 隨著科技的高速發(fā)展，開展創(chuàng)客教育，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，塑造創(chuàng)客精神，作為一項必須實踐的任務在小學科學教學中逐步落實。本論文以“智慧社區(qū)由我創(chuàng)”創(chuàng)客教育項目為例，探討了基于創(chuàng)客教育的小學科學教學的可行性和必要性，并提出了創(chuàng)建STEM項目、組織學習小組、設(shè)計探究路線和激活創(chuàng)新思維等教學策略。

〔關(guān)鍵詞〕 小學科學；創(chuàng)客教育；智慧社區(qū)

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2024） 24 076-078

創(chuàng)客教育集創(chuàng)新教育、體驗教育、項目學習等思想于一體，融合多學科知識，鼓勵學生有效地使用數(shù)字化工具進行創(chuàng)造，并在創(chuàng)造過程中發(fā)現(xiàn)、探索并解決問題，將創(chuàng)意作品化，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維與解決問題的綜合能力。隨著信息技術(shù)的進一步發(fā)展，傳統(tǒng)的教學方式已經(jīng)難以滿足新時代學生全面發(fā)展的需求，“課堂教學+創(chuàng)客教育”為小學科學提供了一種全新的教學思路。

一、創(chuàng)客教育融入小學科學教學的保障

（一）政策保障

2022年版科學課程標準提出，科學教學要以不少于1/10的時間，通過開展跨學科主題活動加深學生對科學概念的理解。而這種跨學科主題探究活動，常常會帶有鮮明的創(chuàng)客教育色彩?？梢哉f，現(xiàn)行課程標準為科學教育開展創(chuàng)客活動提供了政策性保障。

（二）資源保障

當前，在國家大力支持STEM教育的環(huán)境下，越來越多的學校開始建立STEM主題創(chuàng)客空間。配備3D打印機、編程軟件、電子元件及建模材料等所需的軟硬件設(shè)備，可以很好地保障基于創(chuàng)客理念的科學教學。除此之外，一些學校還與科企或高校建立合作關(guān)系，利用其師資、場地、器材等資源，為課堂教學提供更加豐富的內(nèi)容選擇和實施支持?？茖W教師可以根據(jù)課程主題及學生們的興趣和能力，選擇使用上述資源，以創(chuàng)客項目的方式開展融入了3D設(shè)計與打印、電路連接、編程及作品制作在內(nèi)的課程學習。

（三）經(jīng)費保障

開展基于創(chuàng)客理念的科學教學，需要投入一定的資金用于購買相關(guān)的教學設(shè)備和材料。當前，一些學校已可通過多種途徑獲得這部分創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)所需經(jīng)費的支持。首先，可主動申請政府層面的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育專項資金，如每年廣州市都會開展青少年科技教育項目申報，資助合規(guī)學校數(shù)萬到數(shù)十萬元不等的科普教育經(jīng)費。其次，通過與企業(yè)開展戰(zhàn)略合作辦學，可引入企業(yè)的科技設(shè)備及資金支持，共建校內(nèi)外創(chuàng)客教育基地。再次，目前創(chuàng)客教育的作用已經(jīng)獲得了學校領(lǐng)導的認可，他們愿意利用社會專項捐資助學資金開展創(chuàng)客教育。最后，教師在選擇和組織創(chuàng)客項目時，也可以有意識地考量材料成本比較低廉的科創(chuàng)主題，降低創(chuàng)客教育對高額經(jīng)費的依賴。

二、創(chuàng)客教育融入小學科學教學的要點

（一）培養(yǎng)學生的創(chuàng)新素養(yǎng)

依據(jù)培養(yǎng)學生創(chuàng)新素養(yǎng)的科技教育理念，創(chuàng)客教育的教學目標不能局限于只讓學生學會機械模仿。教學時要先引導學生觀察課程案例項目的發(fā)展變遷，理解變化的內(nèi)在邏輯——適應當下，高效工作。因此基于創(chuàng)客理念的科學教學，要通過讓學生參與規(guī)劃、設(shè)計和完成具體的科創(chuàng)項目，將科學原理學習與動手實踐應用有機結(jié)合，實現(xiàn)真正意義上的“做中學、做中創(chuàng)”。學生在這個過程中不再是被動接受科學知識的接受者，而是積極運用所學知識發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的“小科學家”，能充分體驗到成長的快樂。這種“玩中學，樂中悟”的教學，可全面提高學生對科學概念的理解力、對創(chuàng)意產(chǎn)品的完成力以及積極面對挑戰(zhàn)的創(chuàng)客精神力，符合新時代培養(yǎng)學生創(chuàng)新素養(yǎng)的要求，是當前科學教育的一項重要工作。

（二）落實科學核心素養(yǎng)要求

2022年版義務教育科學課程標準，將科學課程要培養(yǎng)的學生核心素養(yǎng)分為科學觀念、科學思維、探究實踐、態(tài)度責任等方面。基于創(chuàng)客理念的科學教學，非常強調(diào)“學生主體，老師主導”的教學理念。在整個教學活動中，學生擔當起“探究者”和“創(chuàng)造者”的身份，圍繞一個有趣的科創(chuàng)項目主題，根據(jù)自己的興趣和想法自主規(guī)劃設(shè)計方案、選擇材料工具、動手制作作品。這個過程，對于學生掌握基本的科學知識，形成初步的科學觀念和掌握基本的思維方法，具備初步的科學思維能力以及掌握基本的科學方法，擁有初步的探究能力，樹立基本的科學態(tài)度，具有正確的價值觀和社會責任感，均有很大的促進作用。這也與科學課程標準強調(diào)的“立德樹人，立志興邦”“學生主體地位”等理念高度契合。因此可以說，基于創(chuàng)客理念的科學教學，是新課改理念在基礎(chǔ)教育層面的重要實踐路徑。

三、創(chuàng)客教育融入小學科學教學的策略

（一）創(chuàng)建STEM項目

基于創(chuàng)客理念的科學教學可采用STEM項目驅(qū)動的學習模式。具體而言，教師可以根據(jù)當前的科學課程知識點，選擇相關(guān)的有意義的項目主題供學生選擇。如本校立足學生的生活經(jīng)驗，從他們的視野出發(fā)，引導學生觀察周邊生活，以“智慧社區(qū)由我創(chuàng)”為主題，設(shè)計了以下項目群。

例如，“智慧新社區(qū)”項目需要學生綜合運用所學的科學原理和人工智能、美術(shù)、數(shù)學比例等知識，結(jié)合自身對未來理想生活的想象，設(shè)計構(gòu)思自己心目中理想的智慧社區(qū)模型。在整個過程中，學生既受到了知識的驅(qū)動，也收獲了動手實踐和想象創(chuàng)新的樂趣。這種將知識學以致用的項目體驗，可極大地激發(fā)學生的學習興趣，讓科學教學擺脫枯燥的知識灌輸，實現(xiàn)“玩中學，樂中長”。同時，創(chuàng)作、搭建的作品也可成為學生學習成果的有形體現(xiàn)。總之，在科學教學中運用STEM項目驅(qū)動的學習策略，可讓學生在動手實踐中感受到科學的奧妙、創(chuàng)客的魅力。

“智慧社區(qū)由我創(chuàng)”項目主題列表

[項目主題 學科知識點 類別 智慧新社區(qū) 能源轉(zhuǎn)化，傳感器 生活 聲控小臺燈 簡單電路，語音識別 生活 種植鳳仙花 植物的成長，智慧種植 觀鳥新潮流 鳥的種類和辨識，光的折射 機警巡邏兵 巡線原理，機器人結(jié)構(gòu) 安保 體驗智能門 智能門的結(jié)構(gòu)，人臉識別 安保 無人駕駛車 導航、規(guī)劃 交通 ]

（二）組織學習小組

基于項目的科學教學，可以采取小組合作的學習方式以發(fā)揮協(xié)同效應。在具體操作上，教師可以根據(jù)智慧社區(qū)項目的工作量及學生人數(shù)情況，將全班學生分成3～4人的項目小組，并注意讓每個小組具有合作與交流的尺度感。隨后，教師可根據(jù)社區(qū)生活的不同需求，讓學生依次體驗智慧社區(qū)中生活、安保、交通等的便利性。學習小組基于項目要求自由討論確定創(chuàng)作的具體方案。在這個過程中，他們一邊交流想法，一邊根據(jù)自身優(yōu)勢和興趣分配任務，如誰負責搭建模型、誰負責編程驅(qū)動、誰負責撰寫展示方案說明等。這種任意小組合作的項目學習模式，可讓學生在輕松愉悅的互動和合作中得到展示自我、實現(xiàn)自我的機會。這不僅可提高學生的人際交往能力，也有助于其發(fā)揮創(chuàng)造潛能，培養(yǎng)科學學習的主動性與團隊精神。同時，小組間還可設(shè)置一定的互評互學環(huán)節(jié)，讓學生在交流中獲得更多思考，從不同角度審視問題，達到拓寬視野、開闊思路的效果。

（三）設(shè)計探究路線

在基于創(chuàng)客理念的科學教學中，技術(shù)路線設(shè)計是項目得以最終實現(xiàn)的關(guān)鍵。仍以“智慧社區(qū)由我創(chuàng)”項目為例，學生需在教師的指導下，融合多學科知識，參考范例樣品，設(shè)計個性化智能化產(chǎn)品，體驗新時代生活的便利性。于是，學習小組合理分工，討論項目所涉及的學科知識，開展所需要的調(diào)查，進而進行創(chuàng)意產(chǎn)品開發(fā)。

以“種植鳳仙花”項目為例，首先以我校6個班為實驗對象，每個班大約有40名學生，其中3個班在沒有任何智能化設(shè)備輔助的情況下，每個班大約只有三分之一學生的種子是能萌發(fā)的。再經(jīng)過二至三個月的周期培養(yǎng)，一個班只有5～6名學生種植的鳳仙花是能成功開花結(jié)果的，成功比例只有12%～15%。另外3個班進行智能化改造，由學生自主設(shè)計種植區(qū)域的規(guī)劃。在種植開展過程中，通過溫度計監(jiān)測環(huán)境溫度，利用濕度計監(jiān)測空氣濕度，并且設(shè)計了智能的自動澆水和施肥系統(tǒng)，用來幫助學生改善種植條件。這3個班的學生每個班大約有三分之二學生的種子是能萌發(fā)的，經(jīng)過二到三個月的周期培養(yǎng)，一個班大約有12名學生種植的鳳仙花是能成功開花結(jié)果的。從種植的結(jié)果中我們可以看到，在進行了智能化改造后，鳳仙花的萌發(fā)率和種植成功率有了顯著的提升。我們經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，種子萌發(fā)受到溫度、水分、空氣等因素的影響，鳳仙花能否成功開花結(jié)果會受到培育過程中陽光、養(yǎng)分、水分、病蟲害等因素的影響。然而我們的學生因為缺乏相關(guān)的監(jiān)控設(shè)施，沒有辦法及時發(fā)現(xiàn)生長過程中出現(xiàn)的問題，導致鳳仙花無法正常萌發(fā)和成長，因此成功率就非常低。在對“種植鳳仙花”項目進行智能化改造后，這種分區(qū)域的技術(shù)設(shè)備設(shè)計規(guī)劃，使得智慧社區(qū)的理念通過具體的技術(shù)路線得以實現(xiàn)，也讓抽象的科學概念具象化，加深了學生的理解與記憶，實現(xiàn)了從科學原理到實踐應用的貫通。一位學生在活動后開心地總結(jié)道：我用多個智能設(shè)備種鳳仙花，從播種到成長，每一步都充滿樂趣。定時澆水器讓我不再怕忘記澆水，土壤濕度傳感器教我適時關(guān)愛小花，攝像頭記錄下它一點點長大……從中我學會了耐心和責任，也感受到了科技的魅力！

（四）激活創(chuàng)新思維

基于STEM項目的科學創(chuàng)客教育要將培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維作為整個產(chǎn)品制作過程的重中之重。以“機警巡邏兵”為例，教師可根據(jù)學生的認知發(fā)展水平，設(shè)置一些情境性的思維拓展任務。如安保機器人在社區(qū)巡視過程中如何最合理地規(guī)劃路線？如何區(qū)分住戶、訪客和陌生人，并給出合適的警示？機器人需有怎樣的結(jié)構(gòu)？等等。此類問題，學生小組需要思考如何運用智能科技等手段解決問題，滿足居民需求。這些情境任務既可以是教師延伸的，也可以來自學生在生活實踐中遇到的疑惑。學生需要在小組內(nèi)部自由討論分析這些問題情境，設(shè)計解決方案。這可以訓練他們從多個角度思考問題，拓寬解決問題的思路。然后教師還需定期組織學生進行小組間或全班范圍內(nèi)的思路匯報交流，邀請小組相互提問并給出建設(shè)性意見。這種互動交流有助于學生聽到更多的想法，拓寬自己的視野，打開思維的局限，從更全面和深入的維度思考科學在實踐中的應用。最后，教師可與學生一起對最優(yōu)思路進行討論總結(jié)。通過這種“思維+交流”的知識再構(gòu)建，可潛移默化地激發(fā)和培養(yǎng)學生們的創(chuàng)新思維。

綜上所述，基于創(chuàng)客教育的科學教學具有可行性和必要性，可以有效培養(yǎng)學生的綜合素養(yǎng)，踐行新課標教學理念。在實施過程中，教師可采用STEM項目驅(qū)動學習、組織學習小組、設(shè)計探究路線以及激活創(chuàng)新思維等策略，以激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)新思維。通過這種教學方式，將科學知識和動手實踐有機結(jié)合，使學生在創(chuàng)作過程中形成優(yōu)秀的科學探究能力和創(chuàng)客精神。

【本文系2024年廣州市青少年科技教育項目：“智慧社區(qū)由我創(chuàng)”創(chuàng)客教育項目的研究成果，任務書編號：KP市2024021】

參考文獻

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