基于Mixly+Arduino的创客教育教学评价初探

发表时间:2021/3/2   来源:《教学与研究》2020年11月第31期   作者:黄浩宏
[导读] 创客一词,从李克强总理提出“大众创业,万众创新”后便开始在国内火热起来。
        黄浩宏
        中山市菊城小学
        摘要:创客一词,从李克强总理提出“大众创业,万众创新”后便开始在国内火热起来。任何时候以来,创新都是经济发展的根本动力。而创客教育的实施保障创客人才的培养。创客教育体系是打造创客人才的前提条件和基本保障,这对我国的教育提出了更高的要求。提及创客在教育领域的应用,创造的操作难易度便成了我们许多信息技术教师所考虑的问题了。对于小学生而言,创造、造物的难度是否太高?创客教育是否适合在小学开展?其可行性如何……笔者在实际一线的教学中进行的一些尝试,简单总结基于Mixly+Arduino的创客教育教学评价。

关键字:创客  创客教育  教学评价

        创客一词,从李克强总理提出“大众创业,万众创新”后便开始在国内火热起来。提及创客在教育领域的应用,创造的操作难易度便成了我们许多信息技术教师所考虑的问题了。对于小学生而言,创造、造物的难度是否太高?创客教育是否适合在小学开展?其可行性如何……
        1、创客和创客教育
        创客一词来源于英文单词“Maker”,本义是指出于兴趣与爱好,努力把各种创意转变为现实的人。创客精神和教育的碰撞,出现了创客教育的概念。“创客教育”是创客文化与教育的结合,基于学生兴趣,以项目学习的方式,使用数字化工具,倡导造物,鼓励分享,培养跨学科解决问题能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育。
        集创新教育、体验教育、项目学习等思想为一体,契合了学生富有好奇心和创造力的天性,“创客教育”也可以称之为STEAM教育,主要以课程为载体,在创客空间的平台下衍生出的STEAM教育,融合了S科学science, T技术technology ,E工程engineering ,A 艺术art,M数学Meaths等学科知识,培养学生的想象力、创造力以及动手解决问题的能力,弥补了传统教育忽略兴趣和动手能力的缺陷。下图展示了STEAM教育和创客教育的关系。
        
        2、创客教育的开展。
        任何时候以来,创新都是经济发展的根本动力。而创客教育的实施保障创客人才的培养。创客教育体系是打造创客人才的前提条件和基本保障,这对我国的教育提出了更高的要求。
        如何在学校开展创客教育?首先,是师生、家长三方协力共筑创客教育团队。学生创客之间也存在细微差异,充分挖掘学生内在不同之处,并借此实行个性化教学。低年级层次的创客培训,恰当的记录方式,以动手、动脑为出发点,在此阶段,培养的方向分化程度并不明显;中年级的学生创客应具有对作品的初步创意与构建,发展于事物的观察能力、团队合作能力、自主探究能力,能在教师的指导与引领之下,完成简单作品从意识到形态的转变;高阶段的创客培养对专业化要求较高,基本是基于项目的研究,此阶段的学生创客已有一定的跨学科知识积累,确定特定的研究领域与方向,作品设计与社会接轨,具有一定的商业价值,继而向纵深方向发展。
        在“大众创业、万众创新”的大趋势推动下,学校创客人才的培养应以学校教师的培训为始,教师是学校推行创客教育的中坚力量。为此提出了一系列措施。第一,对创客教师实行系统培训,积累创客教育经验;第二,建立教师经验交流平台,用于分享经验,共享创作成果,在线交流评价;第三,实行“引进来”与“走出去”的教师发展政策,从社会引进创客专业人才进行定期培训,同时鼓励教师“走出去”,去社会创客空间和其他学校进行参观;第四,高效的教师激励制度,有利于激发工作热情,保障创客教育实施。
        随着创客运动的日渐普及,家长也成为创客大军中不可忽视的重要力量,成为创客活动的参与者、支持者、贡献者,将家里的闲置角落转变为孩子的“工作室”也成为一种时尚的创客教育运行体系潮流做法,家庭创客空间成为学生课堂的拓展,同时,家长、学生共同参加学校、社会开设的创客亲子互动课程,在提升科学素养的同时,增进双方的互动,将创客活动转变成生活的一部分。
        著名创客空间 TechShop的 CEO与创立者马克.哈特赤(Mark Hatch),就特别强调“制造实体作品对创客行动的重要性,并认为这是将创客行动与早期的计算革命以及互联网革命明确区分开来的基本特征与标志。”——这段话所要表达的意思就是“创客行动”的最终目标(即“创客教育”的最终目标),是要能创造出“实体作品”,并认为这是“创客行动”的基本特征与标志(也就是“创客教育”的基本特征与标志)。我们也可以用一句话,简洁地把西方学者心目中的“创客教育”目标及其本质概括出来——就是理论加实践,要把青少年都培养成能利用各种技术手段与方法创造出“实体作品”的创客。
        
        在这个创客时代,以创客精神理念为指导,创客教育通过在线学习平台提供丰富的资源,学生们在创客空间中将创意转化为实体,利用新时代数字技术进行设计、制作、共享、个性化学习,在规避大规模生产的同时通过DIT(do it together)制作所需的物品,满足了个性化、定制化需求,为培养科技创新能力奠定扎实的基础。
        3、基于Mixly+Arduino开源硬件的小学创客教育实施。
        在空中自由飞行的模型飞机,按照指定路线行走的小车、懂得躲避障碍的小车……也许你对这些智能化设备已经司空见惯。但你是否想过这些智能设备背后的奥秘呢?这些智能设备背后,究其根本,是人类通过编程,借助一些编译软件,结合某种硬件工具来实现人们所想要的功能。而Arduino便是其中一种硬件工具。Arduino是一个能够用来感应和控制现实物理世界的一套工具。它由一个基于单片机并且开放源码的硬件平台,和一套为Arduino板编写程序的开发环境组成。下图即为Arduino板的一般模样。

        对于学生而言,运用Arduino板,就可以很快地进入自己的“造物王国”。从简单的LED灯到复杂的智能系统设计,学生可以在掌握基础性知识的前提下,细心观察生活,发挥自己的想象力,慢慢地学会发现问题、解决问题。
        而在这个过程中,编程可能会是学生和老师们的一大难题。在这里,笔者要给大家介绍Mixly(米思齐)。Mixly-Arduino 0.998是目前比较好用,功能比较强大的Arduino图形化编程平台。
        Mixly自从2015年问世以来,就深受国内创客、中小学教师喜爱,如今已经成为国内最好用的Arduino图形化软件。Mixly最大的优点就是其开放性,Mixly建立了一个生态圈,这个生态圈欢迎所有人的加入,不限制厂家,不限制硬件。因此,任何一个掌握规则的人都可以为Mixly开发第三方库,来丰富Mixly的功能。
        Mixly可以看作是介于普通用户与Arduino IDE之间桥梁,通过这个桥梁,即使用户不懂C语言的语法,也可以利用图形化程序编写Arduino程序。Mixly的基本原理是将图形化程序转化成C语言,再利用Arduino IDE上传到硬件中。

        上图是Mixly0.998_WIN(7.9) 的软件界面。就像我们熟悉的scratch一样,积木式编程可以让学生快速入门。在学生入门阶段的学习,建议采用范例教学法,让学生在案例中走近mixly,从案例中克服技术障碍,更有自信地面对编程学习。对于Mixly,我们并不会给大家列出条条框框的步骤。对于初学者,建议选择专家或有经验的教师配好的创意电子组件。在进行正式的编程学习、作品创作前,记得提前检查接口组件的问题。
        对于创客教育中arduino板的编程创作学习,目前主流的软件当然不只Mixly。工具推荐仅供参考。工具选择要根据具体情况分析,能够真正让我们顺利开展Arduino创客课堂的软件工具就是好的工具。
        笔者在小学阶段开展创客教育实施的过程中,对于中高年段的孩子,主要是根据下图创客的学习法模型进行的。
        
        在创作中学习,以问题驱动的方式开展项目式学习,以学生为中心、教师为指导,让学生详细描述了自己的创意作品设计思路,然后在现场作品演讲交流展示中,小组会对作品设计进行评价,在这种相互交流评价中,学生向笔者反馈:都感到自己的想法被不断完善,听他人的创意作品设计,自己的创意想法也会越来越多,创新思维也在这种碰撞交流中被不断打开,想把自己的创意作品“造”出来的想法也越来越强烈。
        4、创客教育的教学评价模式设计。
        教学评价是以教学目标为依据,按照科学的标准,运用一切有效的技术手段,对教学过程及结果进行测量,并给予价值判断的过程。教学评价:是对教学工作质量所作的测量、分析和评定。它包括:对学生学业成绩的评价,对教师教学质量的评价和进行课程评价。教学评价的设计与实施要遵循客观性原则、整体性原则、指导性原则、科学性原则、发展性原则。教学评价是鼓励师生、促进教学的手段,因此教学评价应着眼于学生的学习进步和动态发展,着眼于教师的教学改进和能力提高,以调动师生的积极性,提高教学质量。
        在小学开展创客教育,实施创客教育教学评价,同样也要遵循教学评价原则和结合创客身上共同的特质:创新、实践与分享。从教师的教学支架、内容的价值体现的把握、知识体系的层次、教学知识与内容达成度实效和学生的参与度、完成度、提升度等多个方面综合考虑。下图是创客教育评价的模型:
        
结语:
        笔者在小学阶段开展创客教育,经了解在参与了Arduino编程基础课程学习的学生中,部分学生自愿参与了项目式学习,其中部分项目就是来自学习基础课程设计的创意作品。学生从自主选题到设计完成一个智能控制系统调试,综合能力和创新能力都得到了很大的提升,他们都表示这样的完全自主学习、自主研究、自己创作的过程将让他们终身受益。
        通过实践发现,在小学中高年段这个对学生影响的关键的时期,尝试进行创客教育和STEAM教育的课程教学实践探索是很有意义的,尤其是后期的项目式自主学习方式,能有效地提高学生的创新能力和探究精神,为学生将来的终身学习和探究打下坚实的基础。但由于笔者受到课时以及孩子年龄阶段等各个方面限制的影响,所设计的课程并没有涉及到基于Arduino的智能机器人设计与控制、智能飞行器等,后期再课时允许的情况下,将做进一步探索,并会继续跟进学生的项目式自主学习。
        
参考文献
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        【6】张肇丰,徐士强主编.教育评价的30种新探索:华东师范大学出版社,2014
        【7】杨现民,李冀红.创客教育的价值潜能及其争议[J].现代远程教育研究,2015(2)
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