淺議創(chuàng)客教育在師范類專業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)秀獲獎科研論文

1、淺議創(chuàng)客教育在師范類專業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)秀獲獎科研論文 【關(guān)鍵詞】創(chuàng)客教育 師范類專業(yè) 信息化 1G651A 2095-3089104-0010-02 1.引言 隨著創(chuàng)客思想的普及，創(chuàng)客教育受到越來越多的教育者的思考與重視，2009年美國總統(tǒng)奧巴馬宣布啟動教育創(chuàng)新行動，并于2012年設(shè)立創(chuàng)客教育計(jì)劃，同時創(chuàng)客教育在全球范圍內(nèi)掀起了將創(chuàng)客教育引入學(xué)校教育的浪潮，我國教育部2015于年發(fā)布了關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見，鼓勵探索STEAM教育，創(chuàng)客教育等新模式，努力推進(jìn)教學(xué)創(chuàng)新的發(fā)展，而師范類專業(yè)作為教育事業(yè)的主要力量，融入創(chuàng)客教育理念是非常重要的。 2.創(chuàng)客教育在師范類專業(yè)的

2、應(yīng)用 2.1 師范類專業(yè)概述 師范類泛指一類高校而不是具體某些專業(yè)，現(xiàn)在師范類高校融合多種學(xué)科，成為綜合類高校，因此，師范學(xué)校中并不是所有專業(yè)都屬于師范類專業(yè)，師范類專業(yè)主要包括數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、中文、外語、政治、體育等與中小學(xué)教育科目相關(guān)的專業(yè)，同時中小學(xué)教育的科研學(xué)科如教育學(xué)、心理學(xué)等也屬于師范類專業(yè)。 2.2 創(chuàng)客教育概述 “創(chuàng)客行動”是由美國興起的鼓勵人們利用身邊各種材料及計(jì)算機(jī)相關(guān)設(shè)備、程序以及其他技術(shù)性資源，通過自己動手或與他人合作創(chuàng)造出獨(dú)創(chuàng)性產(chǎn)品的一種行動，“創(chuàng)客行動”基于對技術(shù)的應(yīng)用，面向技術(shù)類產(chǎn)品的生成，在當(dāng)前社會技術(shù)不斷創(chuàng)新、技術(shù)產(chǎn)品不斷豐富的背景下，越來越受到研究者與教育

3、者的關(guān)注，將“創(chuàng)客行動”融入“創(chuàng)客教育”，使學(xué)生實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造性學(xué)習(xí)。 創(chuàng)客教育旨在為所有中小學(xué)生提供適宜的用于創(chuàng)造的環(huán)境、資源、機(jī)會，特別是借助技術(shù)工具與資源讓學(xué)生能夠?qū)W(xué)習(xí)過程融入創(chuàng)造過程，實(shí)現(xiàn)基于創(chuàng)造的學(xué)習(xí)，在創(chuàng)造過程中提升學(xué)科的學(xué)習(xí)質(zhì)量，尤其是提升科學(xué)技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、藝術(shù)等學(xué)科的學(xué)習(xí)信心，投入基于創(chuàng)造的學(xué)習(xí)過程中，可以培養(yǎng)自己的判斷性思維、創(chuàng)新思維與解決問題的能力。 2.3創(chuàng)客教育在師范類專業(yè)中的應(yīng)用 師范類專業(yè)主要是服務(wù)于中小學(xué)教育的科目以及教育研究的專業(yè)，將創(chuàng)客教育融入師范類專業(yè)中，實(shí)現(xiàn)教師或研究者的創(chuàng)新教育和研究，使學(xué)生更好地實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造性學(xué)習(xí)，本文主要探討師范類專業(yè)中應(yīng)用較廣的數(shù)學(xué)教育

4、、科學(xué)教育、現(xiàn)代信息技術(shù)教育以及中小學(xué)教育中的創(chuàng)客教育。 2.3.1數(shù)學(xué)教育中的創(chuàng)客教育 數(shù)學(xué)就其本身的知識特點(diǎn)為實(shí)踐活動提供更多的創(chuàng)新機(jī)會，為創(chuàng)客教育的實(shí)施提供極好的載體，數(shù)學(xué)教育專業(yè)需要掌握數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)理論知識和教學(xué)技巧，掌握現(xiàn)代教育技術(shù)，能夠勝任中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的教育工作，數(shù)學(xué)專業(yè)不僅要學(xué)習(xí)相關(guān)的數(shù)學(xué)知識如：數(shù)學(xué)分析、高等數(shù)學(xué)、解析幾何、概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)等，還要掌握計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)、教育學(xué)以及心理學(xué)等服務(wù)于教學(xué)事業(yè)的學(xué)科同時為創(chuàng)科教育提供基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)中的創(chuàng)客教育主要是計(jì)算機(jī)編程的應(yīng)用，集合論是離散數(shù)學(xué)中的重要的一部分，在數(shù)據(jù)庫中有廣泛的應(yīng)用，利用關(guān)系理論完成數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)型到關(guān)系型的轉(zhuǎn)變，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)

5、據(jù)易于存儲和處理，邏輯結(jié)構(gòu)簡單；數(shù)學(xué)圖論中二叉樹在計(jì)算機(jī)中有很重要的作用，路由選擇算法、桶排列算法等都是使用數(shù)學(xué)中的圖論；有限機(jī)、開關(guān)線路的計(jì)算等在糾錯碼的應(yīng)用很多，數(shù)據(jù)通信中常使用二進(jìn)制數(shù)字信號進(jìn)行轉(zhuǎn)移，常采用糾錯碼避免傳輸中的錯誤。 2.3.2科學(xué)教育中的創(chuàng)客教育 科學(xué)教育旨在指導(dǎo)學(xué)生獲得科學(xué)知識的同時培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的能力，對于不同學(xué)習(xí)階段的教育，其教學(xué)內(nèi)容也有所不同，對于低年級的教育，科學(xué)教育旨在用簡單的實(shí)驗(yàn)操作對具體事物進(jìn)行初步分析綜合，主要培養(yǎng)其動手能力，應(yīng)用創(chuàng)客教育理念，低年級階段的科學(xué)教育應(yīng)該利用人類對自然界的簡單利用開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)，如利用廢物進(jìn)行回收利用的手工活動，培養(yǎng)學(xué)

6、生的動手能力和創(chuàng)新思維，讓學(xué)生在創(chuàng)造中學(xué)習(xí)，同時教育者也實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)客教育；中年級的科學(xué)教育需要利用簡單的儀器進(jìn)行初步的定量觀察，并用歸納、概括的方法形成簡單的概念，因此基于創(chuàng)客教育理念需要開創(chuàng)“創(chuàng)客空間”，利用多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)，如在學(xué)習(xí)3D打印中的數(shù)學(xué)建模、在掌握電路設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)上利用虛擬軟件在模擬電路的各節(jié)點(diǎn)的電壓、電流及經(jīng)過的脈沖信號；對于高年級的科學(xué)教育，需要實(shí)現(xiàn)較高的操作能力和創(chuàng)造力，以項(xiàng)目為主，以團(tuán)隊(duì)的形式開展任務(wù)，對于創(chuàng)客教育的要求比較高，需要具備測試測量、控制、仿真、快速開發(fā)、跨平臺的圖形化語言的開發(fā)環(huán)境以及無人機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)，包括圖像信號和控制信號的無線傳輸及失

7、控狀態(tài)下的無人機(jī)執(zhí)行返航程序的開發(fā)等都可作為創(chuàng)客活動。因此，科學(xué)中的創(chuàng)客教育以科學(xué)為主，在理論知識的教育上開展以科學(xué)技術(shù)為手段的創(chuàng)客活動，開創(chuàng)創(chuàng)新思維，提高動手能力。 2.3.3現(xiàn)代信息技術(shù)教育中的創(chuàng)客教育 信息化技術(shù)是一種技能、一種工具，涉及到很廣泛的知識領(lǐng)域，在信息化技術(shù)的教育中要打破教材編排的束縛和傳統(tǒng)以應(yīng)用為主的教學(xué)模式，創(chuàng)造有能力的創(chuàng)客，將創(chuàng)客思維滲透到教育內(nèi)容的開發(fā)，例如在信息技術(shù)的教育中，通過程序算法的設(shè)計(jì)、excel電子表格的模塊設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生的算法思維和數(shù)學(xué)思維；軟件開發(fā)、網(wǎng)站建設(shè)模塊培養(yǎng)學(xué)生的工程思維；視頻作品制作、計(jì)算機(jī)繪圖及電子報(bào)刊的設(shè)計(jì)提升噓聲的藝術(shù)創(chuàng)作能力和審美能力。

8、 2.3.4中小學(xué)教育中的創(chuàng)客教育 中小學(xué)創(chuàng)造教育是指向全人發(fā)展的全人教育，全人教育包括：學(xué)科知識、創(chuàng)新與創(chuàng)造、自我認(rèn)知、合作、有效溝通、富有責(zé)任感，創(chuàng)客教育情境下的教育者致力于尋找學(xué)生的潛能，提升學(xué)生參與創(chuàng)造的信心與動力，情景與資源的整合背景下創(chuàng)造了一種包含正式教育與非正式教育、獨(dú)立探究與協(xié)作探究、線上教育與線下教育等不同的教學(xué)方式，包含多種多樣的教學(xué)工具與教學(xué)情境。 同時，創(chuàng)客教育開放性發(fā)展要求創(chuàng)客教育的研究者與實(shí)踐者精心設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)膭?chuàng)客教育目標(biāo)并提供相應(yīng)的情景與支持，有效開展創(chuàng)客教育，隨著數(shù)字制造時代的發(fā)展，創(chuàng)客教育由原來的機(jī)器人俱樂部、手工俱樂部等帶入了教師課堂，整合與各個學(xué)科的教與學(xué)

9、，多種多樣的制造技術(shù)擴(kuò)展了學(xué)生的創(chuàng)造工具，每間教室都可以成為創(chuàng)客空間，在此空間可以利用技術(shù)含量或高或低的材料完成創(chuàng)造并獲取直接經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)者可以自主決定參與創(chuàng)造項(xiàng)目的方式與時間。 創(chuàng)客教育的專業(yè)性發(fā)展需要創(chuàng)客教育者熟悉創(chuàng)客教育的實(shí)施原理與技巧，理性看待技術(shù)在創(chuàng)客教育中的角色和地位，有效設(shè)計(jì)創(chuàng)客教育活動，在推進(jìn)創(chuàng)客教育的過程中要注意：準(zhǔn)備特定的工具；選擇特定的工具需要特定的知識；了解創(chuàng)客教育背景下的教育學(xué)原理；同時要注意創(chuàng)客教育中的安全因素，并將創(chuàng)客教育融入已有的學(xué)科教學(xué)內(nèi)容。 2.4創(chuàng)客教育的實(shí)施 2.4.1 創(chuàng)客環(huán)境的創(chuàng)立 創(chuàng)客環(huán)境是實(shí)施創(chuàng)客教育的基礎(chǔ)條件，創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室提供較大的創(chuàng)客空間，開放設(shè)

10、備、材料、技術(shù)等為創(chuàng)客教育提供操作的可行性，創(chuàng)客社區(qū)為創(chuàng)客展示作品、交流經(jīng)驗(yàn)與思想、分享工具、軟件、材料等資源提供線上的社交空間。創(chuàng)客空間的建設(shè)要滿足用戶多樣性的需要，集合多種范圍如交通、醫(yī)療、家庭用具、藝術(shù)、電子、設(shè)備等各方面創(chuàng)客空間，學(xué)校的創(chuàng)客空間可以參照Fab Lab 模式，通過標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)加快推廣進(jìn)度，創(chuàng)客空間作為數(shù)字校園、智慧校園建設(shè)工程的重點(diǎn)內(nèi)容，與社會創(chuàng)客空間應(yīng)該相會銜接和互補(bǔ)，學(xué)校創(chuàng)客空間側(cè)重于學(xué)科的教學(xué)結(jié)合，提升學(xué)生的創(chuàng)造能力和學(xué)科的教學(xué)效果，社會創(chuàng)客空間可以更加靈活、多樣化的提供創(chuàng)客作品規(guī)?；a(chǎn)的咨詢與服務(wù)，更加有效的開展個性化的基于興趣的創(chuàng)客活動。 2.4.2 創(chuàng)客硬件設(shè)

11、施的開發(fā) 創(chuàng)客教育的實(shí)施需要借助信息化技術(shù)，開元硬件、3D打印機(jī)及圖形化編程語言程序?yàn)閯?chuàng)客教育提供底層支持，開源硬件價格低，入門簡單，arduino的普及可以在較短時間內(nèi)開發(fā)屬于自己的產(chǎn)品，nodemcu wifi模塊可以直接進(jìn)行wifi遠(yuǎn)程控制，兼容arduino IDE開發(fā)系統(tǒng)并附帶安卓的SDK開發(fā)代碼，可以直接做到物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)利用；可視化編程工具可以直接控制硬件，APP Inventor是基于云端的、可拖曳的手機(jī)應(yīng)用軟件開發(fā)環(huán)境，它將枯燥的編碼轉(zhuǎn)化為積木式的拼圖，即使不懂編程語言也可開發(fā)屬于自己的手機(jī)軟件，同時還可使用按鈕、文字輸入等基本原件通過手機(jī)控制樂高NXT機(jī)器人。 2.4.3 創(chuàng)

12、客教育教程的設(shè)置 創(chuàng)客教育要基于教學(xué)基礎(chǔ)，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)客思維能力，而創(chuàng)客思維屬于成長性，在面對復(fù)雜問題要靈活轉(zhuǎn)變策略與思路，創(chuàng)客課程不是一門學(xué)科，而是由低階到高階一系列課程的組合，因此聯(lián)系實(shí)際，結(jié)合不同學(xué)段的學(xué)生特點(diǎn)色會即不同階段的學(xué)習(xí)課程 ，Martinez和Stager認(rèn)為一個好的創(chuàng)客課題應(yīng)該具備八大要素：相關(guān)性（與學(xué)生切身實(shí)際相關(guān)）、充足的時間 （足夠的課上、課下時間）、復(fù)雜性（涉及多個學(xué)科領(lǐng)域）、關(guān)聯(lián)性（師生協(xié)作、專家咨詢 ）、可獲得性（隨時訪問并使用任何材料、工具、軟件等資源）、新穎性（不重復(fù)已有的研究）、高投入（吸引學(xué)生的長時間、高投入）、分享性（與他人共享，交流經(jīng)驗(yàn)），其中入門級課程側(cè)重電子、機(jī)械、材料、計(jì)算機(jī)等基礎(chǔ)學(xué)科知識的講授與操作技能培訓(xùn)；中級課程側(cè)重3D建模、電子裝配和切割、高級編程等較為復(fù)雜的技能培訓(xùn)；高級課程可以以團(tuán)體項(xiàng)目為主，進(jìn)行綜合性的創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)，共同創(chuàng)造新產(chǎn)品。 3.總結(jié) 創(chuàng)客教育是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，要結(jié)合創(chuàng)客