智慧教育典型案例：區(qū)域推進(jìn)3D創(chuàng)客教育的蕭山范式

區(qū)域整體推進(jìn)3D創(chuàng)客教育的蕭山范式杭州市蕭山區(qū)教育技術(shù)中心為落實教育部提出的“以培養(yǎng)中國學(xué)生六大核心素養(yǎng)為目標(biāo)”的教育改革，進(jìn)一步提升蕭山區(qū)創(chuàng)新實踐教育的發(fā)展水平，蕭山區(qū)在多學(xué)科融合教學(xué)、新技術(shù)應(yīng)用教學(xué)等方面展開了實踐與探索。積極開展了基于開源硬件Arduino為核心的智能硬件、智能機(jī)器人、3D建模與打印等內(nèi)容的創(chuàng)客教育，同時也在尋找一種能夠整體推進(jìn)區(qū)域創(chuàng)新教育的方式。從2016年下半年起，區(qū)教育局利用本地的3D產(chǎn)業(yè)特色，依托先臨三維企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢，以3D打印為切入口，區(qū)域整體推進(jìn)3D創(chuàng)客教育，使3D創(chuàng)客教育成為我區(qū)學(xué)校創(chuàng)新教育的主戰(zhàn)場。為了切實的提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新素養(yǎng)，發(fā)揮項目的最大效能，首先要解決三大問題：第一是硬件問題，第二是師資問題，第三是教什么和怎么教的問題。面對困難，蕭山區(qū)在STAEM教育理念引領(lǐng)下，以區(qū)教育技術(shù)中心為主導(dǎo)，聯(lián)合區(qū)教研室、區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校、假日活動中心、先臨三維公司等多個部門，通過建設(shè)3D創(chuàng)客實驗教室、開展3D創(chuàng)客師資培訓(xùn)、開發(fā)3D創(chuàng)客區(qū)本教材、建立創(chuàng)新教師培訓(xùn)基地、搭建網(wǎng)絡(luò)課程平臺等方式，整體推進(jìn)技術(shù)支撐下的3D創(chuàng)客課堂教學(xué)，最終形成可持續(xù)發(fā)展的3D創(chuàng)客教育的蕭山范式。一、實踐舉措為使STAEM教育理念落地，蕭山區(qū)以項目式學(xué)習(xí)（Project-basedLearning,PBL）方式實施課程統(tǒng)整,實踐3D創(chuàng)客教育。在具體的實踐過程中，無論在硬件配置、技術(shù)支撐、師資培訓(xùn)、教材開發(fā)、教學(xué)方式等方面，都緊緊圍繞有利于項目式學(xué)習(xí)開展的方式進(jìn)行。1、點面結(jié)合，建設(shè)3D創(chuàng)客實驗室。蕭山區(qū)3D創(chuàng)客實驗室建設(shè)以點面結(jié)合的方式進(jìn)行，在面上由區(qū)統(tǒng)一配置主要設(shè)備，在點上由學(xué)校自主設(shè)計創(chuàng)客空間。在區(qū)統(tǒng)一配置的實驗設(shè)備中，從有利于項目式學(xué)習(xí)、讓STAEM教育更易于發(fā)生的層面出發(fā)，確定以3D打印機(jī)與Arduion開源硬件創(chuàng)客包為核心。每個3D創(chuàng)客教室的基本配置包括：3D打印機(jī)26臺，3D掃描儀5臺，創(chuàng)客工具包25套，筆記本電腦6臺，3D打印與建模軟件等，軟硬件的配置上，充分滿足了開展3D創(chuàng)客課堂教學(xué)的需要。學(xué)校自主設(shè)計創(chuàng)客空間則呈現(xiàn)了多種樣式，充分發(fā)揮學(xué)校的主觀能動性。蕭山區(qū)計劃以三年時間完成3D創(chuàng)客實驗室的全覆蓋。截止2017年底全區(qū)已有30所學(xué)校完成了3D創(chuàng)客教室的建設(shè)。其中，小學(xué)16所，中學(xué)8所，高中6所。第二批創(chuàng)客實驗室的40所學(xué)校也將于2018年展開建設(shè)工作。第二批3D創(chuàng)客實驗室，基于第一批30所學(xué)校的績效評價的基礎(chǔ)上，將采取學(xué)校自主申報、區(qū)教育局根據(jù)學(xué)校條件打分并最終公布的形式進(jìn)行。2、通過項目式學(xué)習(xí)，開發(fā)區(qū)本教材。2016年下半年始，蕭山區(qū)組織開展了《Arduino智能硬件》及《3D創(chuàng)客教育》的區(qū)本教材編寫工作，目前已經(jīng)完成修訂稿，提供給第一批3D創(chuàng)客實驗學(xué)校使用。 教材在安排教學(xué)內(nèi)容時以一個個項目為主導(dǎo)，由淺入深，從低緯度到高緯度，循序安排?！禔rduino智能硬件》全冊共安排了小燈和聲音、智能小車、傳感器和交互、創(chuàng)新項目、通信與控制一共五大項目，而每個大項又有幾個小項組成，如智能小車這一大項目有又分為8個小項目，分別是：讓小車動起來、用子程序編寫小車的運(yùn)動、讓小車裝上眼睛：超聲波、編寫自己的小車程序、給小車側(cè)面也裝上眼睛、給小車的下面也裝上眼睛、除了小車我們還能做什么。每一個小項并非孤立的存在，在后續(xù)的具體實踐中還將會直接運(yùn)用到該項目模塊中的知識，同時與整冊教材的大項也有著密切的統(tǒng)一的聯(lián)系。《3D創(chuàng)客教育》教材安排了三個大項目，都是圍繞使用3D建模與打印為智能小車制作配件，內(nèi)容分別是：為小車制作安裝支架、智能小車大燈支架、為小車制作超聲波支架。而最終的一個綜合項目是《把想法變成現(xiàn)實》，即圍繞創(chuàng)客工具包和3D建模與打印，最終完成一個自己的創(chuàng)客作品。 兩本教材完全開源，編寫團(tuán)隊在教學(xué)實踐過程中不斷修訂與優(yōu)化。特別是《把想法變成現(xiàn)實》的內(nèi)容，目前已經(jīng)有近十個項目可供教學(xué)參考。落實創(chuàng)客教育以兩種形式推進(jìn)，一是常規(guī)課堂，二是拓展課程。在第一批30所創(chuàng)客實驗學(xué)校中，全部開設(shè)了3D創(chuàng)客為內(nèi)容的走班課程，其中有5所學(xué)校納入了常規(guī)教學(xué)。3、技術(shù)支撐，轉(zhuǎn)變教與學(xué)的行走方式。與3D創(chuàng)客區(qū)本教材相配套的，是每一個項目或者每一課都有相應(yīng)的學(xué)習(xí)單（學(xué)案）及微視頻。我們在進(jìn)行項目式學(xué)習(xí)背景下的教學(xué)微視頻的使用研究的基礎(chǔ)上，搭建了基于視頻教學(xué)課程的網(wǎng)絡(luò)平臺。網(wǎng)站平臺整合了項目教材、學(xué)習(xí)單及微視頻，以信息化手段支撐3D創(chuàng)客教育的開展。在區(qū)創(chuàng)客網(wǎng)站平臺中，配合區(qū)本教材，以學(xué)習(xí)單為線索組織微視頻。學(xué)習(xí)單是以一個項目或者一節(jié)課為時間單位，以任務(wù)流水線的方式進(jìn)行組織。學(xué)習(xí)單中的每一個環(huán)節(jié)都有任務(wù)要求以及學(xué)習(xí)目標(biāo)的呈現(xiàn)，同時還有一些學(xué)習(xí)方式的提示，包括如何看視頻，如何學(xué)習(xí)，如何合作等。每個環(huán)節(jié)結(jié)束后都有自我評估。如果學(xué)生的學(xué)習(xí)有困難或者沒有完成，網(wǎng)站平臺會提供更多的學(xué)習(xí)支撐讓學(xué)生選擇。除了要求人人完成的任務(wù)之外，還設(shè)置有遞進(jìn)式的拓展任務(wù)讓學(xué)生來選擇性的完成，以達(dá)到讓每一位學(xué)生都達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，學(xué)有余力的學(xué)生能夠盡可能地學(xué)到與自己的知識與能力水平相稱的知識。在學(xué)習(xí)單中有對整節(jié)課或者整個學(xué)習(xí)項目的反思與總評，學(xué)生通過自我評價以及學(xué)生互評與師評，來反思學(xué)習(xí)過程，評估學(xué)習(xí)成果，通過這樣的方式，轉(zhuǎn)變了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。在視頻教學(xué)課程的網(wǎng)絡(luò)平臺上，各專家老師編制的3D創(chuàng)客課程微視頻，共享給全區(qū)的老師和學(xué)生使用，充分發(fā)揮了優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的輻射作用，也解決了課程實施中的師資問題，特別是解決了部分學(xué)校師資力量薄弱，難以開展3D創(chuàng)客教育的問題，就好比“教師”也可以復(fù)制粘貼。學(xué)生們通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)，而教師只需要做好管理工作，給學(xué)生提供幫助，這也轉(zhuǎn)變了教師教的方式。4、形成機(jī)制，保證項目的可持續(xù)性。師資問題是區(qū)域推進(jìn)3D創(chuàng)客教育的核心問題。形成常態(tài)化的師資培訓(xùn)與互助機(jī)制是區(qū)域推進(jìn)3D創(chuàng)客教育項目的保證。為此，區(qū)教育技術(shù)中心攜手先臨三維公司，在蕭山一職創(chuàng)建創(chuàng)客教育師資培訓(xùn)基地，同時聯(lián)合區(qū)教研室、區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校及假日活動中心，全方位的開展了3D創(chuàng)客教育的師資培訓(xùn)，通過實踐訓(xùn)練提升教師3D創(chuàng)客教育的教學(xué)能力，為學(xué)校開展3D創(chuàng)客教育提供師資上的保障。截止目前，已經(jīng)開展了骨干教師3D打印實操培訓(xùn)與創(chuàng)新實踐教育教師培訓(xùn)各兩期，同時全區(qū)完成了5次3D打印專題教研活動，有效提升了全區(qū)創(chuàng)客教師的教學(xué)能力與水平。常態(tài)化的創(chuàng)新教師的專業(yè)成長培訓(xùn)機(jī)制以及學(xué)生創(chuàng)客比賽與評比是提升3D創(chuàng)客教育的內(nèi)驅(qū)力。蕭山區(qū)通過鼓勵教師3D創(chuàng)客教育課題研究立項，舉行創(chuàng)新教師的各類教學(xué)比武、課堂展示、論文評比，以及組織學(xué)生參加3D創(chuàng)客作品比賽，搭建了教師與學(xué)生共同成長的舞臺，使一大批教師與學(xué)生脫穎而出。同時建立常態(tài)化的3D創(chuàng)客教室績效考核機(jī)制，形成以課程開設(shè)、教師培訓(xùn)、成績盤點為內(nèi)容的績效考核評價體系，定期與不定期地進(jìn)行績效考評與現(xiàn)場走訪，促進(jìn)3D創(chuàng)客教育有序健康推進(jìn)。二、成效與反思在蕭山區(qū)委區(qū)政府和區(qū)教育局的大力支持下，在各校領(lǐng)導(dǎo)和老師的積極參與下，從2016年起步推動3D打印技術(shù)進(jìn)校園，到2017年10月蕭山區(qū)30所中小學(xué)陸續(xù)建成3D打印創(chuàng)客教室，蕭山逐步成為全省乃至全國3D打印創(chuàng)客教育的橋頭堡，各方面的成果正逐步顯現(xiàn)，為未來蕭山區(qū)成為全國創(chuàng)客教育示范區(qū)奠定了良好的基礎(chǔ)。1、教師成長收獲多，學(xué)生比賽有突破。在3D創(chuàng)客教學(xué)中，老師們一邊教學(xué)，一邊積極參與教學(xué)研究。2017年撰寫的多篇3D創(chuàng)客方面的論文在市、區(qū)級獲獎；有多個課題在市區(qū)級立項；除了參與編寫區(qū)本教材的十多位老師外，還有部分學(xué)校在自行編寫3D創(chuàng)客的校本教材。3D創(chuàng)客教育將創(chuàng)意變成現(xiàn)實，學(xué)生興趣濃厚。我區(qū)學(xué)生參加各級各類的創(chuàng)客比賽，屢獲佳績。有三中的學(xué)生團(tuán)隊獲國際創(chuàng)客大賽金獎；在浙江省青少年未來工程師大賽中，蕭山區(qū)學(xué)生獲一等獎1項、二等獎1項。第十五屆NOC浙江選拔賽中蕭山區(qū)學(xué)生獲一等獎1項、二等獎3項、三等獎5項；第十八屆全省中小學(xué)電腦制作活動“未來智造設(shè)計“比賽中，蕭山區(qū)學(xué)生獲三等獎1項、優(yōu)秀獎2項；北干小學(xué)學(xué)生在第十五屆“全國中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實踐活動（NOC）”決賽“3D創(chuàng)新作品征選”獲一等獎。2、STAEM理念落地，教學(xué)方式有轉(zhuǎn)變。通過3D建模提升學(xué)生的立體空間設(shè)計能力，通過創(chuàng)客包的學(xué)習(xí)提高學(xué)生對數(shù)字化工具的掌握，并能更好的應(yīng)用創(chuàng)新設(shè)計中。創(chuàng)客包和3D打印的完美結(jié)合，有效提升了學(xué)生創(chuàng)新實踐能力。在創(chuàng)客教室里，學(xué)生是主角，老師更多的只是協(xié)助者：需要材料，老師負(fù)責(zé)審核、購買；遇到疑惑，老師指點；思路受阻，給予啟發(fā)，有想法的學(xué)生在這里快速成長。3D創(chuàng)客教室對于教師、學(xué)生的科技創(chuàng)新方面有極大的幫助，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣濃厚，而學(xué)習(xí)興趣的提高有助于思維的開發(fā)，有助于學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。通過3D創(chuàng)客的項目式教學(xué)法，有效提升了學(xué)生創(chuàng)新實踐能力，使得STAEM理念真正落地。在使用微視頻進(jìn)行混合式學(xué)習(xí)的過程中，我們認(rèn)識到課堂中的學(xué)與教都發(fā)生了變化，讓個別化與個性化學(xué)習(xí)成為可能，真正做到了分層教學(xué)。在學(xué)習(xí)的過程中，每個人或者每個組的進(jìn)度可以是不一樣的。我們設(shè)計了保底但不封頂?shù)膶W(xué)習(xí)任務(wù)和同一學(xué)習(xí)點不同類型的微視頻，使學(xué)的慢與快的學(xué)生都可以有事做，學(xué)習(xí)層次不同的學(xué)生都可以找到需要的微視頻，學(xué)生自然而然的進(jìn)行了分層分類的學(xué)習(xí)，這也是一種個別化學(xué)習(xí)的方式。學(xué)有余力的學(xué)生，在完成相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容后，還可以選修其他的內(nèi)容。老師在課堂中作為知識傳授者的角色定位被弱化，老師成為了學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的指導(dǎo)者與合作者。3、直面問題，持續(xù)著力。通過3D創(chuàng)客教育的教學(xué)實踐與探索，我們也發(fā)現(xiàn)了一些共性的問題，特別是涉及機(jī)器人、硬件編程、3D創(chuàng)新設(shè)計等內(nèi)容的創(chuàng)新教育專業(yè)師資力量還相當(dāng)薄弱，缺乏一套行之有效且經(jīng)過實踐檢驗的教學(xué)模式，并且相關(guān)教材、課件、教學(xué)視頻等資源過少，拖慢了整個創(chuàng)客教育的推進(jìn)進(jìn)程，制約了3D創(chuàng)客教育的開展。另外，學(xué)校對