中小学创客教育的项目式学习活动设计探究

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　　摘要 ：创客教育能有效发展中小学生的跨学科思维、动手能力、问题解决能力、创新意识和创造能力。项目式学习方式同样可以赋予学生更多主动探究学习的机会，围绕拟解决的项目问题，在经历收集信息、获取知识、探讨方案、同伴协作、动手实践等环节后，可有效促进学生的知识建构、技能与能力的发展。可见，项目式学习与创客教育在教育理念和活动过程等方面具有契合性，可将其作为中小学开展创客教育活动的主要教学方式。
　　关键词：创客教育;项目式学习;创新意识;活动设计
　　我国在《教育信息化“十三五”规划》中明确提出，“要积极探索信息技术在‘众创空间’、跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等新教育模式中的应用”。可见，面向中小学生开展创客教育既是时代发展所需，也是教育发展和人才培养所需，在中小学开展的创客教育始终要落实到实践层面，故本文将以项目式学习的设计视角，探究中小学创客教育的活动设计，以支持和促进中小学创客教育活动的组织与开展。
　　一、中小学创客教育与项目式学习的契合性
　　1.    中小学创客教育的内涵及开展的主要困境
　　事实上，创客教育不能完全称为一种全新的教育形式，其理念源自于20世纪80年代的车库文化以及21世纪初的创客运动，即共享新想法和新技术，并通过实践将创意转变为创新产品。到了2010年左右，随着数字制造设备向桌面化、便携化、智能化、廉价化发展，桌面型3D打印机和数字激光机等设备，极大地降低了创客运动的门槛，提高了创新创造的效率。可见，创客运动理念和新数字技术的结合，实际上为创新创造人才的培养奠定了基础，创客教育这一教育形式也应运而生。
　　因此，可以将创客教育的内涵基本理解为在创新中学习。对于不同的学生群体，这种“创新中学习”的开展形式和追求的价值取向仍存在较大差异。但面向中小学生群体的创客教育，则主要追求发展以下方面的能力素养：（1）跨学科思维、问题意识、创新意识;（2）数字工具的操作应用能力;（3）与同伴协作解决问题的能力;（4）能够针对问题形成创意，乃至生成创新制品的能力[1]。
　　值得注意的是，虽然不少中小学已经开展创客教育活动，但我国并没有专业的创客教育教师，而主要由数理化等理科教师兼任，这也容易导致创客教育活动出现以下问题：一方面，教师不能从本质上理解创客教育的内涵，容易出现数字工具应用的极端问题[2];另一方面，教师未能转变以往的“教师为中心”或“主导—主体”教学模式，限制了学生在“创新中学习”的参与性与自主性，也不能为学生的创客活动提供支架。面对以上问题，除了对创客教育教师进行培训之外，最直接有效的缓解和解决途径就是针对性地引入一种契合创客教育的学习活动模式———项目式学习，便于中小学教师以此模式设计创客教育活动。
　　2.    项目式学习的理论背景与开展优势
　　项目式学习是美国中小学广泛使用的学习方式，其主要是让学生围绕一个明确的项目主题，通过实际操作和知识应用来进一步获取新知识，以不断构建起具有情境性的新旧知识网络。因此，项目式学习是一种基于建构主义学习理论的情境化学习方式，能够加深学生对学习材料的理解深度。事实上，项目式学习的教育理念可追溯到杜威的“做中学”教育理论[3]。杜威通过一系列的教育改革实验发现，如果学生能够参与到真实且有意义的活動中，而且这些活动任务或问题是相对真实或具有生活情境性的，那么学生能够充分调动其参与积极性，按照活动目的来对学习材料产生自己独特的理解，并应用到学习任务的完成和活动问题的解决过程中。总之，项目式学习是秉持“学习者为中心”的学习方式，赋予学生更多主动探究学习的机会，通过收集信息、获取知识、探讨方案、动手实践，以此来解决有现实意义的问题。
　　开展项目式学习活动主要有以下方面的优势：（1）项目式学习可赋予学生更多的自主性和探究性，主动学习过程经历探究问题、提出假设、协作讨论、彼此质询、解决问题、评价与反思等环节，相较于“教师为中心”的教学方式，更有利于提高学生的学习成绩。（2）项目式学习不仅利于培养学生发现问题和解决问题的能力，而且能让学生在参与项目和解决问题的过程中学习到具有情境性的知识，并能在完成相关任务或问题解决中迁移应用。（3）项目式学习可以培养学生的批判性思维、决策能力、动手实践能力、协作能力、团队领导力、创新意识和创造能力。而这些能力是21世纪人才应具备的高阶能力，但却是在现行招考评价体制下我国中小学生所普遍缺乏的。
　　3.    基于项目式学习开展创客教育的可行性
　　（1）     二者的教育理念相符
　　一方面，项目式学习和中小学创客教育均秉持“学习者为中心”的教育理念，将知识习得和技能发展的主动权充分赋予学生;另一方面，项目式学习和中小学创客教育活动中的学生不只是知识的消费者，更是知识的生产者，因而他们共同关注学生问题解决方案、创意或制品的生成，实现包括知识、技能、高阶能力在内的综合能力的提升。
　　（2）     二者的活动过程相似
　　由于项目式学习和中小学创客教育具有相似的教育理念（“学习者为中心”）和结果追求（方案、创意或制品），这也在很大程度上决定了二者的活动开展过程非常相似，基本上都要经历以下环节：确定探究问题、提出假设（提出方案）、协作讨论（动手实践）、解决问题（生成制品）、评价与反思。
　　（3）     项目式学习发展成熟
　　在国内中小学教育中，项目式学习并不是一种常见的学习方式，但其在欧美中小学教育的研究和实践中十分常见。值得关注的是，我国教育部修订的《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》也明确指出，要“围绕学科核心素养，以项目式学习为主线，整体规划设计课程，全面改善学习方式”[4]。即将采用的新版高中信息技术课程教材也倡导采用项目式学习方式，落实好信息技术课程的实践性。可见，项目式学习的应用发展已然成熟，同样适合以实践为主的中小学创客教育活动。 　　二、中小学创客教育中的项目式学习活动设计
　　项目式学习不仅是“学习者为中心”的学习方式，也是一套设计相应学习活动及其情境的系统方法，具有五大特征：驱动问题、情境探究、协作、学习技术和制品[5]。面向中小学创客教育的项目式学习活动设计，也应该围绕这五方面来设计具体的活动环节。在学习活动环节中，驱动问题对应项目问题的确定环节，情境探究对应情境创设环节，协作与学习技术对应问题解决过程，制品可对应评价与反思环节。
　　1.    项目式学习活动的问题确定
　　拟解决的问题是项目式学习的核心，也是衡量一个创客教育活动是否具有开展价值的重要标准。项目式学习活动的问题应该聚焦于真实的、有意义的和重要的问题。这也意味着，面向中小学生的创客教育活动问题设计要遵循以下的原则：（1）问题要具有可行性。教师在确定问题或引导学生确定问题时，既要符合学生的年龄和认知特点，也要符合已有的支持条件，确保问题能够执行和落实。（2）问题应具有价值性。即确定的活动问题要尽可能与我国最新制定的课程标准相关，而且在解决问题时能够符合科学的研究范式。（3）问题要具有真实情境性。即确定的研究问题要与学生的真实生活或学习相关，利于学生理解问题，激发学生的问题解决动机，以及在今后的生活和学习中对类似问题的迁移解决。（4）问题要具有一定意义。当前不少创客教育活动的开展过程看似热闹，但学生在活动结束后却收获甚微，其根本原因在于解决的问题意义不足。因此，项目问题的确定还应该具有一定的意义，教师要把掌握好问题的难易程度，并要帮助学生认识到问题的价值。（5）问题要符合伦理道德。问题固然没有本质层面上的好坏之分，但教师应该充分认识到在问题的确定和解决中，一方面应该尽可能培养和发展学生的良好道德品质，如可以确定关于环保的问题;另一方面，要尽可能避免待解决的问题只是利于部分学生的发展，避免出现学生发展的不公平性[6]。
　　2.    项目式学习活动情境的创设
　　认知年龄对学生理解、参与和投入学习活动形成重要影响。与大学生不同，面向中小学生以项目式学习开展的创客教育活动，特别需要教师为他们创设适宜的情境。这种适宜的情境，一方面可以帮助中小学生更容易理解研究问题和学习材料;另一方面，则能激发他们的活动积极性、聚焦活动注意力，以及更为顺畅地支持创客教育活动过程的开展。中小学教师在创设项目式学习活动情境时，应主要从以下方面着手：（1）创设数字技术情境。在创客教育活动中，教师可通过创客空间来创设接近真实世界的数字技术情境。但值得注意的是，这种技术情境在创客教育活动初期往往有效，但是在中后期的情境效果会减弱，还需要教师结合其他情境创设方法来设计。（2）创设问题情境或任务情境。解决问题或达成任务是激发和推动学生活动的根本动力。教师可将问题或任务按照一定逻辑分解为不同的子问题或子任务，而这些有意义、有逻辑和递进的问题或任务，也为学生的创客教育活动创设了一个环环相扣的活动情境。（3）创设故事情境。特别是对于小学生而言，教师可以通过创设接近生活的故事来创设学习活动情境，赋予学生故事中的具体角色，让学生全身心地投入到活动中。例如，教师可以创设环保故事情境，赋予学生环保卫士的角色。
　　3.    协作问题解决过程的设计
　　在基于项目式学习的创客教育活动中，通常要将若干学生组成一个项目小组，使小组学生以协作的方式解决问题或完成任务。有研究者甚至认为，对于大多数学生而言，开展创客教育活动也是旨在提升学生的协作问题解决能力[7]。可见，协作问题解决过程的设计在一定程度上将决定创客教育活动的开展效果，甚至是成败。从国际上关于项目式学习的设计经验来看，教师可从以下方面对协作问题解决过程进行设计：（1）设计协作支架。在通过制定问题解决方案，设计和生成制品的过程中，需要项目小组的学生开展深度和全面的协作。教师可以设计五方面的协作支架，来引导和帮助学生的协作过程：协作问题支架、协作讨论支架、协作总结支架、协作反思支架、协作资源支架[8]。（2）设计和利用创客活动平台。教师应设计或采用免费的创客活动平台，为学生的协作活动提供在线协作社区，提升项目活动中的协作方案、数字资源和协作数据的共享，提升学生协作过程的顺畅性。（3）将数字技术支持融于项目。这里的数字技术支持主要指两类：第一类是概念认知类工具，如思维导图、概念图、3D设计软件等，让学生以头脑风暴的形式形成问题解决方案，并以协作方式设计出可视化的制品;第二类是桌面3D打印机、激光切割机、Makeblock创客套件等，支持学生按照项目分工制作出不同部件，并最后以协作方式实现制品的组装。
　　4.    项目式学习的评价与反思
　　教师对中小学创客教育的项目式学习活动进行评价，可从以下方面来进行设计和实施：（1）为每一个项目小组和学生设计数字评价档案，要对学生参与每个项目的活动表现进行评价、反思和记录，也要对学生最终的方案、创意和制品进行评价和记录。只有采用数字档案袋的评价方式，才能从相对较长的时间内，对学生的创新意识和创新能力进行客观评价。（2）教师应有基于数据的评价意识，利用学生在创客活动平台中的交流与协作数据，对学生开展的有效活动进行数据分析和评价，并以此为后续的创客教育活动设计对应协作支架或活动策略。
　　（3）对头脑风暴或协商讨论中的知识建构进行评价时，教师可以将观察法和思维可视化的工具相结合，通过综合的外显或可视化方式来评价学生的内在意义建构過程。（4）对创客教育活动的创意方案或制品评价时，应遵循三方面的原则：是否是实现问题解决或达成任务的最佳方案;是否具备可行性、科学性、创新性、价值意义和艺术性;要设置汇报和答辩环节，促进学生的自评、互评、质疑和反思等能力。
　　参考文献：
　　[1]   何克抗.论创客教育与创新教育[J].教育研究，2016（04）.
　　[2]   钟柏昌.谈创客教育的背景、本质、形式与支持系统[J].现代教育技术，2016，26（06）.
　　[3]   索耶.2010a.剑桥学习科学手册[M].北京：教育科学出版社，370.
　　[4]   任友群，黄荣怀.高中信息技术课程标准修订说明高中信息技术课程标准修订组[J].中国电化教育，2016（12）.
　　[5]   索耶.2010b.剑桥学习科学手册[M].北京：教育科学出版社，2010.
　　[6]   索耶.2010c.剑桥学习科学手册[M].北京：教育科学出版社，2010.
　　[7]   郑茜.面向协作式问题解决的创客教育活动设计[J].教学与管理，2018（13）.
　　[8]   马颖莹.面向知识建构的在线支架式协作学习活动设计研究[D].上海：华东师范大学，2017.
　　[作者：王超（1970-），男，江苏连云港人，江苏省连云港市教育局教研室，中学高级教师。]
　　【责任编辑 郑雪凌】
　　该文为江苏省第五期“333工程”培养资金资助项目（2016年度）“‘互联网+’跨区域创客教育研训一体化策略与方法研究”的部分成果
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