智慧教育典型案例：区域推进3D创客教育的萧山范式

区域整体推进3D创客教育的萧山范式杭州市萧山区教育技术中心为落实教育部提出的“以培养中国学生六大核心素养为目标”的教育改革，进一步提升萧山区创新实践教育的发展水平，萧山区在多学科融合教学、新技术应用教学等方面展开了实践与探索。积极开展了基于开源硬件Arduino为核心的智能硬件、智能机器人、3D建模与打印等内容的创客教育，同时也在寻找一种能够整体推进区域创新教育的方式。从2016年下半年起，区教育局利用本地的3D产业特色，依托先临三维企业的技术优势，以3D打印为切入口，区域整体推进3D创客教育，使3D创客教育成为我区学校创新教育的主战场。为了切实的提高学生的实践创新素养，发挥项目的最大效能，首先要解决三大问题：第一是硬件问题，第二是师资问题，第三是教什么和怎么教的问题。面对困难，萧山区在STAEM教育理念引领下，以区教育技术中心为主导，联合区教研室、区教师进修学校、假日活动中心、先临三维公司等多个部门，通过建设3D创客实验教室、开展3D创客师资培训、开发3D创客区本教材、建立创新教师培训基地、搭建网络课程平台等方式，整体推进技术支撑下的3D创客课堂教学，最终形成可持续发展的3D创客教育的萧山范式。一、实践举措为使STAEM教育理念落地，萧山区以项目式学习（Project-basedLearning,PBL）方式实施课程统整,实践3D创客教育。在具体的实践过程中，无论在硬件配置、技术支撑、师资培训、教材开发、教学方式等方面，都紧紧围绕有利于项目式学习开展的方式进行。1、点面结合，建设3D创客实验室。萧山区3D创客实验室建设以点面结合的方式进行，在面上由区统一配置主要设备，在点上由学校自主设计创客空间。在区统一配置的实验设备中，从有利于项目式学习、让STAEM教育更易于发生的层面出发，确定以3D打印机与Arduion开源硬件创客包为核心。每个3D创客教室的基本配置包括：3D打印机26台，3D扫描仪5台，创客工具包25套，笔记本电脑6台，3D打印与建模软件等，软硬件的配置上，充分满足了开展3D创客课堂教学的需要。学校自主设计创客空间则呈现了多种样式，充分发挥学校的主观能动性。萧山区计划以三年时间完成3D创客实验室的全覆盖。截止2017年底全区已有30所学校完成了3D创客教室的建设。其中，小学16所，中学8所，高中6所。第二批创客实验室的40所学校也将于2018年展开建设工作。第二批3D创客实验室，基于第一批30所学校的绩效评价的基础上，将采取学校自主申报、区教育局根据学校条件打分并最终公布的形式进行。2、通过项目式学习，开发区本教材。2016年下半年始，萧山区组织开展了《Arduino智能硬件》及《3D创客教育》的区本教材编写工作，目前已经完成修订稿，提供给第一批3D创客实验学校使用。 教材在安排教学内容时以一个个项目为主导，由浅入深，从低纬度到高纬度，循序安排。《Arduino智能硬件》全册共安排了小灯和声音、智能小车、传感器和交互、创新项目、通信与控制一共五大项目，而每个大项又有几个小项组成，如智能小车这一大项目有又分为8个小项目，分别是：让小车动起来、用子程序编写小车的运动、让小车装上眼睛：超声波、编写自己的小车程序、给小车侧面也装上眼睛、给小车的下面也装上眼睛、除了小车我们还能做什么。每一个小项并非孤立的存在，在后续的具体实践中还将会直接运用到该项目模块中的知识，同时与整册教材的大项也有着密切的统一的联系。《3D创客教育》教材安排了三个大项目，都是围绕使用3D建模与打印为智能小车制作配件，内容分别是：为小车制作安装支架、智能小车大灯支架、为小车制作超声波支架。而最终的一个综合项目是《把想法变成现实》，即围绕创客工具包和3D建模与打印，最终完成一个自己的创客作品。 两本教材完全开源，编写团队在教学实践过程中不断修订与优化。特别是《把想法变成现实》的内容，目前已经有近十个项目可供教学参考。落实创客教育以两种形式推进，一是常规课堂，二是拓展课程。在第一批30所创客实验学校中，全部开设了3D创客为内容的走班课程，其中有5所学校纳入了常规教学。3、技术支撑，转变教与学的行走方式。与3D创客区本教材相配套的，是每一个项目或者每一课都有相应的学习单（学案）及微视频。我们在进行项目式学习背景下的教学微视频的使用研究的基础上，搭建了基于视频教学课程的网络平台。网站平台整合了项目教材、学习单及微视频，以信息化手段支撑3D创客教育的开展。在区创客网站平台中，配合区本教材，以学习单为线索组织微视频。学习单是以一个项目或者一节课为时间单位，以任务流水线的方式进行组织。学习单中的每一个环节都有任务要求以及学习目标的呈现，同时还有一些学习方式的提示，包括如何看视频，如何学习，如何合作等。每个环节结束后都有自我评估。如果学生的学习有困难或者没有完成，网站平台会提供更多的学习支撑让学生选择。除了要求人人完成的任务之外，还设置有递进式的拓展任务让学生来选择性的完成，以达到让每一位学生都达标的基础上，学有余力的学生能够尽可能地学到与自己的知识与能力水平相称的知识。在学习单中有对整节课或者整个学习项目的反思与总评，学生通过自我评价以及学生互评与师评，来反思学习过程，评估学习成果，通过这样的方式，转变了学生的学习方式。在视频教学课程的网络平台上，各专家老师编制的3D创客课程微视频，共享给全区的老师和学生使用，充分发挥了优质教学资源的辐射作用，也解决了课程实施中的师资问题，特别是解决了部分学校师资力量薄弱，难以开展3D创客教育的问题，就好比“教师”也可以复制粘贴。学生们通过网络进行学习，而教师只需要做好管理工作，给学生提供帮助，这也转变了教师教的方式。4、形成机制，保证项目的可持续性。师资问题是区域推进3D创客教育的核心问题。形成常态化的师资培训与互助机制是区域推进3D创客教育项目的保证。为此，区教育技术中心携手先临三维公司，在萧山一职创建创客教育师资培训基地，同时联合区教研室、区教师进修学校及假日活动中心，全方位的开展了3D创客教育的师资培训，通过实践训练提升教师3D创客教育的教学能力，为学校开展3D创客教育提供师资上的保障。截止目前，已经开展了骨干教师3D打印实操培训与创新实践教育教师培训各两期，同时全区完成了5次3D打印专题教研活动，有效提升了全区创客教师的教学能力与水平。常态化的创新教师的专业成长培训机制以及学生创客比赛与评比是提升3D创客教育的内驱力。萧山区通过鼓励教师3D创客教育课题研究立项，举行创新教师的各类教学比武、课堂展示、论文评比，以及组织学生参加3D创客作品比赛，搭建了教师与学生共同成长的舞台，使一大批教师与学生脱颖而出。同时建立常态化的3D创客教室绩效考核机制，形成以课程开设、教师培训、成绩盘点为内容的绩效考核评价体系，定期与不定期地进行绩效考评与现场走访，促进3D创客教育有序健康推进。二、成效与反思在萧山区委区政府和区教育局的大力支持下，在各校领导和老师的积极参与下，从2016年起步推动3D打印技术进校园，到2017年10月萧山区30所中小学陆续建成3D打印创客教室，萧山逐步成为全省乃至全国3D打印创客教育的桥头堡，各方面的成果正逐步显现，为未来萧山区成为全国创客教育示范区奠定了良好的基础。1、教师成长收获多，学生比赛有突破。在3D创客教学中，老师们一边教学，一边积极参与教学研究。2017年撰写的多篇3D创客方面的论文在市、区级获奖；有多个课题在市区级立项；除了参与编写区本教材的十多位老师外，还有部分学校在自行编写3D创客的校本教材。3D创客教育将创意变成现实，学生兴趣浓厚。我区学生参加各级各类的创客比赛，屡获佳绩。有三中的学生团队获国际创客大赛金奖；在浙江省青少年未来工程师大赛中，萧山区学生获一等奖1项、二等奖1项。第十五届NOC浙江选拔赛中萧山区学生获一等奖1项、二等奖3项、三等奖5项；第十八届全省中小学电脑制作活动“未来智造设计“比赛中，萧山区学生获三等奖1项、优秀奖2项；北干小学学生在第十五届“全国中小学信息技术创新与实践活动（NOC）”决赛“3D创新作品征选”获一等奖。2、STAEM理念落地，教学方式有转变。通过3D建模提升学生的立体空间设计能力，通过创客包的学习提高学生对数字化工具的掌握，并能更好的应用创新设计中。创客包和3D打印的完美结合，有效提升了学生创新实践能力。在创客教室里，学生是主角，老师更多的只是协助者：需要材料，老师负责审核、购买；遇到疑惑，老师指点；思路受阻，给予启发，有想法的学生在这里快速成长。3D创客教室对于教师、学生的科技创新方面有极大的帮助，学生的学习兴趣浓厚，而学习兴趣的提高有助于思维的开发，有助于学生信息技术核心素养的培养。通过3D创客的项目式教学法，有效提升了学生创新实践能力，使得STAEM理念真正落地。在使用微视频进行混合式学习的过程中，我们认识到课堂中的学与教都发生了变化，让个别化与个性化学习成为可能，真正做到了分层教学。在学习的过程中，每个人或者每个组的进度可以是不一样的。我们设计了保底但不封顶的学习任务和同一学习点不同类型的微视频，使学的慢与快的学生都可以有事做，学习层次不同的学生都可以找到需要的微视频，学生自然而然的进行了分层分类的学习，这也是一种个别化学习的方式。学有余力的学生，在完成相关学习内容后，还可以选修其他的内容。老师在课堂中作为知识传授者的角色定位被弱化，老师成为了学生学习过程中的指导者与合作者。3、直面问题，持续着力。通过3D创客教育的教学实践与探索，我们也发现了一些共性的问题，特别是涉及机器人、硬件编程、3D创新设计等内容的创新教育专业师资力量还相当薄弱，缺乏一套行之有效且经过实践检验的教学模式，并且相关教材、课件、教学视频等资源过少，拖慢了整个创客教育的推进进程，制约了3D创客教育的开展。另外，学校对