小学生创客教育实践的桎梏与突破研究

小学生创客教育实践的桎梏与突破研究创新是科技时代对人才的核心要求，创新也是生产力提高的关键。对创新的认知提高推动了教育对于学生的创新培养。创客教育是近年来教育领域的热点名词，它被阐述为多种概念，既可以是一种教学模式，也可以是一种综合实践活动，或者是一种教学理念。无论创客教育以何种概念出现，它的价值指向都是相当明确的，即对实践创新能力的充分培养。创客教育的成果则指向一种软硬件结合的可视化成果，基本可以将其分为三类：独立运行的数字作品、独立运行的人造物以及联机运行的装置。小学阶段的信息科技课程是与创客教育深度联系的一门课程，二者存在教育目标上的一致性。基于创客教育所进行的信息科技课程能够输出更为直观的可视化成果，并能够用于解决实际问题。但在实际创客教育的实践中，仍存在一些亟待突破的桎梏。一、小学生创客教育实践现状创客教育在小学生的培养中，主要是对其创新意识以及实践能力的培养，基于创客教育开展的教学往往能够打破传统教育中呆板的教学方法，增强学生的学习体验，凸显学生的主体地位，使学生所拥有的一些创新想法得到鼓励与实现。实践操作是创客教育的重要内容，学生能够通过创客教育获得实践能力与解决问题能力的充分锻炼，并且创客教育往往拥有更高的知识密集度，是一种跨学科的教育与学习，由此促进了小学生综合能力的提升与综合知识的掌握，在一些需要团队合作的场景中，学生能够得到团队协作能力的有效培养。虽然我国小学生创客教育的起步相对较晚，但也取得了相应的成果。在国家政策文件的催动下，各省教育厅都颁布了加强小学生创客教育实施的意见或方案等文件，推动了大范围的创客教育发展。在政府的大力推动下，小学生创客教育的可视化成果十分显著，如全国青少年信息素养大赛、蓝桥杯、青少年科技创新设计大赛、中小学信息科技创新与实践大赛等，这些比赛在机器人等诸多科技领域输出了许多成果。在国际领域上，小学生的创客教育也取得了一定成绩，如2020年国际青少年编程入门组金奖等。二、小学生创客教育存在问题分析创客教育虽然已经得到了相当程度的普及，但仍然存在一些问题。首先是教育资源不平衡问题。我国各地区之间的经济发展水平存在较大差异，东部沿海地区的经济较为发达，教育资源显著丰富，教育水平较西部、东北部等地区高。创客教育涉及工程、科学、信息科技等领域，这也是东部沿海发达地区所持有的优质教育资源，在一些教育欠发达地区，创客教育面临着资源不足的困顿局面。这限制了创客空间的开发、创客教育设备的提供以及材料的供给。如某沿海省份进行了创客室的设计，并设计了编程区、拼装区、竞赛区、3D打印区、展示区五个分区，学生能够主动进行3D打印相关的探索，并生成实物内容。3D打印发展至今的确已经拥有了多价位设备，从几千元到几十万元不等，但对教育资源较为匮乏的地区而言，选择低价位的3D打印设备可能会影响学生的操作体验，高价位的打印设备难以负担，基本的3D打印材料虽然每公斤价格在60~200元，但金属、陶瓷、复合、生物材料的价格十分昂贵，每公斤价格可能会超过1万元。即使使用相对便宜的光敏树脂作为打印材料，由于学生的数量问题以及打印熟练度、材料报废等问题，对于学校而言也是一笔负担较为吃力的支出。教育资源的不平衡还表现为师资力量问题，创客教育不仅对教师的教育水平要求严格，对教师的专业知识技能水平也有着较高的要求，教育资源较为匮乏的地区对有创客教育能力的教师吸引力较差，创客教育存在显著的乏力现象，对学生的教育相当有限。其次是创客教育的课程问题。现阶段创客教育在小学阶段基本是作为信息科技或科学的附属课程参与教学，没有独立完整的课程体系，课程与课程之间缺乏较强的关联性。这导致学生通过创客教育所掌握的知识过于分散，学习之间没有衔接，如果两次创客教育课程安排时间跨度较大，学生可能会出现上一节课的内容到下一节课已经忘记的情况，创客教育的有效性大大降低。创客教育是一种跨学科的教育，在教学中不能只进行单一学科的知识教学，在实际操作中，跨学科的教学设计存在一定难度，学生在学习时也无法将跨学科的知识完成有效整合，创客教育的深度远远不足。创客教育内容是更为偏向工科的内容，一些小学生对这方面内容可能不感兴趣，对创客教育的参与度和认可度都会较低，从而创客教育无法满足所有小学生的全面发展。创客教育教学评价体系也存在一定问题，传统的教学评价办法是针对应试教育、课堂理论知识教育而言，对实践性、操作性较强的创客教育无法形成有效的评价，不能适应创客教育的特殊性，从而会影响到学生创新潜力的激发与学习动力的保持。最后是家校社合作方面。虽然有许多家长已经意识到创客教育的重要性，并且支持学生的创客教育，但还有一部分家长对于创客教育持怀疑或观望态度，认为创客教育会分散学生的学习精力，作为未来中考、高考等环节不需要考试的项目，不值得浪费时间与精力进行学习，对学校开设的创客教育内容的认同度也相对较低。社会对创客教育的认可程度总体来说处于正向倾向，但对创客教育的支持力度较为薄弱，可供学校使用的社会创客教育资源稀少。上述种种原因导致家长、社会、学校三方面难以在创客教育方面达成教育合力，无法发挥三者各自的教育优势，实现更高水平的创客教育。三、小学生创客教育创新突破策略（一）设置创客空间创客教育的外部环境对创客教育的效果存在客观影响，与传统教育相比最显著的变化是硬件设备上的不同，且为达到更好的教育效果，创客教育中的生机比例需要达到1∶1，保证每个学生都能够跟随教师进行教学操作。在一些创客教室的教学环境中，桌椅摆放与学生位置都会采用正六边形布置，教师能采用稳定的学习平台实时收到学生的反馈；学生使用电脑、开源硬件等设备比较方便，通过互相补充的教学环境实现学生的深度学习，使学生在深度学习中获得良好的学习体验。由此可见，创客教育空间的设计与布局会充分影响学生在创客空间中的学习体验，能提供给学生充分的设备、材料等工具的环境可以更好地调动学生的好奇心与探索欲。在学习过程中，与传统教室座位排布有所区别的环绕型布置方式、以几个学生为一组的小组合作式桌椅布置方式都会提高学生的学习专注度与学习效果，确保每个学生都能通过开阔的视野与操作平台学习并使用知识。在创客空间中合理布置多个空间也是实现优质创客教育的关键，创客教育强调实践的作用，从实践中获取知识，从实践中应用知识，在做中学是创客教育的底层逻辑之一。因此，创客空间要能够为学生提供充分的试验、制作与测试场所。除必要的操作空间外，创客空间还应允许学生进行交流与共享，通过相互学习与相互分享实现创新思维的发展，因此要设计开放式的工作区域或讨论区域。设计创客空间最重要的是要保证创客空间的安全性，小学生对工具的把控能力相对有限，在使用中必须有教师从旁协助或观察，如操作不当要对学生进行及时纠正。另外，还需在创客空间内张贴明确的设备操作流程、材料使用注意点以及创客空间使用守则等，辅助学生建立起规范意识，指导学生正确使用工具。对于一些教育资源较为匮乏的学校而言，首先需要解决的是创客空间是否独立存在的问题，对此可以考虑将机房进行重新布置，或改造多媒体教室等，解决创客空间难题。（二）开发校本教材依托小学信息科技课程的创客教育在教学中一般采用信息科技课程教材，教材内容涉及的使用设备主要为电脑，教材内容如编程、程序图形绘制等。这些内容是创客教育的组成部分，创客教育还包括更多学科的发展，并且强调对生活中实际问题的解决，学生通过创客教育应掌握某种知识、获取创新思维发展、解决实际问题的目标。综合了科学、技术、工程、艺术、数学等知识的创客教育不应仅局限于信息科技课程内容，因此，学校应当根据创客教育的具体实现模式与情况开发相应的校本教材。校本教材的开发需要遵循以下三个原则：一是要充分考虑学生身心发展的特点，小学生正处于思维的发展阶段，因此要给予学生充分的生活化的感性认识，促进学生抽象逻辑思维的发展，以逐步培养学生的想象力与创造力。二是要考虑社会的发展需要，尽量靠拢当前社会的热点话题、发展趋势。三是要充分考虑信息科技的学科发展，注重实用性、新颖性与趣味性。同时，校本课程的开发还应根据学校的创客空间条件进行，保证教材内容能够在创客空间内进行充分的实践操作，也可以与当地特色内容结合，开发具有地域特色的创客教育校本教材，以提高教材的吸引力与实践价值。以闽教版《小学信息科技》（2020修订版）为例，在积木式编程这一课的教学中会采用Scratch软件进行教学与实践，这主要是为了小学生能够快速理解并应用编程，降低编程的学习难度，教师就可以在此基础上进行延伸，将Arduino、Micro：bit等内容作为课程的补充与拓展，开发专门的校本教材并进行相应的课程实施。（三）制订培养方案培养方案是创客教育的关键环节，通过培养方案的设计能够为创客教育活动明确方向，有利于保持课程内容的完整性、系统性与连贯性，加强创客教育各环节之间的关联与衔接。完善的培养方案包括教学参考等内容，能够对教师形成有效的教学方法指导，如促进学生主动学习的教学方法、合作学习以提高综合能力等。实现创客教育质量的有效提升，培养方案会对教学评价形成明确设计，进而指导教学评价的实施，对学生的学习过程、学习成果等学习全流程拥有客观、全面的评价。系统性的创客教育培养方案也有利于提高社会、家长对创客教育的认可程度，有利于学校对外合作的寻求，如与科学馆、家长、企业等进行合作，强化教育合力作用。此外，还应强调对专业教师的培养，以支撑培养方案的设计与后续的教学实施，加强对计算机、信息科技等专业领域的教师引进，以及对现有教师的培训工作。创客教育培养方案可以按照以下四部分内容进行设计：第一部分是培养目标，也可以称之为教育目标，旨在明确创客教育所要达成的教育目的，包括但不限于小学生创新能力、创新思维、实践技能、团队协作等综合素质的培养等。第二部分是课程内容的设计，创客教育的重要特征是跨学科性，要基于小学信息科技课程结构进行设计，充分考虑每一课、每一单元所能延伸的创客教育内容，将小学信息科技内容与科学、技术、工程、艺术、数学等学科知识进行糅合。在呈现方式上，可以采取单元总结方式，保证每一单元的知识能够在实际场景中被应用。也可以考虑相关竞赛内容，在教材基础上加入拓展竞赛教学，如机器人、编程等内容。第三部分是教学方法参考，通过对目前教学现状进行分析，加入项目式学习法、情景创设法、小组合作法、技术支持等教学方法作为参考，并提供一定案例指导教师的教学实践。第四部分是教学评价体系构建，应当加强过程性评价，在评价主体、评价内容、评价方式等方面做到多元化，使评价结果得到充分的反馈并运用。（四）跨学科融合创客教育是跨学科的，其与STEAM教育理念存在一致性，即科学、技术、工程、艺术与数学等综合教育。教师要充分意识到跨学科教育的核心价值，即打破传统学科之间的界限，使学生能够完成真实的问题解决，加深学生对多种学科的理解，并使学生在不同学科的实践知识运用中学会从多角度进行问题的思考，培养其创新思维。跨学科融合教学的实施要点在于融合点的精准，因而要求教师要具有更高的知识专业性与丰富性。这类教学活动的开展可以从指定两学科的内容交叉入手，在课程开始之前，教师为学生抽取一个学科与信息科学进行交叉，并为学生提供相应的资源，在信息科学知识讲解完成后，学生既可以对教师指定的教学交叉内容进行深入研究，也可以自行探索两学科之间的交叉点。例如，与数学学科进行融合开展创客教育，教师可以提出“基于Scratch开展的数学世界探索”利用Scratch软件来进行可视化的数学演示，学生可以自行设计如数学应用题动画等内容。或是与小学科学相融合，利用编程等知识来完成植物生长的模拟，学生可以自由选定一种喜爱的植物进行资料的检索或直接观察，在充分观察植物的前提下完成植物生长方案的设计，使用Arduino、传感器、LegoMindstorms、3D打印设备等进行编程、虚拟植物生长模型、模拟监测环境等内容。在软件方面则可以考虑选择PhETInteractiveSimulations、LabView、Scratch、Thinkercad等进行虚拟实验、编程、3D模型设计等，并利用Excel相关知识进行数据分析与图表制作。（五）案例教学法案例教学法是一种具有明确使用指向的方法，通过案例的讲解能够实现知识与实践的有效关联，案例教学法中，案例主要有四种使用方法：一是将案例作为说明性材料使用，以加深学生对知识的理解，可以将通识知识用于特定的时间领域。二是将案例作为一般性基础进行讨论，学生基于教师的提问自行探索解决办法，从具体实践中探索知识的普适性规律。三是将案例作为具体的问题依据，学生需要进行特定问题的回答，从而实现特定知识到特定实践的转化。四是将案例作为详细的互动基础，教师提前准备一些发散性的问题，并且准备一些关联子问题，学生在教师的鼓励中获取一定的推理思路，并得出广泛性与普适性的规律，这种方式往往适用于更丰富的实践活动。此外，教师还可以基于创客空间条件进行案例的复现，将某种重复性较强的案例作为操作前提，带领学生在具体实践中按照案例进行操作，并鼓励学生在实践中思考是否还有其他办法完成案例中某一环节向下一环节的转换。（六）项目式学习项目式学习是STEAM教育理念的一种有效教育方式，将其运用在创客教育中能得到较好的教学效果。在发展创客教育的生活性、实际性方面，项目式学习拥有天然优势。教师可以通过设计一系列与学生生活相关联的项目来培养学生的信