成都市金牛实验中学校  梁文勇

【摘  要】

随着创新时代的到来，创客精神与教育相遇，“创客教育”便诞生了。自2015年李克强总理在政府工作报告提出：“大众创业，万众创新”以后，“创客教育”不断推进，现已走进校园、走进课堂，在教育实践改革中不断发展。可以说，创客教育是集创新教育、体验教育、项目学习等思想为一体，契合了学生富有好奇心和创造力的天性。它主要以课程为载体，在创客空间的平台下，融合科学、技术、工程、艺术、数学等学科知识的STEAM课程，培养学生的想象力、创造力以及解决问题的能力。

【关键词】创客  教育  创客教育  学科  整合

自人类诞生以来，人类经历了五次信息技术革命。第一次信息技术革命是语言的产生；第二次信息技术革命是文字的发明；第三次信息技术革命是造纸术和印刷术的发明；第四次信息技术革命是电报、电话、广播、电视的发明和普及应用；第五次信息技术革命是电子计算机的普及使用和计算机与通信技术的结合。随着时代的发展和变迁，人类已完全、熟练地掌握了电子计算机的相关操作，甚至还发明了机器人。

机器人的到来，意味着我们即将经历第六次革命——创客与新工业革命。它是由作者克里斯·安德森 (Chris Anderson) 在《创客:新工业革命 》这一书中提出的，核心是互联网和制造业融合在一起而引发的一场制造业革命。

作为初级中学的信息技术教师更应该追随潮流，与时俱进，跟上“机器人”的步伐。学校为学生提供了一间创客/机器人实验室以及创客/3D打印室，孩子们的快乐学习从此开始。

一、什么是创客？创客教育对学生学习的重要性

创客（Maker）“创”指创造，“客”指从事某种活动的人，“创客”本指勇于创新，努力将自己的创意变为现实的人。“创客”特指具有创新理念、自主创业的人。在中国，“创客”与“大众创业,万众创新”联系在了一起，特指具有创新理念、自主创业的人。

作为新一代的学生来讲也是必须掌握的一种技术。除了为今后自主创业提供了铺垫，也为当前的学习提供了辅助工具，实践学习是当前主流学习的一种方式，如何通过实践来获取知识，帮助学生对知识的理解是必不可少的。

二、创客教育进入课堂势在必行

创客教育正在迅速升温，各中小学也开展地如火如荼、热火朝天。普遍认为创客教育在学校培养创新实践人才中起着不可估量的作用。创客教育是创客精神与教育的结晶，注重创新及实践能力的培养，学习者借助如开源硬件平台（如Arduino）、智能控制套件（如机器人与程序设计）、图形化编程软件（如Scratch）、3D打印机、移动互联网、物联网学习模块等工具，就能充分发挥自己的想象、好奇，认真、积极、主动地去动手完成自己感兴趣的项目，进而获得新技能和创造新事物。这与当下推行的 “做中学、玩中学”、“以学生为中心”、“学生主体、教师主导”的理念相吻合，进而越来越引起教育者的思考和共鸣，创客教育进入课堂势在必行。

三、利用思维导图理清知识结构化

思维导图是一种培养创新思维方式的工具，即利用一个关键词从不同特性导出其他具有相关性的关键词，引发其他关键词的导出，按照发射性思维的特征，从主干到各分支的发散。对于每一分支可以使用不同的颜色标识，线条的大小由粗到细，提示着由主干到枝叶的推导关系，思维导图在表现形式上是树状发散结构的。

教师应指导学生有意识地整合学科知识，将课堂与现实生活中的零散的事物联系起来，引导学生独立自主地发现问题，让学生从已有的知识水平和兴趣爱好等实际情况出发，选择可行的创客课题。在利用Scratch图形化编程软件教学过程中（如利用Scratch来编写走迷宫的小程序），教师讲解了“程序模块”的相关知识以外，还应指导学生利用思维导图来建立“编程”的基本算法，如角色的行动方式、程序控制方式；规则的定义方式等。

走迷宫思维导图

同样，在机器人与程序设计教学中，学生搭建“反冲力小车”，也需要思维导图来引领，包括小车结构、动力、控制方式等。这样可帮助学生来理清思路。

反冲力小车思维导图

通过思维导图可以让学生理清思路，在创作一个作品时需要用到哪些条件，这些条件背后还需要哪些条件支撑，以此来培养他们对其他学科知识的结构化。把这些在创客教育中学到的基本技术交给学生，告知自己第一步做什么，第二步做什么，帮助他们在解答数理化题时思路清晰明了，这样，在解题的过程中就会把问题迎刃而解，从而提升解题的正确率。

四、机器人进课堂，趣乐无穷。

信息技术智能化在近几年飞速发展，最典型的就是机器人。机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。我们身边有许许多多的机器人，虽然样子不像人，但是工作方式却和“人”差不多，例如现在的智能自动洗衣机就是一个典型的例子。

机器人除了在生产业、建筑业或者从事危险的工作以外，它还可以走进教室，与同学们来个亲密接触，它用它自己的行动方式来告诉学生：“我就是机器人”。

机器人在课堂教学中的应用虽然不是很广泛，但是在某个特定的学科还是可以推广的，比如体育学科。学生的模仿能力特别强，如果能让学生模仿人形机器人做广播操，岂不是一举两得，教师把动作指令通过编程平台传输给机器人，机器人按照规定动作做广播操，学生通过模仿机器人的动作来进行学习可能会更有趣；而体育老师则需要监督、检查学生的动作是否规范即可，如此一来，学生通过自主探究，获得了相应的知识与技能；教师也可以轻松、有趣地上体育课，让传统的体育课堂变为创客体育课堂。

五、3D打印与学科结合，在学习中找到乐趣。

3D打印即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

学生正在学习3D建模与打印技术

对于初级中学的学生来讲，常态化信息技术教学中的3D打印只是体验式学习，通过体验式学习来了解3D打印的基本原理和技术，把这一技术与其他学科相整合，可辅助学生在学习中找到乐趣，让他们在“玩中学”，从而通过自己的动手、动脑来获取学科知识。

1、与地理学科相整合

学生利用3D打印与地理学科结合，通过信息技术课上学到的3D建模，可设计出地理模型，如山脉、地形、地球仪等，如在青少年3D软件--3D One中设计出中国行政区地图，利用创客教育课以及合作成长小组来打印每一个行政区域，再在地理课上来“玩拼图”游戏，把这一技术运用到地理课上，使学生通过动手来了解和掌握相关的地理知识，把书本上枯燥的知识点转换为实践活动，很直观地记忆了地理知识，同时，提升了他们对书本知识的升华。

用3D建模软件3D One设计的地理模型

2、与历史学科相整合

在创客教育课上，学生可打印出古代的陶艺作品，同时对这些陶艺作品进行讲解，通过作品介绍，使学生更直观地了解这件作品的年代、创作背景等；再如，《秦始皇统一货币》这一节内容，学生完全可以通过自己的设计打印出古代的钱币，再跟现代钱币进行对比，再利用历史课进行“物物交换、货币交换”的游戏，使学生进一步了解这部分内容知识。

3、与生物学科相整合

生物课上的显微镜是必要的实验器具，而考试中显微镜的知识点也是必考内容，如何让学生更直观、深刻地掌握显微镜知识呢？教师可利用合作成长小组，让每个组的组员都参与进来，带着生物教材走进3D打印室，每人设计一块显微镜的零部件，最后再进行组装，这样亲手操作以后，不就更直观、更深刻吗？

还可以利用青少年3D软件3D One设计一个小花盆，每组选一个喜欢的花盆来种植植物，通过种植植物比赛，来观察植物生长的环境、因素等，提升了学生对生物知识的了解。

4、与美术学科相整合

美术学科主要培养学生图像识读、美术表现、审美态度、创新能力、文化理解等，通过美术创意与3D结合，可创造出很多精美的作品，如果能将纸上的作品用3D建模做出来，再打印出来，那这件作品一定会与众不同；另外，即便是普通的作品，也可以通过描绘、涂色等美工技术让它更具有欣赏价值。

5、与数学学科相整合

高中学习的立体几何是非常抽象的，有了3D设计软件，数学课就可以转移到3D教室进行，通过3D软件，让学生自己动手操作建立模型，把抽象的图形变为实实在在的物体，解题的过程迎刃而解。除此之外，学生还对坐标系、对称图形、三维视图等都有了解。

3D打印在数学中的应用

 6、与英语学科相整合

记单词是学生感觉最困难的事，因为每个单词更抽象。如果能用3D打印把26个英文字母或者音标打印出来，利用英语角、英语活动课等时间来玩“拼音标 记单词”的游戏岂不更有趣？2-4个人一组，两个2人拼音标、一个人说单词、一个人说中文，几轮一换，四个同学同时记住好几个单词，真是又有趣有好玩。

3D打印英语学科的应用

7、与物理学科相整合

物理学科很重要的一部分就是动手实验，然而，实验室提供的实验器材是有限的。如斜面小车滑行距离的实验，如果小组内的每个学生设计一个不同高度的斜面，让小车自由滑行（甚至连小车都可以设计和打印），来观察小车的行动轨迹。这样，通过自己的设计，学生自己就可以得出相应的结论：斜面小车滑行除了跟斜面高度有关，还跟小车的质量有关等等，教师从旁协助即可；再比如，学生在机器人实验课或者3D打印课上设计的智能台灯，如果不加上电路的控制，那也只是“装饰品”，如果学习了“电路知识”，把它运用到其中，就不仅仅是“装饰品”而且还是一件完美的作品。

3D打印创意灯与杠杆

8、与化学学科相整合
 化学实验中的化学药品虽然不能用3D打印的材料来进行，但是学生可以通过3D One软件来设计化学实验的器材装置，如果说这些装置只能在实验室才能做的话，那就错了，因为只要在电脑上安装了3D建模软件，学生利用创客教育技术也可以设计出实验装置，（如制取氧气的装置和制取氢气的装置），在电脑上模拟安装以后，到了实验室在进行实验就很容易得心应手啦！

3D打印结构模型

9、与语文学科相整合

前面所讲的学科大多数都是理科学科，和天天与“文字、语言”打交道的语文学科来讲，好像没什么可以整合的，其实它与语文学科也分不开哦！学生创作的每一件优秀创客作品都需要去认真赏析，赏析作品除了具备基本的知识以外，还应该具备语文知识，用语言来准确地描述作品的“优与劣”，如何评价作品的优与劣，这需要用语言来进行描述。而现在的学生看到一件精致的作品会说：“哇，好漂亮！”；看到一件不如意或者不喜欢的作品会说：“哇！好丑！”这样的评价可不行，因为他们评价作品的时候抓不到重点，如果说利用创客教育课来指导学生“如何通过评价作品”，那么学生的收获一定是满满的。

创客就是要按自己的想法去做，有了想法把它实现才叫创客。至于别人的作品做得丑与美，没办法来定义，我们只能用学习的眼光去看待问题。如果能发现问题，并指出问题，提出更好地建议，这才是收获与成长。把这个作品赏析的方法教给学生，再通过语文老师的指导，学生一定会正确地看待问题、提出自己的想法，包括一道数学题，为什么错？错在哪里？如何修改？这样才是真正的提升自己。

总之，创客教育不仅仅是一门技术，更多地是要运用于生活与学习中，这样的学习才是有意义的学习。苏霍姆林斯基曾说：“手是思想的镜子，是智力才能发展的刺激物，是意识的伟大培养者，是指挥的创造者。”让学生在“玩中学”会得到很多的乐趣，不仅开阔眼界，而且还促使学生为了解决问题而学习，这才是当下真正能达到“学生主体、教师主导”的学习方式。相信每一位教师和学生通过自己的努力，在创客教育中不断实践，定会学业有成，也会在创客教育的道路上越走越远，越走越好！

 参考文献：

[1] 刘琴. 让创客教育充满阳光的味道[C]. 广东:《新课程•小学》, 2016（6）. 1-3

[2] 溪源芦花. 让学生在玩中学、想中学、做中学[Z]. 新浪博客: 溪源芦花,2016.

[3] 杨丽. 创客教育与课堂创新[C]. 江苏省南通市:中小学电教, 2015（6）. 1-3

[4] 黄岳明. 让创客文化陪伴孩子成长[C]. 百度学术:《中小学信息技术教育》, 2015（9）. 1-1

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本文转载自i3DOne青少年三维创意社区，提供3D One 三维设计软件免费下载；创客教育、中小学综合实践活动课程、创客空间建设方案。

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