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1、浅议创客教育在师范类专业中的应用优秀获奖科研论文 【关键词】创客教育 师范类专业 信息化 1G651A 2095-3089104-0010-02 1.引言 随着创客思想的普及，创客教育受到越来越多的教育者的思考与重视，2009年美国总统奥巴马宣布启动教育创新行动，并于2012年设立创客教育计划，同时创客教育在全球范围内掀起了将创客教育引入学校教育的浪潮，我国教育部2015于年发布了关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见，鼓励探索STEAM教育，创客教育等新模式，努力推进教学创新的发展，而师范类专业作为教育事业的主要力量，融入创客教育理念是非常重要的。 2.创客教育在师范类专业的
2、应用 2.1 师范类专业概述 师范类泛指一类高校而不是具体某些专业，现在师范类高校融合多种学科，成为综合类高校，因此，师范学校中并不是所有专业都属于师范类专业，师范类专业主要包括数学、物理、化学、中文、外语、政治、体育等与中小学教育科目相关的专业，同时中小学教育的科研学科如教育学、心理学等也属于师范类专业。 2.2 创客教育概述 “创客行动”是由美国兴起的鼓励人们利用身边各种材料及计算机相关设备、程序以及其他技术性资源，通过自己动手或与他人合作创造出独创性产品的一种行动，“创客行动”基于对技术的应用，面向技术类产品的生成，在当前社会技术不断创新、技术产品不断丰富的背景下，越来越受到研究者与教育
3、者的关注，将“创客行动”融入“创客教育”，使学生实现创造性学习。 创客教育旨在为所有中小学生提供适宜的用于创造的环境、资源、机会，特别是借助技术工具与资源让学生能够将学习过程融入创造过程，实现基于创造的学习，在创造过程中提升学科的学习质量，尤其是提升科学技术、工程、数学、艺术等学科的学习信心，投入基于创造的学习过程中，可以培养自己的判断性思维、创新思维与解决问题的能力。 2.3创客教育在师范类专业中的应用 师范类专业主要是服务于中小学教育的科目以及教育研究的专业，将创客教育融入师范类专业中，实现教师或研究者的创新教育和研究，使学生更好地实现创造性学习，本文主要探讨师范类专业中应用较广的数学教育
4、、科学教育、现代信息技术教育以及中小学教育中的创客教育。 2.3.1数学教育中的创客教育 数学就其本身的知识特点为实践活动提供更多的创新机会，为创客教育的实施提供极好的载体，数学教育专业需要掌握数学的基础理论知识和教学技巧，掌握现代教育技术，能够胜任中小学数学教学的教育工作，数学专业不仅要学习相关的数学知识如：数学分析、高等数学、解析几何、概率与数理统计等，还要掌握计算机应用基础、教育学以及心理学等服务于教学事业的学科同时为创科教育提供基础，数学中的创客教育主要是计算机编程的应用，集合论是离散数学中的重要的一部分，在数据库中有广泛的应用，利用关系理论完成数据库网络型到关系型的转变，数据库中的数
5、据易于存储和处理，逻辑结构简单；数学图论中二叉树在计算机中有很重要的作用，路由选择算法、桶排列算法等都是使用数学中的图论；有限机、开关线路的计算等在纠错码的应用很多，数据通信中常使用二进制数字信号进行转移，常采用纠错码避免传输中的错误。 2.3.2科学教育中的创客教育 科学教育旨在指导学生获得科学知识的同时培养学生学科学、用科学的能力，对于不同学习阶段的教育，其教学内容也有所不同，对于低年级的教育，科学教育旨在用简单的实验操作对具体事物进行初步分析综合，主要培养其动手能力，应用创客教育理念，低年级阶段的科学教育应该利用人类对自然界的简单利用开展科学实验，如利用废物进行回收利用的手工活动，培养学
6、生的动手能力和创新思维，让学生在创造中学习，同时教育者也实现了创客教育；中年级的科学教育需要利用简单的仪器进行初步的定量观察，并用归纳、概括的方法形成简单的概念，因此基于创客教育理念需要开创“创客空间”，利用多媒体技术和计算机软件进行创客实验，如在学习3D打印中的数学建模、在掌握电路设计原理的基础上利用虚拟软件在模拟电路的各节点的电压、电流及经过的脉冲信号；对于高年级的科学教育，需要实现较高的操作能力和创造力，以项目为主，以团队的形式开展任务，对于创客教育的要求比较高，需要具备测试测量、控制、仿真、快速开发、跨平台的图形化语言的开发环境以及无人机技术的学习，包括图像信号和控制信号的无线传输及失
7、控状态下的无人机执行返航程序的开发等都可作为创客活动。因此，科学中的创客教育以科学为主，在理论知识的教育上开展以科学技术为手段的创客活动，开创创新思维，提高动手能力。 2.3.3现代信息技术教育中的创客教育 信息化技术是一种技能、一种工具，涉及到很广泛的知识领域，在信息化技术的教育中要打破教材编排的束缚和传统以应用为主的教学模式，创造有能力的创客，将创客思维渗透到教育内容的开发，例如在信息技术的教育中，通过程序算法的设计、excel电子表格的模块设计培养学生的算法思维和数学思维；软件开发、网站建设模块培养学生的工程思维；视频作品制作、计算机绘图及电子报刊的设计提升嘘声的艺术创作能力和审美能力。
8、 2.3.4中小学教育中的创客教育 中小学创造教育是指向全人发展的全人教育，全人教育包括：学科知识、创新与创造、自我认知、合作、有效沟通、富有责任感，创客教育情境下的教育者致力于寻找学生的潜能，提升学生参与创造的信心与动力，情景与资源的整合背景下创造了一种包含正式教育与非正式教育、独立探究与协作探究、线上教育与线下教育等不同的教学方式，包含多种多样的教学工具与教学情境。 同时，创客教育开放性发展要求创客教育的研究者与实践者精心设计出适当的创客教育目标并提供相应的情景与支持，有效开展创客教育，随着数字制造时代的发展，创客教育由原来的机器人俱乐部、手工俱乐部等带入了教师课堂，整合与各个学科的教与学
9、，多种多样的制造技术扩展了学生的创造工具，每间教室都可以成为创客空间，在此空间可以利用技术含量或高或低的材料完成创造并获取直接经验，学习者可以自主决定参与创造项目的方式与时间。 创客教育的专业性发展需要创客教育者熟悉创客教育的实施原理与技巧，理性看待技术在创客教育中的角色和地位，有效设计创客教育活动，在推进创客教育的过程中要注意：准备特定的工具；选择特定的工具需要特定的知识；了解创客教育背景下的教育学原理；同时要注意创客教育中的安全因素，并将创客教育融入已有的学科教学内容。 2.4创客教育的实施 2.4.1 创客环境的创立 创客环境是实施创客教育的基础条件，创客实验室提供较大的创客空间，开放设
10、备、材料、技术等为创客教育提供操作的可行性，创客社区为创客展示作品、交流经验与思想、分享工具、软件、材料等资源提供线上的社交空间。创客空间的建设要满足用户多样性的需要，集合多种范围如交通、医疗、家庭用具、艺术、电子、设备等各方面创客空间，学校的创客空间可以参照Fab Lab 模式，通过标准化建设加快推广进度，创客空间作为数字校园、智慧校园建设工程的重点内容，与社会创客空间应该相会衔接和互补，学校创客空间侧重于学科的教学结合，提升学生的创造能力和学科的教学效果，社会创客空间可以更加灵活、多样化的提供创客作品规模化生产的咨询与服务，更加有效的开展个性化的基于兴趣的创客活动。 2.4.2 创客硬件设
11、施的开发 创客教育的实施需要借助信息化技术，开元硬件、3D打印机及图形化编程语言程序为创客教育提供底层支持，开源硬件价格低，入门简单，arduino的普及可以在较短时间内开发属于自己的产品，nodemcu wifi模块可以直接进行wifi远程控制，兼容arduino IDE开发系统并附带安卓的SDK开发代码，可以直接做到物联网的开发利用；可视化编程工具可以直接控制硬件，APP Inventor是基于云端的、可拖曳的手机应用软件开发环境，它将枯燥的编码转化为积木式的拼图，即使不懂编程语言也可开发属于自己的手机软件，同时还可使用按钮、文字输入等基本原件通过手机控制乐高NXT机器人。 2.4.3 创
12、客教育教程的设置 创客教育要基于教学基础，注重培养学生的创客思维能力，而创客思维属于成长性，在面对复杂问题要灵活转变策略与思路，创客课程不是一门学科，而是由低阶到高阶一系列课程的组合，因此联系实际，结合不同学段的学生特点色会即不同阶段的学习课程 ，Martinez和Stager认为一个好的创客课题应该具备八大要素：相关性（与学生切身实际相关）、充足的时间 （足够的课上、课下时间）、复杂性（涉及多个学科领域）、关联性（师生协作、专家咨询 ）、可获得性（随时访问并使用任何材料、工具、软件等资源）、新颖性（不重复已有的研究）、高投入（吸引学生的长时间、高投入）、分享性（与他人共享，交流经验），其中入
13、门级课程侧重电子、机械、材料、计算机等基础学科知识的讲授与操作技能培训；中级课程侧重3D建模、电子装配和切割、高级编程等较为复杂的技能培训；高级课程可以以团体项目为主，进行综合性的创新实战，共同创造新产品。 3.总结 创客教育是一项系统性工程，要结合创客环境、创客课程、创客学习、创客文化、创客教师队伍、创客教育组织、创客教育计划等多方面的协调发展共同推进，创客人才的培养需要家庭、社会、学校教育的融合，以学习者为中心的创客教育要坚持合作、创作、共享的理念，充分利用信息技术进行创客行动，创客教育为教育改革提供新的机遇，为此，我国要加强创客教育理论与实践的共同发展，汇集社会、企业、政府、教育机构等多方面的智慧，为教育事业的创新发展提供有力支持。