钟柏昌:创客教育的背景、本质、形式与支持系统

“创客”一词缘于李克强总理视察深圳柴火空间时的讲话以及在2015年政府工作报告中大力发展众创空间的举措。如今,创客和创客教育已经成为我国教育领域的一个热点话题。其实,在此之前,国内一些中小学校已先期筹建创客空间并开展创客教育的实践,如北京景山学校、浙江省温州中学等。不过,整体而言,作为一个新生事物,创客教育的参与面依然很小,发展状况也不甚理想,亟待教育主管部门进行必要的管理和引导。2015年10月,笔者所领导的课题组针对69所开展创客教育的学校发起了《全国中小学校创客空间发展现状调查》(下文简称《调查》)。调查结果显示:53.6%的中小学创客空间的领导者认为其所在学校的创客教育开展境况一般或不理想,而同时有91.3%的领导者坚信创客教育的未来发展将越来越好。作为创客教育的推动者和实践者,我们需要在“创客教育热”中保持冷思考,对创客教育的本质和形式有清醒认识。

        一 创客教育兴起的时代背景

毋庸置疑,创客教育的兴起与科技进步密切相关,但作为一种教育思潮和教育活动,其时代背景更为复杂和多样。

        1. 新工业革命为创客教育提供了人才培养需求

新工业革命以德国提出的“工业4.0”为代表,它描绘了制造业的未来愿景,提出继蒸汽机的应用、规模化生产和电子信息技术等三次工业革命后,人类将迎来以信息物理融合系统为基础,以生产高度数字化、网络化、机器自组织(智能化)为标志的第四次工业革命[1]。简言之,工业4.0的实质就是主张虚实融合的工业技术革命。显然,这种工业革命的实现需要大量掌握虚实融合技能的人才,创客教育无疑适应了这种需要。

        2.科技创新变革为创客教育提供了新的创新文化基础

科学技术的融合和发展不仅催生了信息社会、知识社会形态,而且也推动了科技创新模式的嬗变,创新2.0正受到科学界及社会 大众的广泛关注。所谓创新2.0,是指面向知识社会的第二代创新模式,即从专业科技人员在实验室环境下研发出科技创新成果后由用户被动使用,转变为技术创新成果的最终用户可以直接通过公共创新平台间接参与技术创新成果的研发和推广应用的全过程。换言之,普通大众不再只是科技创新的被动接收者,而是可以在知识社会条件下成为创新者,并按照相应的游戏规则(技术标准)参与创新进程,扮演消费者和创造者的双重角色。如果说创新1.0是以技术为出发点,那么创新2.0就是以人为本的典型创新模式,即“以用户为中心,以社会实践为舞台,以共同创新、开放创新为特点的用户参与的创新”[2]。这种创新模式是万众创新的基石,也是创客与创客教育的文化基础。

        3. 开源运动为创客教育提供了开放精神的引领和技术条件的支持

开源运动是开放源码运动的简称,是计算机科学领域的一种文化现象,源自黑客对智慧成果共享、自由的追求,其意义就在于开放源代码、信息共享和自由使用。开源运动中积极促进人类文明发展的文化已经渗透到信息、教育、健康等领域,甚至融入了哲学范畴,为创客教育提供了丰富的教育资源和教育经验,造就了一大批乐于分享的大小创客。而且,开源运动直接为创客运动和创客教育的普及开展提供了技术条件。如著名的开源硬件Arduino提供了创客所需的各种低成本配件,使创客运动从精英阶层走向了大众阶层,也为创客教育提供了可能;数字设计、3D打印等制作技术能够快速成形,也为各种创意的实现提供了低成本和快捷的手段。

        4.创客运动直接推动了创客教育的发展

创客运动正席卷全球,其之所以受到重视,在于其对整个社会经济的发展均有革命性意义。正如克里斯·安德森所言:创客运动具有三个变革性特点——①人们使用数字桌面工具设计新产品并制作模型样品(“数字DIY”);②在开源社区中分享设计成果、开展合作已经成为一种文化规范;③如果愿意,任何人都可以通过通用设计文件标准将设计传给商业制造服务商,以任何数量规模制造所设计的产品,也可以使用桌面工具自行制造,两种途径均大大缩短了从创意到创业的距离,其作用不亚于互联网为软件、信息和内容带来的革新[3]。也正因为此,李克强总理指出:“创客的奇思妙想和丰富成果,充分展示了大众创业、万众创新的活力;这种活力和创造,将会成为中国经济未来增长的不熄引擎。”

基于上述背景,全球范围的教育工作者也敏锐地感受到了新的教育机遇。《新媒体联盟地平线报告:2014高等教育版》指出,“学生从教学消费者转变为创造者”作为促进教育学习变革的数字策略之一,被列为中期发展趋势[4];而《新媒体联盟地平线报告:2014基础教育版》指出,“追求面向真实世界的深度学习”被列入近期趋势[5]——两者均与创客教育密切相关。事实上,在学习与创新技能被视作21世纪学生应具备的三大核心技能之一的今天,创客教育契合了国际教育发展的新趋势,已经颇具革新教与学的潜力。一些发达国家非常注重在中小学校中普及创客教育。早在2009年,奥巴马在评论“创新教育运动”(Educate to Innovate Campaign)时就提出,政府将“鼓励青少年在创造中学习,成为事物的创造者,而不仅仅是事物的消费者”[6];2012年初,美国政府又推出一个新项目,计划未来四年内在1000所美国学校引入创客空间,配备3D打印机和激光切割机等数字制造工具;而最近的一个标志性事件,是美国政府于2014年6月18日举办了首届“白宫创客嘉年华”(White House Maker Faire),奥巴马在活动上宣布了由白宫主导的推动创客运动的整体措施,以期有力推动“美国制造业的复兴”,并宣布6月18日为“自造日”(National Day of Making)[7]。

        二 创客教育的本质与价值

作为初生之物,人们对创客教育的本质也是众说纷纭。从教育目标的角度,主要有如下几种代表性观点:①“素养或精神说”。狭义上的创客教育是一种以培养学习者特别是青少年学习者的创客素养(利用技术和非技术手段形成创造性制品的能力)为导向的教育模式;广义上的创客教育应是一种以培育大众创客精神为导向的教育形态[8]。还有学者指出,创客教育实则是一个系统的教育理念,其教育目标是培养具有创客精神和素养的全人[9]。②“青少年创客说”。创客教育是在创客空间中开展的以培养青少年创客为目标的一种教育形式,创客空间就是创客(Maker)创作活动的地方,而创客就是热衷于创意、设计、制造的个人或群体[10]。③“创新人才说”。创客教育是一种融合信息技术,秉承“开放创新、探究体验”教育理念,以“创造中学”为主要学习方式和以培养各类创新型人才为目的的新型教育模式[11]。还有学者指出,创客教育是实施一系列关于创新动手技能训练的综合课程[12]。

这些论述尽管在文字表述上有所不同,但基本观点是相同的。本研究认为,创客教育是在创客空间(环境)中开展的培养青少年创客(目的)的一种教育类型,是以造物(手段)的形式培养学生综合实践能力(目标)的一种工程教育(本质)。此外,还可从不同的角度去理解创客教育的本质特征:从教育目标的角度来看,创客教育是培养创新实践能力和创业意识;从教育内容的角度来看,创客教育是跨学科的学习;从教育主体的角度来看,创客教育是主体混合式教育;从学习方式的角度来看,创客教育是玩中学、做中学;从技术支持的角度来看,创客教育是以教育机器人和3D打印等数字制造工具为主要载体的教育。概言之,创客教育作为一种工程教育,它是玩中学的教育、做中学的教育、创业意识的教育、虚实融合的教育、学科整合的教育、主体混合的教育。

       1.玩中学的教育

创客教育的第一基调就是要好玩,学生应在创客空间中快乐地玩耍,这包含三层涵义:①让学生接触各种新鲜的“玩具”,在玩的过程中发现问题、解决问题。一个基本的经验就是,儿童在玩的过程中会极其“专注”,并对玩的对象产生各种看法和想法。②DIY(Do It Yourself)自己喜欢的“玩具”,按自己的喜好进行选题和设计,也就是后面所谓做中学的教育。③学会分享。好玩的东西需要分享,有分享才有评价和改进,才能激发进一步的学习和创造。如此,在“玩”的过程中学以致用,感受知识学习的价值,获得创造的成就感和愉悦性,达到乐中学、学中乐的状态!诚如《论语·雍也》所言:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者”,知、好、乐是学习的三层境界,创客教育要达到乐学,才能让学生从内心体会到创新与分享的快乐,并促进其健康人格的塑造。从这个意义上说,以正规学科课程实施的、以考试分数或竞赛为导向的“创客教育”违背了创客教育的初衷。遗憾的是,根据前述《调查》结果,有44.93%的受访者反馈其所在学校的创客空间主要用于必修课程或校本课程的课堂教学,这种现象需要警惕。

        2.做中学的教育

考察国外的创客教育实践,创客教育的学习活动通常都是基于一个项目开展的,且学习成果可视化,帮助学生形成自我激励、规划设计、时间管理、自主学习、小组协作等素养。对此,本研究也从《调查》中得到了印证,即92.75%的受访者认为创客教育的主要价值在于培养学生做真实的东西。换言之,创客教育不仅要好玩,而且要让学生经历完整的探究、制作一个项目作品的过程,而不是亦步亦趋地跟随教师的讲解边讲边练。因此,创客教育的意义不仅在于帮助学生运用所学知识解决实际问题,也在于在探索、创造和改变的过程中主动发现知识。

        3.创业意识的教育

正如创新2.0所倡导的精神一样,创客教育鼓励青少年把自己喜欢的东西做成可以分享的作品,或者通过实现别人的创意获得成就感,以形成产品制造者角色的意识与自觉。因此,创课教育也是一种面向未来的教育。如温州中学的创客教育造就了一批可以在学校科技节中贩卖自创作品的创客,他们能够根据学生顾客的需求定制个性化作品。当然,就基础教育阶段而言,创业意识的教育并非直接培养创业家,也不是要求学生去开发有具体实用价值的产品,而是要让学生养成一种“市场意识”,以趣味性和新颖性为导向,在创作的过程中能够主动思考自己创作的作品是否具有分享的价值,是否能获得特定人群(父母、老师、同学等)的关注和喜欢,从而获得自我实现的成就感,使学习成为一种持续、主动的过程。

        4.虚实融合的教育

正如第四次工业革命强调以信息物理融合系统为基础一样,创客教育也是一种虚实融合的教育革命。虚实融合主要体现在两个方面:一是在学习环境上,既需要线上的环境提供创客交流社区和学习资源,也需要线下的创客空间以开展创意设计和创作;二是在创作工具与对象上,不仅需要建模、编程等软件,更需要将设计的创意落实为具体的实物模型或产品。

        5.学科整合的教育

创客教育的跨学科特性,究其根本在于创客教育是一种基于真实的工程问题的解决过程。创客教育是以技术为中心,整合各个科目知识的学习;不仅涉及科学与技术,还可涉及人文和艺术,因而创客教育也是实施STEM/STEAM教育的一种重要方式,有利于改变课程结构过于强调学科本位和缺乏整合的现状。大量的研究表明,在创客空间中自然地发生着STEM教育[13];创客教育能够有效改变学生在STEM和艺术课程(STEAM)中习得的内容和学习的方式[14];学生创客们努力在STEM课程中寻找可以改进他们项目的内容,通过跨学科整合达到项目目标,而不是把自己“封闭”在某一个学科里面[15]。

        6.主体混合的教育

因为创客教育所具有的学科整合特性,从教师主体角度看,它需要多学科教师的合作,甚至具有各行各业工作经验的家长也可以参与进来指导学生。《调查》结果显示,当前中小学创客教育中创客指导老师的学科背景主要包括信息技术(占85.51%)、通用技术(占53.62%)、物理(占33.33%)、数学(占20.29%)、生物(占15.94%)、其它(占23.19%),师资专业背景的多样性值得肯定。从学生主体角度看,不同年级和班级的学生可以混合形成各具特色的创客小组,互通思想、互换体会、互传经验。显然,创客教育为班级授课制提供了有益补充。

        三、在中小学开展创客教育的形式

尽管创客教育不能拘泥于学科化的课程形式,但只要抓住创客教育的本质特征,突破时空限制,就可以因时、因地、因人开展不同形式的创客教育。

        1.实现多层次渗透:从学科教学到实践活动,从小组活动到社团活动

创客教育是否需要以课程形式开展?假若我们理解的课程包含了学科课程和经验课程(如综合实践活动等),那么,创客教育必定是可以依托课程展开的。只是对于创客教育而言,其本质上是一种经验课程,应当主要以综合实践活动的形式开展,而相关学科课程主要为创客教育做基础服务,其中,技术课程尤其是机器人课程是开展创客教育必须开设的先导课程。广义的综合实践活动,还可以包括兴趣小组活动(如创客小组)和校内社团活动(如科技社)等形式。在这些不同的课程和活动中,参与的学生群体有差异,可以优势互补,实现点、线、面的结合,协同开展创客教育。当然,无论是何种层次的创客教育,都需要抓住真实的工程问题。然而,我们所看到的一些创客教育项目有很多并不那么“真实”,人们绞尽脑汁地搜寻,结果往往是为了创作而创作。如何才能帮助学生创客们快速地找到“真实的工程问题”?有人认为,应该从传统的“学院式问题”转向“实践性问题”[16]——这确实是一个基本的实施原则。从可操作的角度,真实的问题不会自然而然地“在那里”,需要老师、学生加以提炼和改造。实际上,学生的日常生活需求和发现,学科老师布置的一些课外任务,班级和社团的各种活动需求,都应该成为宝贵的“问题库”。

        2.实现全方位开展:由校内空间到校外空间,由共建空间到共享空间

开展创客教育需要有创客空间吗?是的,必须要有空间。各地各校根据自己的场地、师资和经济情况,可以做出不同的选择:可以建设独立的校内创客空间;可以与其它活动综合利用同一空间;也可以寻找校外场地,合作开展创客教育。就校外场地而言,有两种可能:一是利用区域创客教育联盟,与优势学校共建共享创客空间;二是利用社会创客空间,目前国内至少有100余个城市建设有社会创客空间,其中相当部分属于公益性质,可以为创客教育所用。当然,各种空间要发挥融合效应,还需要更便捷的管道,因而,构建线下线上(O2O)互联互通的资源共享和协作沟通平台[17],就显得非常必要了。

        3.实现宽领域施教:由技术教师到科学教师,由教师到家长

创客教育只是信息技术教师的工作吗?就当前而言,学校创客教育的主力都是信息技术教师,其他学科教师鲜有涉及。其历史成因除了信息技术教师具有技术优势外,也与信息技术教师群体较为年轻、易于接受新事物有关。但是,创客教育的跨学科特性表明其要实现常态发展,仅靠信息技术教师是不够的,与之相近的通用技术课程、科学课程甚至艺术课程的师资均可以与创客教育产生关联。除此之外,具有不同行业经验尤其是制造业经验的学生家长,也可吸纳为学校创客教育的编外师资,使创客教育更接地气;还可以与社会上的创客空间合作,邀请专业创客到校提供技术指导。

        四、推广中小学创客教育的支持系统

作为一项涉及软件与硬件、设计与测试、制作与实验的综合性教育,创客教育与其它学科课程的实施有所不同,需要提供系统的支持。

        1.政策支持层面,推出创客教育的核心素养、质量评价和条件建设标准,使创客教育有章可循

尽管创客教育可以培养学生的创新实践能力,但具体而言,究竟可以培养学生的哪些核心素养,目前对此的认识尚不清晰。目标不明确就不利于指导创客教育的实践,因此,需要认真研究创客教育的培养目标,明晰其核心素养体系。与培养目标相对应的是学习质量评价标准,如果创客教育的结果得不到合理的评价,不仅会影响学生的积极性,也必然会影响教师开展创客教育的积极性,从而有失教育公平。此外,作为一种需要设备开展的教育活动,需要在设施、设备、人员和空间等方面建立相应的标准,不仅要有教育功能方面的指标、要有合格的师资,还要有设施设备上的技术门槛。尤其是后者,由于创客教育主要依赖开源软硬件,不同厂家在开源硬件的材质和封装方式上五花八门,其中部分产品的材质不符合青少年的健康需要,而部分产品的封装不利于学生开展创作活动,或不利于传递科学知识,故相关标准亟待研制。当然,在政策支持上,还应体现在校园建设经费上向创客空间建设倾斜。

        2.课程支撑层面,做好配套先修课程的建设,使创客教育成为有本之木

普及开设科学课程与信息技术课程,确保学生具有较好的科学和技术素养是开展良好创客教育的前提。在这方面,由于缺少义务教育阶段的信息技术课程标准,导致小学和初中的信息技术课程开课率普遍较低;即便是在开课的区域和学校,其正常课时也很难有保障。而有理由认为,缺乏信息素养的学生,难以适应创客教育的要求。

        3.师资建设层面,培养和培训能从事创客教育的师资队伍,筹建区域创客教育联盟

作为新生事物,师资队伍建设任务首当其冲。根据《调查》显示,当前中小学创客空间建设面临的第二大障碍就是缺少创客教育的师资(69.57%的受访者选择了此项)。各级教育主管部门应提供专项师资培训项目,并面向创客教育可能涉及的信息技术学科及部分其它学科。一般而言,让科学、技术和艺术等学科的教师都能够理解创客教育并接受必要的培训、能够协同开展创客教育,是必须的举措。此外,要发挥教研部门的教研和统筹功能,积极开展区域创客教育教研活动,主动筹建区域创客教育联盟,协同推进区域创客教育的发展。

        4.教育评价层面,开展不同形式的评价活动,促进创客教育的健康持续发展

纳入政府教育督导范围,强化创客教育的重要性;纳入常规教学管理评价范畴,尊重教师的劳动成果;开展中小学生创客作品大赛,鼓励中小学生开展创作活动;遴选创客教育示范基地以点带面,等等。

        5.环境建设层面,需要开源节流,因地制宜建设创客空间

根据《调查》显示,当前中小学创客空间建设的最大障碍为缺少资金支持(73.91%的受访者选择了此项),有79.71%的创客空间依赖于教育局或学校的经费支持。很多心怀创客教育梦想的教师因为得不到学校经费的支持,而只能望而却步。根据我们针对温州中学创客空间的个案研究,可知该空间发展良好的一个很重要的原因就在于创客空间的领导者没有坐等学校的支持,而是积极行动,努力做到了建设经费来源的多样化[10]。如该中学努力争取到了某知名创客类公司的支持——该公司不仅捐赠了3D打印机和一些学习套件,还邀请创客空间成员参加每年一度的上海创客嘉年华展示活动并承担相关费用;与某大学的教育信息工程研究所开展合作研究,该研究所不仅派送研究生到空间承担教育辅导工作,而且在起步阶段为空间购置设备提供了直接经费支持;在得到学生家长认可的前提下,家长积极主动地为自己的孩子采购创作作品所需要的部分零配件,减轻了创客教育所需经常性经费支出的压力;还与周边学校共建共享创客空间,互通有无。温州中学的这些经验,在经费有限的情况下无疑值得更多学校借鉴。

本文发表于《教育技术资讯》,作者为南京师范大学钟柏昌博士。

转自谢作如的博客

中小学技术教育的声音