Moodle平台支持下的高中Arduino创客教学模式探索及实践
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摘 要：随着创客运动的飞速发展，创客教育也应运而生。教育研究者围绕创客以及创客教育开展了积极的研究和探索，积累了大量的研究成果。文章通过文献和行动研究法，分析了基于网络空间的创客教学的研究背景，梳理了国内外研究现状;总结了网络空间下中学信息技术创客教学模式遇到的问题和对网络环境下创客教学模式实施的一些思考;结合中山市实验中学成熟的Moodle平臺，开展了以开源硬件Arduino为教学载体的创客教学实践活动，为信息技术课堂中创客教学积累了实践经验，试图为今后中学开展创客教学提供参考。
关键词：创客教学;Moodle平台;Arduino;信息技术
中图分类号：G433 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2020）04-0039-04
一、创客教育提出的背景
1.时代背景
在当今信息爆炸的新时代，互联网+、云计算、人工智能等新技术应运而生，社会各行业迅速变革，信息技术对教育产生了革命性影响。“创客教育”无疑成为新技术背景下教育界乃至社会各个领域的关注热点。
2.社会背景
2016年6月7日教育部发布的《教育信息化“十三五”规划》中提出：有条件的地区要积极探索信息技术在“众创空间”、跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等新的教育模式中的应用。[1]其中着重提到要积极探索信息技术在创客教育等新的教育模式中的应用，强调培养学生的信息素养和创新能力。教育部制定的《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》中也明确了“开源硬件项目设计”作为信息技术课程结构中的选择必修模块，满足学生的多元化需求，促进学生的个性化发展。
3.师生关系背景
新时代促使大众对新型师生关系和更优质的学习体验有了迫切的需求。学生的学习从过去的强调埋头奋斗，到现在快乐、积极、主动的学习;教师从过去对知识的教授，到现在对学生学习的引导，对学科、班级的运营，教师不仅“能教”，还要“会玩”，时代也要求教师打破偏见，成为多元化、趣味化、个性化教学方式的经营者。创客教学旨在通过亲身参与、合作、分享等过程的体验，培养学生独立思考和解决难题的信息素养，符合时代的要求。
二、国内外创客教育现状与Moodle平台的优势
1.国内外创客教育现状
“创客”本指勇于创新、努力将自己的创意变为现实的人，强调在做中学，强调设计与分享，参与其中的人被称为“创客”。
国外研究通常使用“Maker Movement”和“Maker Space”等词语表达，即“创客运动”“创客空间”。他们对创客教育的管理主要侧重于实践动手能力，让学生带着问题去探索发现有用的知识，注重学习者学习过程的塑造，在学习过程中体验获取知识的感受，并没有强调创客教育要在特定的活动空间进行，而是在比较灵活的空间、场所如教室、操场、生产车间、兴趣室等适合开展创客项目的自由空间。但创客教育的管理和网络空间相结合的理论应用研究少之又少。
国内的创客教育以信息技术的融合为基础，承载着 DIY 思想、项目学习法、体验式教育理念的创新教育[4];倡导基于创造的学习，更重视学习者在构建情境、创设过程中的参与和融合[3][5];从信息技术的角度看，“创客教育是一种融合信息技术，秉承‘开放创新’‘探究体验’的教育理念，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”[7]。国内对创客教育的研究在理论和实践两个方面都有体现，大都是以兴趣班、竞赛组、社团活动的方式存在，以参加各种创新、创客大赛为主要目的，这些学生都是从学校中选拔出来的“尖子生”，人数较少，规模小。进行普及性创客课堂教学的学校更少之又少，同时大规模普及性的创客课堂管理资料较少，可以借鉴的经验也很少。因此普及性创客课堂教学的研究对创客教育的推广有很大的价值。
2.Moodle平台应用于创客教学的优势
雒亮等认为，虚拟空间在创客教学中具有呈现学习资源、支持测试与模拟训练、管理创客项目等功能。[8]曾明星等认为面向学生创客的网络空间是以在线创课、虚拟实践、创客资源、创客社交、在线服务、展示分享和学习管理等“七空间”服务为支撑的虚拟网络学习环境。[9]
Moodle平台是一种基于开源、自由设计和丰富插件的课程管理系统，是面向对象的模块化动态学习环境，也是基于社会建构主义思想而设计产生的可应用于课堂学习的网络空间，Moodel能给教师提供更加自由的课程设计空间，给学生提供自主学习的网络空间，在中学创客课堂中得到了广泛的应用。本文着重从创客课堂前期管理、创客课程管理、学生学习过程管理三个方面剖析其各种功能在创客课堂教学各环节所起到的作用，如图1所示。
（1）用户管理。Moodle平台中通过用户的管理来实现不同的操作权限，通过该功能可以实现用户不同情景的学习。主要有管理员、课程创建者、教师、学生、访客等管理角色。
（2）课程管理。从该模块可以管理平台中所有的课程和分类、新类别和新课程的添加，还有课程格式的各种设置，包括主题格式、课程布局、课程持续时长、指定课程语言类型、设置课程中作业上传大小和更改小组模式等操作。这些功能都是课堂教学管理组织形式的重要应用。
（3）新闻讨论区。该模块可以在平台首页和学科课程首页呈现，主要作用是由教师发起比较有趣的学习话题供学生讨论;也可以设置成一个作品观点分享的公共区域，供大家在此发布创客作品，共同探讨作品的制作情况，对作品的完善有很大提升作用。该讨论区不仅可以分享文字图片资源，还可以发布视频，这样Arduino创客作品的制作过程就可以在此分享，这对创客课堂管理有很大的帮助。 （4）小组功能。小组功能非常强大且实用，可以对注册用户进行分组管理，学校教学中可以对不同的班级进行分组，每个班级为一个独立的小组;在学科教学中根据教师所授班级数量建立大组，大组由单独的小组构成，就是某几个班级为某个教师的授课班级，通过大组实现对Moodle平台中不同课程学习的权限分配;班级内部还能进行小组细化，开展小组教学。小组以班级单独存在，大组以某个教师授课班级量为单位存在，而且还能进行班内小组管理，该功能提高了教学管理和班级管理的组织效率。
（5）选课功能。选课在小组创建完的基础上进行，首先要创建小组和设置选课密码，再通过学生的自主选课，最终把一个班级的学生自动编成一个小组。通过选课实现不同年级、不同班级、不同学科的课程设置，这样Moodle平台就实现了年级、班级和课程的独立管理，通过选课密码实现学生多种课程的学习，课程学习轨迹自然就记录在了Moodle的个人主页中。教学管理选课的方法可以设置为自主选课和人工选课等。
（6）添加活动或资源模块。课堂管理中的课堂教学设计、学生学习、提交作业、下载资源、上传问卷、课堂评价等操作，通过活动和资源的添加来实现一堂课的教学组织形式。Arduino创客课堂管理就是通过微项目式的教学来组织的，以“超声波测距与报警——自制汽车倒车雷达”教学设计为例（见图2），通过“标签”的添加实现对“项目简介”和“项目要求”的文字呈现，让学生打开平台就对本节课的学习一目了然，并且实现用Moodle平台引导学生的学习行为，使课堂中学生的自主学习行为由“外化”不断转向“内化”;通过添加“数据库”模块来实现对图像、超链接、数字及文本等各种形式资源的呈现，通过合理的组织安排这些元素就构成了“项目学习”，“作业”模块的添加来实现项目提交、项目测试和项目拓展，这样平台中“活动”和“资源”模块的功能在教育教学理论的支持下得到了充分的体现。
三、Moodle平台支持下的创客教学过程实施（见图3）
依托成熟的Moodle平台和Arduino创客套件，以项目准备、项目实施、项目成果交流与评价为主线，把课程知识和师生活动进行融合，整个模型以微项目学习的形式进行，为学生营造了一种“做中学、学中做”的课堂学习氛围，最后通过项目实践与作品交流分享促进学生对知识的迁移与创造。
1.课程项目准备：准确把握课程全局，切实提高课堂教学效益
（1）开源硬件Arduino创客套件分类整理。开源硬件Arduino相关硬件模块造价低廉，搭建方便省力，功能稳定，方向性好，是一款性价比较高的创客硬件套件，适合应用于中学创客课堂教学。该创客套件功能模块比较齐全，种类较多，在教学时要提前根据课堂项目内容规划对套件归类整理，以“超声波测距——自制汽车倒车雷达之硬件搭建”（笔者自建校本课程）创客课程为例，要准备的套件包括Arduino nano板、I/O扩展板、超声波测距模块、LCD液晶显示器、蜂鸣器、杜邦线若干。
（2）创建小组明确任务。把本项目所需的硬件模块以小组形式分发给学生，每组以3人为限，根据教室台面布局安排男女生间隔一条龙座位表，每排座位结束处不足3人的独立成小组，正常以每小组中间座位的组员为小组长，负责项目套件的收发等管理（見图4）。小组成员分工根据成员的特长自主选定，在Moodle平台中填写“课堂项目小组任务方案”，任务明确后，不得随意更改个人任务。
（3）Moodle平台中创客课程的建设。根据项目规划，建设项目内容、项目学习、项目测验和项目拓展在Moodle平台中创建课程。如图5所示为在Moodle平台中建设的课程中一个项目的页面。
2.课堂项目实施：引导学生自主探索，体验“做中学，学中做”
一堂课的课堂情景引入非常重要，合理恰当的引入能让学生对新知识充满兴趣，能让学生轻松过渡到新课程的学习。在“超声波测距”这个课例中，从超声波技术在现实生活中的广泛应用引入新课，以“无人驾驶”视频为例。在Moodle平台中展示课堂项目内容，学生以小组为单位在Moodle平台中根据课程建设自主学习、实践，其中包括讨论项目的规划、学习硬件的搭建和程序语言的设计、成品的多次测试，最后在Moodle平台中完成微项目作品报告。微项目教学即课程项目的细分，通过完成现实中的小实例，以每节课为时间单元，重在实践、体验与分享，不断促进学生的知识与技能的迁移，从而实现“做中学，学中做”。
3.项目成果分享：着重培养合作创新，提升信息技术核心素养
项目成果通过解说视频的方式分享到Moodle平台，班内外的学生可以通过这一网络空间对作品进行互评，教师也可参与其中点评。课堂中的实践探索阶段，教师发现好的作法或值得大家注意的地方，可以通过移动终端直播“亮点”进行现场点评，直观实时的点评对引导学生的自主学习更便捷、更高效。课堂总结中随机挑选小组项目作品进行直播点评，小组成员根据分工从项目规划思路、程序设计、创新点、难题解决方法、项目功能实现情况、改进目标等方面逐一介绍。从参与微项目制作的整个过程培养学生综合素养。
四、Moodle平台支持下的创客教学模式思考
在保证课堂管理要素和谐有序的同时，以创新能力培养为视角，以杜威的“从做中学”的教育思想、创新学习理论、建构学习理论等作为理论依据，笔者结合高中信息技术课堂管理的特点，以学生为中心，创建以“项目式教学”为课堂教学的主线，提出Moodle平台支持下的高中信息技术创客课堂管理模式，最终实现培养高中学生的信息技术核心素养，该模式理论融合如图6所示。
笔者在开源硬件Arduino创客课堂教学中发现，网络空间下开展创客教学，重在挖掘网络空间适合创客理念的功能。在保证学生实际动手体验的前提下，实现环境模拟、项目学习、协助分享、互动评价等，让学生在整个学习过程中体验到做中学、学中做的创客教育理念，让学生的创意转化为作品，通过实时分享评价完善创意，让作品更好地服务社会，让学生从Mixly的模块编程开始认识程序设计和算法，让程序更好地为创意服务。中山市实验中学开展的基于网络空间的中学创客课堂教学模式，充分体现了培养学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任等信息技术核心素养的长期课程建设目标。
参考文献：
[1]教技[2016]2号.教育部关于印发《教育信息化“十三五”规划》的通知[Z].
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[6]祝智庭，雒亮.从创客运动到创客教育：培植众创文化[J].电化教育研究，2015，36（7）：5-13.
[7]杨现民，李冀红.创客教育的价值潜能及其争议[J].现代远程教育研究，2015（2）：23-34.
[8]雒亮，祝智庭.创客空间2.0：基于 O2O 架构的设计研究[J].开放教育研究，2015，21（4）：35-43.
[9]曾明星，宁小浩，周清平，等.面向大学生创客的网络学习空间构建[J].中国电化教育，2016（11）：30-38.
（编辑：鲁利瑞）
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