智慧教育典型案例：區(qū)域推進(jìn)3D創(chuàng)客教育的蕭山范式

區(qū)域整體推進(jìn)3D創(chuàng)客教育的蕭山范式杭州市蕭山區(qū)教育技術(shù)中心為落實(shí)教育部提出的“以培養(yǎng)中國(guó)學(xué)生六大核心素養(yǎng)為目標(biāo)”的教育改革，進(jìn)一步提升蕭山區(qū)創(chuàng)新實(shí)踐教育的發(fā)展水平，蕭山區(qū)在多學(xué)科融合教學(xué)、新技術(shù)應(yīng)用教學(xué)等方面展開(kāi)了實(shí)踐與探索。積極開(kāi)展了基于開(kāi)源硬件Arduino為核心的智能硬件、智能機(jī)器人、3D建模與打印等內(nèi)容的創(chuàng)客教育，同時(shí)也在尋找一種能夠整體推進(jìn)區(qū)域創(chuàng)新教育的方式。從2016年下半年起，區(qū)教育局利用本地的3D產(chǎn)業(yè)特色，依托先臨三維企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以3D打印為切入口，區(qū)域整體推進(jìn)3D創(chuàng)客教育，使3D創(chuàng)客教育成為我區(qū)學(xué)校創(chuàng)新教育的主戰(zhàn)場(chǎng)。為了切實(shí)的提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新素養(yǎng)，發(fā)揮項(xiàng)目的最大效能，首先要解決三大問(wèn)題：第一是硬件問(wèn)題，第二是師資問(wèn)題，第三是教什么和怎么教的問(wèn)題。面對(duì)困難，蕭山區(qū)在STAEM教育理念引領(lǐng)下，以區(qū)教育技術(shù)中心為主導(dǎo)，聯(lián)合區(qū)教研室、區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校、假日活動(dòng)中心、先臨三維公司等多個(gè)部門(mén)，通過(guò)建設(shè)3D創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)教室、開(kāi)展3D創(chuàng)客師資培訓(xùn)、開(kāi)發(fā)3D創(chuàng)客區(qū)本教材、建立創(chuàng)新教師培訓(xùn)基地、搭建網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)等方式，整體推進(jìn)技術(shù)支撐下的3D創(chuàng)客課堂教學(xué)，最終形成可持續(xù)發(fā)展的3D創(chuàng)客教育的蕭山范式。一、實(shí)踐舉措為使STAEM教育理念落地，蕭山區(qū)以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（Project-basedLearning,PBL）方式實(shí)施課程統(tǒng)整,實(shí)踐3D創(chuàng)客教育。在具體的實(shí)踐過(guò)程中，無(wú)論在硬件配置、技術(shù)支撐、師資培訓(xùn)、教材開(kāi)發(fā)、教學(xué)方式等方面，都緊緊圍繞有利于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)開(kāi)展的方式進(jìn)行。1、點(diǎn)面結(jié)合，建設(shè)3D創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室。蕭山區(qū)3D創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室建設(shè)以點(diǎn)面結(jié)合的方式進(jìn)行，在面上由區(qū)統(tǒng)一配置主要設(shè)備，在點(diǎn)上由學(xué)校自主設(shè)計(jì)創(chuàng)客空間。在區(qū)統(tǒng)一配置的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中，從有利于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、讓STAEM教育更易于發(fā)生的層面出發(fā)，確定以3D打印機(jī)與Arduion開(kāi)源硬件創(chuàng)客包為核心。每個(gè)3D創(chuàng)客教室的基本配置包括：3D打印機(jī)26臺(tái)，3D掃描儀5臺(tái)，創(chuàng)客工具包25套，筆記本電腦6臺(tái)，3D打印與建模軟件等，軟硬件的配置上，充分滿(mǎn)足了開(kāi)展3D創(chuàng)客課堂教學(xué)的需要。學(xué)校自主設(shè)計(jì)創(chuàng)客空間則呈現(xiàn)了多種樣式，充分發(fā)揮學(xué)校的主觀(guān)能動(dòng)性。蕭山區(qū)計(jì)劃以三年時(shí)間完成3D創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室的全覆蓋。截止2017年底全區(qū)已有30所學(xué)校完成了3D創(chuàng)客教室的建設(shè)。其中，小學(xué)16所，中學(xué)8所，高中6所。第二批創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室的40所學(xué)校也將于2018年展開(kāi)建設(shè)工作。第二批3D創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室，基于第一批30所學(xué)校的績(jī)效評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，將采取學(xué)校自主申報(bào)、區(qū)教育局根據(jù)學(xué)校條件打分并最終公布的形式進(jìn)行。2、通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，開(kāi)發(fā)區(qū)本教材。2016年下半年始，蕭山區(qū)組織開(kāi)展了《Arduino智能硬件》及《3D創(chuàng)客教育》的區(qū)本教材編寫(xiě)工作，目前已經(jīng)完成修訂稿，提供給第一批3D創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)學(xué)校使用。 教材在安排教學(xué)內(nèi)容時(shí)以一個(gè)個(gè)項(xiàng)目為主導(dǎo)，由淺入深，從低緯度到高緯度，循序安排?！禔rduino智能硬件》全冊(cè)共安排了小燈和聲音、智能小車(chē)、傳感器和交互、創(chuàng)新項(xiàng)目、通信與控制一共五大項(xiàng)目，而每個(gè)大項(xiàng)又有幾個(gè)小項(xiàng)組成，如智能小車(chē)這一大項(xiàng)目有又分為8個(gè)小項(xiàng)目，分別是：讓小車(chē)動(dòng)起來(lái)、用子程序編寫(xiě)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)、讓小車(chē)裝上眼睛：超聲波、編寫(xiě)自己的小車(chē)程序、給小車(chē)側(cè)面也裝上眼睛、給小車(chē)的下面也裝上眼睛、除了小車(chē)我們還能做什么。每一個(gè)小項(xiàng)并非孤立的存在，在后續(xù)的具體實(shí)踐中還將會(huì)直接運(yùn)用到該項(xiàng)目模塊中的知識(shí)，同時(shí)與整冊(cè)教材的大項(xiàng)也有著密切的統(tǒng)一的聯(lián)系。《3D創(chuàng)客教育》教材安排了三個(gè)大項(xiàng)目，都是圍繞使用3D建模與打印為智能小車(chē)制作配件，內(nèi)容分別是：為小車(chē)制作安裝支架、智能小車(chē)大燈支架、為小車(chē)制作超聲波支架。而最終的一個(gè)綜合項(xiàng)目是《把想法變成現(xiàn)實(shí)》，即圍繞創(chuàng)客工具包和3D建模與打印，最終完成一個(gè)自己的創(chuàng)客作品。 兩本教材完全開(kāi)源，編寫(xiě)團(tuán)隊(duì)在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中不斷修訂與優(yōu)化。特別是《把想法變成現(xiàn)實(shí)》的內(nèi)容，目前已經(jīng)有近十個(gè)項(xiàng)目可供教學(xué)參考。落實(shí)創(chuàng)客教育以?xún)煞N形式推進(jìn)，一是常規(guī)課堂，二是拓展課程。在第一批30所創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)學(xué)校中，全部開(kāi)設(shè)了3D創(chuàng)客為內(nèi)容的走班課程，其中有5所學(xué)校納入了常規(guī)教學(xué)。3、技術(shù)支撐，轉(zhuǎn)變教與學(xué)的行走方式。與3D創(chuàng)客區(qū)本教材相配套的，是每一個(gè)項(xiàng)目或者每一課都有相應(yīng)的學(xué)習(xí)單（學(xué)案）及微視頻。我們?cè)谶M(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)背景下的教學(xué)微視頻的使用研究的基礎(chǔ)上，搭建了基于視頻教學(xué)課程的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。網(wǎng)站平臺(tái)整合了項(xiàng)目教材、學(xué)習(xí)單及微視頻，以信息化手段支撐3D創(chuàng)客教育的開(kāi)展。在區(qū)創(chuàng)客網(wǎng)站平臺(tái)中，配合區(qū)本教材，以學(xué)習(xí)單為線(xiàn)索組織微視頻。學(xué)習(xí)單是以一個(gè)項(xiàng)目或者一節(jié)課為時(shí)間單位，以任務(wù)流水線(xiàn)的方式進(jìn)行組織。學(xué)習(xí)單中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都有任務(wù)要求以及學(xué)習(xí)目標(biāo)的呈現(xiàn)，同時(shí)還有一些學(xué)習(xí)方式的提示，包括如何看視頻，如何學(xué)習(xí)，如何合作等。每個(gè)環(huán)節(jié)結(jié)束后都有自我評(píng)估。如果學(xué)生的學(xué)習(xí)有困難或者沒(méi)有完成，網(wǎng)站平臺(tái)會(huì)提供更多的學(xué)習(xí)支撐讓學(xué)生選擇。除了要求人人完成的任務(wù)之外，還設(shè)置有遞進(jìn)式的拓展任務(wù)讓學(xué)生來(lái)選擇性的完成，以達(dá)到讓每一位學(xué)生都達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，學(xué)有余力的學(xué)生能夠盡可能地學(xué)到與自己的知識(shí)與能力水平相稱(chēng)的知識(shí)。在學(xué)習(xí)單中有對(duì)整節(jié)課或者整個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目的反思與總評(píng)，學(xué)生通過(guò)自我評(píng)價(jià)以及學(xué)生互評(píng)與師評(píng)，來(lái)反思學(xué)習(xí)過(guò)程，評(píng)估學(xué)習(xí)成果，通過(guò)這樣的方式，轉(zhuǎn)變了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。在視頻教學(xué)課程的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，各專(zhuān)家老師編制的3D創(chuàng)客課程微視頻，共享給全區(qū)的老師和學(xué)生使用，充分發(fā)揮了優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的輻射作用，也解決了課程實(shí)施中的師資問(wèn)題，特別是解決了部分學(xué)校師資力量薄弱，難以開(kāi)展3D創(chuàng)客教育的問(wèn)題，就好比“教師”也可以復(fù)制粘貼。學(xué)生們通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)，而教師只需要做好管理工作，給學(xué)生提供幫助，這也轉(zhuǎn)變了教師教的方式。4、形成機(jī)制，保證項(xiàng)目的可持續(xù)性。師資問(wèn)題是區(qū)域推進(jìn)3D創(chuàng)客教育的核心問(wèn)題。形成常態(tài)化的師資培訓(xùn)與互助機(jī)制是區(qū)域推進(jìn)3D創(chuàng)客教育項(xiàng)目的保證。為此，區(qū)教育技術(shù)中心攜手先臨三維公司，在蕭山一職創(chuàng)建創(chuàng)客教育師資培訓(xùn)基地，同時(shí)聯(lián)合區(qū)教研室、區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校及假日活動(dòng)中心，全方位的開(kāi)展了3D創(chuàng)客教育的師資培訓(xùn)，通過(guò)實(shí)踐訓(xùn)練提升教師3D創(chuàng)客教育的教學(xué)能力，為學(xué)校開(kāi)展3D創(chuàng)客教育提供師資上的保障。截止目前，已經(jīng)開(kāi)展了骨干教師3D打印實(shí)操培訓(xùn)與創(chuàng)新實(shí)踐教育教師培訓(xùn)各兩期，同時(shí)全區(qū)完成了5次3D打印專(zhuān)題教研活動(dòng)，有效提升了全區(qū)創(chuàng)客教師的教學(xué)能力與水平。常態(tài)化的創(chuàng)新教師的專(zhuān)業(yè)成長(zhǎng)培訓(xùn)機(jī)制以及學(xué)生創(chuàng)客比賽與評(píng)比是提升3D創(chuàng)客教育的內(nèi)驅(qū)力。蕭山區(qū)通過(guò)鼓勵(lì)教師3D創(chuàng)客教育課題研究立項(xiàng)，舉行創(chuàng)新教師的各類(lèi)教學(xué)比武、課堂展示、論文評(píng)比，以及組織學(xué)生參加3D創(chuàng)客作品比賽，搭建了教師與學(xué)生共同成長(zhǎng)的舞臺(tái)，使一大批教師與學(xué)生脫穎而出。同時(shí)建立常態(tài)化的3D創(chuàng)客教室績(jī)效考核機(jī)制，形成以課程開(kāi)設(shè)、教師培訓(xùn)、成績(jī)盤(pán)點(diǎn)為內(nèi)容的績(jī)效考核評(píng)價(jià)體系，定期與不定期地進(jìn)行績(jī)效考評(píng)與現(xiàn)場(chǎng)走訪(fǎng)，促進(jìn)3D創(chuàng)客教育有序健康推進(jìn)。二、成效與反思在蕭山區(qū)委區(qū)政府和區(qū)教育局的大力支持下，在各校領(lǐng)導(dǎo)和老師的積極參與下，從2016年起步推動(dòng)3D打印技術(shù)進(jìn)校園，到2017年10月蕭山區(qū)30所中小學(xué)陸續(xù)建成3D打印創(chuàng)客教室，蕭山逐步成為全省乃至全國(guó)3D打印創(chuàng)客教育的橋頭堡，各方面的成果正逐步顯現(xiàn)，為未來(lái)蕭山區(qū)成為全國(guó)創(chuàng)客教育示范區(qū)奠定了良好的基礎(chǔ)。1、教師成長(zhǎng)收獲多，學(xué)生比賽有突破。在3D創(chuàng)客教學(xué)中，老師們一邊教學(xué)，一邊積極參與教學(xué)研究。2017年撰寫(xiě)的多篇3D創(chuàng)客方面的論文在市、區(qū)級(jí)獲獎(jiǎng)；有多個(gè)課題在市區(qū)級(jí)立項(xiàng)；除了參與編寫(xiě)區(qū)本教材的十多位老師外，還有部分學(xué)校在自行編寫(xiě)3D創(chuàng)客的校本教材。3D創(chuàng)客教育將創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)，學(xué)生興趣濃厚。我區(qū)學(xué)生參加各級(jí)各類(lèi)的創(chuàng)客比賽，屢獲佳績(jī)。有三中的學(xué)生團(tuán)隊(duì)獲國(guó)際創(chuàng)客大賽金獎(jiǎng)；在浙江省青少年未來(lái)工程師大賽中，蕭山區(qū)學(xué)生獲一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。第十五屆NOC浙江選拔賽中蕭山區(qū)學(xué)生獲一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)3項(xiàng)、三等獎(jiǎng)5項(xiàng)；第十八屆全省中小學(xué)電腦制作活動(dòng)“未來(lái)智造設(shè)計(jì)“比賽中，蕭山區(qū)學(xué)生獲三等獎(jiǎng)1項(xiàng)、優(yōu)秀獎(jiǎng)2項(xiàng)；北干小學(xué)學(xué)生在第十五屆“全國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐活動(dòng)（NOC）”決賽“3D創(chuàng)新作品征選”獲一等獎(jiǎng)。2、STAEM理念落地，教學(xué)方式有轉(zhuǎn)變。通過(guò)3D建模提升學(xué)生的立體空間設(shè)計(jì)能力，通過(guò)創(chuàng)客包的學(xué)習(xí)提高學(xué)生對(duì)數(shù)字化工具的掌握，并能更好的應(yīng)用創(chuàng)新設(shè)計(jì)中。創(chuàng)客包和3D打印的完美結(jié)合，有效提升了學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力。在創(chuàng)客教室里，學(xué)生是主角，老師更多的只是協(xié)助者：需要材料，老師負(fù)責(zé)審核、購(gòu)買(mǎi)；遇到疑惑，老師指點(diǎn)；思路受阻，給予啟發(fā)，有想法的學(xué)生在這里快速成長(zhǎng)。3D創(chuàng)客教室對(duì)于教師、學(xué)生的科技創(chuàng)新方面有極大的幫助，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣濃厚，而學(xué)習(xí)興趣的提高有助于思維的開(kāi)發(fā)，有助于學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。通過(guò)3D創(chuàng)客的項(xiàng)目式教學(xué)法，有效提升了學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力，使得STAEM理念真正落地。在使用微視頻進(jìn)行混合式學(xué)習(xí)的過(guò)程中，我們認(rèn)識(shí)到課堂中的學(xué)與教都發(fā)生了變化，讓個(gè)別化與個(gè)性化學(xué)習(xí)成為可能，真正做到了分層教學(xué)。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，每個(gè)人或者每個(gè)組的進(jìn)度可以是不一樣的。我們?cè)O(shè)計(jì)了保底但不封頂?shù)膶W(xué)習(xí)任務(wù)和同一學(xué)習(xí)點(diǎn)不同類(lèi)型的微視頻，使學(xué)的慢與快的學(xué)生都可以有事做，學(xué)習(xí)層次不同的學(xué)生都可以找到需要的微視頻，學(xué)生自然而然的進(jìn)行了分層分類(lèi)的學(xué)習(xí)，這也是一種個(gè)別化學(xué)習(xí)的方式。學(xué)有余力的學(xué)生，在完成相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容后，還可以選修其他的內(nèi)容。老師在課堂中作為知識(shí)傳授者的角色定位被弱化，老師成為了學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的指導(dǎo)者與合作者。3、直面問(wèn)題，持續(xù)著力。通過(guò)3D創(chuàng)客教育的教學(xué)實(shí)踐與探索，我們也發(fā)現(xiàn)了一些共性的問(wèn)題，特別是涉及機(jī)器人、硬件編程、3D創(chuàng)新設(shè)計(jì)等內(nèi)容的創(chuàng)新教育專(zhuān)業(yè)師資力量還相當(dāng)薄弱，缺乏一套行之有效且經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的教學(xué)模式，并且相關(guān)教材、課件、教學(xué)視頻等資源過(guò)少，拖慢了整個(gè)創(chuàng)客教育的推進(jìn)進(jìn)程，制約了3D創(chuàng)客教育的開(kāi)展。另外，學(xué)校對(duì)