创新思维工具在创客教育中的应用研究

    王星华 白凌燕 董黎明 焦宝聪

    

    

    

    摘要：创客教育的本质是在核心素养思想指导下，依托跨学科知识整合和工具的熟练应用，在创造过程中培养学生的创新思维。创客教育是在创造中学习，具有提高学生的创新能力的优势，然而目前大部分研究与实践者聚焦于如何将创客教育与学科教育结合起来，对创新思维工具在创客教育中的应用研究关注不多。本文首先概述了创客教育的内涵，然后通过对头脑风暴工具与创客教育关系的探讨，结合头脑风暴工具在创客教育中的应用，提出了头脑风暴工具在创客教育中的应用路径，从而达到从不同程度提高创客教育的实施效果。

    关键词：创客教育;头脑风暴;教学应用

    中图分类号：G434? 文献标识码：A? 论文编号：1674-2117（2020）21-0000-00

    ● 关键概念界定

    1.创客教育

    创客教育起源于美国，对于创客教育的概念，学者们基于不同的角度对创客教育提出了不同的理解，比较有代表性的观点有以下几种：[3]祝智庭等学者从教育理念的角度出发，认为创客教育是以信息技术为基础，融合了体验教育、项目教学法、创新教育以及DIY理念的以学生为中心和与实践相结合的教育理念;[4]西方学者马丁尼兹和斯塔哲从学习方式的角度出发，认为创客教育让学生主动运用知识、信息，尊重学生的主体性与主动性，努力开发学生的创造力，提升学生利用技术与方法创造产品与工具以解决实际问题的能力;[5]何克抗从培养适应中国社会的人才角度出发，认为创客教育是要把青少年培养成具有创新意识、创新思维和创新能力的创新人才。虽然学者们对创客教育的定义重心各不同，但他们对创客空间的基本认识还是比较一致的：第一，创客教育是以学生为中心，发挥学生主动性的教育;第二，创客教育培养学生的创造力，旨在培养学生的创新精神;第三，都强调“做中学”的理念。综上所述，本研究将创客教育概念界定为以学生为中心，利用创新思维工具，将学生培养成信息技术、理论、实践相融合的创新人才的新型教育模式。

    2.头脑风暴工具

    关于头脑风暴的定义，国内外有代表性的观点包括：①亚历克斯·奥斯本从激发新观点提出的角度出发，提出头脑风暴是一个小组试图通过聚集成员自发提出的观点，为一个特定问题找到解决方法的会议技巧;②谭志敏等学者从教学运用的角度出发，提出头脑风暴法是一种通过准备-实施两阶段训练集体创造性思维的方法[6];③王辉艳等学者从使用规则角度出发[7]，提出头脑风暴是遵循延迟或不给予对你观点的评判、鼓励狂热的和夸张的观点、在现阶段量有价值而不是质、在他人提出的观点之上建立新观点并且每个人和每个观点都有相等价值的规则的一种培养新观点提出的情境。学者们从不同的角度对头脑风暴提出了不同的理解，虽然从这些定义中很难得出一个具体的定义，但是他们对头脑风暴的一些基本认识还是一致的：第一，不是个人完成的而是集体完成的;第二，头脑风暴鼓励集体进行创造性思维发散。基于这些共识，本研究把头脑风暴工具的定义为：以确定的问题为基础，集体基于一个问题进行观点提出，激发学生创新思维和创新能力的工具。

    ● 头脑风暴工具与创客教育的关系

    1.头脑风暴工具是创客教育的一种思想来源

    在创客教育中，最关注的就是创新思维和创新能力，而创新点是创新思维和创新能力的一种体现，但一个人往往很难进行创新点的提出和创新范畴的把握，而通过集体的头脑风暴可以激发参与者提出解决方法的观点。头脑风暴为创客的创新点提出提供了新途径。

    2.头脑风暴工具是创客教育的一种学习方式

    在创客教育中，有很多学习方式，如综摄法、矩阵法、头脑风暴法等，本研究运用头脑风暴法，一个集体基于一个问题进行头脑风暴，进而得到项目的解决方案。

    3.创客教育是头脑风暴工具的成果体现

    头脑风暴是一群人进行集体观点的提出和堆积，创客教育将头脑风暴形成的创新点进行图化、物化，进而将头脑风暴提出的观点和创意进行实质性的成果体现。

    ● 头脑风暴工具在创客教育中应用过程

    笔者基于创客空间已有环境和利用感应器、掌控版和计算机，设计了一款简单的无人驾驶小车。

    1.器材准备及介绍

    计算机（mPythonX软件）、小车套件、掌控版、传感器、电机、电池盒、可充电锂电池、魔术贴等器材。

    ①计算机（mPythonX软件）：用计算机来进行掌控版与程序的连接与上传;mPythonX软件是一款图形化编程软件，它的优点是能够适合初中学生自主进行图形化编程，此软件右侧对应Python代码，在圖形化编程过程中，学生能够学习Python代码以及编程逻辑。

    ②小车套件：小车是套件，在网上自行进行购买或者厂家直接向学校供应，学生根据先前经验或者说明书自行组装。

    ③掌控版：掌控板是一款为满足中小学生编程教育及人工智能教育的需求，自主设计的微型开发板。掌控板能拓宽使用人群的范围，建立起从小学到高中的教学衔接;本节课每个小组提供一个掌控版，掌控版的液晶屏提供可视化数据。

    ④传感器：距离传感器、遥感传感器。

    2.具体实施

    ①问题提出：设计一款简易的无人驾驶小车。具体实施流程如下图所示。

    ②自主思考、设计方案：选择传感器、图形化编程（mPythonX软件）部分组成。

    选择传感器：笔者选择距离传感器，小车是智能自动行驶的，看见障碍物自动避障。

    图形化编程：前方有障碍物后退，后方有障碍物前进，左方有障碍物右转前进，右方有障碍物左转前进。

    ③创意（头脑风暴工具）：本阶段为创意阶段，组内进行头脑风暴，各小组成员将自己的创意通过头脑风暴，进行组合、讨论、删选和确定，进而确定第一次创意，实施过程如表1所示。

    ④优化设计方案（头脑风暴工具）：经过第一轮头脑风暴即初步创意的提出，遗留5个问题，通过优化设计方案阶段，再次运用头脑风暴工具，进行全班成员的头脑风暴（如表2）。

    具体方案设计：在小车的四个灯的位置、小车前板身和下板身交界处分别安装距离传感器，并且安装遥感传感器。当四个灯位置的距离传感器测到5厘米内的障碍物，则进行避障操作（前方有障碍物后退，后方有障碍物前进，左方有障碍物右转45度前进，右方有障碍物左转45度前进），当避障操作运动20厘米之后，重新规划路线（后退和前进避障操作时，向左转90度进行前进运动;当左转前进和右转前进避障操作后，按当前方向正常运动;除此之外也可遥感控制方向，遥感按下暂停，然后重新规划方向，再按下前进）。当小车前板身和下板身交界处的距离传感器没有检测到10厘米之内的障碍物时停止运动，遥感传感器重新规划路线。装上遥感传感器，可以控制小车的停止和运动。

    ⑤创图和创物：创图是编写运动程序;创物是将设计图通过激光切割机和3D打印将车身物化，并且将车身、车轮、电机、电池盒进行组装，最后将写好的程序上传并进行调试。

    ⑥分享交流：基于完成的产品进行分享和交流。在分享过程中，最好有可视化产品和讲演文稿（PPT、Word等）;在交流过程中，每位学生提出对本作品的看法、观点或者建议。

    ⑦再优化：再优化阶段一，无论创图还是创物阶段，都会在不断实践中发现错误或者更好的解决办法，在过程中不断优化设计方案;再优化阶段二，在设计好作品之后，与大家进行分享交流，基于提出的问题和建议，再一次优化产品。

    3.结论

    利用头脑风暴工具，在创客教育实施的过程中，不仅激发了学生的创意，而且对创客教育的实施效果有明显的促进作用。

    ● 头脑风暴工具在创客教育中的应用原则

    1.以“问题和项目”为驱动

    创客教育实施的过程中要以问题或项目为驱动，使用头脑风暴工具，集体进行自由畅谈，筛选出解决问题的多种观点或途径。

    2.以“创意的产生”为目标

    创客教育以培养学生创新思维和创新能力为最终目标，而创新思维和创新能力的体现就是创意的产生，头脑风暴工具鼓励学生提出狂热和夸张的观点，在集体的观点中筛选出可实现的观点形成新的创意。

    3.以“延迟或者不给予对观点的评判”[7]为戒尺

    创客教育鼓励学生发表自己的观点，在头脑风暴过程中，学生提出观点，教师延迟或者不给予对观点的评判，学生根据自己的需求采纳他人观点和提出观点，然后在设计、图化、物化阶段不断优化设计方案，吸取和剔除观点。

    ● 结束语

    本研究提出了头脑风暴工具在创客教育中的应用途径，并证实头脑风暴工具对创客教育的实施有促进作用。然而，任何一种工具在创客教育中的成熟应用都需要一个过程。本研究提出的头脑风暴工具在创客教育实践中的成熟应用还存在一些需要完善的地方：①此应用模式是在文献与实践基础上提出来的，其应用的可操作性需要进一步数据证明;②此研究针对的是信息技术学科，不同学科的应用还需进一步研究和实践。

    参考文献：

    [1]雒亮，祝智庭.开源硬件：撬动创客教育实践的杠杆[J].中国电化教育，2015（04）：7-14.

    [2]董黎明，焦宝聪.基于课程融合的“创客”教学设计与应用模型研究[J].中国电化教育，2018（03）：89-96.

    [3]祝智庭，孙妍妍.创客教育：信息技术使能的创新教育实践场[J].中国电化教育，2015（01）：14-21.

    [4]Stager，G.&Martinez，S.（2014）.The Maker Movement：A Learning Revolution[EB/OL].http：//www.iste.org/learn/publications/learning-leading/issues/l-l-may-2014/feature-the-maker-movementa-learning-revolution.2014-07-16

    [5]何克抗.论创客教育与创新教育[J].教育研究，2016，37（04）：12-24+40.

    [6]谭志敏，郭亮.头脑风暴法在教学中的运用及其注意要点[J].继续教育研究，2007（05）：142-144.

    [7]王輝艳，武锐，吕代中.头脑风暴综述[J].吉林省经济管理干部学院学报，2005（05）：55-57.

    作者简介：王星华（1996.2—），女，河北邯郸人，首都师范大学教师教育学院，研究生，研究方向为教育绩效。