从创客教育谈计算思维培养

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1、从创客教育谈计算思维培养 完全符合 部分符合 完全不符合 从创客教育谈计算思维的培养 在创客运动风靡全球的影响下，创客教育为传统的教育方式注入了一股活力，为创新教育开拓了 新的园地。随着新一轮课程改革的开始，创客教育正逐渐进入到我们的日常教育教学之中，成为教育 教学的新方法和新手段。在信息技术教学中引入创客教育更是对实现培养具备计算思维的学生这 一核心素养的目标开拓了新的研究领域，也提出了新的挑战。 一、 关于创客教育与计算思维 1 .创客教育 创客源自英语单词Maker，愿意是指制造者。现在，创客用于指代利用网络、3D 打印以 及其他新兴科技把创意转换成现实，勇于创新的一群人。而创客教育(M

2、aker Education)的兴起, 学术界普遍认为与 2021年 11月时任美国总统奥巴马在教育创新(Educate to Innovate) 大会上的 发言有直接关系。奥巴马在这次大会上呼吁每个学生都应成为创造者，而不仅仅是消费者。随后， 美国白宫启动了创客教育计划(Maker Education Initiative，MEI)，旨在通过推动创客空间建设 以及发展各种创客项目激发青少年的兴趣、信心和创造力，让每个青少年都成为创客。在 2021年美 国白宫创客嘉年华活动(White House Maker Faire)过程中，奥巴马呼吁：全体国民加入到激发创 新和鼓励社区发明的行动中来，从

3、而引导创客教育进一步扩展与深入。 我国学者关于创客教育内涵的表述，强调创客教育继承了创新教育的理念，以培养学生的创新 意识、创新思维和创新能力为目标。由此笔者认为，创客教育即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，其核心为创新思维的培养。创新思维是创客教育的基础和前提 条件，它解决如何形成创新的思想、使创新意识和创新能力成为有本之木的根本问题，是创新的动力。 2.计算思维 计算思维的提出，最早可回溯到美国麻省理工学院(MIT)的西蒙帕佩特(Seymour Papert)教 授， 完全符合 部分符合 完全不符合 美国卡内基梅隆大学的周以真教授则对其进行了系统阐述和推广。周

4、教授认为：计算思维是运用 计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系 列思维活动。时至今日，计算思维并不仅仅是计算机科学家的独门绝技，它代表着一种普遍的认 识和一类普适的技能，与人们的工作、生活密切相关，是一种本质的、所有人都应具备的思维方式。 2021年美国总统信息技术咨询委员会提交了的计算思维：确保美国竞争力报告中，建议将计算 科学长期置于国家科学与技术领域的中心领导地位。在英国，也有不少专家在讨论计算思维对他们学 科的影响，这些学科已经延伸到哲学、物理、生物、医学、建筑、教育等不同领域。 最新的信息技术课程标准中将计算思维阐述为：个体运用计算

5、机科学领域的思想方法，在形成问 题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。具备计算思维的学生，在信息活动中能够采用信息技术 可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据；通过判断、分析与综合各种信 息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案；总结解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其 他问题解决中。 正像越来越多的教育者所认为的，我们现在所谈到的培养学生的计算思维应该和读、写、算一起 作为教育的一部分，是要培养学生逐步形成一种以解决实际问题为目的的综合性的思维方式和基本技 能，其中创新是基础是灵魂。 3 .创客教育与计算思维的联系 虽然创客教育是新兴的教育理念，但其理论基础是多

6、种成熟的教育理论，包括体验教育、项 目教学法、创新教育等，是一种更适应当今.需求和学生学习需求的综合的教育理念。 杜威在 20 世纪初提出的做中学是体验教育的理念源头，体验教育的核心是学生在主动积极 参与的情况下进行学习，学生是学习的中心，学习的过程是重点，测评与反馈是重要组成部分；项目 学习法的核心是让学生在分组协作完成任务的过程中进行学习，强调以学生为中心的模式，培养学生 的自主学习能力；创新教育则是根据创新原理，以培养学生具有一定的创新意识、创新思维、创新能 完全符合 部分符合 完全不符合 力以及创新个性为主要目标的教育理论和方法，其最终目的是培养学生的开创性个性。 笔者认为创客教育的根

7、本是创新。在新课标指导下，将创客教育作为一种新的教育理念、一种新 的学习方式和一种新的教学手段，逐步培养学生学会发现问题并学会针对实际问题用创新的思路分析 问题，用科学的方法解决问题的综合能力即计算思维能力。以学生为主体，利用创客课题培养学 生的创新思维，通过学生间的互动与合作在完成创客课题的过程中学会发现值得解决的问题和创 新性的解决实际问题，学会在已有课题内外发现新的创客课题，并利用计算思维解决问题，提高 和拓展个人的综合能力，使创客实践成为计算思维培养的一种实践形态，使计算思维的培养成为更容 易实现的具体化的实践表现。 二、利用创客教育培养计算思维 1. 从创客教育入手培养学生逐步形成计

8、算思维 (1) 使创客教育成为学生探索热情的源泉 今天的高中学生在小学和初中阶段已经习惯了家长、老师手把手领着走的学习方式，在课堂上的 普遍状态就是老师让我干什么就干什么，主动学习的热情不高，更无法激发出自身的创新思维， 去感受成功的乐趣和收获。针对这样的现象，我们尝试通过设置不同难度、不同形式的创客课题 引导学生通过自主学习判断对问题的理解、提炼问题的本质，寻求解决问题的方法，激发探索的热情。 例如对于信息安全的课程内容，传统的教学方法中教师喋喋不休的说教并不利于学生对相关知识 的理解和应用。笔者从创客教育入手，设计创客课题：以徐玉玉热点事件为切入点，自行归 纳出如何判断信息的真伪、如何防范

9、信息欺诈、如何保证自身的信息安全几个问题。在学生利用 群进行讨论的同时，教师将提前做好的病毒文件命名为讨论要求的图片发到学生的 群，当学生在不知情的情况下打开图片时，会发现自己的IE浏览器主页地址被修改了。课题开始阶 段，学生们都在振振有词的发表着自己的观点，很多观点都是常规性、常识性的，当有个别学生发现 了 讨论要求的秘密，群中的讨论内容就发生了变化，变成了 讨论要求那张图是不是病 毒 完全符合 部分符合 完全不符合 怎么清除这个病毒。与此同时，教师通过讨论要求这个病毒文件直接控制了几位学生的 ,在 群中以学生的名义发表了一系列的伪信息。看到这些，学生们一下子开了锅，或是赶快 查找清除病毒的

10、方法，或是修改 密码进行补救，探索的热情瞬间爆棚，早已把原来成套路的观点 扔到了一旁，提炼和解决自己面临的危险才是最重要的。同时笔者尝试引入了基本的加密算法，帮助 学生了解明文与密文的关系，从而进一步理解信息安全的重要性。这节课之后，按要求学生要上交一 份创客课题总结，很多学生在总结中表示这一节课上的不寒而栗 印象极其深刻，原本以 为自己各类虚假信息见得多了，密码设置得很严谨，绝不会出问题，可通过这节课却发现自己要学的 东西还很多，警惕性也还要提高。 一个不设预期成果的创客课题，让学生对课堂教学的内容更感兴趣，更乐于去接受和探究，学习 热情能够更好地被激发出来。 （2）用创客资源满足学生解决实

11、际问题的需求 高一年级的学生思维比较活跃，易于接受新知识，但是也容易受到外界环境的影响。很多学生在 完成创客课题时，经常会因为其他信息的干扰而将大量的时间消耗在无效行为上，影响了学习效率。 笔者认为，根据学生的特点提供丰富的资源减少无效信息的干扰，可以有效的促使学生全情投入学习， 能更好地提高学生的学习效率。苏霍姆林斯基曾经说过每个孩子都是一个完全特殊的独一无二的世 界，学生们千差万别，已有的经验、生活的阅历和认知的水平都不甚相同，因此根据学生的特点提 供丰富的创客资源才能够激发学生学习掌握知识的潜在能力，满足不同学生创新地解决实际问题的需 求。 例如在图形图像相关知识的学习过程中，笔者根据学

12、生的特点设置了制作个性化签名这一创 客课题。学生们在熟悉的领域，挥洒自己独特的个性风格一一爱好体育的选取了体育风；喜爱声乐 的选择了音乐风；沉迷卡通的选择了漫画风.为了拓宽学生的思路，激发学生的创作灵感，笔者为 学生准备了样品库、校徽、字体库、笔刷库、模板库等一系列丰富的素材来满足他们的设计、制作需 求，同时笔者也为学生提供了指导学生学习的丰富的微视频。要求学生无论制作什么样 完全符合 部分符合 完全不符合 的作品都 要归纳出合理的制作步骤，每个步骤都应是明确的，从而符合制作规律和算法要求。学生们在创作过 程中通过自行浏览微视频，充分地利用教师提供的创客素材，专注于创作出了符合个人特点、个 性

13、的书签作品，或静态或动态不一而足，丰富而生动。笔者也发现，学生在归纳制作步骤的同时逐步 理解了计算机算法思维的特点，形成了解决问题的流程。 丰富的创客资源能够使学生更加专注于创客任务本身，同时能更好地激发学生的灵感，满足学生 的个性化的创作需求，有利于学生根据实际需求解决问题。 （3）留白式的创客教育为学生形成计算思维留出空间 所谓留白原指中国画中为了画面构图的需要和主题思想的表达，对画面空间进行有效分割而 留出的空白。现在的信息技术课堂，教师的讲授事无巨细，学生应接不暇，不胜其烦。在创客教育理 念下，我们可借鉴留白手法，在教学过程中适当留白，为学生留出发展的空间，启迪学生的形成 计算思维。

14、例如在讲授数据类型方面的课程时，笔者发现教师在课堂上讲的越细致，学生的学习效果反而越 不如人意，究其原因很多学生表示老师讲的内容太细致了，没有时间和空间去仔细体会，自然就记 不住了。针对这样的现象，笔者在创客教育理念指导下，将常用数据类型的文字介绍材料下发给学 生的同时布置了 创客课题一一利用 ACCESS创建数据库。学生根据拿到的一系列数据，在建立 数据库时发现输入的记录会出现类似于小数自动取整了这样的自动变化。学生发现了问题，开始尝试 各种手段来解决这个问题一一在表视图下单纯修改记录不奏效，那么尝试从结构上入手，在字段定义 的界面，讨论、推测哪个参数有可能影响记录表内的数值。通过一系列的讨

15、论、检查和尝试，越来越 多的学生发现了字段的数据类型与记录表内数值的关系，结合教师给出的文字介绍材料，学生基本能 够正确地判断、使用数据类型，对数据类型、数字编码等算法的基本组成有了充分的理解。学科内容 自动转化成了学生的经验，知识便扎根于心了。 课堂的留白虽然占用了一定的时间，但学生的思维得到了锻炼，通过亲历知识的发生、发展、应 用过程的，有利于计算思维的逐步形成。 完全符合 部分符合 完全不符合 2. 以创客教育培养学生运用计算思维解决实际问题 马斯洛的需要理论认为交往是人与人之间共同活动中的需要，在交往中得到发展。我国 古代教学理论中也指出独学而无友，则孤陋而寡闻，这都说明相互合作、竞争在学习中的重要作 用。在创客教育中，以尊重学生、全面依靠学生为基础，将学生引导到一个热烈竞争活动当中，充分 发挥团体中每一个个体的力量，为学生创造良好的创新环境，使学生有效地运用计算思维解决实际问 题。 （1） 创客教育中的竞争机制成为利用计算思维解决问题的动力 课堂教学最让教师头疼的就是提问之后教室里面的鸦雀无声，尤其是很多高中学生明明心中有数 却不愿意表达或是不敢表达。法国教育家第斯多惠说教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤