校园创客教育生态系统构建研究

一、问题的提出

近年来， 全球热火朝天的创客运动和经久不衰的学习科学研究， 在教育领域制造了一波又一波的热点话题，成为教师、教学研究者和教育管理者关注的重点。创客活动不仅仅是创造本身，也是和创造活动有关的所有因素： 从好奇心的激发到初步调查和动手捣鼓， 到制定计划和仔细研究， 到借鉴其他项目，到反复尝试甚至失败，到制作出原型，到获取反馈，再到反复改善直到成为更好的物品。所有上述活动在很大程度上都和教育、学习密切相关，因此，建构可持续发展的校园创客教育生态系统， 以呼应并促进创客运动在校园中的发展尤为重要。国内外现有文献研究表明， 通过基于创客活动的学习体验，使学生得到了创造和实现创意的机会，增强了自信，培养了创造性，激发了对科学、技术、工程、数学、艺术等学科以及学习自身的兴趣。并且，校园创客活动也促进了学生创新创业实践和双创时代创新创业课程体系的设计开发， 为培养未来新经济和多样化工作环境下的创新创业型人才， 从理念和能力发展上打下了基础。因此，有必要在创客运动深入发展的大环境下，对校园创客教育进行探索。

二、创客教育的演进过程和在全球的发展

一般认为，创客教育是对基于设计、电子电路技术、传统手工和桌面制造系统的独特结合而开展的针对性创意创新创业教学。姜强和赵蔚认为，创客教育是指培养学生创新、创业所需的知识、能力和视野等方面的教育。祝智庭和孙妍妍通过对中外相关文献的综述和分析，总结了创客教育的内涵，对创客教育在我国的现状和发展方向进行了深层次解读，并把创客教育界定为信息技术使能的创新教育。其实，自从人类开始制造工具以来，通过制造或实践进行学习一直是人类学习、发展的主要手段，创造或制造是让学生的思考或使思想呈现在人们眼前， 在此意义上，创客活动成为纪录学生在创造或制造物品时的思考或思想的方式。正如有学者指出，创客教育有助于培养学生的批判思维、设计思维、计算思维和可视化表达能力。

继2014 年6 月白宫首次举行创客大会，美国总统奥巴马宣布在全国范围内倡导并实施创客教育行动后，并于2014 年12 月正式成立创客学校高等教育联盟，发布了美国高等教育机构第一份《全国创客教育现状》报告。报告以全美40 家高等教育机构创客实践为基础，采用景观分析法，介绍了大学里的创客教育现状以及大学对校园创客文化的深层次思考和具体支持措施， 并重点描述了美国高等教育机构进行创客教育的方法、创客活动参与度和支持创客教育的校园资源， 成立了联盟网站MakeSchools.org 作为开放式平台，汇聚、分享并探讨高等教育机构创客活动的结果、资源和最佳实践。

目前，除蓬勃发展的中小学创客活动外，全美各地成百上千家高等教育机构也纷纷擎起创客运动的大旗，倡导创客精神，建立创客空间，提供创客活动所需工具、课程、项目和指导老师，以鼓励学生参与创客活动。同时，这些高等教育机构也支持教师对创客活动进行研究和实践，并在学校、当地社区和全国性机构之间建立联系以创建创客生态体系。在创客教育研究与推广方面， 近年来发展迅速的教育技术信息公司EdSurge，在延续其对慕课和学习管理系统的重点关注和报道外， 发布了大量针对创客和DIY 学习的文章和报告。

在各高校纷纷建设校园创客空间， 开展校园创客活动，探索实施创客教育和创新创业教育的同时，全国各地中小学也顺势而为， 利用信息技术课堂和第二课堂开展活动。比如，针对中小学生学习特点和兴趣爱好，展开了3D 打印、开源软件程序设计应用、机器人搭建及竞赛、拼搭模块的创意搭建、科学DV、创意七巧等课程，让学生通过观察、实验、探究、游戏等形式多样的创客教育。在中小学创客教育走在前列的温州市实验中学，专门为热爱编程、热衷创新、乐于交流的学生建设了创客空间， 并开设了创客教育课程和午间开放创客主题活动。

可见，在全球创客运动和大众创业、万众创新国家战略推动下， 创客教育正日益成为推动经济转型、教育变革和社会发展的驱动力，这为各级各类学校和全社会培养创新创业人才提供了新的选择。

三、校园创客教育生态系统的构成要素

随着云计算、大数据、物联网、移动计算、设计媒体等新技术的广泛应用， 社会整体信息化程度不断加深，技术赋能的学习、技术赋能的教学、技术赋能的学习测评和教育信息化基础设施建设， 正在全球各地重新定义21 世纪的教育、教学。通过应用信息技术和桌面制造技术以培养、发展学生创意创新能力为宗旨的创客教育， 成为近年来引领教育教学创新的变革性力量。纵观国内外，各高等教育机构以及不少中小学， 正加大投资力度以建设智慧校园和新的学习空间、开发新的课程体系、培育创客教育教师以发展校园创客文化、实施创客教学。

国内外校园创客教育实践表明， 校园创客教育的推动和发展， 离不开拥抱创客精神、支持创客运动、践行创客教学实践的教师和学生，也离不开发展校园创客教育、配置相应资源的校园创客环境和空间。同时，创客课程建设也是促进校园创客教育可持续发展的条件和要素。

然而， 现有校园创客教育实践研究还缺少对发展校园创客教育的系统分析， 尤其是缺少对校园创客教育生态系统构成要素的识别和分析。因此，我们在综合国内外创客教育研究文献和创客教育实践的基础上，把学生创客、创客教育教师、创客教育课程和校园创客空间， 作为校园创客教育生态系统的构成要素，从创客教育视角对校园创客的界定、创客教育教师及素养、校园创客环境与空间和创客课程建设等四个方面，并对上述要素展开详细论述。

(一)创客教育视角下对校园创客的界定

对大多数人而言， 创客一词让人想起那些利用工具和资源亲自设计、建造或创作的人。从这个意义上看，创客是一名词，特指某种身份或职业。因此，创客可以是面包师、插画师或者木工师傅等热衷于动手实践的人。正如德比查克拉(Debbie Chachra)所说，创客泛指任何制造物品的人。然而，各类文献，包括新闻媒体、博客、报告或研究文章中所谈到的创客，往往特指在机器人技术、工程技术、电子技术等方面具备专门知识，并能够使用诸如3D 打印机、微电子仪器、数控机床、开源平台等创新工具和技术的人。因此，克里斯安德森把创客界定为：利用互联网、3D 打印机和各种桌面设备与工具将自身各种创意转变为实际产品的人。杨现民和李冀红把创客界定为：喜欢或享受创新的人，是一种文化、态度和学习方式。

但是，上述对创客的狭义理解受到了李别克利(Leah Buechley)的批评，她认为，对创客的狭隘理解不只是产品和项目问题， 而是对创客这一身份或职业的限制。[18]当前，对创客一词的混乱使用和理解，造成了错误的二分法，即，参加创客运动的是创客，不参加创客运动的就不是创客。因此，就创客教学而言， 有必要重新明确并把重点放在什么是创客学习? 如何进行创客学习? 而不是把关注点聚焦在谁是创客? 这一身份或职业标签上。正如大卫兰格(David Lang)所指出，对创客而言，在承认创客空间和创客教室里的活动具有自身独特文化和精神的前提下，需要拓宽对创客运动、创客文化和创客的包容性理解， 而不只是狭义地把创客理解为某一身份或职业。

也有人认为，如何界定创客并不重要，只是某些吹毛求疵之人的语言文字游戏。然而，作为教师、学生、教育研究人员，应当从学科、专业或职业的视角审慎思考创客一词，毕竟用词的精确至关重要，尤其是在考虑到测评、学科标准、课程设计和教师培训等创客教学内涵时。因此， 对校园创客概念的界定，有利于创客教育的实施和健康发展。目前，人们普遍认为，创客通过参与大众化的以生产为导向的生产制造系统变革， 甚至颠覆了传统的消费导向的大规模生产制造时代， 并且， 创客文化、创客运动的最终结果与项目和创造力、创新和创业精神相关。创造力大师、心流理论的提出者、积极心理学奠基人米哈里希思赞特米哈伊(MihalyCsikszentmihalyi)经过30 余年的潜心研究，在深入访谈近百位卓越创新者和数十位诺贝尔奖得主的基础上，指出有创造力的人风格多样，即，可以是修士、也可以是唐璜，唯一的共同点就是复杂：他们是相互矛盾的两个极端，却能够在两者之间自如转换。换句话说，人人都是矛盾体，那些无法驾驭矛盾、在矛盾中试图寻求不变或确定性并因此感到不适的是普通人;而在矛盾中转换自如的人，则能够充分利用矛盾，并把矛盾变成其创造力的源泉。

在综合创客研究专家观点的基础上， 我们尝试用文学性的语言，把校园创客界定为：热爱创新和技术应用的复合体。就像白色包含了光谱中的不同色调，他们把各种可能性集于一身，既思维缜密又感性热情，既活力四射又安静恬淡，既专注持久又灵活多变， 既外向好客又内向冷漠， 既骄傲自信又谦逊低调， 既聪慧敏感又迟钝木讷， 既超脱客观又斤斤计较， 既嬉戏无常又严于律己， 既傲慢自尊又彬彬有礼，既桀骜不驯又温和谦让。总之，他们充满创意，行动能力强， 并热衷于用自己的双手在现代桌面制造工具的帮助下，把创意转变成实物。

(二)创客教育教师及素养

2016 年6 月，教育部在最新发布的《教育信息化十三五规划》中明确指出，面向未来培养高素质人才，教师能力是关键。尤其是2015 年5 月，国务院发布《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》，要求健全创新创业教育课程体系、加强教师创新创业教育教学能力建设。自国内外创客运动所触发的校园创客教育日益普创客教师需要什么素养? 具备传统教育背景的老师，能够成为合格的创客教师吗? 外部创客专家能够成为校园创客空间或创客教室中的教师吗? 创客教育研究人员艾米哈克金(Amy Hachigian)指出，学生的创客学习结果和教师行为密切相关。此外，创客教师在创客教学活动中扮演着复杂角色， 并随着环境和学生需要的变化而变化。

然而，长久以来，灌输式、说教式教学主宰着课堂教学，而忽略了教师的其它角色和职责。随着社会、经济和技术的发展，教育在很多方面突破了传统的束缚， 实现了长足的发展，包括人们对教师角色的认识，教学也日益遵循新的教学理念和实践，比如，合作学习和项目学习，教师在教室里的角色也越来越接近赋能者、促进者。创客空间或创客教室环境下的教师显然承担了更多的职责和角色，正如艾米哈克金(Amy Hachigian)研究表明，创客教师是：引导者、拉拉队队长、激励者、联系人、倡导者、楷模、学习者、良师益友、朋友、批评者、咨询师、心灵导师、合作者、教练。

在上述众多角色中，教师作为像学生一样的学习者角色，是创客教学环境下教师职责和身份的一个较大转变。设想某物理教师未能解决某一物理问题，在传统课堂教学中， 学生不可避免会质疑其权威和专业水平， 但在创客教学环境下， 这是学生摆脱传统灌输式、说教式教育而进行自主学习的机会，有助于其通过网络、创客社区其他专业人士或同学帮助，发展信息获取能力，共同探讨问题的解决方案，而不是传统遇到难题只能寻求教师帮助的问题解决模式。这一角色转变，有助于培养师生间的良好互动关系，有助于师生合作探究答案、解决难题，强化学习体验。第二个教师角色的较大转变是作为联系人的教师职责和作用。在创客教学环境下，学生有机会称为特定技能或专业领域的专家， 教师不再是唯一的信息和知识来源;相反，教师承担了拥有不同技能的学生之间联系人的角色，促进学生之间的合作互学，这有助于增强学生探索新知、学习新技能的信心。教师也可以在学生、外部专家、企业、其它创客空间资源之间搭建桥梁。教师作为联系人的这一新角色，有助于引入新思想、新思维模式以开拓学生视野、丰富其学习体验。

对教师来说，创客教育强调人的兴趣、热情，以及随时随地解决问题、制作物品的能力，这和人类倾向于通过动手实践进行学习的本性一脉相承。因此，倡导并激励学生在设计和制作过程中直面挑战、克服困难的教师和教学环境， 有助于培养学生独立解决问题的信心和能力。这对习惯了顺从教师要求的学生而言是全新的开始，也让支持创客运动、拥抱创客精神的教师思考并采取更加有效、基于真实情景的教学模式和方法， 以及寻求更合适教学效果的测评手段。孙颖指出，理想的创客教师相当于中介，管理并促进学生学习，帮助学生评估创意设想、分析技术难点，以及寻找可以实现创意的技术、专家和方案， 从而实现资源整合。杰西卡罗斯(JessicaRoss)指出，在创客学习环境下，由于创客活动往往不是课程表所要求的学习科目， 没有相应的教学大纲，也不是正式的学科专业，没有校方系统的、正式的组织支持和保障，因此，成立并发展创客教学小组或联盟以支持各自为战的创客教师，形成互通有无、取长补短的平台，对促进创客教学至关重要。

2015 年5 月，麻省理工学院AbD 实验室(Agencyby Design)在加州旧金山市举办了创客教师大会(Maker Educator Convening)，讨论了在创客学习环境下建设创客教学小组、创客社区联盟的重要性。这和哈佛大学教育研究院零项目(Project Zero)长期以来所倡导并推行的成立教师研究小组， 以支持他们在教学过程中的有效应用，并对新理念、新挑战一脉相承。在国内，为促进创客教育的发展，清华大学、北京大学、陕西师范大学和中国教育技术协会等九家单位的创客教育专家，于2015 年7 月发起成立了全国教师创客联盟，该联盟由全国高校及中小学教师、创客企业和支持创客教师培养的机构和个人组成， 旨在共建共享创新教育思想和方法的创客教师学习型共同体。这一类似创客教育论坛的活动或创客教师自发成立的组织， 为志趣相投的教育工作者提供了相互学习、启发的机会。综上，实施创客教育的创客教师和传统教学过程中的教师之间的区别，括生物医学、物联网等众多软硬件设备和技术，不是一般个体教师能全面掌握并胜任的。对此，有创客教育专家建议，政府相关机构应该发挥行政力量，统筹建设跨地域、跨学科的创客专家资源库，协助解决学校创客教育中的困难和障碍。或者通过政府购买社会服务的方式，来实现创客专家资源的调剂与运用，既可以解决学校创客教育师资短缺的问题， 也可以帮助学校培养自己的创客师资。

(三)创客教育课程建设

课程是教育教学的核心要素， 创客教育也不例外。因此，针对不同创客活动或项目设计、开发相应创客课程，成为创客教育可持续发展的必须。针对创客课程， 创客教育研究和实践人员从不同的角度进行了界定，如，杨现民把创客课程分为广义创客课程和狭义创客课程，他认为，广义的创客课程既包括电子创意类课程，又包括手工制作、陶瓷艺术、绘画等传统以培养学生创新创造能力为导向的各类课程;而狭义的创客课程特指以智能化信息技术等应用为特征的电子创意类课程。同济大学创客空间数制 工坊针对大学生或中小学生等不同年龄段学习者，开设了数控切割(研究2D 设计工具以及激光切割机， 学习设计的核心理念以及将2D 设计转化为3D 实物，理解激光切割的可能性及局限)、增加制造和3D 打印(不同3D 打印技术入门， 了解3D打印的局限，以及从设计到打印的工作流程，分析、调试排除打印错误，设计思维，快速构思、设计、3D打印成型)、减式制造或铣削(铣削基础知识学习，使用Roland 铣床加工三维型面造型，自己动手体验从3D 设计到刀具路径生成以及最终完成轧制成品或设计副本的过程)、电子产品[制作Fab(小型)网络服务器内电路程序， 使用网页Fab 模型及RolandSRM-20 完成预备设计，观察标准电子元件，解释其工作原理以及功能，欧姆定律、基尔霍夫(电路)定律的简单介绍]、电子设计(使用电子设计工具，如Eagle、KiCad 或者KoKopelli Retro 等，设计或修改原电板)、嵌入式编程[ATtiny 44 数据手册、C 语言和Makefile 简介，学习ATtiny44 微控制器的基本特征，使用文本编辑器或集成开发环境(简称IDE)软件，编写或修改微控制器的程序， 修改一个生成文件上传至微控制器]等创客课程。

蒋莘和谢作如从创客教育课程特征上， 指出创客课程具备跨学科(机械、电子、艺术、控制、计算机等)、智能化[运用互动媒体、人工智能、物联网、可穿戴设备、虚拟现实(VR)、增强虚拟现实(AR)等智能技术]和软硬结合(电子与编程技术等)三个核心特征。在综合前人研究和实践的基础上，杨现民用整合性(创课的设计打破了学科界限，不再仅局限于传统的数学、物理、生物等单一的课程模式，而是整合艺术、电子、控制、网络等不同学科知识)、研创性(学研创 是实施创客教育的理想模式，学习、研究和创造形成一个良性循环，持续提升学生的创新、创造力)和协同性(创课的内容与活动设计更多围绕复杂的现实问题展开， 鼓励学生结合兴趣组成项目小组， 在指导教师团队的集体指导下开展协作探究)进一步归纳了创客课程的特征。此外，他还从课程目标定位、内容组织结构、开展方式和评价方式等四个维度指出了创客课程和传统课程之间的显著差异，[当前， 在国内外创客教育实践中主要有两种课程形式：一种是单一式创客课程，即，学习、实践以3D 打印、3D 建模、Arduino 电子电路等软硬件使用、开发为导向的创客学习体验; 另一种是融合式创客课程，即，在单一式创客课程教育的基础上，整合科学、技术、工程、艺术和数学等不同领域和专业，为学生创客提供跨学科创客学习体验。上述两种创客课程的目的是一致的，即，用创新思维、设计思维培养学生创新能力、实践能力和问题解决能力，从而培养具有创客精神和思维的创意创新创业人才。

(四)校园创客环境与空间

1.创客环境与空间模型

研究国务院办公厅在《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》(国办发〔2015〕36 号)强调，要通过加强专业实验室、虚拟仿真实验室、创业实验室和训练中心建设以及促进实验教学平台共享等手段强化创新创业实践。最重要的是创客运动和创客文化所引发的校园创客活动，也日益促使学校管理者和教师用前瞻性眼光，来看待创客运动对现有教育理念和实践以及作为传统学习空间的教室所必然带来的影响和改变。需要借鉴创客大会和创客空间的学习理念和实践，创造新的学习空间以促进并激励学生进行

2.建造校园的创客空间可行性建设

校园创客空间并非困难重重、异想天开，实际上， 绝大多数大学校园里都有利用不足或者甚至被遗弃的场所， 无需高昂的花费就可以改造成满足学生进行创客学习、活动的场所。比如，美国巴尔的摩市的高中信息技术课教师和数字港基金会执行总裁安德鲁柯伊(Andrew Coy)把学校废弃不用的娱乐活动中心大楼， 改造成了全市第一个面向学生和公众开放的免费创客空间。加州塞瓦斯托波尔市的高中数学教师凯西希尔(Casey Shea)把教室变成了创客课堂， 成功地说服了学校管理者同意其清理闲置不用的一处储物空间， 把它改造成一个创客空间。在带领学生清理过程中，发现该储物间原本也是学校的木工房，师生利用挖掘出来的木工工具和材料，制造了桌椅板凳，对空间进行了重新设计以适应创客教学的需要。加州圣何塞市的中学教师和华盛顿创客车间的创始人里克谢特尔(Rick Shertle)另辟蹊径，从学校附近的教堂免费获得了一处空间，并改造成当地学生和社区居民进行制造活动和学习的创客空间。上述校园创客空间建造案例， 为国内校园创客空间建设提供了借鉴和启发。作为校园核心建筑之一，图书馆的部分区域和功能在经过改造后，成为举办校园创客活动、传播创客文化、进行创客教学的最合适场所之一。首先，图书馆是学校的地标性建筑，更是校园生活和活动的中心，在此建设创客空间，便于师生员工以及本地社区居民进出、使用;其次，图书馆具有得天独厚的资源优势， 主要体现在人力资源、时间资源、信息资源和技术资源方面。在很多学校，图书馆是全天开放时间最长，甚至是24 小时开放的场所，不像教室、实验室或其他建筑空间有专门的用途和固定的开放、使用时间。并且，图书馆作为学术资料中心或集散地， 具有校园其他场所无法比拟的信息和技术资源优势。

当然，除了图书馆外，还可以借鉴美国校园创客空间建设实践，按照当前创客空间建设理念，重新设置传统教室也是建设校园创客空间的可行方案。此外，校方也可以通过和所处周边社区合作，利用社区空间资源，把创客空间建在社区里，在社区居民中传播创客活动理念，以促进全社会创意、创新、创业的发展。四、校园创客教育生态系统的构建创新是民族之魂， 是国家发展和社会进步的引擎，当今世界国与国之间的竞赛，本质上是其国民创新能力的竞争。因此，在教育信息化时代构建基于创意、创新、创业教育的校园创客教育生态系统，是高等教育机构和中小学践行历史使命， 也是顺应时代要求的基础和保障。众所周知，创客教育是一项系统工程，涉及诸多要素，比如，学生创客、创客教育教师、创客课程和创客空间等，这些要素在创客教育系统内有着紧密的联系， 而不是零散的挂着创意、创新、创业教学的3D 打印、桌面制造，或者是虚拟现实等技术和工具的展示或相关技能培训。

因此， 学校在实践创客教育时需要全面考虑其要素构成，从创客教育的本质出发，建构校园创客教育生态系统。然而，国内外创客教育研究和实践还处于探索阶段，对创客教育的研究，还主要集中在创客教育的概念、价值和意义等方面。校园创客空间建设不足，跨学科创客教育实践还停留在计划草案阶段，鲜有从校园创客教育生态系统构成要素角度研究并实践校园创客教育的文献和记录。在识别并分析校园创客教育核心要素的基础上， 建构校园创客教育生态系统， 是对基于知识传授和知识消费的传统校园生态系统的创新，对促进校园创客教育和创新、创业教育，也具有理论和实践意义。综上，在校园创客教育生态系统构成要素中，学生创客、创客教育教师、创客教育课程和校园创客空间， 构成了高等教育机构和中小学开展创客教育的生态系统。在这个系统中，培养具有创意、创新、创业思维和能力的学生创客， 是创客教育的出发点、中心，也是最终目的。因此，高等教育机构和中小学以及创客教育教师在实施创客教育过程中， 要转变把学生视作被动的知识接收者和消费者的传统教育理念，代之以技术赋能的教育信息化和大众创业、万众创新时代新的创新教育教学理念，把学生视作知识的创造者，激发并培养学生的想象力、创意、创新、创业思维和能力， 为个人和国家参与未来全球化竞争奠定基础和优势。

四、结语

创客教育理念指导下的教学， 以培养学生创意创新创业意识和能力为目标，教学内容、工具和手段以学生创意、创新、创业和实践为导向。因此，在创客教育生态系统环境下， 学校需要重新设想其教学对象、教学内容和教学空间， 并通过开展校园创客活动，建设校园创客空间、培养创客教师，把创客精神文化和理念意识，融入到教学理念和实践中，把每一个教室作为创客空间， 满足学生通过实践进行学习的需要。此外，也应摈弃偏见，把每一个学生当作创客去引导和培养，而不是戴着有色眼镜对待学生，从而激励并成就更多的学生创客。当然，创客教育的开展不是一朝一夕之事;培育创客教师，协同社会创客资源，构建创客教育生态系统，也需要一个较为漫长的过程;建设开放式校园创客空间并重新构造传统课堂设置，打造适合开展创客教育的实践基地和教室，需要多方面的条件配套等。

毋庸置疑，随着大众创业、万众创新国家发展战略的实施，创客运动正渗透教育的方方面面，这在一定程度上改变着传统教育观念，丰富了教学内容，革新了教学方式， 给人们的学习带来了强大而直接的影响，也在整体上重塑教育系统。即，学生从传统意义上的知识接受者和消费者转变成知识的创新和创造者， 学校也从封闭的知识传授场所向创新创业的开放式实践空间转变，从而让更多的学校、教师、学生走进创客运动，拥抱创客精神。