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摘要：基于高中信息技术教学内容表面化，教学方法以讲练为主，对学生创新能力和实践能力的培养不足等问题，以创客教育理念为指导，采用项目式教学模式对高中信息技术课程教学进行设计，以“Arduino智能照明系统”内容为例，验证创客教育与高中信息技术课程融合对培养学生创新思维和创新操作能力，改善信息技术课程现状增强学生学习兴趣有促进作用。

关键词：创客教育；教学设计；信息技术；Arduino

1引言

近年来，创客教育理念受到重视，政府和社会通过一系列的活动支持和鼓励人们重视创新能力和动手实践能力的融合与发展，欢迎更多的人们积极投入到创客运动中来，越来越多的大学、职业院校和中小学都在积极探索实施创客教育[1]。因此，将创客教育理念引入教育领域，是对社会亟需创新型人才呼唤的回应。

2020年，教育部印发《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》，指出高中信息技术课程是一门基础课程，其根本任务是全面提升高中生的信息素养，课程要围绕信息技术学科核心素养，兼重理论学习和实践应用，采用基于项目的学习等新的方式，培养学生成为合格的数字化时代公民[2]。然而当前高中信息技术课程教学仍存在许多问题：教学内容表面化，教学方法以讲练为主，对学生创新能力和实践能力的培养不足，学生在遇到问题时不能制定完整的解决方案，不能根据具体的问题选择合适的数字化学习资源和工具等[3]。作为以素养为导向的新型教育模式，创客教育秉持“开放创新、探究体验”的理念，以“创造中学”为主要学习方式，以培养创新型人才为目的[4]。将它应用于中小学教育中有利于学生动手能力和创新能力等方面的培养[5]。证实在高中信息技术课程中融入创客教育理念是可行的。但现有关于创客教育理念融于高中信息技术教学的研究相对较少，因此，本研究将基于创客教育理念，构建基于项目的高中信息技术课程教学模式，并以高中信息技术模块6《开源硬件项目设计》中Arduino智能照明系统为例进行实践，以期为高中信息技术教学提供借鉴。

2教学设计模式

创客教育理念主要体现在创新、运用信息技术、基于项目式的教学、协作学习、交流与分享等方面。本研究在分析创客教育理念、项目教学法等基础上，设计了基于创客教育理念的高中信息技术课程教学设计模式（如图1）。基于项目开展教学活动，在真实问题的情境中引导学生发现问题，分析问题，通过小组协作与组内成员、组间成员交流，在数字化学习工具和资源的帮助下得出有效的问题解决方案，将自己的创意和想法实现并分享，在项目实践中培养学生的创新能力。

本研究设计的教学步骤主要分为4个部分：创设情境，呈现项目；项目分析，要点讲解；引导迁移，激发创新；创意评价，归纳反思。详细教学步骤介绍如下：

（1）创设情境，呈现项目

根据学生的认知特点，将教学内容整合成以项目的形式开展教学。教师可以设定一个大项目主题，让学生自主选择小主题以及项目作品的呈现形式，项目难易程度应在学生的“最近发展区”内，不能超出学生的能力范围，也不能太简单。在项目开始前，教师应为学生创设来源于真实问题且与项目相关的情境，让学生快速地理解这个项目“是什么”、“学什么”、“干什么”，激发学生的学习兴趣。

（2）项目分析，要点讲解

教师结合教学目标，教学重点对项目进行解读，在解读过程中引导学生领悟要点知识和实现该项目的策略。基础的理论知识是创新能力的基础，要点知识讲解的目的在于排除学生在创新过程中的知识障碍，教师作为创客教学活动的辅助者，辅助学生构建完善的知识体系，为接下来的创新打下坚实的基础。创客教学活动中注重知识的合理运用，而不是简单的知识点的复制。所以，在教学活动中教师在对知识点讲解时应侧重于综合知识运用的讲解，而不是对某个知识点深入的讲解[6]。

（3）引导迁移，激发创新

这一环节的主要目的是激发学生创新思维，教师作为教学活动的辅助者，引导使学生将已有的知识应用到新的学习中来。从整体的创新能力培养的过程来看，创新思维的培养是贯穿整个教学过程中的关键性环节。教师要对学生知识的创新加以引导，启发学生在哪些方面创新。从学生层面来看，教师应对学生创作过程中的创意进行评价与修正，以确保学生有能力完成知识的创新与应用。这里涉及一个适度的问题，教师的引导有必要的，可以排除学生因感觉无从下手而产生的厌学情绪，教师的引导应是方向性的，不能过于具体，否则就无法实现激发学生的创新思维。

（4）创意评价，归纳反思

评价的目的是为了促进学生的学习，改善教师的教学，完善教学方案的设计。课标对教学评价做了详细表述，指出评价方式要有利于学生学习、有利于教学开展。评价内容要从单纯关注知识与技能向关注学生学业成就转变，同时还要关注现实问题解决和团队合作等多种能力的提升。通过评价的合理实施，不断提高信息技术教师的教学水平，激发学生学习、应用信息技术的兴趣，帮助学生逐步提升信息素养。

3.创客教育理念下的项目式教学案例——《智能照明系统》

本教学内容选自《粤教版》高中信息技术选修6开源硬件项目设计第二章第一节的内容，综合利用Arduino开源硬件平台相关知识解决生活中的真实问题，在项目式教学法与创客教育理念的指导下，运用多种传感器进行组合，制作基于开源硬件的感应灯。

3.1学习者特征分析

本案例对象是高中学生，高中生已经能够猜想和假设并进行推理，有对逻辑化、抽象化概念和疑问的思考和计算能力，具备合理化阐述并尝试解决问题的技能。学生在前面的学习中，能熟练使用计算机进行资料搜集，已经初步认识了开源硬件平台，对光敏、声音等传感器有一定的了解，掌握基本的编程知识。

3.2教学目标分析

创客教育理念下的项目式教学案例《智能照明系统》教学目标详见表1。

3.3教学过程

（1）环节一

教师活动：创设情境，呈现项目

①同学们到操场上课体育课，教室的灯没有关；楼道的灯老师在白天经常亮起；有时候我们离开家也会忘记关灯；无形中浪费了很多电。

②能不能用我们最近学习的开源硬件，设计一个智能灯光系统，来解决这个问题呢？

学生活动：认真思考，探究项目

①学生根据先前学习的知识，结合实际经验分析项目的可行性并回答教师的问题。

②同学A：可以设计一个人来就开灯，人走就关灯的程序。同学B：在我们之前学习的传感器里好像没有实现这样功能的传感器。同学C：可以用到声音传感器，有人的声音就亮灯，没有声音就不亮。

（2）环节二

教师活动：项目讲解，要点分析

①刚刚有同学说到可以使用声音传感器，非常好，但是，如果使用声音传感器，在无声有人的环境是不是就行不通了呢？今天，我们就来新学习一个传感器：人体红外热释电运动传感器（以下简称红外传感器），它是一种能检测人或者动物身体发射的红外线的传感器。制作智能感应灯，实现当有人经过的时候，LED灯就会自动亮起，人一旦走了，LED灯又自动关闭。同学们找到模块盒子中的红外传感器模块，仔细观看老师的演示。

②整个智能感应灯装置分为三个部分：输入、控制与输出。红外传感器为输入设备；Arduino就是控制设备；LED灯是输出设备，红外传感器是数字量的传感器，所以接的是数字口，这里我们接在4号口，LED输出的信号也是数字量，同样接数字口，这里我们接在13号口，接线图如图2所示。接好线之后，就是编写代码，按照先前学习的知识，完成代码的编写，可以参考老师的示例代码：

int sensorPin=4;      //传感器连接到数字4

int ledPin=13;        //LED连接到数字13

int sensorState=0;    //变量sensorState用于存储传感器状态

void setup（） {

pinMode（ledPin，OUTPUT）;

pinMode（sensorPin，INPUT）;}

void loop（） {

sensorState=digitalRead（sensorPin）;    //读取传感器的值

if（sensorState==HIGH）{

digitalWrite（ledPin，HIGH）;}

else{

digitalWrite（ledPin，LOW）;}}

学生活动：项目模仿，构思创意

①认真观察教师接线过程，动手模仿完成接线和代码的编写。

②联系所学知识，尝试为智能灯光系统增加新的功能。

（3）环节三

教师活动：引导迁移，激发创新

①教师引导学生自主设计独特的智能灯光系统。

②组织小组简单地汇报项目方案，对学生创意进行点拨，激发创新。

③检查学生完成情况，关注个别动手能力弱的学生。

学生活动：协作学习，创作作品

①讨论并汇报智能灯光系统设计方案。

②认真吸取老师和同学的建议完善方案。

③创作智能灯光系统，将作品上传至在线学习平台。

（4）环节四

教师活动：创意评价，归纳反思

①教师展示作品评价量规表，上传到在线学习平台，供学生下载，向学生展示评价作品的维度和方法。

②学生通过在线学习平台查看各个小组的作品，每个小组派一个代表汇报本组作品的制作思路或心得。引导学生根据作品评价量规表中的维度，客观地评价他人作品，组间提出建议或说出值得借鉴的优点。教师从作品完成情况和参与项目的整个过程进行总结与点评。引导各小组按照作品评价量规表对汇报小组作品进行打分，最后求平均分数，教师给出成绩之后得出本组作品的最终分数。

③教师总结本次活动的整体情况，表扬项目学习中表现突出的小组和态度认真的学生，指出学生目前存在的一些问题，鼓励学生再接再厉，认真反思，课后将作品进行完善并将最终版提交到在线学习平台。教师反思本次教学设计，教学活动和教学策略，改进教学方案，为下次教学积累经验。

学生活动：创意实现，作品分享

①学生查看作品评价量规表，了解该从哪些方面评价作品。②各小组汇报、展示作品。组间互相分享创作思路等，并共同分析优缺点。③给汇报小组的作品打分。④跟着老师一起回顾与总结本次活动，课后对作品进完善并提交。

4结语

创客教育理念对于培养学生的创新能力有重要意义。通过将创客教育理念融于高中信息技术课程，构建基于项目式的高中信息技术教学设计模式，并对信息技术课中《智能灯光系统》作为教学主题进行案例实践。发现基于创客教育理念教学对培养学生创新思维和创新操作能力，改善信息技术课程现状增强学生学习兴趣有促进作用。

参考文献：

[1]宋述强，钟晓流，焦丽珍，李寅.创客教育及其空间生态建设[J].现代教育技术，2016，26（1）：13-20

[2]http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/202006/t20200603_462199.html

[3]李晓红.基于创客教育理念的高中信息技术课程教学研究与实践[D].西北师范大学，2020.DOI：10.27410/d.cnki.gxbfu.2020.001503.

[4]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

[5]孙苗，兰晓红，杨豪.基于创客理念的青少年机器人教育模式探究与实践[J].中国教育信息化，2018（10）：18-22.

[6]于宝东.基于创客教育的小学信息技术教学模式构建研究[D].渤海大学，2017.

[基金项目]广东省教育厅普通高校重点研究项目“粤东地区中小学教师信息化教学能力现状调查与提升研究”（项目编号：2018GXJK107）；韩山师范学院科研项目“基于STEAM教育理念的小学信息技术项目设计研究”（项目编号：XS202013）；韩山师范学院质量工程项目“教育技术学教学团队”（粤韩教字[2020]35号）。

[作者简介]

朱敏捷（2000-）女，广东韶关人，韩山师范学院在读本科生，主要从事教育信息化研究；

薛胜兰（1973—）男，广东梅州人，教授，硕士，主要从事校园信息化环境建设与智能终端教学应用研究；

蔡宇森（2001-）男，广东揭阳人，韩山师范学院在读本科生，主要从事教育信息化研究；

黄于恩（2000-）女，广东揭阳人，韩山师范学院在读本科生，主要从事教育信息化研究。