中小学校创客教育实施方案
随着素质教育的兴起，越来越多的中小学校开始组建自己的创客教室，为了与makerspace接轨，我们称为校园创客实验室或校园创客空间，中小学进行创客教育可以促使学生尽早接触各类科技创新产品，从而培养其对科技创新的研究兴趣。如果再辅以科学全面的创客课程，可以激发学生自发的提出自主创作项目并进行实践。 本方案从校园创客空间的建设背景、设计理念、整体解决方案、配套设备、课程体系等方面多维度介绍了创客教育的实施，对于创客空间建设与课程体系建设具有非常重要的意义。
方案结尾附创客课程设计体系和全国性创客比赛。 一、创客空间建设背景 （一）社会发展需求 什么叫创客呢？创客是一个实体（相对于线上虚拟）空间，在这里的人们有相同的兴趣，一般是在科学、技术、数码或电子以及艺术，人们在这里聚会，活动与合作。 创客空间可以看作是开放交流的实验室，工作室，机械加工室，这里的人们有着不同的经验和技能，可以聚会来共享资料和知识，为了制作/创作他们想要的东西。 从发展趋势看，创客空间必将成为科学技术与创新活动开展和交流的场所，也是技术积累的场所，也必将成为创意产生和实现以及交易的场所，从而成为创新创意的集散地。 创客们以好玩为主要目的，恰恰是创客的意义所在。也是该空间能够摩擦出无限创造原动力的主要原因。而从学校入手建设创客空间，是促使全校学生乐于动手实践创新创意的关键手段。创客空间为怀有相同兴趣的同学找到志同道合的伙伴，促使学生从有兴趣培养发展成为爱好。 （二）校园创客空间 创客空间将构建促使学生实践创新创意的空间，学生通过观看、接触、触摸、感受以及实践空间内的各类科技创新产品，对科技创新产生浓厚的兴趣。并且通过配套的创新设计以及开源硬件创新课程的教学，促使学生接触基础的科技创新产品合作项目，并通过组织各类活动激发学生自发的提出自主创作项目并进行实践。 学生可以在该创客空间内体验从一个创意理念到实现创意的功能性，最后设计并制作一件产品的全部流程，为进入未来社会提供创新型人才打好结实的基础。 二、创客空间设计理念 M.C校园创客空间的“M.C”核心理念，其M代表了该空间的核心目标：My space,Maker,Merisis希望该空间是以学生为教学中心，更多的促使学生动手实践进行创意创想并且该空间是可生张的空间，其空间展示的作品以及内容将随着课程的开展逐渐生长增加内容，并形成良性的创意循环，为学生打造更好的创新环境。其C代表了该空间的主要教学思维：creativity,customization,cooperation。 该空间将比一般的创客空间更加突出创造力的体现，个性化教学定制以及教学装备的合作融合。“M.C”的建设理念依据是一个独具创新融合的创客空间，它具备了“定制”“众创”“生长”三个要素，在具体建设层面，该创客空间是由三个相辅相成的部分组成，分别为“课程”、“设备”、“活动”。三个部分相互关联，相互辅助造就和推动生长的创客空间。 （一）可定制的创客空间 该创客空间除了提供学生日常 3D设计与打印基础课程、电子积木编程基础课程、无人机拼装实践基础课程以外，还将鼓励学生自己提出创新项目并在该创客空间进行研究与实践。这样的教学方式将促使该空间的展示与课程内容将从标准的科技创客课程逐步演变成基于学生与老师需求的可定制课程发展，其创客空间的展示内容将根据学生提报的科创项目逐步更新，形成课程与展示内容将不断向个性化定制化发展。 （二）可生长的创客空间 该空间的课程内容不仅仅提供基础的普及教学课程，还会将学生自主提出有教学意义的项目形成学校自有的校本课程。使该实验室的校本课程及课程实施的种类有生长性。而该实验室的项目展示内容，也将从学生的电子创客基础作品与3D设计基础作品逐步变成学生自己提出并完成的项目作品，该实验室的展示性与课程设置也将随着实验室的教学活动逐步成长与更新。 （三）培养合作探究能力与解决实际问题能力 MC校园创客空间不止给学生们提供一个实践探究科技创新项目的场所。还给他们提供一个自己主动提出研究内容，并形成团队、安排团队的分工，并各自合作共同解决某一个科技问题。这个教学活动本身就是跨学科融合学习的一个过程。不仅仅培养了学生的合作探究能力，也给予他们一个共同解决实际问题实践方式。培养学生的综合实践能力。 三、创客空间整体解决方案 （一）课程整体规划 中国的传统教育是应试教育，缺少开设培养学生“创新精神和创造力”的课程，纯粹的理论学习使学生的大脑僵化，学校应开设集设计、3D打印和电子积木开发于一体的“边学边做”的课程，把数学、生物、物理课中的许多抽象概念通过让学生动手设计一些由3D打印和传感设备组件组成的小电路和小装置，变成有趣的课程。《3D电子积木》创新课程将激发新一代学生投身科学，数学，工程和设计的热情，造就一批小工程师与小科学家。 课程设计教学目标 1、认识3D打印技术，运用3D打印DIY自己设计和定制自己想要的造型和结构件。培养学生的空间思维和三维设计能力； 2、掌握mixly图型化编程软件，掌握传感器的基本原理和相关知识，能够熟练运用mixly编程软件完成一定的电子积木控制； 3、能够运用3D打印和电子积木套件进行一定的创意设计，每个小组完成一个创意项目，具备参加区级或者市级的科技比赛资格。 （二）创客课程体系 1、3D创新设计基础课程
2、电子积木基础课程
（三）创新教室建设
根据目前中小学在兴趣培养方面的需求和兴趣课堂的课程设计，通过提供3D打印创新教室的建设，主要为学校学生提供最新的实践场所和理论学习中心，从而让学生能够亲身体验3D打印技术中最核心的逆向工程和快速成型技术的先进之处。 （四）校园创客空间可组织的活动 1、Meetup：（每周1次） Meetup是创客空间会员们和爱好者们线下交流互动的活动。与会者介绍自己的项目或者自己想做的内容。可以通过交流讨论组团队完成项目。 创意分享会（每月2次） 分享会主题涵盖艺术、设计、科技的各个方面，包含了众多有趣创客项目和软硬件结合创业者。促进跨界合作和产品展示交流。 2、工作坊（每月2次） 工作坊是为空间学生提供了一个动手实践的平台。工作人员带领大家制作各种各样的作品。如：Arduino功能开发，音乐播放器产品设计，3D打印产品创意设计，图形化编程，手工DIY创意产品，激光雕刻艺术设计等，无人飞行器实践与改造。 3、智造工作坊（每月2次） 该工作坊是系列工具学习和体验工作坊。包括： 3D打印机、CNC数控机床、车床、铣床等工作坊。教大家使用工具设备做出自己的作品。 4、“小小创客”创新设计课程（每周1次） 创新教育课程将引导孩子们打破固有观念和思路，实践、动手、思考、创意、创造。引导孩子们成为具有发明、设计、规划、决策能力的创造性人才。将邀请创意领域的佼佼者和先行者和孩子们分享、共同完成一些作品。 5、创客嘉年华（每年1次） 由今年在创客空间参与项目的创客们共同参加。是为期两天的创客聚会，主要用于创客展示项目、体验科技、设计和艺术的盛宴。 6、创客读书分享会（每月2次） 分享各类创新创意相关知识类图书，创客们各自交流心得体会。 四、创客空间配套设备的功能模块及用途 （一）3D打印模块 1、3D打印教学意义 促进教师的个性化教学：教师在教学过程中利用3D打印制作教学用具，可以针对某班，某学科知识点理解薄弱的环节，更形象具体的开展针对的探究课或者实验课。更有效的帮助学生理解未掌握的知识点。也帮助老师用廉价有效的手段，满足本班级学生的个性化教学。 促进学生的知识点应用实践：3D打印技术作为教学协作探究环境的重要工具，承担对创意和技术方案进行快速实践验证的任务。这种实践的过程可以促进学生培养对已掌握的知识点的应用加以不断实践与应用，既强化了知识点认知的深化理解，也促进知识点的应用面。为学生将书本上的理论知识通过三维设计与3D打印技术进行实践与验证提供一个很直接的实验室环境。 培养学生通过设计解决实际问题的能力：3D打印技术配合实验室提供的培养创造力课程，将为学生提供一个通过设计解决生活实际问题的实验环境。为学生拓展贴近生活的创造空间，激发学生的批判性思维，提高学生通过创造解决问题的能力。通过实验室提供的课程，学生将完成一个个小任务，每个任务都包含了认知、学习、实践、改造和反思教学流程。通过这些任务的实践，帮助学生树立能够真正解决问题的创造思维与创造方法。 锻炼学生的实践技能：3D打印的打印流程包含模型设计和模型打印，这两个阶段皆需要学生的全程参与。无形中，即使处于学习边缘的学生也会自主完成学习角色转换，由边缘角色转变为中心角色，提高学习参与度。同时，通过完成提出创意、设计模型、构建模型以及打印模型这一系列任务，将有效促进学生设计能力、观察能力和实践能力的发展。实践是提高知识内化和掌握程度的主要途径，同时，实践能力也是学生发展研究能力和创新能力的基石。 营造愉快的学习体验：3D打印技术可以加速学生的设计过程，学生在模型设计初期就可以通过教师指导以及原形化发现问题和不足，降低设计出错的概率和认知出错次数，减轻学习过程中的挫折感，增强自信，获得愉快的学习体验。对于3D打印无论是设计、制作还是分享使用都可能产生一种新的学习体验，吸引学生的学习兴趣。只要有创意，就可以将构思变为真实的立体模型，使大脑中的抽象概念转变为现实世界的真实存在。这将使学生在学习过程中充满沉浸感和成就感，激发学生的学习热情和DIY兴趣，使得学生发展成为主动的知识建构者和探索者。 2、3D打印产品特色 稳定运行的高精度3D打印机是校园创客空间必不可少的工具，可以帮助使用创客快速实现学生的创作、关注创新与设计本身、验证想法并形成创新产品展示。有了高精度的3D打印设备，学生不仅仅可以做简单的3D设计与实践课程。还可以结合船模、车、航模节能环保、新能源、开源硬件编程以及机器人等科技创新课程，将该项新技术更多的应用到科技创新实践活动中去，这个是体验级3D打印机无法做到的。 该3D打印智能套件是一套DIY 智能机械臂：可拼装组装成 3D 打印机，也可改造为其他功能。 例如：激光雕刻机、果酱趣味机、画笔机器人等（附加升级配置打印头，价格不等）。 1）、全新高精度金属智能套件，让整机的机械性能更加稳定。独特的模块化设计让使用者能够快速的了解设备原理、轻而易举的组装使用起来。从而删繁就简的下的是精益求精的结果，在后期改造需求下会更加方便使用者的切入和实现。 2）、整机主要模块是四根运动滑台，外形简练、组装简单、全金属材质，具有精度高、寿命长、磨损小、节能低耗摩擦系数小、构造紧凑、通用性强等特点。 在组装过程中无需分辨，识别容易并具互换性、定位精度准确、效率高；是一 种最理想的运动结构。 （二）开源硬件电子模块 Microduino是一家旨在为各个年龄段以及不同水平创客、设计师、工程师、学生和富有想象力的发明家们带来简单易用的电子硬件的司。我们推出了世界上最小系列的Arduino兼容智能模块，小巧，灵活，可堆叠，功能强大！您可以用这些模块搭建出无限种DIY项目。 学生可以通过观看、触摸、搭建等感受microduino系列产品，从而对科技创新产生浓厚的兴趣。并且通过配套的创新设计以及开源硬件创新课程的教学，促使学生接触基础的科技创新产品合作项目，并通过组织各类活动激发学生自发的提出自主创作项目并进行实践。 而开源硬件之最新产品mCookie是可编程的智能电子模块，可以有效串联起各种设备。可以无缝兼容乐高、3D打印、激光切割、物理实验等教学内容。使得学生可以做出跨学科的作品。让学生体验从一个创意理念到实现创意的功能性，最后设计并制作一件产品的全部流程，为进入未来社会提供创新型人才打好结实的基础。 （三）空中机器人 1、空中机器人的教学意义 1）、空中机器人创客教育可以锻炼学生实践动手能力 学生亲手拆解、组装机械零件、联通导线、安装部件等活动锻炼学生的手指灵活性，刺激大脑的发展。可以为培养未来的能工巧匠打下基础。此外空中机器人需要编写控制代码，分析解决实际中的问题，这能培养学生计算机操作能力。同时学生能够掌握更多的知识、方法，逐渐的培养对科学技术的兴趣。 2）、空中机器人创新实验室可以培养学生克服困难的能力 空中机器人综合了信息技术、各种传感器、机械、电子、控制等多个学科知识。拼接一台空中机器人对学生来说是个巨大的挑战，学生通过查阅各种空中机器人知识、克服组装空中机器人中的各种问题。这将能有效的培养学生克服问题，越挫越勇的能力。 3）、空中机器人创新实验室可以培养学生团队工作能力 目前多种集成计算机语言、通信、网络、传感技术、自动化技术、人工智能一体的空中机器人出现，需要学生之间通力配合才能解决问题，如何发挥团队作用、如何体现个体价值，能充分的在空中机器人创新中体现。 4）、空中机器人创新实验室可以培养学生创新的能力 空中机器人创新活动，学生提供了全面接触、学习信息科技，理解信息科技内涵的智能化学习平台，有利于中小学生信息素养、想象力、创造力的全面提高。空中机器人完全靠学生运用自己的聪明才智去制作，有利于培养学生的开放性思维。 2、空中机器人的产品特色 1）一键程控飞行 可实现脱离遥控器飞行。在PC机设定好飞行路径后下载到F260-S1中，然后一键开启，飞机按照设定路径自主飞行后降落在指定地点。 2）图像化-程控飞行 F260-S1图形化程控飞行，学生可使用控制语句来组合各个动作模块，完成空中机器人在脱离遥控器的情况下进行自主解锁、自主起飞、自主悬停，甚至执行自主运输等复杂动作。 3）室内定点悬停 F260-S1可以在室内无GPS时稳定悬停在指定高度，解决了空中机器人室内飞行第一步也是最重要的一个问题。 4）5合1超声波 可以同时启用前、后、左、右、下五个方位的超声波，实现实时避障、测距、定高等动作。 5）丰富的接口 RC接口USB、GPS SERIAL4/5 TELEM1 TELEM2 I2C CAN SAFTY开关声音报警电流测量电压测量 AUX1234 6）实用的教材 快速指南、组装说明、调飞手册、开发指南，从入门到专家的全程指导。 7）二次开发 根据实际需要可对F260-S1的飞行路径、高度、避障方式等做二次开发等，也可以增加其他传感器模块，完善飞机功能。 8）高兼容的机身结构 机身自带12V转5V模块，可以直接安装机械手等装置，满足多类竞赛需求。 9）内外双修 除了室内自主飞行等功能以外，F260-S1也支持室外常规飞行 （四）课程体系 1、智能3D实验探究课程
2、智能空中机器人改造课程
五、全国性重点创客比赛
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