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随着创客教育在中国的火爆开展，各种新兴技术和开源硬件等层出不穷，许多学校也引入了相关学习内容。但这些技术本身不会给学生和教学带来直接的、深层次的改变，一些学校关注技术的使用，忽略了科学的教学设计和基础性知识的融合。如何将这些元素巧妙而又科学地结合起来，创客式教学显得尤为重要。本文结合3D打印技术和开源硬件传感器等讨论初中拓展性课程的开发。
创客教育和创客式教学
1.创客教育
“创客运动”（Maker Movement）是美国近年兴起的鼓励人们利用身边各种材料及计算机相关设备、程序及其他技术性资源（比如互联网上的开源软件），通过自己动手或与他人合作创造出独创性产品的一种行动，而创客教育也是基于此发展而来的。在这个意义上，创客教育主要是指，通过鼓励学生进行创造，在创造过程中有效地使用数字化工具（包括开源硬件、3D打印机、计算机、小型车床、激光切割机等），培养学生动手实践的能力，让学生在发现问题、探索问题、解决问题中将自己的想法作品化，并使其具备独立的创造思维与解决问题的综合能力的一种教育方式。
2.创客式教学
如今所倡导的创客教育更多的是以数字化工具为基础，创客更集中体现在数字化创客上，利用各种车床、开源硬件等，但是创客教育的核心是创造和生产，所以笔者认为：创客是指那些从自己的设计出发制作东西的人。创客式教学不能局限于数字化工具的使用，更主要的是综合运用多种工具，为了解决某个问题而设计作品。比如在制作过程中，能用一些简单的材料（如小灯泡、电池、电线、瓦楞纸、超轻粘土、钢丝等废旧材料）创造产品或者改造产品。这些都属于创客式教育，这样的教学则属于创客式教学。
基于3D打印的
创客式教学设计
1.教学目标
精心设计的创客项目是创客教育的载体，创客式教学设计在不同的阶段往往需要不同的教学目标与教学策略。在准备阶段，教师的核心任务就是提出一个问题，启发学生思路，激发学生的创造兴趣。让学生学会提问，学会搜集资料和提出假设；在设计阶段，教师应着重培养学生的设计思维、学会全方位思考，设计解决方案，让学生更加了解探究所应经历的过程；在“造物”阶段，教师要注重引导学生团队合作和充分利用各种资源、电子元器件、环保旧物；在最后的整合反馈阶段，教师应教会学生如何交流与反思，迭代实验完善自己的作品。
2.教学过程
这里以《3D打印制作感应风扇》为例，介绍创客式教学的教学设计。这个教学单元的任务是引导学生发现生活中的风扇经常忘记关闭这个实际问题，并通过现有的资源与设备来解决。整个单元的重点在于让各个学习小组能够了解并掌握探究解决问题的过程与思维方法，并制作出实物。整个教学过程如图1所示。
在此基础上，详细的教学设计如图2所示。
其中头脑风暴环节，学生先全班进行头脑风暴，思考问题和解决办法，再进行小组内的头脑风暴。教师引导学生从多个角度思考解决问题的方法，最终确定最优的解决方法。在3D建模设计阶段，教师通过问题方式引导学生综合运用多学科知识进行设计，什么形状结构稳定？什么样式美观好看？怎么建模制作最省材料等等。在最后的评价交流环节，需要引导学生学会如何建立多维度的评价标准，从实用性、美观性及环保性等多个维度来评价自己的作品。
3.教学策略
（1）倡导摆弄式学习
摆弄（Tinkering）是一种重视探究和动手体验的工作风格和学习方式。它不同于有条理的规划，允许学生“以玩耍、探究、迭代的方式投入到问题或项目中”，研究新方案。不断摆弄和调试软硬件，一方面解决硬件电路搭建、机械装置装配方面的困境，另一方面查找软件开发、程序设计方面的问题，才能达到预定目标或满足检验假设的需求。这样的学习模式是允许学生出错的，并通过实践让学生自查“漏洞”，促进学生的迭代反思。
（2）倡导废旧材料再利用
倡导废旧材料的再利用，主要是可以培养学生的环保意识和创新意识：将废旧资源重新利用，进行二次创作和改造使用。比如，本次课程中风扇扇叶是用旧光碟改造而成的，既提高了学生的动手能力，也促进了学生思考同一物品的不同用途，发展创新思维。
（3）以解决问题为出发点
问题解决是指创造性地应用综合性知识和方法解决实际问题的过程。在创客式教学中突出强调培养学生解决实际问题的能力，比如本次课程中感应风扇的来源就是为了解决生活中的实际问题：人们离开房间时忘记关掉风扇怎么办？
（4）小组合作探究、跨学科综合
创客式教学活动主要是以小组为单位进行合作探究学习，学生之间头脑风暴，会培养学生的协作能力，同时主要以工程技术、物理电子等为核心，所以需要学生跨学科学习。比如，感应风扇的核心原理是红外线感应器，但是又涉及3D建模、艺术美化等，所以需要学生有跨学科意识并能合作完成。
（5）强调真实作品输出，迭代改进
创客教育主要是将创意创造出来，需要学生制作出真实的事物，将天马行空的想法实现出来；并且可以根据自己的设计过程总结经验，找出现存问题，进行迭代改进。在制作感应风扇的过程中，感应器模块设计有相反的逻辑：碰到障碍物停止，没有障碍物打开电源驱动马达。学生通过迭代改进，完善作品。
总结与反思
对学生而言，创客式教学激发自主探究兴趣。在创客教育中，教学的中心已经从教师转换到学生。创客教育鼓励创新意识和团队精神，也提倡松散自由的学习空间。在这种环境下，学生的潜力得到发挥，每一个人都可以根据情景提出不同的解决问题的思路，并按照自己的设计思路进行探究制作。
对教师而言，从关注知识讲授转向关注学生思维能力提升。在传统教学中，教师比较关注学生知识的获取、要点的掌握。但在创客式教学中，没有非对即错的“题目”和“答案”，每一位学生都有自己独到的见解和解决问题的方法。教师不再机械地教授知识，而是变成了课堂的设计者和组织者，更加关注学生的思维过程和解决问题的能力。
从应用而言，项目探究性学习提高了学生的综合素养。项目探究性学习是创客式教学法的一个重要应用，学生通过一个项目从提出问题到解决问题，过程中利用多种学科知识，采用团队头脑风暴、小组协作学习等形式，充分锻炼了学生的综合素质。
创客源于草根，但是创客教育已经走进校园，融入课堂，其核心是培养学生的自主探究解决问题的能力、设计思维和动手制作能力。创客教育鼓励创造与创新，中学信息技术课程在创客式教学下，要适当引导学生利用新兴技术来思考问题、设计方案、制作成品，尝试和新兴科学技术相结合，开展跨学科的综合实践探究课程，培养学生创新意识，提高学生的创新能力。
创客教育和创客式教学
1.创客教育
“创客运动”（Maker Movement）是美国近年兴起的鼓励人们利用身边各种材料及计算机相关设备、程序及其他技术性资源（比如互联网上的开源软件），通过自己动手或与他人合作创造出独创性产品的一种行动，而创客教育也是基于此发展而来的。在这个意义上，创客教育主要是指，通过鼓励学生进行创造，在创造过程中有效地使用数字化工具（包括开源硬件、3D打印机、计算机、小型车床、激光切割机等），培养学生动手实践的能力，让学生在发现问题、探索问题、解决问题中将自己的想法作品化，并使其具备独立的创造思维与解决问题的综合能力的一种教育方式。
2.创客式教学
如今所倡导的创客教育更多的是以数字化工具为基础，创客更集中体现在数字化创客上，利用各种车床、开源硬件等，但是创客教育的核心是创造和生产，所以笔者认为：创客是指那些从自己的设计出发制作东西的人。创客式教学不能局限于数字化工具的使用，更主要的是综合运用多种工具，为了解决某个问题而设计作品。比如在制作过程中，能用一些简单的材料（如小灯泡、电池、电线、瓦楞纸、超轻粘土、钢丝等废旧材料）创造产品或者改造产品。这些都属于创客式教育，这样的教学则属于创客式教学。
基于3D打印的
创客式教学设计
1.教学目标
精心设计的创客项目是创客教育的载体，创客式教学设计在不同的阶段往往需要不同的教学目标与教学策略。在准备阶段，教师的核心任务就是提出一个问题，启发学生思路，激发学生的创造兴趣。让学生学会提问，学会搜集资料和提出假设；在设计阶段，教师应着重培养学生的设计思维、学会全方位思考，设计解决方案，让学生更加了解探究所应经历的过程；在“造物”阶段，教师要注重引导学生团队合作和充分利用各种资源、电子元器件、环保旧物；在最后的整合反馈阶段，教师应教会学生如何交流与反思，迭代实验完善自己的作品。
2.教学过程
这里以《3D打印制作感应风扇》为例，介绍创客式教学的教学设计。这个教学单元的任务是引导学生发现生活中的风扇经常忘记关闭这个实际问题，并通过现有的资源与设备来解决。整个单元的重点在于让各个学习小组能够了解并掌握探究解决问题的过程与思维方法，并制作出实物。整个教学过程如图1所示。
在此基础上，详细的教学设计如图2所示。
其中头脑风暴环节，学生先全班进行头脑风暴，思考问题和解决办法，再进行小组内的头脑风暴。教师引导学生从多个角度思考解决问题的方法，最终确定最优的解决方法。在3D建模设计阶段，教师通过问题方式引导学生综合运用多学科知识进行设计，什么形状结构稳定？什么样式美观好看？怎么建模制作最省材料等等。在最后的评价交流环节，需要引导学生学会如何建立多维度的评价标准，从实用性、美观性及环保性等多个维度来评价自己的作品。
3.教学策略
（1）倡导摆弄式学习
摆弄（Tinkering）是一种重视探究和动手体验的工作风格和学习方式。它不同于有条理的规划，允许学生“以玩耍、探究、迭代的方式投入到问题或项目中”，研究新方案。不断摆弄和调试软硬件，一方面解决硬件电路搭建、机械装置装配方面的困境，另一方面查找软件开发、程序设计方面的问题，才能达到预定目标或满足检验假设的需求。这样的学习模式是允许学生出错的，并通过实践让学生自查“漏洞”，促进学生的迭代反思。
（2）倡导废旧材料再利用
倡导废旧材料的再利用，主要是可以培养学生的环保意识和创新意识：将废旧资源重新利用，进行二次创作和改造使用。比如，本次课程中风扇扇叶是用旧光碟改造而成的，既提高了学生的动手能力，也促进了学生思考同一物品的不同用途，发展创新思维。
（3）以解决问题为出发点
问题解决是指创造性地应用综合性知识和方法解决实际问题的过程。在创客式教学中突出强调培养学生解决实际问题的能力，比如本次课程中感应风扇的来源就是为了解决生活中的实际问题：人们离开房间时忘记关掉风扇怎么办？
（4）小组合作探究、跨学科综合
创客式教学活动主要是以小组为单位进行合作探究学习，学生之间头脑风暴，会培养学生的协作能力，同时主要以工程技术、物理电子等为核心，所以需要学生跨学科学习。比如，感应风扇的核心原理是红外线感应器，但是又涉及3D建模、艺术美化等，所以需要学生有跨学科意识并能合作完成。
（5）强调真实作品输出，迭代改进
创客教育主要是将创意创造出来，需要学生制作出真实的事物，将天马行空的想法实现出来；并且可以根据自己的设计过程总结经验，找出现存问题，进行迭代改进。在制作感应风扇的过程中，感应器模块设计有相反的逻辑：碰到障碍物停止，没有障碍物打开电源驱动马达。学生通过迭代改进，完善作品。
总结与反思
对学生而言，创客式教学激发自主探究兴趣。在创客教育中，教学的中心已经从教师转换到学生。创客教育鼓励创新意识和团队精神，也提倡松散自由的学习空间。在这种环境下，学生的潜力得到发挥，每一个人都可以根据情景提出不同的解决问题的思路，并按照自己的设计思路进行探究制作。
对教师而言，从关注知识讲授转向关注学生思维能力提升。在传统教学中，教师比较关注学生知识的获取、要点的掌握。但在创客式教学中，没有非对即错的“题目”和“答案”，每一位学生都有自己独到的见解和解决问题的方法。教师不再机械地教授知识，而是变成了课堂的设计者和组织者，更加关注学生的思维过程和解决问题的能力。
从应用而言，项目探究性学习提高了学生的综合素养。项目探究性学习是创客式教学法的一个重要应用，学生通过一个项目从提出问题到解决问题，过程中利用多种学科知识，采用团队头脑风暴、小组协作学习等形式，充分锻炼了学生的综合素质。
创客源于草根，但是创客教育已经走进校园，融入课堂，其核心是培养学生的自主探究解决问题的能力、设计思维和动手制作能力。创客教育鼓励创造与创新，中学信息技术课程在创客式教学下，要适当引导学生利用新兴技术来思考问题、设计方案、制作成品，尝试和新兴科学技术相结合，开展跨学科的综合实践探究课程，培养学生创新意识，提高学生的创新能力。