基于科技社团活动的创客教育实施模式研究
----以郑州二中开展机器人竞赛为例
王瑞 靳大林 蒋立春
（郑州市第二中学，河南 郑州 450000）
2019年1月，此文发表在《好家长》（2019.5时代教育）杂志上
摘要：郑州二中提出了“自主发展、快乐成长”的办学理念、“健康、博爱、有为”的育人目标，积极探索基于科技社团活动的创客教育实施模式研究。以郑州二中近几年开展机器人竞赛为例，进行基于科技社团活动的创客教育组织机构和资源建设、普及型机器人活动小组的开展、基于设计的学习（DBL）实施模式、科技社团的团队建设、以及探索建立校际之间的科技社团联盟等实施模式的研究，促进了学生的自主发展和我校创客教育的快速发展。
关键词：创客教育；科技社团活动；基于设计的学习；实施模式
郑州二中提出了“自主发展、快乐成长”的办学理念、“健康、博爱、有为”的育人目标，积极探索基于科技社团活动的创客教育实施模式研究，坚持走“培养全面而有个性的创新人才”的道路。在实际开展科技社团活动的过程中，为二中学子提供了生动和丰富的活动内容，从学生的兴趣出发，通过多样化活动的开展，让学生对社团活动产生清晰的认识，引领学生快乐地成长，并拥有较强的创新精神。
本文以郑州二中近几年开展机器人竞赛为例，进行基于科技社团活动的创客教育组织机构和资源建设、普及型机器人活动小组的开展、基于设计的学习（DBL）实施模式、科技社团的团队建设、以及探索建立校际之间的科技社团联盟等实施模式的研究，掌握了大量科技社团活动的过程性材料，通过案例分析和经验总结，对郑州二中创客教育实施模式进行有效研究，取得了科技社团活动促进创客教育发展实践研究的阶段性成果。
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基金项目：河南省教育科学“十三五”规划电化教育专项课题成果“科技社团活动促进创客教育发展的实践研究（ 课题编号：[2017]-JKGHDHZX-021 ）”
1.研究背景
随着“互联网+”和人工智能时代的到来，为深入实施素质教育，提升中小学生的核心素养，在郑州市教育局先后颁布的有关创客教育三个指导性文件指引下，郑州二中大力推进创客教育，坚持走创客教育与学科课程深度融合的课程化实施之路！
2.研究价值
从新高考改革的视角出发，创客教育是学校教育教学变革的需要。利用郑州二中开展科技社团活动的资源优势，力图以郑州二中开展机器人竞赛为例，研究从浅层学习到深度学习、从“育分”走向“育人”的创客教育实施路径。进行基于科技社团活动的创客教育模式研究，更为兄弟学校开展创客教育提供借鉴。
3.实施模式
3.1创客教育组织机构和资源建设
创客教育强调“以人为本”，一切为了学生的发展，活动是学生发展的必由之路。我校对创客教育工作十分重视，并把此项工作视为搞好教学、提高教育教学质量的重要保障。成立了以王瑞校长、分管领导姜波副校长为领导的创客教育工作领导小组，组建了以办公室蒋立春主任、创客中心王建伟主任、学生发展中心吴鹏起副主任、夏坤峰老师、靳大林老师和肖波老师为各年级负责人的创客导师团队，形成了规范的创客教育工作组织机构。我校先后建设了机器人轨迹赛器材活动室、乐高EV3器材活动室、FTC机器人活动室、VEX机器人活动室、FRC机器人活动室、3D打印室和加工车间等创客空间。
结合我校实际，将创客教育课程列入高中日常教学计划，在综合实践活动课、校本课程和社团活动中，开展了从低阶到高阶、选修到必修的系列创客教育课程。学校先后制定了《郑州二中创客教育课程建设方案》、《郑州二中校本课程开发总体框架（草案）》和《郑州二中科技社团三年发展规划》等，建立了创客教育工作计划、科技社团各项管理制度和定期总结的相关制度，定期召开工作例会，及时沟通、研讨、总结；将创客导师的相关工作业绩与绩效挂钩，形成了干事创业的竞争机制；重视落实经费投入，每学年都要投入专项资金，用于创客教育的宣传、科技社团活动的开展和创客导师的培训等。
3.2普及型机器人活动小组的开展
实施创客教育的过程中，创客导师要善于设计形式多样的社团活动，以活动为契机，亲身体验、勤于动手、探索创新、提升素养。有许多社团活动都依托普及型机器人活动小组进行，促进学生的自主发展。科技社团活动在实施过程中以普及创客教育课程为目标，不以参加竞赛获奖为目的，而是培养具有创新性造物能力的未来人才。
根据学生特点，在普及机器人软硬件知识基础上成立了四个活动小组：乐高FLL机器人活动小组、机器人创意赛活动小组、中鸣轨迹赛活动小组、VEX金属机器人活动小组。要求创客导师在活动中进行资源整合、合理分工、精心组织、注重实效；而科技社团成员们则根据自己的兴趣、爱好，选择自己喜欢的小组参加活动，学会学习、探究实践、合作交流、共同进步。
3.3基于设计的学习（DBL）实施模式
Design-Based Learning（DBL）译为基于设计的学习。基于设计的学习（DBL）就是将设计的技能和思维与教学过程相结合，使学习者通过在做中学，体验真实的操作性，通过分析、设计、开发和实施的反复循环来改进教育实践，锻炼了学习者问题解决、分析、综合、评价等高阶学习能力、合作交流能力，以及批判性、创造性等高阶思维能力。[1]
基于设计的学习（DBL），旨在让学生置身于努力完成设计挑战的境脉中学习科学内容的同时，发展能够解决复杂的、非良构问题的技能和理解力。[2]学生在完成设计任务的过程中，对原有知识进行有意义的建构和深化，并通过实施迭代循环学习新知的过程。
例如由李家旭、吴一凡、刘双嘉、张淼库等十名同学组成的郑州二中PRCC代表队，参加了2017年度FTC科技挑战赛的系列比赛。经过两个多月的认真准备，队员利用课余时间，分组进行设计、组装、焊接、编程、调试、商演和撰写FTC工程日记等。通过基于设计的学习和几轮的迭代研究，设计方案经历了几次大的修改完善，从最初的北京站选拔赛二等奖到南京站选拔赛亚军联盟队长奖，并荣获FIRST科技挑战赛（FTC）最高奖项“启迪奖”。
3.4科技社团的团队建设
郑州二中为学生提供了更多的自主发展的舞台，学生自发组织形成了多个科技社团：航空技术社、PRCC科技社、TAI科技社创客俱乐部、微电影社、开源公社、苹果创客俱乐部、机器人活动社、趣味编程社和科创学社等社团组织。科技社团活动在多样的创客教育实施模式指导下，科技社由五年前的二十余人，现已发展壮大到四百余人，成为郑州二中最大的学生社团，在河南省已经具有一定的知名度，科技社学生的成长和发展都取得了不菲的成绩。
3.4.1 科技社团的招募纳新
我校非常重视科技社的招募纳新工作，加强竞赛宣传，让学生选择自己喜欢的科技社团是学生活动的首要任务。在学校各部门的大力支持下，组织召开科技社招募纳新大会，开展各类竞赛的专题讲座、定期张贴科技社团荣获奖项和优秀社员先进事迹、活动地点现场体验等方式吸引更多的学生参与到科技社团活动中来。由上届学生骨干成员根据新一届学生自由选择的项目进行笔试和面试考察，每年都保证为科技社的发展注入新鲜的血液。
3.4.2 主要参加的机器人竞赛项目
我校在高一年级主要指导科技社团学生参加省市科协、省市电教馆和省市教研室组织的机器人创意比赛、各种轨迹赛、VEX工程挑战赛、FLL工程挑战赛，以及WRO世界青少年机器人奥林匹克竞赛委员会组织的WRO常规赛、WRO足球世界杯和WEDO 2.0机器人点球大赛，还参加郑州市创客教育文化艺术节各类展演以及全国教育博览会的NAO人形机器人展示活动等。在高二年级主要指导科技社团学生参加中国FIRST机器人竞赛协会组织的FIRST科技挑战赛（FTC）、中国城市青少年机器人联盟组织的FIRST机器人挑战赛（FRC）、中国科协和亚洲机器人联盟分别举办的VEX机器人工程挑战赛、中国电子学会及Rob0Com青少年挑战赛组委会组织的北京世界机器人大会中的VEX机器人工程挑战赛等。
3.4.3 重视梯队建设工作
机器人竞赛蕴含多学科、多门类的知识，通过机器人竞赛去认识和提升自我、去认识和改造世界，要求学生必须对项目规划、机械结构、工程力学、器材搭建、软件编程和商业策划等方面熟练掌握。我校尝试将机器人硬件、软件和创客课程进行无缝链接，以机器人竞赛活动为依托，加强科技社团的梯队建设，非常重视新、老社员之间的“传、帮、带”梯队建设工作。从高一新生选拔出具有较高科技素养和浓厚兴趣的社团成员，让高二老生进行以老带新，手把手、一对一地进行培训，从机器搭建到程序编写、从方案设计到赛前集训、从队伍宣传到队标设计、从产品包装到物流协调……，都毫无保留的传承下来。这样，科技社的学生们始终处于一个动态的团队协作环境中，能够冷静面对充满技术问题的各种挑战，更能够顺利完成集训和比赛期间的机器人维护和处理突发故障情况，培养了学生的动手动脑能力。特别是我校传统的FTC工程日记、FRC工程日记和VEX工程日记，每年赛季都要一丝不苟的完成，追求卓越，详细分析了每次集训和比赛的不足，为后续工作指明方向，保证了各项赛事经验的传承和发展。
3.5 探索建立校际之间的科技社团联盟
郑州中学生创智科技社团联盟是由郑州市21个科技类社团共同组成的社团联盟。尝试将学生社团联盟与创客教育相结合，为学生社团活动搭建更多的交流机会和展示平台，促进学生社团更上层楼，最终达到丰富学生活动形式、拓展学生成长途径、提升学生发展水平的目的，是促进区域创客教育发展的有效途径。
郑州二中科技社积极加入了郑州中学生创智科技社团联盟，努力探索建立校际之间的科技社团联盟，为区域学校的科技社团活动搭建了展示交流的机会和平台，通过不断的交流、深入研讨，共同开展了丰富多彩的大型活动，做到了紧密组合、紧密配合，给创客教育带来了发展机遇，学生会自发地、主动地去进行科技创新、科技创意、科技制作，改变以往“师生”指导，变为“生生”指导，将校内活动，变为校级活动，共享科技社团联盟资源等。探索建立校际之间的科技社团联盟，优化了创客教育实施的环境因素,推动了课程结构和内容创新,组建了创客教育骨干导师队伍，实现了学习方式和教学方式的创新。
4.研究成效
4.1科技类竞赛取得的成绩
近年来，郑州二中先后被授予首批省中小学知识产权普及教育示范基地、郑州市教育科研实验基地、郑州市研究性学习优秀组织单位、郑州市科技创新大赛优秀组织单位、首批省科技活动特色学校、省十佳机器人学校和首批省创客教育示范校等荣誉称号。近年来，郑州二中累计荣获科技类集体荣誉26项、累计有五名创客导师荣获国家级荣誉10余项、累计荣获科技类学生个人荣誉近200项，先后有30余名学生通过科技类的自主招生进入国内著名高校继续深造。下面把近三年我校科技类学生获奖情况统计如下：
4.2普及型机器人活动小组的学业成绩得到了提升
在创客导师指导下，普及型活动小组由组长分配任务、协同工作，提升了学生自主学习能力和实践能力。据初步统计，我校近几年参加普及型活动小组的学生累计达到1000余人次，活动小组每周开展一次小组活动，创客导师深入活动现场。通过普及型活动小组的系列品牌活动，学生们爱科技、学科技、用科技的良好品质已经形成，勤于实践、乐于探究的科学素养得到了增强。
普及型机器人活动小组的实施在高一学段的体现主要是学习态度和学习习惯的改变，更给学生带来思维能力的改变，不仅把学习任务完成好，更能很好的处理周边的人际关系和提高解决事情的能力；伴随着年龄的成长，学会与人相处、与人合作、与人分享；了解个人与集体的成长相辅相成，体会合作乐趣，实现双赢。我们把2017年毕业的机器人创意赛活动小组的12人“活动小组”的高一学业成绩结果呈现出来。
通过“年级排名折线图”可以看出这12位同学的成绩在高一就有所进步，尽管个别同学会出现略有退步的现象，但可以看出活动小组还是给学生的学习带来很大帮助，让学生很快地适应了高中的学习模式，互帮互学、共同进步。
4.3郑州二中基于设计的学习有效实施模式
郑州二中PRCC科技社从2014年至今，主要参加中国FIRST机器人竞赛协会主办的FTC科技挑战赛年度赛事；郑州二中ATI科技社从2015年至今，主要参加中国城市青少年机器人联盟组织的FRC机器人挑战赛年度赛事；郑州二中VEX金属机器人活动小组从2016年至今，主要参加亚洲机器人联盟举办的亚洲机器人竞标赛VEX中国选拨赛年度赛事等。经过几轮年度赛事的历练，科技社成员都具有相当丰富的机器人大赛经验，每个成员都能根据自己的特长找到合适的角色定位。当我们每年接到竞赛项目赛事主题后，首先进行赛事分析，把团队分成四个小组：编程组、联络组、搭建组和后勤组，接着初步设计方案，再搭建机器并开发程序，不断调试和改进方案，最后参加比赛以及总结反思等。我校在组织参加的FTC、FRC、VEX等机器人竞赛时，主要采用了基于设计的学习实施模式，教师活动和学生活动相辅相成，经过近四年的探索实践，形成了具有我校特色的基于设计的学习有效实施模式。具体如下图所示：
4.4科技社团联盟的研究成效
4.4.1 社团联盟与创客教育的融合发展，促进了创客师资队伍的建设
社团联盟整合了各个学校创客社团的学生资源和教师资源，尤其是教师资源可以达到互相影响、互相促进的作用，各社团的创客导师可以互相学习、互相交流，社团的指导教师就从单一型的技能教师，传变成具有复合性的技能和理论相结合的创客导师。通过联盟内的创客导师专题讲座和观摩课，提升了联盟内创客导师的业务能力、技术素养和教学方法等。
4.4.2 社团联盟与各学校的社团深度合作，促进创客教育的快速发展
社团联盟是促进各学校社团发展的引导组织，能避免各学校社团间的无序竞争，能够引导各学校相近的创客社团资源共享，强强联合，融合各自的学生资源、创客导师资源和硬件设备资源等，达到彼此信任、均衡发展、相融共生的目的，促进了各个学校和郑州市区域创客教育的快速发展。
参考文献：
[1]胡炫.基于设计的学习模式研究[J].中国教育技术装备,2017(10):7-9+12.
基金项目：河南省教育科学“十三五”规划电化教育专项课题成果“科技社团活动促进创客教育发展的实践研究（ 课题编号：[2017]-JKGHDHZX-021 ）”。
本省级课题现已结题，结项报告已获优秀等奖。