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“互联网+”视域下的创客教育2.0与智慧学习活动研究-凯发官方首页-k8凯发集团

文章来源:中教新媒   类型:行业新闻   日期:2015-12-10  分享:
学习活动是学习者真实参与的主体实践,正朝着创新创造活动聚焦,以顺应创客教育发展的“互联网+”趋势,并致力于提高学习者即创客的创造力。为此,在“互联网+”理念下提出创客教育2.0的概念,定义了“创客教育2.0=‘互联网+’创客教育1.0”,剖析创客教育2.0的内在机理即培养具有技术智慧和创造智慧的学习者,分析了创客教育2.0的“互联网+”技术支撑空间及其多维化的智慧学习活动空间和学习者创造力模态,探讨技术、使能、方式、过程、给养和成果等创客教育2.0智慧学习活动的要素。最后,基于创客教育2.0的智慧学习活动空间和要素,以智慧课堂活动、智慧实训活动和智慧创造活动为例展开具体设计。
“互联网+”是现代科学技术、经济社会、文化教育等各领域创新发展和变革的重要方法论,是推动各行各业与其高度融合的新引擎,是催生新模式、新业态、新产品、新服务甚至新生态的先进信息技术平台。站在“互联网+”的风口上,需要乘势而上,充分发挥“互联网+”在创客教育中的重要驱动力量,将“互联网+”的方法论和智慧深度融合到创客教育中,探索创客教育的新思维,寻找创客教育的新路向,打造升级版的创客教育,即创客教育2.0。开展创客教育2.0活动,既是现代教育对以知识更新加速化、创新分布化为特征的知识社会和“互联网+”的理性回应,也是学习者对情境性、创造性和智慧性学习活动的现实期待。
为了优质高效地开展创客教育2.0,需要充分设计“互联网+”视域的创客教育活动空间,分析活动的构成要素以及活动的具体实施,拓展创客教育的宽度和厚度,激发创客教育的新活力,提高学习者即创客的创造力,扩增创客教育的社会价值。

一、“互联网+”视域下的创客教育2.0

“做”是人类活动的客观实在,也是人类教育的基本形态。在目前的教育活动中,“做”带有明显的工业社会烙印,主要表现为“照着做,仿着做”,培养的是学习者的工业化思维,即标准化、程序化、刻板化的思维。而随着“创客、创业、创新、创造”等“四创社会”的到来,创新创造俨然彰显社会发展的核心指向和重要标杆,教育则需要成为其催化剂和孵化器,以“创中做”为基石的创客运动已然映射到教育领域,产生了创客教育。

初期的创客教育是一种小众性、发烧友性、简单性、低技术性的教育,可称之为创客教育1.0,比如,创客运动兴起的典型标志arduino采用2层板结构和16mhz频率的低技术来实现,显然,这种类型的创客教育不能培养学习者的技术智慧和创造智慧(以下简称“双重智慧”)。而随着“互联网+”方法论的广泛应用和“互联网+”行动计划的实施,以及“技术的演进、材料的革新、芯片成本的急剧下降,再加上diy的复兴和多样化,类似现实捕捉、3d打印等技术又将物理世界和数字世界更紧密地联系到一起”[1],使得创客教育需要迈向大众化、创新创造化路径,积极渗透到教育的各个层面,实现“人人性、开源性、共创性”的创客教育场景,促进学习者“双重智慧”的发展,因而诞生了创客教育2.0。

创客教育2.0是指以“互联网+”为方法论,以“互联网+先进信息技术”为平台,以“人人性、开源性、共创性、线上线下融合性”为场景,培养具有“双重智慧”学习者的教育,可用公式表示为“创客教育2.0=互联网+创客教育1.0”。

“互联网+”的本质是“网络智慧+现实智慧”,也就是说,需要将网络智慧与现实智慧深度融合来创造新事物。因此,创客教育2.0需要学习者擅用新思维、新方法指导新实践,促使其成为具有“双重智慧”的人。作为一个具有“双重智慧”的人,应具备超前的思考力、判断力、想象力、连通力和创造力,知道如何使用新思维、新方法、新设备和新技术处理复杂问题。具体来说,能把预感、试验、超常规理解、情境觉知等与大概念、复杂的方法、功能强大先进的数字化工具整合,在各种空间中有效地、创造性地解决问题,找到以前不能解决的问题的方案,并产生新颖独特的实果。

创客教育2.0是以培养具有“双重智慧”的人为目标的、持续的、复杂的、嵌入的、共同创造的体验过程。它通过实做、识知、探究、创造和共享,促进学习者在多元化、灵活化的活动中进行创造性学习,如图1所示。实做是指在活动中与对象交互,在做中体验的过程;识知是“实做”与“逻辑性思考”的迭代过程,能够连通已沉淀的经验和现在所感知到的知识,促进知识在学习者的内部学习网络中流动,并且保持知识的时代性;探究是在理解情境的基础上,进行知识定位,并对不确定性领域进行持续探索;创造强调师生协同设计、共同创造,培养学习者情境识别、模式推理和反思升华的能力;共享则指在组织中分享经验、交流观点、创造群体智慧。

创客教育2.0强调创新创造是学习者个体在真实性、整体性和复杂性环境的参与中产生的,“是身体、活动和环境的动态统一体”[2]。基于这种认识,分析创客教育2.0中学习者的具身认知和活动体验,不仅有利于教师从学习者本身的认知特点、行为方式和个性需求等方面思考如何发挥他们的主体性,而且,能促使教师考虑如何构建创客教育2.0空间、选择活动主题、设计活动方式、开发活动工具与资源来适应学习者自身的个性特征[3]。因此,创客教育2.0应增强学习者与活动、环境的动态交互,凸显整体的融合性和互通性,提高学习活动的实效性。

二、创客教育2.0智慧学习活动的空间分

创客教育2.0活动的“互联网+”技术空间包括增强现实、物计算、超组织社会、智能计算、泛在网络和知识连通等,它们运用到教育中可设计出多样化的创客教育2.0活动空间,如智慧课堂、增强情境、实境情境、实训空间、精控实验室、未来空间站、虚拟社区、知识连通空间、创造性空间等,如图2所示。创客教育2.0活动空间能使学习者获得支持虚拟协作与实体活动的人本化服务与个性化体验,培养学习者的新颖思维、社会智能、计算思维、感知素养、虚拟协作和跨文化思维。

(一)增强现实类创害教青2.0的活动空间
增强现实是指在现实场景中设置数字化信息的虚实融合。它应用实时感知器、跟踪定位与注册、三维模型、信息叠加等技术[4],为学习者提供一种超现实的体验,使学习者融入到自然交互、沉浸交互的空间中。一方面,增强现实的空间通过技术的应用,对书籍、动态环境等叠加虚拟信息,有利于学习者对抽象概念与模型的理解,提高参与活动的学习者的知识理解力与连通力。例如,学习者在历史课上学习汉白玉杯,通过使用增强现实软件对书籍进行扫描,进而构建出虚拟情境,出现汉白玉杯的3d模型、类别、可视化的发展脉络和工艺制作过程等信息,以增强学习者深度学习。目前,增强现实的教育应用有索尼公司的wonderbook等增强现实电子书,以及应用于生物自然课程中的移动增强现实软件greenhat等[5]。另一方面,在空间中融入增强现实,为学习者学习技术技能提供工具与服务,为学习者参与智慧实训活动提供空间支撑。例如,在微软全息眼镜hololens[6]所构建的空间中,学习者可参照叠加在真实物体之上的物体性能和专家操作示范等信息,理解设备运行原理,进而正确地操作实训设备。

(二)物计算类创客教育2.0的活动空间
物计算类创客教育2.0活动空间包括学习空间站、精控实验室和智慧校园,为创客教育2.0活动提供信息的科学感知和数据的精准计算。物计算空间作为物与物、物与机器相互连接所构成的环境,它通过传感器、rfid等设备感知物体信息,对空间内的操作仪器、温度、光、人员密集度等环境进行感知,采集到的数据通过网络传送到终端设备,为学习者提供可视化的数据分析,达到精确地控制实验室,防止意外事件的发生。例如,在化工领域,对学习者操控的化学仪器、操作步骤等要求极为严格,因此,在物计算空间的创客教育活动中,可通过物计算对设备运转状况、实验液体参数、环境化学成分等要素进行精确控制,优化实验设计,获得新的实验发现。

(三)超组织社会类创客教育2.0的活动空间
在超组织社会空间中,学习者突破现有的体制性阻隔,开展敏捷性学习协作、关联性学习体验、协同性知识创新和开放性文化再造,培养跨文化思维与虚拟协作,提升学习能力和创造能力。超组织社会空间强调互动媒介的利用性、多态资源的共享性和创新过程的合作性,学习者利用社会书签、联合推荐、即时交流、云端存储与分享、移动智能软件、可视化协作软件pearltrees等社会化媒介提供的超组织服务,在项目规划、实施、评估和决策过程中分享先进的思维与理念、创新的技术、时代性知识与技能等显性和隐性资源。超组织社会空间的形成,“需要把不同的底层组织整合成新兴组织,而是否成功的整合则取决于成员间拥有信息传递的合适技术”[7]。在这里,合适的技术早期主要以语言为代表,但在当今社会则对其赋予了新的含义,指语言、肢体动作、社会化媒介和新科技的融合,这样才有利于形成一个益于学习者发展的超组织社会空间。

(四)智能计算类创客教育2.0的活动空间
智能计算空间是由包括多媒体呈现服务在内的异构分布式传感器执行系统、自动化控制元件、智能物理对象、无线传感器网络节点、移动的个体或共享设备,以及其他的智能系统或实体所构成的环境[8],为学习者的新颖思维与创新观点在创客教育2.0活动中的实现提供了便捷途径。作为智能系统、智能物体和3d打印等新技术催生的产物,智能计算空间通过感知人体声音、姿态、动作和所处情境等语言和非语言符号,进而利用智能设备对此符号进行分析,自动完成富含意义的交互动作,可用于创造性空间和智慧课堂的构建。智能计算空间为学习者提供建模软件、加工工具等各种设施,学习者通过使用rhino 3d print 2015和blender等软件,把创意的物体对象通过计算,构建出物体对象的三维模型,并运用3d打印技术打印构造的物体。waspmote、plug & sense、cooking hacks等系统能构建出智能的环境,监视移动智能终端、监控某些化学成分和其他要素、感知物体信息、创建感知网络、连接各个传感器到云端等[9],从而实时查看监控到的信息,并对其进行控制。

(五)泛在网络类创客教育2.0的活动空间
泛在网络空间是指学习者在多源k8凯发集团的技术支持下,在任何时间、任何地点进行任何知识学习的场域,是现实世界和网络世界融合的、隐性知识和显性知识互化的学习活动环境[10]。嵌入感知定位技术与移动智能技术的泛在空间具有境脉感知性[11],它通过追踪记录学习者活动路径和建立学习者模型,分析出学习者的学习需求及其潜在的创造力,进而根据周边实时动态为学习者提供适切的活动材料和个性化的推荐服务。与此同时,泛在网络空间作为一种便捷化、非正式的学习环境,具有学习时间的碎片化和学习内容的微型化等特点,容易导致学习缺乏系统性和整体性。因此,在泛在网络空间中,创客教育2.0需要依据“零存整取”的思想[12],采用深度融合、创新再造的方式重建学习者知识体系,体现“随时性学习、螺旋式发展”的学习理念,活化学习者的学习体验和智慧化学习者的活动过程。

(六)知识连通类创客教育2.0的活动空间
大数据时代催动知识的快速发展与更新,促使各种知识构成一个连通的空间。在这个知识连通的空间中,学习者参与创客教育2.0活动,能与其他学习个体、专家等信息源进行连通,相互探讨问题、交流观点,碰撞思维火花。知识连通空间强调个性化连通的学习网络。学习网络包括个性化连通的外部网络与内部网络。其中,外部知识网络是学习者按需连通外部具有关联性的节点而形成的网络,这些节点可能是个体、团队、网站、著作、数据库或其他信息源;内部网络是存在于学习者大脑中的网络,它由学习者根据自己的信念、经验和连通的外部网络而构建[13]。外部与内部网络所构成的学习网络,有助于学习者连通新知识并保持知识的时代性,有助于知识在学习网络中流动、技能的迁移与创造,有助于培养学习者的全球文化思维和连通能力。

三、创客教育2.0智慧学习活动的要素

创客教育2.0活动是一个由多要素构成的融合体,通过对整体进行深入剖析,明晰活动的构成要素一一技术、使能(enabling)、方式、过程、给养和成果,进而清楚活动各要素之间的联系,为创客教育2.0活动的设计提供清晰的逻辑思路,如图3所示。

(一)技术
技术是学习活动寻求创新的必然选择,是创客教育2.0活动的关键要素。它不仅是学习活动中授递知识的工具,而且是感知学习需求、追踪活动路径、统计过程数据、呈现分析报告的中介,具体包括嵌人技术、移动技术和无形技术。

(二)便能
紧密娟合前沿技术到创客教育2.0活动中,搭建技术使能的空间,学习者参与技术使能的学习,并进行技术使能的评估,以此发挥使能(enabling)的作用一一使学习者的创意想法的实现由不能变成可能,由小能变成大能[14]。作为以技术融合为支持的具体环境,智慧课堂、实境情境、未来空间站等都属于技术使能的空间,为学习者在活动中捕获新颖思维提供给养。技术使能的学习是学习者在此空间中通过参与学习活动而获得的思维、经验、策略和行为的总和。技术使能的评估是对学习者参与的活动过程进行全方位的监控及评估,其结果是智慧学习活动中学习分析和教学的科学决策必不可少的依据。例如,可通过数字徽章(digital badges)评估机制来追踪、捕获和可视化学习活动,在正式或非正式学习中全面考察学习者的学习能力,以做到科学评估[15]。

(三)方式
活动方式作为创客教育2.0的核心要素,直接关系到整个教育活动的方案设计,更影响着学习者创造能力的生成。在技术使能的空间中,创客教育2.0的活动方式包括自主式、路演式、共创式和探究式。自主式是学习者以“终身学习和创造性学习”为目标,以技术使能的空间为外部条件,实现学习的自我发展,提高创新思维与反思能力;路演式是指学习者通过qq、微信、视频、音频、白板等线上群享工具或线下公共活动区间进行项目宣讲、产品演示、想法理念推介等于段展开学习。共创式从“学习即社会建构”出发,以学习者为中心来强调互动性和实践性,以团队组织为单位解决源于真实世界的问题,他们共同参与学习,共同创造解决问题新思路,能够成功地促进学习者参与活动,同时提高学习成就感[16];探究式是学习者在连通技术捕获的学习经验与当前感知的信息时,对不确定领域进行持续探索的活动方式。创客教育2.0活动并不是单一方式的运用,而是“多元化、信息化和个性化”[17]方式的整合,如复杂性“实境任务设计项目”[18],有利于个体进行深度学习和创造性学习,并促进学习者的全面发展。

(四)过程
创客教育2.0活动是一个动态的、个性化的学习过程,体现出技术的支持性、方式的多元性、思维的高阶性和过程的灵活性等特征。动态学习是指活动过程不是预设的,而是根据学习者需求、技术使能的评估结果,动态改变活动策略与学习行为,直到目标达成的过程;通过技术的个性化是在智能k8凯发集团的技术支持下,学习系统依据学生模型中的学习者的学习状态、学习层次的分布等信息,为每个学习者推送个性化资源,如智能信息、工程项目、问题、案例、虚拟仿真动画等,以达到个性化学习的目标;技术捕获的学习经验则是指学习者参与任务模拟训练、竞争益智、问题传递、问题抢答、拍摄反馈、合作探究等学习活动,通过运用移动智能终端、3d打印机和增强现实工具等技术设备,获得技术捕获的知识、方法、策略和技能的综合体。

(五)给养
给养(affordance)是指使组织变革和适应成为可能[19],它分为物理给养、感官给养、认知给养、操纵给养和情境给养[20],为学习者在智慧与创造的学习活动中进行灵活化、情境化学习提供必要支持。物理给养指在使用工具时以支持学习者的身体动作;感官给养指通过文字、语音、视频等交互方式支持学习者眼、耳、嘴、触等感官;认知给养是指设计工具以帮助学习者对物体进行认知,以及理解事物组织方式;通过设计工具内部执行结构以支持学习者对工具的操控,即为操纵给养;情境给养则指依据体验学习理念设计出更加入本化工具,使用这些工具为学习者提供知识学习的情境,便于学习者形成知识学习网络。在创客教育2.0活动中,可利用可视化、知识共享、智能导学、反馈和反思等多样化工具为学习者提供给养。

(六)成果
成果是创客教育2.0目标达成的状态,是技术、使能、方式、过程和给养五要素适切配合与深度融合的结果。学习者在技术搭建的空间中主动参与活动,灵活地转变思维方式、拓展学习机会、支持个人学习计划、访问全球连通的学习资源、改变行为模式、获得技术捕获的经验,成为了技术赋权的学习主体。同时,无意识的技术应用,能够促进信息的流动与知识的转移,促使学习者进行全新的学习体验,提高学习者的学习能力,对学习成果方面具有显著影响。显然,在这技术融合的世界中,学习者被赋予了创造性发挥新思维、新想法的权利,能够在创客教育2.0活动中逐渐成为具有智慧的人,知道如何用新思维、新方法和新技术解决新问题。

四、创客教育2.0智慧学习活动的实施

(一)创客教育2.0的智慧课堂活动
智慧课堂是在学科课程之上,通过学科拓展学习活动,对学生潜能进行开发,要求各科课堂学习活动重点抓住学生的创造力,以挖掘学科的深度与广度。

1.空间设计
创客教育2.0智慧课堂活动的空间设计如图4所示。该空间就设施层面而言,应用了智能墙、智能地板、智能课桌、移动智能终端等智能感应设备;就功能层面而言,可自动感应物体位置及其属性,感知学习者活动需求;可通过学习分析,呈现可视化分析结果;教师与学习者能通过于势、声音、姿态和声音,控制设备智能搜索信息。集多功能于一体的这种智慧空间,为学习共同体的多元性、差异性和开放性提供支持,为学习者在智慧课堂学习活动中连通信息资源、优化项目方案等方面提供认知给养,形成“个性协同化、智能跟踪化、工具丰富化、活动智慧化”[21]的智慧课堂。

2.活动实施
创客教育2.0智慧课堂活动采用基于项目的深度学习活动方式,旨在培养学习者灵活运用知识解决生活中复杂性问题的能力,能够帮助学习者获得更加积极的学习体验。在活动中,教师可通过平板电脑查看每一位学生的项目完成进度,并对完成进度慢的学习者给予个别指导;学习者也可通过移动终端实时查看自己的任务学分(assignment credit),自定活动步调。同时,在课堂上学习者可连通境域外工程师,连通做相同项目的其他活动组织,连通与项目相关的信息资源,体现了一个无缝互连的智慧课堂。比较典型的实例是“桥梁的设计”(design bridge)[22],其活动流程如表1所示。


(二)创客教育2.0的智慧实训活动
1.空间设计
在创客教育2.0的实训活动中,以智能实训空间为物理载体,以知识情境性与技能发展性为活动设计原则,能够满足学习者对技术技能学习的需求,促使他们灵活性使用技能和创造性应用技能。其中,在智慧实训空间中,通过无形技术、体感交互技术、超微计算机嵌入、移动增强现实等技术,利用全息眼镜创造全息环境,在真实环境中叠加数字化信息,能够对学习者动作进行自动识别,能够智能控制环境所构建的立体模型,为学习者带来全新的交互体验,如图5所示。

2.活动实施
创客教育2.0智慧实训活动的实施以“汽车维修”为例,活动流程如表2所示。作为虚拟情境式活动方式的应用案例,该活动让学习者沉浸在基于真实汽车维修的虚拟情境中,然而虚拟情境并不代表环境反映出的内容是虚拟构造的,它是在对学习者需求感知之后,通过传感器投射出学习者现实生活中真实体验过的情境。同时,在汽车维护修理的环节中可设置活动关卡,融入“闯关”元素,体现了活动的趣味性与游戏性,促使学习者在这生活化的学习情境中愉快地掌握技能,创造地解决问题。

(三)创客教育2.0智慧创造活动
1.空间设计
作为“具身实践与创新理念的结合体”[23],创造性空间搭建起了创意实物化的便捷桥梁,而移动创客空间更是集便捷、开放和共享于一体,也称为车轮上的创造性空间,不但能通过太阳能板将光能转化为电能而使车辆持续运转,达到任何目的地,拓展了创客活动的物理空间与影响范围,而且车内部有电子和计算机实验室(arduino、beagle board、树莓派、pc-duino、edison、little bits[24]等开源硬件与其他数字化工具)、焊接台、激光切割机、3d打印机、钻孔机等设备,为学习者构建了一个设备齐全、协作分享和发挥创意的智慧创造环境,如图6所示[25]。

2.活动实施
智慧创造活动旨在培养学习者新颖思维与创新能力,解决扎根于现实生活问题的工程项目。多种智能设备、工具和资源融合应用于复杂结构的工程项目,能够帮助学习者提高解决非良构问题的能力。在智慧创造活动中,具有共同兴趣爱好的学习者通过参与决策、创造和共享,完成非预设活动目标,采用适切性方式完成项目,同时,无意识地连通学习网络,保持知识的时代性。

下面以“2轮自平衡小车制作”[26]这个工程项目为例,对创客教育2.0智慧创造活动进行详细介绍:(1)学习者依据课题分析结果做出智慧决策。确定项目之后,学习共同体分析项目完成的难度、所需知识技能、关键环节等信息,从而探究性学习所缺失的知识,之后,对活动的整体安排做出决策。(2)分工完成采集数据、pid自动控制,并利用rhino 3d print 2015和top mod 3d等软件建立小车的各零件的3d模型,使用3d打印机打印零件,并利用arduino、热风枪、螺旋仪、电焊台等工具进行加工,完成过后,进行成品组装、测试及其再修改。(3)通过反思来改进、完善自平衡小车,并与其他学习者交流和分享。

制作2轮自平衡小车活动的活动流程如图7所示,活动的非预设目标、异构难关、情境内容、体验方式和科学评估如表3所示。

五、结束语
“互联网+”视域下的创客教育2.0智慧学习活动,消融了知识授递与知识创新的界限,呈现出分布式创新的景象,打造了集体智慧发挥的场域,带来了开放的创新活动参与方式。作为现代理念、智能环境和活动要素的祸合体,创客教育2.0活动为学习者提供了新颖思维与创新想法实物化的服务,能够增强师生、生生和外部信息源的深入互动,提高内部知识网络的连通力,提升解决非良构问题的能力,促使学习者成为具有“双重智慧”的人。


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