创客空间创新教育整体解决方案V.docx

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创客空间创新教育整体解决方案V

柴火创客空间

创新教育整体解决方案

（基础教育）

深圳柴火创客文化传播有限公司

一、背景概述1

（一）创客与创客文化1

（二）创客教育的发展1

（三）创客空间的意义2

（四）创客教育对基础教育的影响4

二、顶层设计5

（一）柴火创客教育理念5

（二）方案设计导向6

三、建设内容8

（一）整体规划8

1.搭建创客空间9

2.升级信息化教室10

（二）课程体系11

1.突破性课程模式11

2.进阶式课程结构11

3.新颖的课程资源12

4.丰富的课程内容13

5.分学段课程设计16

（三）软硬件设施21

1.教学套件21

2.编程软件25

（四）师资培训27

（五）优化资源28

1.3D打印29

2.激光切割29

3.VR虚拟现实30

四、增值服务31

（一）常规服务31

（二）技能大赛31

（三）校企合作32

五、成功案例34

（一）深圳市南山文理实验学校34

（二）珠海九洲中学35

（三）深圳市荔园小学36

（四）长沙市图书馆37

六、走进柴火38

（一）认识矽递——柴火的源头38

（二）引领转型——创客教育的实现40

（三）合作企业40

（四）合作院校41

一、背景概述

（一）创客与创客文化

“创客”一词来源于英文单词“Maker”，如今广为创客界引用，它是指一群酷爱科技、热衷实践，努力把各种创意转变为现实的人。

创客坚守创新，持续实践，乐于分享并且追求美好生活。

在科技飞速发展的今天，创客以某方面的专业技能入手，结合时下新兴的科技，融汇艺术与设计等元素，将与众不同的想法变成实物。

随着我国“大众创业·万众创新”的涌现，“创客”愈来愈受到我国领导和行业专家的重视。

创客文化（Makerculture）,实质上是一种亚文化，即在大众文化中衍生出的变种文化。

亚文化通常植根于有独特兴趣且抱有执着信念的人群，而创客正是这样的一群人——他们酷爱科技、热衷亲自实践，并且坚信自己动手获取成果。

创客文化是在早前DIY文化的基础上糅合了技术元素，DIY文化则是朋克理念与反消费主义的结合，朋克理念通常代表了反叛、反权威、个人主义和自由思维等。

由此诞生的创客文化兼有两者的部分特点，它不认同随意消费，乐于在现有的资源下创造性的再利用。

（二）创客教育的发展

随着创客运动席卷全球，创客教育与互联网技术相结合，掀起了一股创新教育新潮。

毫无疑问，创客将改变着我们的社会，尤其是学习方式。

它能减少标准化教学和测试对学生个性化发展带来的损害，用一种新的方法鼓励创造和创新——利用新的数字技术来设计、制作、分享和跨时空的学习。

事实上，在学习与创新技能被视作21世纪学生应具备的三大核心技能之一的今天，创客教育契合了国际教育发展的新趋势，已经颇具革新教与学的潜力。

2012年，美国率先以创客文化为理念，从政策到实践层面改变着教育——美国政府推出了一个新项目，将在未来四年内在1000所美国中小学校引入“创客空间”，配备开源硬件、3D打印机和激光切割机等数字开发和制造工具。

创客教育已经成为美国推动教育改革、培养科技创新人才的重要内容。

目前，很多国家都意识到其陈旧的学校教育已经失去激发学生主动学习的方法，他们开始尝试将创客理念和精神带入到学校教育中。

2014年6月，清华大学通过Intel赞助举办了创客教育论坛；随后，中国青少年创客教育联盟也于2015年5月在温州市实验中学宣告成立，该联盟由14个省（区、市）35所中小学组成。

国内的媒体报道显示，越来越多的创客空间在中小学中建立起来,创客教育在近一两年获得快速发展。

在学习的个性化时代，二者需要结合互补。

学生不但可通过在线学习获得知识，而且还能在学校的创客空间设计制作，发挥创造才能。

从这个意义上看，创客运动将成为学习变革的下一个支点。

（三）创客空间的意义

创客空间，一个具有加工车间、工作室功能的实验室，让创客们能够在创客空间里共享资源、知识，实现想法。

创客空间的形成和发展，让一个中国的草根“创客”们迎来了最好的时代。

Ø凝聚创新力

创客空间所扮演的最为重要的角色，便是一个个吸纳创新思维、创新人才与创新技术的熔炉，让有想法、有创意、求现实的创客们组成团队，不断将新的科技理念注入到生产活动中，为科技产业吸收更多的创新元素，提高科技领域的活力，促进科学产业的多元化发展。

Ø延伸专业性

创意的形成方式多样，在互联网的助推下，对于科技创新的理念散落在行业领域的各方各面，例如DIY爱好者、发烧友等群体，为了让更多的人知道自己的作品，他们讲各自的成果展示在互联网上，但并未受到相应的保护和生产。

创客空间汇集了整个创意社群在技术水平和规模上的优势，根据地域、产业结构、社区属性等因素从多个角度准确定位创客文化与信息产业之间的联系，为创意提供更为专业、科学、优化的平台和空间。

Ø对接商业化

尽管创客运动的主体是创造者本身而非市场，但创客并不排斥商业，不少创客项目中涌现出成功的初创企业。

另外，创客空间有充足的原材料供给、政府的定向支持、开源硬件企业的资金和技术支持、庞大的目标人群基础以及丰富密集的资本等优势，从不同侧面推动着创客空间的发展，使得创客空间有足够的能力承载科技领域中的特色鲜明的项目。

Ø孵化创业路

随着规模逐渐发展壮大，创客空间还承担起面向社社区或所在城市的技能培训职能,还有一些创客空间通过提供场地、工具、设备,联系协调各类资源,来支撑创意团队的项目开发,进行产品孵化。

这些基础设施与平台的发展,为创客群体提供了良好的生存土壤，并在很大程度上为创业就业打通了一道桥梁。

（四）创客教育对基础教育的影响

在漫长的人类历史上，教育发展和进步往往靠名垂史册的教育大家在理论层面的建树来引领趋势。

而今，“技术”自身走出了附属或辅助的角色，第一次走上教育改革的最前台，推动着一场更为深刻的变革。

据权威教育研究指出，学生将以“创客”方式在学习过程中实现跨领域的融合，并不断地在设计中创造。

在“做”中学习的过程，学生们还可以作出具体的设计，综合运用不同学科的理论，然后得出新的结论，再应用于探索创造中。

“创客”会极大地改变孩子的学习方式甚至是圈子。

创客教育带来的技术与教育的相互渗透，使得基础教育逐步呈现出8大结构性特征：

教材多媒化；资源全球化；教学个性化；学习自主化；任务合作化；环境虚拟化；管理自动化；系统开放化。

创客教育正以学生的兴趣为起始点，为学生创设一个多元化、互动化、分享化的学习环境。

为顺应科技时代发展，实现教育信息化的全面改革，教育部出台《教育信息化“十三五”规划》，明确提出要营造信息化教学环境，积极探索信息技术在“众创空间”、跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等新的教育模式中的应用，着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力，养成数字化学习习惯，促进学生的全面发展。

可见，创客教育已作为基础教育改革的一大利器，正渗透到我国的教育领域中去。

二、顶层设计

（一）柴火创客教育理念

随着社会发展的需要，基于生活、兴趣而非唯书本论的自主学习，将越来越重要。

创客教育适应了这种时代需求，教师不是向学生讲解事实性知识、解释概念性知识或展示原理，而是激发学生创造的激情，培养学生的设计思维、原型制作与测试能力。

近年来,创客教育作为重在培养学生创造与创新能力的新型教育方式受到了世界不同国家的重视。

通过创新价值观的传递，造物技能及知识的分享，从而培养创新型社会人才。

Ø培养创造与创新能力

创客教育的关键在于，如何将创客空间的资源整合到现有的教育项目中，创客空间为创客们提供制作、交流、共享知识与资源、项目协作的场所，鼓励学生创建物品、发明工艺、分享创意点子。

创客教育课程将教学目标锁定在学生的创造力和创新力的培养上，大胆尝试，迭代设计，注重美学，打破年龄歧视，跨专业享受实训资源，以技术为基本要素，让学生自己掌控学习，从根本上提升学生自主学习能力，为其创造和创新能力的激发提供空间和契机。

Ø培养就业与创业能力

创客的另一个目标在于，转化创客成果，对接市场。

不论从创客者自身能力结构来说，还是从其所产生的创客成果来说，都无疑是推动其进入社会和市场的有效动力。

创客教育目前已备受政府和教育部门的关注，引入了大量的政府和社会资源，在培养学生创新创业能力的同时，也带动了整个社会的就业能力。

此外，开放的创客教育，使得创客者们能够进行充分的创意交流，从创意交流到产品设计，从产品设计到实体创作、营销策划，实现专业性与职业性的有机融合。

（二）方案设计导向

柴火创客空间创新教育整体解决方案集先进的软硬件设施、创新的创客课程设置、完备的师资培训服务以及前沿的高新行业资源为一体，一者打破传统教育模式，树立全新的创新教学理念，提高学生创新、创业和就业能力；二者作为传统教育课程内容的加强和延伸，为学生提供一个动手锻炼、发散思维、创造生产的空间。

整个创客教育方案围绕4大知识领域开展：

Ø科学（Science）

科学知识，尤其是基础理论知识，包括数学，物理，化学，生物，这部分在课堂上或者超出课堂的知识，是创客知识系统的核心。

Ø技术（Technology）

简单的说就是科学知识在时间中的应用。

这部分结合课堂知识和创客空间中已有的器材来完成。

例如3D打印机的使用技术等。

Ø工程（Engineering）

合理的运用技术来达到目标。

通过实际的工程实践才能完成。

Ø设计（Design）

学生通过制定设计方案、制作原型、方案优化等设计过程，培养合作精神、提高审美情趣，学会多角度思考问题。

三、建设内容

（一）整体规划

柴火创客空间创新教育整体解决方案是围绕当前“双创”的号召和契机，结合当前学校教育改革与创新教育推动的需求，基于皮亚杰的建构主义理论、布鲁姆的教育目标分类理论等多种教育理论，以创客空间为载体，借助当前先进的软硬件环境，由浅入深地为学校提供一个进阶式的创客体验空间，如图所示：

整个创客教育在遵循学生认知能力的基础上，最大化地激发学生的自主学习能力和创新能力，通过创新教育、体验教育、项目学习等为一体的全新教育模式，以理论+实践重组学生的学习思维和能力结构，最终实现创新、创造、创业能力乃至行业技术的质的提升和飞跃。

柴火创客空间针对当前学校现状和需求，定制化提供两大创客教育建设途径。

1.搭建创客空间

从人才角度来讲,学校拥有庞大的、多元化的参与者群体；从活动条件来讲,近年来我国各级各类学校都在大力建设创新活动实践基地并积累了丰富的资源。

因此，在学校搭建创客空间，通过具有与实践结合、项目为导向、挑战式教学等特点的课程和以学生为主体的创客实践活动,能够有效组织具有创意创新构想的学生参与其中。

Ø场地

首先为创客空间的搭建挑选合适的场地。

创客的产品通常从实际出发，师生聚集的地方可以让创客之间有更多的交流，获取创客作品反馈的的渠道更为丰富，让作品展示更为便捷。

场地划分上通常设置为工作区、交流区、设备使用区。

Ø工具与材料

通过精准的定位与实际情况结合来准备相应的工具。

通常创客空间最基本的配置需要大的桌子，能同时应对团队头脑风暴的协作以及举办工作坊时的材料工具堆积。

另外CNC雕刻机，激光雕刻机以及3D打印机也是创客使用率较高的设备。

柴火根据创客需求，提供最为科学精准的工具清单，并在工具的使用方面提供按需服务，采取有偿使用、租用等不同的形式来保证使用的合理性。

Ø运作

创客空间是思维碰撞的地方，自然离不开运作。

柴火为初建的创客空间提供全程专业的运作指导和协助。

包括创客活动设计与开展、创客教育课程规划、创客设备使用指南、创客前沿新闻、创客资源引进等。

2.升级信息化教室

为加强教育资源库建设，推进信息技术与学科教学整合，促进教学方式的根本性转变，目前我国各级各类学校均在大力完善信息化教室，确保其能够全面支撑信息技术教学。

秉承资源利用、效益升级的原则，可在学校已有信息化教室的基础上进行改造，使其同时具备创客空间的使用和生产功能。

柴火提供一站式校园创客空间升级服务，在原有的信息化教室设备及网络基础上，配备相应的设备工具方案。

目前柴火提供200多种电子元件及套件、精选了来自全球创客领域最适合教学的创客产品，供师生开发学习。

这些创客产品包括了Arduino、RaspberryPI、Grove系列，导电墨水，MakeyMakey，电路贴纸，吸管机器人，LittleBits，焊接系列，造物系列，机器人系列等。

并通过pad作为终端载体进行教师授课

（二）课程体系

柴火创客系列由造物系列、科普通识、创客成品课程等多样化主题课程组成，主要以“创意与手作”为主体，整合多元领域知识，利用趣味情境导入为辅，基于“由学习中获得快乐，在快乐中成长学习”的动手操作模式为课程导向，结合多种不同的学习方法，共同构成了柴火创客课程体系。

1.突破性课程模式

与传统的学校课程模式相比，创客课程将重心转移到学生的动手能力和创新思维上来，以创客空间为依托，以培养青少年创客为目的，以提升学生综合实践能力为目标，以开展工程教育为本质，全面打破传统教育在课程设置和教学目标达成中的瓶颈。

知识传授课程

创客课程

目标

知识习得

技能获得、创新能力提升

过程

知识传递

项目实践、经验获得

教师

知识讲解

实践指导

学生

“学”

“做”+“体验”

学习内容

“What”+“Why”为主

“How”为主，“What”+“Why”潜藏于围绕“How”设立的学习项目之中

评价

评价重结果，重视考察“显性知识”

评价中过程与结果并重，重视考察“隐性知识“

2.进阶式课程结构

柴火创客教育课程根据各年龄段学生学习特点和需求，量身打造丰富的个性化教学内容，完成学生从体验—学习—动手—深入—开发的能力培养，具体如图所示：

3.新颖的课程资源

柴火创客空间创新课程配套完整的教学资源，除了根据不同年龄段设置课程内容之外，每一阶段课程都能够搭配PAD使用，并内置柴火专利软件——Matchup和丰富的教学套件，通过理论和实践的结合，以直观、仿真的方式帮助学生实现知识的内化，切实提高其动手能力和创新能力。

柴火创客教育的课程分为社团项目课和进阶创客体系。

课程资源丰富，形式多样。

包含５套教师指导书、240个课件、100个项目案例、120个微课，并且在持续的更新可迭代，可满足小、初、高各级学生的需求。

4.新颖的项目式教学

柴火创客教育课程内容丰富，过程灵活有趣，能够根据学生特点定制化设计课程，同时也提供与当前行业发展趋势相一致的技能训练，主要课程大纲介绍如下（具体课程内容不限于以下）：

分类系列

课程主题

内容介绍

涉及硬件产品

造物盒子系列

勇闯造物岛

此系列课程借助情境引导，引发孩子创意发想与手作，课程内容由简单到复杂共有七个项目任务，每一项目有五部分组成，分别为启发创意，知识学习，动手实践，分享演示，延伸应用。

造物盒子-（基础版）：

12款Grove电子模块及逻辑主控。

含正转减速电机；反转减速电机；直流电机；蜂鸣器模块；LED灯驱动板；全彩LED灯珠；按键模块；倾斜开关模块；亮度传感器模块；磁力开关模块；红外接近开关等

造物超能战队

加入图形化编程技能学习，课程内容提高为“创意与设计”，强调基础实作技能、创意与设计的能力、及对于科技与社会议题的理解与思考。

由简单到复杂共有七堂项目任务，每一项目有五小节，分别为启发创意，知识学习，动手实践，分享演示，延伸应用。

造物盒子-（进阶版）：

MatchUp图形化编程平台，Grove-Jiont主控，12款Grove电子模块，扬声器，LED灯，四位数码管，迷你减速电机驱动和减速电机，超声波传感器，温湿度传感器，亮度传感器，红外接近开关，直线滑动电阻模块，磁力开关模块，倾斜开关模块等

科普通识系列

开源文化与开源硬件

创客文化通识类课程，了解开源文化产品和开源硬件，体验开源文化产品。

树莓派，RaspberrypiStarterkit

成品课程系列

造物吧主题体验课程

工作坊动手体验课程

包含改版的15个造物吧主题包

QuickBot敏捷建造课程

体验和认识课程。

学习结构搭建和编程知识，快速搭建原型和互动设计

Quibot套件

Elekit电子焊接课程

电子焊接和电子知识学习课程，根据不同套件设计的体验课程和动手实践课程

Elekit系列套件

贴纸电路课程

电子知识学习和交互设计入门课程

Circuitsticker系列套件

DIY焊接手表课程

电子焊接，组装设计的入门课程

Bigtmiewatchkit

makeymakey互动设计课程

交互设计实践课程

makeymakey

太阳能机器人课程

电子组装实践课程

Smartsolorrobot

Arduino小车课程

编程，传感器应用学习，设计和动手实践课程

Shieldbot，Grove传感器套件，Arduino主控，MatchUp平台

四翼飞行器课程

四旋翼类飞行器的学习和动手实践课程

Flexbot

机械臂课程

机械臂体验和学习类课程

Dobotarm

R-pi机器人课程

Rapio机器人体验和学习课程

Rapio

电子交互设计课程

arduino学习系列课程，包含4个学习模块

arduino，Grove套件，CTC套件

ARDX课程

arduino学习课程，包含13个项目，逐步学习电子元件，编程和组装技能

ARDX套件

Grove设计和实践课程

arduino学习和设计课程

arduino，Grove套件

树莓派卡片电脑实践和创新课程

树莓派平台的学习，设计和实践系列课程

树莓派，Grove套件

每项课程内容均对学生群准确定位，融入丰富有趣的教学内容，辅以形象的软硬件设施，为学生提供一个仿真的实训环境。

以课程——造物盒子·勇闯造物岛和编程版·造物超能战队为例，进行说明：

课程名称

造物盒子-勇闯造物岛

编程版-造物超能战队

课程定位

无编程入门教学体系课程

MatchUP图形化入门教学体系课程

课程对象

6~12岁

8~18岁

课程简介

此系列课程基本理念是借由情景故事，引发孩子创意想法与动手，课程内容由简到复杂共有七个不同难度等级的任务构成。

所有课程以“创意与动手”为主体，整合多元领域知识，利用趣味情景辅助“由学习中获得快乐，在快乐中成长学习”为操作模式。

此课程强调对日常生活科技产品的认识、理解与应用想法。

借助情境引导，引发孩子创意想法与手作，课程内容由简单到复杂共有七个项目任务，每一项目有五部分组成，分别为启发创意，知识学习，动手实践，分享演示，延伸应用。

课程目标

1．能运用电子模块与电子理论完成基础物件制作。

2．能对科技与手作产出兴趣，进而主动探索。

3．能将心得想法，分享表达出来。

4．能思考及发现，进而找出解决问题的可能性。

1．能运用电子模块与基础编程完成对象制作。

2．能对科技与手作产出兴趣，进而主动探索。

3．能将心得想法，分享表达出来。

4．能思考及发现，进而找出解决问题的方法和可能性。

课程时间

10~20课时

12-24个课时

课程信息

1．抢救方块小模兽

2．害羞的大鼻鹿

3．贪吃鬼鳄鱼

4．嗡嗡蜜蜂侠

5．飞行接力赛

6．足球兔兔

7．化腐朽为神奇，勇敢造物吧

1．危鸡救星：

温度宝盒

2．声波传奇：

听音辨位器

3．汽车总动员：

神奇无人车

4．宠物小伙伴：

捣蛋机器人

5．农场大作战：

扇翅膀稻草人

6．面包超人：

沙漏小助手

7．欢乐造物节：

哥德堡机器嘉年华

5.分学段课程设计

柴火创客教育以当前基础教育阶段教学模式转型为契机，将创客教育理念全面融合到课程中，并根据每个学段的中小学生的年龄特征、兴趣方向、学习习惯、接受能力等作定制化的课程设计。

以学段为切入点设计5套课程，贯穿于中小学全学段，实现学生对创客教育课程的全面掌握，达到“创客”式能力的进阶式提升。

具体如下：

Ø趣味智造

授课对象

小学一年级或二年级

学制

一年

课时建议

30

课程说明

本课程授课对象为一年级或二年级小学生，课时为一学年（30课时）。

从知识探究性质的综合活动课程到独立项目式的体验工作坊，在知识学习的同时，配合动手实践，由浅入深的引导学生学习科技知识，感受创客造物的乐趣，发展学生手脑结合的综合能力及创新意识。

课程内容包含20多种生活中常用的电子模块，能实现多种自控输入输出系统，课程设计与现实生活情境紧密联系，让学习和生活搭接的更紧密。

课程主题

课程内容

课程目标

形式

课时

创客来了

1.走进创客世界

2.感受造物魅力

3.创客家族成员

1.了解创客的起源、历史、代表人物，创客精神等；2.认识多种创客工具，感受创客世界的魅力；3.直观感受与体验动手造物的乐趣，发挥小学生的创造才能，培养学生的造物兴趣，引导学生进入电子创客世界。

知识讲授

3

多样的造物成员

1.智造大脑

2.重塑五官与四肢

3.获取能量

4.会变脸的颜色

5.敏捷的皮肤

6.爱哭的小孩

7.智能探测员

8.缩小的电闸

9.保存声音的魔术

1.了解多种电子模块，完成简单电路的连接；2.将设计融入生活情境中，解决实际问题。

3.以培养学生的创新思维为核心目标，重视学生在动手实践过程中的问题意识培养和创新解决问题的体验。

综合活动

15

精彩的造物社团

1.书包变聪明了

2.人人都是火炬手

3.听话的电灯

4.自动避险的小车

5.不一样的闹钟

6.勇敢智造吧

1.体验完整造物项目的全过程，从诞生想法、制定计划、收集资源、设计制作、展示评价、分享经验等；2.鼓励学生分享和表达自我的想法，提高自信心和动手能力。

工作坊

12

Ø创意智造

授课对象

小学2~4年级

学制

一年

课时建议

30

课程说明

本课程设计对象为二年级至四年级的小学生，课时为一学年（30课时）。

课程设计结合了STEAM教育理念，采用项目式教学法，通过模拟家庭生活环境及自然现象，让学生充分联想，动手创造，切实的感受创客给生活带来的改变。

课程内容包含了30余种电子模块，采用生动有趣的故事情境，引导学生学习丰富的创客知识与技能，并加入了创意美学的知识，让学生在动手的同时，又培养了动脑、美学、创新、创作等能力。

课程主题

课程内容

课程目标

形式

课时

创客来了

认识创客运动，体验创客文化

1.了解多种电子模块的特点、结构，掌握它们的使用方法，并能利用它们制作出实际的创客作品；2.体验造物的乐趣，培养动手实践的兴趣，激发出创造创新的想法，提高自身综合能力；3.积极与他人合作，培养团队协作意识，大胆分享，交流学习成果，从身边获得创新灵感，对现代智能化时代有更多的关注

知识讲授

1

多样的造物成员

1.让运动无处隐藏

2.正直不倾斜

3.泄气的动力

4.磁场探测兵

5.圣诞树的朋友

6.“地震”早知道

7.探寻水资源

8.造物家族大party

综合活动

8

终极造物任务

终极大任务：

1.学校教室大改造

2.家居环境建设

3.社会造福

1.从完整的造物任务中寻找造物灵感，激发创新思维；2.锻炼团队合作能力，提高协作动手技能，感受作品制作过程中的乐趣。

工作坊

7

让造物更美丽

1.让硬件制作更美丽

2.精彩的结构设计

3.美轮美奂的自制衣橱

4.装扮制造盒

1.电子模块与艺术美学的结合，让造物作品更具美感；2.通过完整的造物盒子项目，学会相关的造物结构搭建技能和外观设计方法，提高综合实践技能；

综合活动

9

尽情绽放自己

1.造出个性作品

2.秀出自己的美

3.造物拍卖会

4.爱