變革學(xué)習(xí)方式 ?培養(yǎng)未來人才
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——海中“弘謇”創(chuàng)客名師工作室
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創(chuàng)客教育是促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)落地的關(guān)鍵手段，也是培養(yǎng)學(xué)生高階思維與創(chuàng)新能力的重要路徑。海中“弘謇”創(chuàng)客名師工作室以開放、融合式學(xué)習(xí)空間為土壤，以系統(tǒng)、多樣化創(chuàng)客課程為載體，以專業(yè)、多元化的師資隊伍為支撐，圍繞課程設(shè)計與教學(xué)實(shí)施、人才培養(yǎng)與專業(yè)引導(dǎo)進(jìn)行了多年的探索與實(shí)踐，以下是他們部分成果摘要。
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孕育未來的造物者
——江蘇省海門中學(xué)弘謇創(chuàng)客教育探索與實(shí)踐
江蘇省海門中學(xué)“弘謇”創(chuàng)客中心的建設(shè)目標(biāo)是，弘揚(yáng)張謇創(chuàng)新精神，孕育未來的造物者。
一、“弘謇”創(chuàng)客空間構(gòu)建：讓自由想象飛揚(yáng)起來
“弘謇”創(chuàng)客空間是一個為實(shí)現(xiàn)各種創(chuàng)意想法而開展知識學(xué)習(xí)、原型設(shè)計、頭腦風(fēng)暴、加工制作的服務(wù)平臺，包括人工智能中心、機(jī)械制造中心、生物醫(yī)藥中心等三大活動場館。?
二、“弘謇”創(chuàng)客課程開發(fā)：讓豐富創(chuàng)意生根發(fā)芽
我們建立了以內(nèi)生為主導(dǎo)、外源為輔助的多方合作課程開發(fā)共同體，進(jìn)行課程協(xié)同開發(fā)，逐漸形成契合學(xué)生需求的創(chuàng)客課程框架體系。
1.創(chuàng)客課程目標(biāo)。總體目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)客素養(yǎng)，包括創(chuàng)新意識、跨界知識、創(chuàng)客能力和創(chuàng)客品格等四個方面；具體要求：所有學(xué)生要達(dá)到6個1——參加一個創(chuàng)客小組，學(xué)會一種工具語言，制作一件物化產(chǎn)品，完成一本日志手冊，撰寫一篇研究報告，參加一次成果匯報。
2.創(chuàng)客課程體系。我校創(chuàng)客課程體系由初階模塊、中階模塊、高階模塊三類模塊組成。其中，初階模塊主要由各門國家課程組成，通過常規(guī)學(xué)科教學(xué)、研究性學(xué)習(xí)等植入創(chuàng)客理念和元素，注重學(xué)生問題意識、創(chuàng)新精神與造物意識的培養(yǎng)，重點(diǎn)解決“學(xué)”的問題。中階模塊包括機(jī)器人設(shè)計與制作、組織培養(yǎng)等23門校本課程，通過“做中學(xué)”、“創(chuàng)中學(xué)”，讓學(xué)生學(xué)會制作，重點(diǎn)解決“做”的問題。高階模塊，包括主題類、跨界類、融入類、綜合類等四類課程，通過在真實(shí)情境中以項(xiàng)目小組化、社團(tuán)化的形式參與創(chuàng)客技能競賽或孵化創(chuàng)新作品，重點(diǎn)解決“創(chuàng)”的問題。
三、“弘謇”創(chuàng)客課程實(shí)施：讓造物實(shí)踐精彩落地
創(chuàng)客課程實(shí)施是以學(xué)生為中心，本著創(chuàng)新性、趣味性、綜合性、項(xiàng)目化、成果化的原則，通過自主、合作、探究的學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)客素養(yǎng)的養(yǎng)成。
1.初階模塊課程實(shí)施，重在創(chuàng)意激發(fā)與基礎(chǔ)知識習(xí)得，采用問題鏈教學(xué)。
2.中階模塊課程實(shí)施，重在過程體驗(yàn)與作品制作。采用“SCS 創(chuàng)客教學(xué)法”。?
3.高階模塊課程實(shí)施，重在微創(chuàng)新作品的制作及其改進(jìn)完善。主要采用項(xiàng)目化教學(xué)。?
四、“弘謇”創(chuàng)客課程評價：讓多元潛能競相迸發(fā)
我們強(qiáng)調(diào)“真實(shí)性、參與性、表現(xiàn)性”等評價方法的綜合使用，制作了項(xiàng)目組過程表現(xiàn)評價表、創(chuàng)客項(xiàng)目作品評價表等表格，讓評價目標(biāo)個性化、評價方式多樣化、評價主體多元化。
五、“弘謇”創(chuàng)客教育成效：讓青春成長更加出色
“弘謇”創(chuàng)客教育促進(jìn)了學(xué)生的發(fā)展，助推了教師的專業(yè)成長，提升了學(xué)校的內(nèi)涵品質(zhì)。學(xué)生專業(yè)志向、創(chuàng)新精神、動手能力，應(yīng)用意識、交流分享等有了明顯的提升。
六、“弘謇”創(chuàng)客發(fā)展愿景：讓創(chuàng)新生態(tài)恒久綿長
回顧我校創(chuàng)客教育實(shí)踐及近二十年的創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實(shí)踐，我們摸索出一條縣域中學(xué)“玩得起”、可移植、可推廣的校園“創(chuàng)客”特色培養(yǎng)之路。我們以為，做好創(chuàng)客教育，一要樹立大觀念，二要基于大科學(xué)，三要開發(fā)大課程，四要孵化大項(xiàng)目，五要采用大評價。
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結(jié)構(gòu)賽帶給我們的
蔡 ?偉
2012年以來，連續(xù)參加了十屆同濟(jì)大學(xué)全國中學(xué)生結(jié)構(gòu)邀請賽，團(tuán)隊8次獲得結(jié)構(gòu)賽等級獎，個人20多人次獲特等獎等，學(xué)校2021年獲評杰出貢獻(xiàn)獎。
在組織輔導(dǎo)學(xué)生參加結(jié)構(gòu)賽的十年中，走進(jìn)了同濟(jì)大學(xué)，近距離的接觸了同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，多次參觀了學(xué)校校園，聆聽了領(lǐng)導(dǎo)的介紹，專家的專業(yè)授課，組委會的賽事指導(dǎo)，同行的輔導(dǎo)交流，為學(xué)校結(jié)構(gòu)類校本課程開發(fā)提供了寶貴資源，學(xué)校裝備了機(jī)械與智能建造創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室，依托同濟(jì)大學(xué)的優(yōu)質(zhì)資源聯(lián)合開設(shè)結(jié)構(gòu)與智能建造課程，為學(xué)校在江蘇省高品質(zhì)高中展示中添磚加瓦。
蔡偉老師、吳鈞烽老師在這十年中一直擔(dān)任指導(dǎo)老師并現(xiàn)場參與指導(dǎo)，從結(jié)構(gòu)大賽、其他學(xué)校的作品中開拓了視野，收獲了友誼，豐富了知識。
學(xué)校依托同濟(jì)大學(xué)《未來土木工程師起航培育》課程建設(shè)與實(shí)踐，分別從土木工程材料的基本性能、使用特性、橋梁工程、建筑美學(xué)與工程力學(xué)、結(jié)構(gòu)模型與結(jié)構(gòu)設(shè)計、土木工程創(chuàng)新等不同的角度，揭示土木工程相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)知識和前言科技。學(xué)生可以通過不同的微網(wǎng)課學(xué)到具體知識，了解最新成果和未來發(fā)展動向，也可以通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)掌握比較全面的該領(lǐng)域概況，對自己未來從事土木工程事業(yè)產(chǎn)生清晰的認(rèn)識。
學(xué)校自己研發(fā)了《結(jié)構(gòu)與設(shè)計》校本課程，開設(shè)了結(jié)構(gòu)與設(shè)計社團(tuán)，介紹了土木工程的基本概念和分類，歸納了實(shí)際工程與結(jié)構(gòu)模型的共同特點(diǎn)和區(qū)別，鼓勵學(xué)生通過結(jié)構(gòu)模型制作過程來加深對土木工程專業(yè)基礎(chǔ)知識的認(rèn)知和培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，以同濟(jì)大學(xué)舉辦的“全國中學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽”中的模型作品為例，實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)，學(xué)中做”的學(xué)習(xí)效果。有興趣學(xué)生在學(xué)校組織的結(jié)構(gòu)賽活動中尋找樂趣，優(yōu)秀選手在同濟(jì)大學(xué)結(jié)構(gòu)賽等競賽中體驗(yàn)成功。
?蔡偉老師設(shè)計的“南極站結(jié)構(gòu)設(shè)計項(xiàng)目課程”參加第二屆全國中小學(xué)教師創(chuàng)新教育說課比賽獲特等獎，獲評全國十佳說課名師。學(xué)校結(jié)構(gòu)課程作為《通用技術(shù)課程校本化開發(fā)與實(shí)施》研究成果之一獲江蘇省首屆教學(xué)成果獎基礎(chǔ)教育二等獎。?“承重結(jié)構(gòu)?承載創(chuàng)新夢想”輔導(dǎo)學(xué)校結(jié)構(gòu)社團(tuán)活動的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)在全國新教育年會上做介紹。連續(xù) 五年策劃了海門市青少年科技嘉年華活動-挑戰(zhàn)無極限結(jié)構(gòu)類比賽項(xiàng)目，已成為海門市青少年科技活動的的一項(xiàng)傳統(tǒng)。
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業(yè)余無線電短波天線的研究
陳洪
一、?為什么研究制作天線？
首先，業(yè)余無線電研究的內(nèi)容比較寬泛，包括電子線路(射頻、高頻和低頻，帶通、帶阻、高通、低通，數(shù)字、模擬)、天饋系統(tǒng)、電源、電波傳播幾個部分，現(xiàn)代的業(yè)余無線電還加入了計算機(jī)，SDR架構(gòu)的收發(fā)信機(jī)，現(xiàn)階段只有天饋部分適合我們，它需要的基礎(chǔ)知識不算很多，入門容易。
其次，學(xué)?，F(xiàn)有幾個成品天線和天線分析儀，可以測試和比較制作的結(jié)果，比較直觀。
二、天線的基本原理
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主要參數(shù)：
波段、帶寬
駐波比SWR（饋線、環(huán)境）
方向性，仰角
增益
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三、?天線的制作
??14兆單波段三單元全尺寸八木天線
兩周的時間和幾個輔導(dǎo)老師及學(xué)生一起做了個14兆單波段三單元全尺寸八木天線，橫梁是80cm的鋁合金方管兩根，振子是2.5cm直徑的鋁合金窗簾掛桿。按照網(wǎng)上的八木天線計算器算的（一直感覺這個尺寸有點(diǎn)問題，反射器的長度比主振子只長了一點(diǎn)點(diǎn)，看成品天線都不是這樣的）。下料的時候看錯了數(shù)據(jù)，振子和反射器短了十幾cm，各加了一根3mm的銅線，將就著用一下。
地面組裝了一下，有點(diǎn)夸張，左右10米，前后9米多。
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八木設(shè)計軟件計算的長度和間距。
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天線分析軟件MMBasic的建模
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模擬軟件的計算參數(shù)，駐波1.84還好 ，電阻和電抗30.93和15.25不太理想，增益7.76差不多，前后比-11.17這個比較理想。
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吳永亮
隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展與人們對生產(chǎn)力的不斷追求，3D打印技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。3D打印校本課程是以訓(xùn)練學(xué)生3D打印技能作為主要教學(xué)目的、以激發(fā)學(xué)生科學(xué)探索興趣作為主要教學(xué)任務(wù)、以聯(lián)動生活實(shí)際作為主要教學(xué)手段。
在實(shí)際的3D打印課程建設(shè)過程中，主要從以下兩個層次發(fā)。第一，提高學(xué)科教師專業(yè)技能。教師作為一門學(xué)科教學(xué)效果的主要負(fù)責(zé)人，對3D打印中建模立項(xiàng)、數(shù)據(jù)采集、捏造模型、打印問題處理、計算機(jī)及打印機(jī)維護(hù)等工作的熟練與否直接決定教學(xué)活動能否正常進(jìn)行。第二，硬件設(shè)施的置備。完備、合適的3D打印硬件設(shè)備是一切教學(xué)活動進(jìn)行的基礎(chǔ)條件，需要學(xué)校至少置備多臺3D打印設(shè)備。一臺側(cè)重于精度，用于教師備課或科研設(shè)計。其他打印機(jī)側(cè)重于打印效率，用于課堂教學(xué)與學(xué)生練習(xí)。
3D打印教學(xué)主要存在以下二個問題。第一，教師教學(xué)過于隨性，學(xué)生學(xué)不到實(shí)際技能。大多數(shù)3D打印教師選擇的教學(xué)策略可以概括為“先從網(wǎng)絡(luò)上下載模型，接著進(jìn)行打印供學(xué)生傳閱，剩下時間供學(xué)生自由掌握”，3D打印中最核心的模型創(chuàng)建技術(shù)或3D打印機(jī)的工作原理幾乎只字不提，學(xué)生課上過于散漫、學(xué)不到多少實(shí)用技能。第二，沒有生活實(shí)際需求。除了培養(yǎng)學(xué)生3D打印技術(shù)之外，該課程另一個重要功能是解決生活中發(fā)現(xiàn)的問題，沒有聯(lián)系生活實(shí)際，只是打印一些看似高大上的作品，這門學(xué)科也就缺少了解決問題的實(shí)際應(yīng)用。
3D打印教學(xué)內(nèi)容相對枯燥，特別需要教師豐富教學(xué)形式，展開多元化教學(xué)方式，真正激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。第一，積極與其他傳統(tǒng)課程融合，打破學(xué)科隔閡。實(shí)際教學(xué)中將打印任務(wù)努力融入其他學(xué)科內(nèi)容當(dāng)中。第二，開展3D打印活動，組織興趣小組。正所謂興趣才是最好的教師，因?yàn)?/span>3D打印作為校本課程的特性，必然不能占據(jù)過多日常教學(xué)時間，所以教師必須充分利用課下時間，經(jīng)常組織課下教學(xué)活動，指導(dǎo)學(xué)生正確的自學(xué)方法、培養(yǎng)他們對3D打印的熱情，促使他們自己將3D打印“從會到精”。
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創(chuàng)客教育視域下的中學(xué)生計算思維培養(yǎng)路徑研究
????????????——以我校創(chuàng)客校本課程為例
李海磊
一、計算思維的涵義
計算思維是卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的周以真教授于2006年提出的重要概念。其涵義是個體運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動。具備良好計算思維的個體，在面對問題時能主動采用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的思想方法界定問題、抽象建模問題、設(shè)計問題解決的算法并綜合利用各種資源解決問題，在這個過程中，學(xué)生會進(jìn)行一系列的思維活動，從而內(nèi)化思維方式、提升思維品質(zhì)。
二、計算思維培養(yǎng)落地生根的著力點(diǎn)
學(xué)校、課程是培養(yǎng)、提升學(xué)生計算思維的主陣地、主戰(zhàn)場，結(jié)合多年來在信息技術(shù)課程、創(chuàng)客校本課程建設(shè)實(shí)踐中的有效做法和經(jīng)驗(yàn)，在落實(shí)學(xué)生計算思維培養(yǎng)的路徑上，筆者認(rèn)為可以從以下幾個方面切入。
1.主動“建構(gòu)”，內(nèi)化計算思維
計算思維是一種思維方式，指導(dǎo)著個體的行為，而個體行為反過來會強(qiáng)化思維方式和行為習(xí)慣，使得思維方式更深刻，選擇優(yōu)秀的教育理念對計算思維培養(yǎng)有重要意義。建構(gòu)主義認(rèn)為知識的獲取不是簡單的“傳遞”而是個人的“建造”，強(qiáng)調(diào)“制作中學(xué)習(xí)”，提倡在設(shè)計和制作中獲取知識、技能。因此，好的計算思維培養(yǎng)策略應(yīng)當(dāng)是鼓勵個體在探索實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)思維自動提升和內(nèi)化。
創(chuàng)客教育尤其強(qiáng)調(diào)學(xué)生的物化能力，即通過親自動手實(shí)踐把自己的創(chuàng)意、想法以作品、實(shí)物等方式顯示出來。學(xué)生在借助各種資源設(shè)計、創(chuàng)造的過程中獲得的知識和體驗(yàn)最為深刻，學(xué)生在造物的過程中會自動提升個體的各種能力，實(shí)現(xiàn)包括計算思維在內(nèi)的多種思維的內(nèi)化。
2.開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)，拓展計算思維
項(xiàng)目式學(xué)習(xí)式是基于真實(shí)生活情境發(fā)現(xiàn)問題、界定問題、抽象建模、形成問題解決方案并最終解決問題的系列研究性學(xué)習(xí)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、提升學(xué)生綜合素養(yǎng)的良好途徑。計算思維不僅能適用于計算機(jī)科學(xué)的概念和思維，還能提供一種廣泛應(yīng)用于工作、學(xué)習(xí)、生活中分析問題的視角，是項(xiàng)目學(xué)習(xí)能夠正常推進(jìn)的重要保證，反過來說，項(xiàng)目實(shí)踐也能有效提升學(xué)生計算思維能力。
在整個項(xiàng)目實(shí)施的過程中，需要學(xué)生使用工程思維、計算思維抽象出項(xiàng)目的主次方面，每一次問題的提出、探索與解決都是一個算法的設(shè)計、實(shí)施、評估、反饋的過程。這樣的過程不是一次性就完結(jié)了的，而是常常要往返很多次，就在這樣不斷迭代、優(yōu)化的過程中，學(xué)生的計算思維得以不斷內(nèi)化和提升。
三、結(jié)語
在這樣一個高度數(shù)字化、信息化的環(huán)境中，計算思維已經(jīng)成為和閱讀、寫作、算術(shù)等同等重要的元認(rèn)知能力，是高素質(zhì)數(shù)字化人才必備的核心素養(yǎng)之一，而創(chuàng)客教育是公認(rèn)的、實(shí)現(xiàn)學(xué)生高階思維培養(yǎng)的良好途徑。每個信息技術(shù)教育工作者都應(yīng)該基于學(xué)?，F(xiàn)有的信息技術(shù)軟硬件課程實(shí)施環(huán)境，主動構(gòu)建、自主創(chuàng)新，探索適合自己學(xué)校條件的、個性化的創(chuàng)客教育內(nèi)容與方法，提升學(xué)生適應(yīng)未來社會的核心素養(yǎng)，努力培養(yǎng)能夠適應(yīng)未來社會、引領(lǐng)時代發(fā)展的一流人才，助力我國在第四次工業(yè)革命的征途中率先搶占人工智能高地。
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淺談激光切割機(jī)在創(chuàng)客課堂教學(xué)中的應(yīng)用
吳鈞烽
激光切割機(jī)是計算機(jī)技術(shù)、激光技術(shù)、自動化控制技術(shù)的結(jié)合，通過計算機(jī)來設(shè)置工作程序，利用激光的特性進(jìn)行切割加工，其精度較高，應(yīng)用范圍廣，加工速度快。這些優(yōu)點(diǎn)可以滿足創(chuàng)客課程教學(xué)的需求，可以將理論性的內(nèi)容快速的物化，將設(shè)計及時地變成實(shí)際模型，能夠保證學(xué)生有先進(jìn)技術(shù)的感受，也能提升課程知識學(xué)習(xí)的興趣，增加理論知識的理解內(nèi)化。
同時，激光切割機(jī)的應(yīng)用范圍廣，能夠適應(yīng)各種材料，便于課堂教學(xué)的開展，可以讓學(xué)生的設(shè)計變成現(xiàn)實(shí)，解決差異性的問題，保證自主性的學(xué)習(xí)應(yīng)用設(shè)計。激光切割機(jī)的工作費(fèi)用也較低，不用更換刀具，通過參數(shù)調(diào)整就能開展教學(xué)實(shí)驗(yàn)，其切割較為光滑，精度相對學(xué)生手工加工要高很多，便于造型較復(fù)雜的零部件加工，可以讓學(xué)生認(rèn)識到高新技術(shù)的優(yōu)勢，感受創(chuàng)客的“美”，有助于核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。
激光切割機(jī)的創(chuàng)客課堂教學(xué)應(yīng)用策略主要以項(xiàng)目教學(xué)為主，教師布置學(xué)習(xí)任務(wù)，開展討論分析，驗(yàn)證項(xiàng)目設(shè)計的可行性，最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，組織實(shí)踐操作，讓學(xué)生可以將課程知識變成自身的能力。比如在《應(yīng)用計算機(jī)輔助設(shè)計軟件繪制設(shè)計圖》教學(xué)中，教師就以繪制設(shè)計圖樣為項(xiàng)目任務(wù)，讓學(xué)生先做自主學(xué)習(xí)，布置任務(wù)內(nèi)容，指導(dǎo)依據(jù)激光切割機(jī)的設(shè)計軟件做圖樣設(shè)計的目標(biāo)。其中可以結(jié)合合作學(xué)習(xí)，將學(xué)生分組，以合作保證自主學(xué)習(xí)下的理論認(rèn)識。之后課堂中開展討論分析怎樣繪制設(shè)計圖，針對具體的操作流程做研究，并理論驗(yàn)證設(shè)計的可行性方案，使課程知識的應(yīng)用能夠得到完善。最后應(yīng)用激光切割機(jī)讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用軟件做設(shè)計，并進(jìn)行加工。這樣的項(xiàng)目教學(xué)中，學(xué)生有探究和應(yīng)用性的思考，也有理論到實(shí)物的制作，將項(xiàng)目變成一次實(shí)際的教學(xué)工作，能夠鍛煉軟件操作能力，并增加學(xué)習(xí)的主動性，使學(xué)生在設(shè)計中做應(yīng)用思考，可以提高教學(xué)的效果。
總而言之，創(chuàng)客課堂教學(xué)中的激光切割機(jī)應(yīng)用需要發(fā)揮其教學(xué)功能，落實(shí)教學(xué)要求，結(jié)合項(xiàng)目教學(xué)做設(shè)計，讓學(xué)生能夠有實(shí)踐性的學(xué)習(xí)過程，可以將理論知識變成技術(shù)能力，在知識教學(xué)中培養(yǎng)技術(shù)能力，提升學(xué)習(xí)主動性。
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