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面对未来工程师的课程设计

刘昭孟延豹

进入新世纪以来，随着脑科学、心理科学、信息科学与技术等交叉学科的发展，人的学习的本质，也就是人的学习的、建构的本质，社会协商的本质，以及参与的本质越来越清晰地显现。

创客运动的社会情境非常符合这样的条件。

在跨学科整合的学习情境的构建上，我们的做法要符合当代学习科学对知识的建构性、社会性、情境性、复杂性和默会性的定义。

首先是知识的建构性，客观与建构是知识的一个重要维度。我们不再将知识看作是有关绝对现实的知识，而认为知识主要是个人对知识的建构，即个人创造有关世界的意义，而不是发现源于现实的意义。

知识的建构性强调学生，也即认知主体的巨大的能动性。

知识是由认知主体积极建构的，建构是通过新旧经验的互动实现的，认知的功能是适应，其应有助于主体对经验世界的组织。

由此，我们应能提供认知工具，蕴含丰富资源，鼓励学生通过与环境的互动去建构个人意义的新的学习環境创设。

知识的社会性是知识的一个重要的维度。知识不再仅仅是居于个体内部，而是内含在团队或共同体中，知识的这一维度正是通过个人与社会之间表现为互动、中介、转化等的张力形式构建一个完整的、发展的知识观。“学习是知识的社会协商”这一关于学习的新的隐喻，对“学习共同体”这样的学习环境创设，也提出了新的要求。

知识的情境性产生于知识的情境理论，情境理论强调认知与学习的交互特性和实践的重要性，在学习环境创设上，我们强调两个维度，一是真实的学习活动中的情境化内容，中心问题是创建实习场，在这个实习场中，学生遇到的问题和进行的实践与今后校外所遇到的是一致的，或者是在场景上有一定的仿真度。另外一个维度，是要重视学习者在学习中的社会参与特征，也即在学习环境创设中建构学习者的“实践共同体”。

在创客教育中，知识的复杂性是很重要的特色，在发展不足的社会中，人们常常把稳定的、自足的、结构良好的和客观的信息等同于知识，而在社会高速发展的今天，这些只能被看作是简单知识。在高速发展的社会，真正的知识往往是不稳定的、结构不良好的和主观的知识。传统教学就是对简单知识的传递、传授、传播，传统的学习就是通过对所教知识的复制与同化来获得知识。而在今天，知识更多表现出的是其复杂性，知识是主观的、不稳定的、结构不良的，是与其形成的情境脉络（学习者对真理的质疑、对知识的渴求、对知识的建构与理解，学习环境创设以及学习过程、评价过程）紧密联系的，知识难以直接访取或传递给他人。这也就决定了在这种目标下的学习，必须是较复杂的任务才能提供这样的情境。

知识的默会性对于很多人来说还是一个陌生的概念，在具有更多的复杂性、不确定性的社会中，教育更加重视知识默会维度，特别是重要知识（往往是核心素养类、关键能力类的知识）的默会本质。人类学情境理论则提出“合法的边缘性参与”概念，让隐含在人的行动模式和处理事件的情感中的默会知识在人与情境的互动中发挥作用，并使得默会知识的复杂性与有用性随着学习者经验的日益丰富而增加。这非常符合真实情境的学习环境下的创客学习。

基于以上对于知识的认识，我们发展出了具有自己特色的宇航创客课程及创客教育理念。

情节驱动的宇航创客课程是我们设计的一组社团课程的总称。学习此课程的学生原则上应该已经完成了开源硬件和基本编程技术（如Python）的学习，具有初步的创客技能，在此基础上，学习我们的宇航创客课程。严格地说，设计此课程的目的是以宇航题材为背景，进一步提升学生的想象力、组织能力、好奇心、创作欲、团队合作能力，以及系统设计能力、软硬件实现的技术能力、工程规划能力、组织协调能力等。

所谓情节驱动，指的是此课程教育学生除了完成传统的创客实验项目之外，还要玩一个游戏。在这个游戏中，学生需要分析问题、解决问题，让自己的主角走出困境，并完成某些战略任务。这种情节的设计，既有纯粹激发学生好奇心、好胜心的考虑，也有激发学生的创作欲的考虑，还有爱国情怀、社会责任等方面的考量。

课程内容如下：

第1节：知识讲授和实验——3D建模（盒子）

第2节：游戏情节——飞机失事，男主落难于亚马逊丛林

第3节：知识讲授和实验——3D建模（艺术品设计）

第4节：游戏情节——为酋长制作法器外壳

第5节：知识讲授和实验——2812灯带等基本开源硬件实验

第6节：游戏情节——为酋长制作光明之剑

第7节：知识讲授和实验——制冷模块和继电器等开源硬件系统设计

第8节：游戏情节——为酋长的儿子制作冷藏箱以保存药物

第9节：知识讲授和实验——3D结构设计（复杂箱体设计）

第10节：游戏情节——为酋长的儿子制作冷藏箱以保存药物

第11节：知识讲授和实验——网络通信和数据帧的概念

第12节：游戏情节——识别敌对势力阴谋，拯救失事飞船

第13节：游戏情节——接收指令，更换通信通道

第14节：游戏情节——设计通信帧结构，完成卫星拍摄任务

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