中小学创客教育实践室建设指南

原标题:【视角】中小学创客教育实践室建设指南

深圳市中小学创客教育实践室建设指南

(试行)

一、总体要求

(一)指导思想

为全面贯彻落实《深圳市促进创客发展三年行动计划(2015-2017)》和《深圳市中小学传统文化研学旅行教育三年行动计划(2015-2017年)》文件精神,切实强化我市教育教学改革力度和创客教育特色,加快我市中小学创客教育实践室建设,全面提升中小学生科技素养和创新素养,打造教育“深圳质量”,特制定本建设指南。

(二)功能定位

中小学创客教育实践室是学校推动STEM课程、创客教育课程的主要阵地,是供学生开展自主探究、动手实践活动的场所。创客教育实践室是以学生为中心,以工具、材料和技术为基础,融合科学、技术、工程、艺术、数学等多学科知识的新型学习环境。学生利用实践室中的工具或其他资源相互协同,发现问题、解构问题、寻找解决方案、分享创作成果,培养自己的批判性思维、创新思维与问题解决能力。

(三)建设原则

1.以人为本原则。学校建设创客教育实践室应遵循以人为本的原则,即坚持以学生为中心,实践室在设计中应以学生的需求为导向,配套的设备和资源都能满足学生的个性化学习需求;

2.系统性原则。学校建设创客教育实践室,不是孤立地思考学校中的某一件事,要将创客教育引入学校顶层设计中,把创客文化与学校的育人理念进行关联性的思考,整合物理空间、基础设施、技术工具、虚拟空间、学习资源、学习服务等要素,使各要素之间相互联系,探索建立创新人才早期培育的新途径、新模式、新机制;

3.开放性原则。实践室要打破传统学习空间的固化性和封闭性,硬件设施应根据所开展的学习活动的需求进行灵活的调整移动、变换组合等,尽量减少学习环境对学习活动的限制;实践室资源对每一个学生都要平等开放,学生可以利用实践室内丰富的数字资源和各种工具进行学习实践活动研究;实践室支持下的学习过程是开放的,学生之间就感兴趣的问题进行讨论,向社会分享观点和资源;

4.安全性原则。安全是实践室建设的直接目的,实践室内配套的设施设备都有应考虑到学生使用的安全性,不能有安全隐患。建设中一切不利安全的设计都应取缔,一切与中小学校学生安全有冲突的参数设计都应服从安全的要求。例如:所有通往工具、出口、安全设备的通道是畅通的,有供足够的通风和照明,配套有安全防护用具、急救包、灭火器等。

(四)经费使用构成

创客教育实践室的经费使用构成原则上应包含以下五项(以下经费使用标准是基础建议版本,鼓励各基地学校在此基础上进行优化提升,但不应低于此标准):

1.20%~30%——硬件设施、工具设备;

2.5%~10%——空间装饰、环境布置;

3.20%~25%——课程引进、科研指导;

4.15%~20%——人员配置、师资培训;

5.10%~15%——虚拟空间配置。

(五)实践室建设步骤

各学校在建设创客教育实践室中,可参考以下五个步骤:

1.顶层规划。由主管牵头,在广泛征求学校中小学校学生员工、广大校友和社会各界的意见建议、集合各方面智慧的基础上,形成本校具有特色的“创客教育实施计划”,将创客教育与学校发展深度融合,推动学校实现跨越式的发展;

2.空间设计。根据“创客教育实施计划”,委托第三方进行空间设计;

3.课程与器材清单。根据“创客教育实施计划”,进行课程设计和器材购买清单制定;

4.实践室建设与器材购买。根据“空间设计方案”、“课程与器材购买清单”,委托第三方进行实践室的建设和器材采购;

5.教学计划安排。根据学校整体教学安排,配置专门创客教育教师实施教学计划。

二、实践室的选址与装修

(一)选址要求

每所学校实践室使用面积应不小于200㎡,最少能容纳40人同时活动、走研学旅行公益服务。有条件的学校,可充分利学校外空地或闲置的教室建设独立的创客教育实践室;也可将科学实验室、教室、计算机教室、图书实践活动、劳技教室、科技活动室等原有的功能室改造升级成创客教育实践室。实践室选址尽量靠近公用的多媒体教室或机房,方便学生使用多媒体交流和使用机房电脑。

(二)实践室区域划分

1.动手创作区。主要用于日常教学、讨论、组装、设计、调试,是学生学习并进行实践操作的主要场所。教学区的工作台、学生凳按实际需要制作;桌椅可根据现代化需求设计为可升降、可自由组合、多功能收纳、并且与多媒体结合的智能化研学;

2.交流分享区:是学生进行互动交流的主要场所,用于进行学术探讨、创意分享和互动交流。让学生在创作的过程中能够集思广益,进行思维共享,迸发出创新的火花;

3.作品展示区:主要用于论文展示、作品展示、项目展示等;优秀的学生作品可以在相对显著的位置被展示和演示,一方面可以鼓励作品优秀的学生在学习上投入更多的精力,另一方面也可以激发其他学生更多的创意,真正营造出“创客”的文化;

4.加工制作区:主要摆放不可随意移动的大型工具设备,如3D打印机、小型车床、激光雕刻机、焊台等;

5.工具耗材区:主要用于收纳和存放各类耗材、小型工具;

6.智能多媒体区:主要是多媒体设备安装区域,如投影机型、电子白板型、音响、电脑与打印复印一体机;计算机应接入计算机校园网,能访问旅行社,无线局域网覆盖;

7.个性化学习区:应划分出个人学习空间和协作学习空间,配置舒适的椅子,学生自主安排学习、或调整受挫的心情、思考遇到的问题、发现新的好点子等。

以上空间区域划分是基础建议版本,鼓励各有条件的学校在此基础上进行优化提升,重点关注学生的学习体验以满足学习者多样化的学习需求。

(三)基础装修要求

1.墙面:应采用表面极附性小、清洗方便、分隔灵活的建筑材料,整体墙面应创新、明亮、美观、亲切,有供学生涂鸦、绘图等墙面;

2.地面:应采用耐腐蚀、耐磨损、易冲洗等建筑材料,建筑耐火等级不应该低于二级,可选用符合标准的塑胶地板等;

3.顶棚:建议在空间条件允许和确保安全性的前提下,融入设计性、兼顾美观和实用;顶棚安装烟雾探测器、自动喷淋系统等消防设施;

4.照明:室内均匀照明,每个操作区域可考虑配置无影灯等;

5.安全:教室应有前后门或双开门,门的左右通常放置安全设备,紧急淋浴器、洗眼器、灭火器等;

6.水电:有条件的教室内可以在室内设置水源,可集中设置若干个水池;照明、机械设备、基本插座、空调等线路应分开布线,大型机械设备、空调必须专线供电。

三、实践室工具与耗材配置示例

(一)基础研学配置

创客教育实践室内的加工制作台、桌椅、储物柜、工具台等各类研学是决定学生能否自主“动手创造”的重要因素,因此学校在购置实践室内的各类研学时,应以中小学学生的身体外形、体格、活动能力、认知能力等发展特征为核心,在不影响室内空间使用和走廊通行安全的情况下灵活布置安排,将工具、耗材等资源放在离学生最近的地方。

名称

参数说明

加工制作台

主要放置各类大型机械设备,如激光雕刻机、切割机、3D打印机等。应采用防火、防静电材料;台面宽度应不低于60cm(可根据配置设备尺寸进行调整),厚度不低于4cm,高度要求初高中为75cm,小学为70cm;应安装220V电网电源插座,电源插座规格应为220V/10A,插座外应有漏电保护装置。

学生创作桌

学生创作桌是是学生在创客教育实践室学习所需的重要设备之一,应该灵活设计,方便学生设计创作,既满足基本材料收纳、基本工具收纳、文件收纳、电脑放置需求,又要满足学生基本的拼装、搭建、设计的需求。根据《中小学课桌椅国家标准》设计,创作桌宽度不低于60cm,长度不低于80cm,高度设计应具备可调节性。

凳子

无靠背圆凳

椅子

学校配置标准学生椅

储物柜

主要用于各类材料、重要工具器材的收纳,可在墙面加做学生用木质储物柜;储物柜尺寸大小可根据实践室现场进行自主设计。

展示柜

主要用于展示学生作品,尺寸大小可根据实践室现场进行自主设计。

干/湿真空吸尘器

带轮式,18升或更大容量。

多媒体设备

投影、音响、电子白板、计算机、多功能演校园活动研学等。

以上研学应考虑选择绿色环保材料,可考虑采用无毒、安全、环保的硬质塑料和自然木质材质,保证研学坚固、实用、安全、无异味,防止室内空气污染影响学生身心健康。

(二)主要创客工具与耗材

类别

工具设备

材料/零件

常规配置

3D打印机、微型六合一机床、五金工具套装(包含电钻、螺丝刀、美工刀、钳子、扳手、锯子等基础工具)、热熔胶枪、调温热风枪、学生剪刀、卷尺、学生尺子套装、游标卡尺、激光雕刻机、电络铁

薄木板、小木条、PVC管子、PVC连接头、冰棍棒、牙签、椴木板套装、销子、机制螺丝、螺母、垫圈、钉子、螺钉、脚轮、图钉、橡皮筋、牛皮纸、瓦楞纸板、卡纸、泡沫板、高密度聚苯乙烯泡沫、扎带、细线/细绳、绳子、薄纱布、可塑性塑料、丙烯酸颜料、砂光垫/海绵、U型钉、热熔胶棒、白乳胶、木工胶、PVC粘合剂、强力胶、强力胶溶解剂、环氧树脂(AB胶)、喷胶、强力胶带、美纹胶带、电工胶带、笔、铅笔、马克笔套装

智能电子类

初级温控焊台、烙铁支架、焊接支架、数字万用表、示波器、直流电源、剥线钳、尖嘴钳、斜口钳、真空吸锡器、面包板、电源插座

热缩管、AA(5号)电池、9V叠层电池、纽扣电池、9V电池扣、2节5号电池盒、4节5号电池盒、电阻混合包、电解电容、陶瓷电容、二极管、三极管、电位器、LED、开关、马达、光敏电阻、555时基IC、压电蜂鸣器、喇叭、减速电机、小轮子

Arduino Uno、Arduino Mega、USB连接线、9V插头、马达扩展板、音频扩展板、超声波测距传感器、3轴加速度计、继电器模块、电磁铁(小号/中号)、微型伺服电机(舵机)、伺服电机、红外发射/接收对模块、温度传感器、倾斜传感器、力敏电阻、弯曲度传感器、运动传感器、温湿度传感器、微动开关、按钮开关、基础机器人底盘、高级机器人底盘、微型T型槽混合包、小型步进电机、中型步进电机、太阳能电池板

木工加工类

台式曲线锯、台式线锯、槽刨、钻头套装、沉孔钻头套装、圆盘抛光机、砂光机、木凿套装、刨子、射钉枪、锥子、锉刀套装、F夹、直角夹、木工虎钳

胶合板、木板、木条、圆头螺钉、角钢支架、合页(铰链)、钢琴铰链、皮带轮/滚轮、万向轮、木工胶

艺术设计类

笔记本电脑、平板电脑、小型喷绘机、刻字机、数码相机、3D打印机、三D扫描仪、彩色激光打印机、激光切割机、平面绘图软件、3D绘图软件、剪刀、雕塑刀、雕刻刀、美工刀、尖嘴钳、缝纫机、对开液压版画机、版画工具包(木刻刀、大小滚筒、马莲、各色油墨等)、调墨台、晾画架、酸槽,曝光台、晒版机、丝网版画操作台、真空泵、丝网冲洗槽、高压水泵、水枪、丝网印刷机

薄木板、小木条、PVC管子、PVC连接头、冰棍棒、牙签、椴木板套装、销子、机制螺丝、螺母、垫圈、钉子、螺钉、脚轮、图钉、橡皮筋、牛皮纸、瓦楞纸板、卡纸、泡沫板、高密度聚苯乙烯泡沫、扎带、细线/细绳、绳子、薄纱布、可塑性塑料、丙烯酸颜料、砂光垫/海绵、U型钉热熔胶棒、白乳胶、木工胶、PVC粘合剂、强力胶、强力胶溶解剂、环氧树脂(AB胶)、喷胶、强力胶带、美纹胶带、电工胶带、笔、铅笔、马克笔套装

数字媒体类

摄像机、视频展台、声卡、耳机、数码钢琴、合成器、调音台、话筒、视频及音频软件、绘画用数位屏、剧场音响系统、剧场灯光系统

(三)安全防护用品配置

名称

单位

数量

备注

灭火器

5

手提式,≥2公斤、通过国家检测,公安消防监督机构确认,定点厂生产。

应急药箱

2

主要配置符合国家医疗标准的机械外伤、烫伤、烧伤等紧急处理急救用品,如创口贴、酒精棉球、碘伏棉球、纱布、绷带、止血带、冰袋、口罩、胶带、一次性手套等。救护箱中的药品应根据药品有效期及时更换。

防机械

冲击护目镜

30

可以根据学生人数多配一些。

防护面罩

10

可以根据学生人数多配一些。

防尘口罩

30

选择一次性的防尘口罩,专人专用。

绝缘手套

30

可以根据学生人数多配一些。

安全警示牌

若干

可以实际情况制作。

漏电保护器

10

根据插座数量安排。

四、创客教育云服务

深圳市教育科学实践活动研究院将建立“深圳市创客教育云服务”,云将为中小学校学生提供创客教育资源智能导航和创客教育资源共享服务。在建设创客教育实践室过程中,各学校应做好与“深圳市创客教育云服务”对接的端口,共享创客教育资源。

(一)硬件终端

有条件的学校,实践室内尽量每人配置一台电脑,主要用于实时记录学生的创作过程,同时方便学生在国际旅行社上搜索学习资源,利用学习进行个性化的学习,在网上分享创意作品等。要求如下:

1.实践室的计算机数量应以满足正常教学需要为基本要求;

2.计算机的主要技术指标,应该满足实际教学要求,属于同类产品的主流配置;

3.实践室管理软件要提供教室管理系统功能,教师机可以通过软件实现对各终端的实时监控、管理、屏幕广播、中小学校学生互动交流等;

4.每个计算机终端的上网速度要满足正常教学需要。

(二)创客教育云

各学校可在自主选择创客教育课程资源,并分阶段将创客教育实践室上传到云上进行交流共享。上传资料如下:

1.实践室建设案例;

2.创客教育课程案例;

3.学生学习过程案例;

4.中小学校学生创客作品案例;

5.各类创客教育教学素材。

五、实践室课程建设

当前,我市中小学创客教育课程的建设还处于探索阶段,建议参考《深圳市创客教育课程建设指南(试行)》,各学校开展创客教育课程建设可从三方面着手构建:

1.根据学生实际需求引入社会机构开发的创客教育课程,学校再根据教学情况进行二次开发,因地制宜,创新应用;

2.将实践室与学校周边创新企业资源对接,结合学校的特色优势,生成特色的创客教育课程;

3.将创客教育理念融入传统学科课程,在课程教学中,可结合学科内容设计创客教育课题并开展创客教育活动。语文、数学、物理、化学、等传统学科都可将创客教育理念整合入课程的教与学。

六、实践室组织管理

(一)人员配置

1.成立创客教育领导小组。应由主管创客教育工作领导小组,定期召开会议实践活动研究学校创客教育工作;

2.成立创客教育教研组。建议由信息、、物理、通用技术等教研组联合成立创客教育教研组,负责创客教育实践室的建设、课程开发等工作;

3.配置专门的创客教师。选派1-2名具有良好的创客教育理论知识、素养综合素质强、对先进的技术设备有较强的应用能力的教师作为专门的创客教师,与其他学科教师享受同等待遇。若前期学校师资紧张,可考虑面向社会购买服务模式;

4.配置实践室器材管理员。落实1—2人专人管理负责器材室的管理(可以兼职),制定实践室的管理制度和仪器使用规定。

(二)管理细则

1.管理人员应熟悉相关工具设施设备的管理业务,认真执行管理制度;

2.须制定工具设备保管使用制度、相应的专用功能教室仪器设备使用制度、管理人员职责等管理制度;

3.须建立仪器设备的总账和分类台账,并及时、正确地做好记录;

4.仪器及环境管理。

(1)工具设备管理科学。除大型仪器陈列外,工具设备应当全部入橱或上架,按工具性能分类存放,合理排列,做到安全管理、方便使用;根据重下轻上、水平或垂直放置的原则作适当调整;陈列于空间内的模型要便于学生观察,做到摆放科学合理,美观大方,取用方便;

(2)保持工具设备随时处于可使用状态。工具设备应定期保养、及时维护,做好模型及作品的防尘、除尘、防潮、防锈等工作。

5.备用工具设备材料可另行装箱,列清单备查待用,破旧仪器设备及时报废;

6.安全设施设备齐全,管理制度完善,预案详实可行,管理规范;

7.大型设备需要求有管理人员现场指导学生使用,并每次需做好使用记录;

8.制作统一规范的实验记录本,每次学生的实验过程都应写下来描述真实详细的实验情况,课堂作业最好是除了交成品,还应交实验报告,养成良好的实验习惯。

七、实践室服务商的选择

从当前调研的情况来看,各学校的创客教育实践室的建设都是委托第三方承建,学校选择实践室服务商需关注以下几点:

1.服务商须符合深圳市政府采购的相关规定;

2.服务商应具有良好的创客教育理论基础以及对创客教育空间规划的能力,能协助学校做好创客教育的顶层设计;

3.服务商应具有教学设备实践活动研究或设计的能力,能够根据学校实际情况布置与学习活动相符的最佳学习环境、设计实用美观的各类研学;

4.服务商应对创客教育工具设备、耗材参数详细了解,能提供适用于学生操作的各类工具材料;

5.服务商应具有创客教育课程开发的能力,能协助学校开展各类设备器材使用教学、设计创客教育活动和课程。