以创新型人才培养为目标的创客教育受到社会的广泛关注，网络空间作为一种个性化学习环境，为中小学创客教学提供了有效的支持。本研究采用文献研究和基于设计的研究方法，对创新教育、项目化学习、设计型学习理论进行研究， 并分析得出创客作品的创作过程包括 “创意构思”“迭代设计”“作品制作”和“发布分享”等四个环节，在此基础上提出以“ TDCS ”为核心环节的中小学创客教学“七步”流程;并通过分析网络空间支持创客教学的功能与作用，结合两轮教学实施，构建并完善了网络空间支持的中小学创客教学模式(即 CMT 模式)，该模式体现了中小学创客教学的具体流程以及网络空间对各个环节的支持作用;与此同时，本研究构建了该模式的效果评价指标体系并加以应用，该评价指标体系从创客作品和学生的创新能力这两个角度对 CMT 模式的教学效果进行评价，具体包括创客作品、创新意识、创新思维和创新技能等四个一级指标。
一、问题的提出
教育部《教育信息化“十三五”规划》指出，“应有效利用信息技术推进‘众创空间’建设，探索 STEAM教育、创客教育等新型教育模式，使学生具有较强的信息意识与创新意识”。同时， 21 世纪核心素养也强调学生学习能力和创新素养的培养。但当前中小学教学仍以知识讲授为主，缺乏相应的实践操作，学生习得的知识与现实生活相脱节，无法满足 21 世纪信息社会对创新型人才的需求。创客教育是创客文化与教育的结合，是基于学生兴趣、采用项目学习方式、利用数字化工具，倡导造物、鼓励分享，以培养学生问题解决能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育。创客教学是创客教育的教学实践。随着3D打印技术、机器人技术、智能材料技术、更为简洁的编程语言等建构性技术的发展和普及，中小学创客教学即将迎来空前发展的“黄金时代”。教育部《教育信息化“十三五”规划》强调， 要“大力推进‘网络学习空间人人通’，网络学习空间应用普及化”。网络空间作为一种可以提供个性化服务的学习环境，能够为创客教学提供包括学习资源、学习工具、协作交流平台等多种功能支持，从而促进教与学方式的变革，促进创新型人才的培养。
那么，中小学创客教学的流程是怎样的?网络空间支持的中小学创客教学模式是怎样的?如何对该模式的效果进行评价?本研究以科学理论为指导，分析中小学创客教学流程，并结合网络空间支持创客教学的功能和作用，试图构建网络空间支持的中小学创客教学模式及其效果评价指标体系。
二、相关研究述评
(一)创客教育教学的研究现状
国内外研究者对创客教育教学的研究分为理论和实践两方面。
理论研究集中在创客教育教学的概念内涵、理论溯源、价值意义等方面。创客教育是一种融合信息技术，秉承“开放创新”“探究体验”的教育理念，以“创造中学”为主要学习方式和以培养各类创新型人才为目的的新型教育模式。研究者们从创客教育的起源入手，探讨了创客教育的理论基础，包括做中学、快乐教育、大成智慧、构造论、体验教育、项目学习法、创新教育、 DIY 理念等。杨现民等从个人发展、课程改革、教学系统变革和国家人才战略等方面总结了创客教育的价值。研究者认为，创客教育注重学生创新思维的发展，塑造学习者个体自强进取和个性开放的精神品质，以适应创新 2.0 时代对个体创新素养的要求。
实践研究集中在创客空间建设、创客课程开发、创客教学设计等方面。李卢一等通过分析美国中小学实践，提出中小学创客空间的建设路径 。杨现民等通过教学实践， 提出了中小学创客教育校本课程设计和开发的框架。Litts B K. 等认为，在进行创客教学时应注意资源、导师及伙伴关系等三个方面。Allen G. 等通过实践教学，总结了基于创造的学习的四个阶段。张春兰在总结创客空间与深度学习的契合点的基础上， 提出创客空间支持的深度学习教学设计。
综上可知， 中小学创客教育的研究起步较晚，尚未形成成熟的课程体系和教学模式，尤其缺乏创客教学的评价体系。因此，本研究以科学理论为指导，结合教学实践，构建一个具有较强操作性的中小学创客教学模式及其评价指标体系，对促进中小学创客教育教学的发展，具有积极的理论与实践意义。
(二)技术支持的创客教育教学的研究现状
支持中小学创客教育教学的技术可分为硬件和软件两类。硬件包括有无编程功能的电子元件及套件，如 Arduino 、 BeagleBoard 、 Littlebits 、树莓派;用于切割焊接等的机械工具，如 3D 打印机、激光切割机、热熔胶枪;耗材，如亚克力板。软件主要指以 Scratch 为代表的编程环境， Scratch 是 MIT 媒体实验室为儿童开发的一个图形化编程环境。
大部分创客教育研究者仅将技术作为学生创客学习的设计工具和创作工具。雒亮认为，可用于创客教育的开源硬件包含“开源硬件开发平台”和“积木式开源硬件”两类 [16] 。Dougherty D. 等提出，可以采用便宜的硬件设备，自由使用数字资料以及共享的软件实现作品的创作。Cory J. 认为， 3D 打印技术、机器人技术、简洁的编程语言等建构性技术能支持创造设计与创造成果生成。
仅有部分研究者关注信息技术对创客教学的支持作用。例如，雒亮等认为，虚拟空间在创客教学中具有呈现学习资源、支持测试与模拟训练、管理创客项目等功能。祝智庭等认为，信息技术能在创客教育实践中发挥搭建学习环境、支持学习者课内外的远程协作、提供社会化评估的平台等作用。詹青龙等提出，智慧课堂、增强情境、实境情境、实训空间等技术能使创客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。
从上述文献分析可见，网络空间作为一种支持个性化学习的虚拟空间，能够有力地支持创客教学的开展。但已有相关研究较少关注网络空间在中小学创客教学中的支持作用。因此，本研究通过寻找网络空间的功能作用与中小学创客教学的契合点，充分挖掘网络空间支持创客教学的功能和作用。
三、CMT模式的理论分析
CMT 模式的理论基础包括创新教育、项目化学习以及设计型学习理论。创新教育理论确立了 CMT 模式的教学目标和价值追求;项目化学习理论明确了CMT 模式的学习方式与学习策略;设计型学习理论提供了 CMT 模式的作品设计与创作思路。
(一) CMT 模式的理论依据
1. 创新教育理论
创新教育理论( Creative Pedagogy )提出于 20 世纪末。我国学者朱永新认为，“创新教育是根据创新原理，以培养学生具有一定的创新意识、创新思维、创新能力以及创新个性为主要目标的教育理论和方法”。著名心理学家 Robert J. Sternberg 认为，在创新教育中，创造案例的培养一方面体现在创造出的具有新颖性和价值的产品， 另一方面体现在个体产生新想法、问题解决、自我实现的思维过程。台湾教育学家陈龙安综合吉尔福德的智力结构模式、帕尼斯的创造性问题解决模式、威廉斯的创造与情致教学模式，提出了“爱的”( ATDE )创新教学模式，包括问、想、做、评等四个环节。创客教学同样以创新能力的培养作为其主要的教学目标之一，强调学生创新性产品的创作以及创新思维的培养， 在创客教学中应给予学生充分的时间和资
源，重视学生创新想法的产生过程。
2. 项目化学习理论
项目化学习( Project-Based Learning ，简称 PBL )又叫基于项目的学习， 指围绕某个具体的学习项目，充分选择和利用最优化的学习资源， 在实践体验、内化吸收、 探索创新中获得较为完整和具体的知识，形成专门的技能和得到充分发展的学习。项目化学习基于建构主义学习理论， 是一种强调以学生为中心，学科交叉，协作学习，自主探究，与真实情境和生活实践相联系的学习模式。钟志贤认为，项目化学习包涵四个要素:内容、活动、情境、结果。创客教育研究者普遍认同项目化学习是创客教育主要的学习形式。创客教学强调与真实生活情境的相关性，学生围绕设计和创造有创新性的人工制品开展学习活动，创客作品是创客教学重要的学习结果之一。
3. 设计型学习
设计型学习( Learning-By-Design ，简称 LBD )又叫基于设计的学习。王佑镁教授认为，设计型学习是一项以学习目标为准则的基于项目的活动，设计源于实践中的具体问题，而问题解决本身即是对各种理论的创造性应用。在设计型学习中，设计的思想贯穿于整个学习过程，又将学习得到的结论反馈于设计，检验设计的合理性与有效性， 在解决问题的过程中，设计随着学习的开展而不断深化。在设计型学习中，设计的理论一方面体现在基于产品的设计：学习面临的是来自现实生活的结构不良的问题，学习结果指向真实的人工制品， 要求将多学科知识与现实问题结合；另一方面体现在基于过程的设计：在迭代设计的过程中加深对概念、问题的理解。
(二)中小学创客教学流程的分析
具有创新性的人工制品是中小学创客教学物化的学习结果，也是创客教学最显著的特征，因此，中小学创客教学流程应以创客作品的创作过程为核心环节。创客作品的形式多样，如电子产品、工艺制品、影视作品等。创客作品的创作过程是一个从产生创意构思、设计并将其转化为实物，最后进行展示交流的完整过程。首先，根据创新教育理念，创客教学应注重学生创新思维方式的培养，促进学生从不同角度看待问题，提出不同寻常的想法。其次，根据设计型学习理念，创客作品的设计过程应具有迭代性，在作品制作中检验设计的合理性与有效性，并不断修改完善设计方案及作品。再次，学生通过小组合作，将设计落实到具体的动手操作，完成创客作品的创作。最后，创客教学强调作品的展示和分享，通过作品展示，交流创意，激发灵感，构建共创、共享的创客学习氛围。由此，本研究分析得出创客作品的创作过程包括:创意构想( Thinking )-迭 代 设 计 ( Designing )-作 品 创 作(Creating )-发布分享( Sharing )。
创客教学不同于传统教学，传统教学重视知识的传授，教师根据课程大纲确定教学内容。创客教学则强调在“做”中“学”，为“做”而“学”。“做”是为了解决真实的生活问题， 创客教学采用基于项目的学习方式，学生根据教师创设的情境，通过反思生活经验发现问题，并基于问题确定项目主题，即想要通过创客作品来解决某一真实的问题。在创客作品创作完成后， 学生通过评价和反思不断优化创客作品的设计，加深对创客学习中知识和方法的理解与认识。
本研究根据上述理论研究和对创客作品创作过程的分析， 提出以创意构想 ( Thinking )-迭代设计( Designing )-作 品 创 作 ( Creating )-发 布 分 享( Sharing )(即“ TDCS ”)为核心环节的中小学创客教学“七步”流程，具体包括以下七个环节。
(1 )创设情境。教师利用多媒体资源创设复杂真实的生活场景，激发学生的学习兴趣和创新意识。
(2 )确定主题。学生以小组为单位，结合对生活的观察和思考，提出问题并确定小组项目学习的主题。
(3 )创意构想。学生针对主题运用发散思维自由联想，以寻求具有创新性的想法。
(4 )迭代设计。学生综合运用所学知识，利用设计工具进行创客作品设计，建立模型并绘制设计图。
(5 )作品创作。学生利用开源硬件、3D 打印、手工工具等创作工具，将创意设计变成实物。
(6 )发布分享。学生利用网络发布创客作品，展示并分享其创意构想、设计思路以及制作过程。
(7 )评价反思。学生对作品自评和组间互评，进行自我反思，不断修改完善作品。
四、CMT模式的构建
本研究采用基于设计的研究方法构建 CMT 模式。首先，通过理论研究，分析了中小学创客教学流程;接着结合网络空间在中小学创客教学中的功能和作用，初步形成了 CMT 模式的雏形;其后，进行两轮教学实施，对 CMT 模式进行设计、评价和优化，完善了该模式。
(一) CMT 雏形的构建
教学模式是指在一定的教育思想、教学理论和学习理论指导下， 在一定的教学环境和资源的支持下，教与学活动中各要素之间的稳定关系和活动进程的结构形式。
网络空间能够为中小学创客教学提供各类学习资源、各类创客工具，实现线上线下创客空间的连通。本研究分析了网络空间在中小学创客教学中的功能和作用，形成了如下契合点。
(1 )情境创设:教师利用网络空间上的视频、动画、案例等交互性的媒体资源创设问题情境。
(2 )提供学习资源:网络空间提供微课、课件等学习资源，学生可以根据自己的创作需要选择相应学习资源进行自主学习。
(3 )支持即时和异步讨论:网络空间的互动平台支持班级内外的即时和异步讨论。不仅支持组内学生的协作学习，还可支持学生作品的共享与互评以及与社会创客的互动，以实现多维互动与共创。
(4 )提供设计工具:网络空间提供画图软件、线路图绘制软件等设计工具。
(5 )提供创作工具:网络空间提供图形化编程环境、视频录制、编辑工具等创作工具。
(6 )作为发布平台，学生利用网络空间将作品发布到社会创客空间。
(7 )提供评价工具:网络空间提供量化评价工具及基于讨论空间的过程性评价工具。
(二) CMT 模式的修改完善
本研究联合广东省佛山市南海区教育局的创客教学研究团队， 依托该区某实验小学校本课程中的《 Arduino 中传感器的应用》 专题作为创客教学的设计、开发和应用案例，进行两轮教学实施，不断收集并分析数据，征求教师和学生的意见，对 CMT 模式进行设计、评价和优化，修改完善了 CMT 模式。
1. 第一轮教学实施-- - 初步探索
第一轮教学实施以该校一个创客小组为实验对象(包括五年级学生四人、四年级学生两人、三年级学生两人，按照男女搭配、不同年级混合的方式将八名学生两两分为一组)， 八名学生均具有对 Arduino 套件以及 Scratch 可视化编程的基本了解。教师根据CMT 模式雏形进行教学设计，基于“朝阳学堂(网络空间)” 平台在创客教学中开展相应的学习活动和教学活动。
课上，教师将课前收集的各类传感器及其应用案例，上传到“朝阳学堂”平台并推送到学生的客户端供学生观看。学生反思生活体验，思考生活中的哪些问题可以利用 Arduino 套件以及各种类型的传感器元件制作成的电子作品来解决，并根据问题确定小组学习的主题。学生以小组为单位，利用平板上的绘图软件绘制元件组接图以及线路图，构思代码逻辑，充分考虑设计的可行性后，按照设计图动手制作、编写代码，完成创客作品，期间反复与教师和同学讨论，不断修改设计方案。学生以演讲的形式向所有同学展示作品，并将展示过程录像上传至“朝阳学堂”平台。最后，学生利用网络空间的评价表进行自评和组间互评。第一轮教学实验完成后，研究者通过师生访谈、课堂现场记录分析进行评价。综合以上评价方式的结果，发现以下问题：( 1 )学生进行创客学习的兴趣不足，学习动机没有得到有效激发；( 2 ) 学生关于传感器的Arduino 编程水平不一，创客教学缺乏层次性，导致教学效率较低。
针对存在的问题，提出了以下改进策略：( 1 )在教学开始时展示社会创客空间中相关的创客作品及其分享视频， 以此激发学生学习的积极性；( 2 )“迭代设计”与“作品创作”两个环节按照任务难度由基础任务到提高任务再到拓展任务逐级进行。基础任务以模仿学习为主，模仿教师展示的案例，在实际动手操作中掌握传感器的基本编程知识。提高任务到拓展任务对学生的创新程度要求逐步提高，拓展任务要求学生利用 Arduino 套件与多种传感器元件，创新性地解决自己发现的生活中的实际问题。
2. 第二轮教学实施-- - 改进完善
第二轮教学实施以该校另一个创客小组(包括五年级学生三人、四年级学生三人、三年级学生两人，按照男女搭配、不同年级混合的方式将八名学生两两分为一组)为研究对象。八名学生均具有对 Arduino 套件以及 Scratch 可视化编程的基本了解。
与第一轮研究相比，本轮教学实施中，学生的学习兴趣被有效激发，通过教师创设的情境，相比于第一轮教学实践学生提出了更多具有新颖性和价值性的创意构想；教师在展示传感器应用案例的同时，提供案例的具体设计方案和编程思路，学生根据自身情况可以选择先模仿案例进行创客作品的制作，再尝试改进原有设计，进而提出自己的创意构思。通过对授课教师的访谈和对课堂的观察，本研究发现，学生在进行作品展示时普遍缺乏基本的演讲和展示方法，不能够流畅地展示出作品的设计思路和制作过程。
针对教学实施存在的问题，补充了网络空间的学习资源，提供了国内外创客空间链接及其他创客作品的展示视频， 为学生进行创意构思提供启发和帮助。同时，教师在课堂提供演讲和进行汇报展示的一般方法，如可以从构思来源、设计方案、特色亮点等方面对自己的创客作品进行展示。
3. CMT 模式的完善
该模式的特色和创新点是：
(1 )该模式在创新教育、项目化学习、设计性学习理论指导下，按照以创客作品创作的“ TDCS ”过程为核心环节的中小学创客教学“七步”操作流程，采取基础任务、提升任务、拓展任务的迭代设计范式，具有较强的针对性和可操作性。
(2 )该模式以网络空间为支撑环境，并将网络空间在创客教学中的功能作用具体化，通过提供创客教学资源，提供创客设计、创作和评价工具，结合线上线下创客空间，进而打通创客教育课内外教学，连通社会创客，实现创客教学效益最大化。
五、CMT模式的效果评价
(一)评价指标体系的设计
创客作品的创作过程是中小学创客教学的核心环节，具有创新性的创客作品是中小学创客教学物化的教学结果。CMT 模式旨在培养学生的创新能力，创客作品的创新性是学生创新能力的外在体现。因此，CMT 模式的效果评价包括创客作品的评价和学生本身创新能力的评价两部分。
根据美国著名心理学家罗伯特·斯坦伯格( Robert Sternberg )对创新性的解读，具有创新性的创客作品应同时具有新颖性和价值性。一方面，创客作品应是独创的， 既可以是某一技术或方法在另一个全新情境下的应用，也可以是多个技术或方法的组合应用;另一方面，创客作品应具有一定的个人价值或社会价值，能够解决一定的生活问题，具有一定的实用性。同时，创客作品作为一种人工制品，其外形设计和功能实现也体现了学生的设计和动手能力的高低。因此，对创客作品的评价包括作品的新颖性、作品的价值性、作品的外形设计、作品的功能实现等四个二级指标。
根据威廉斯创造力测量方法，创新能力的评价包括认知和情意两个方面，即创新能力不仅表现为一种思维能力，也表现为一种情致态度。同时，创客教学强调学生动手能力的培养，根据 CMT 模式中创客作品的创作过程分析，学生在利用工具进行设计和制作以及展示环节都应具有相应的技能。因此，学生创新能力的评价包括创新意识、创新思维、创新技能等三个一级指标。其中，创新意识是指个体对创新与创新的价值性、重要性的一种认识水平、认识程度以及由此形成的对待创新的态度， 对应的二级指标是好奇心、冒险性、挑战性;创新思维是个体创造性的具体表现，其核心是发散性思维，对应的二级指标是思维的流畅性、思维的变通性、思维的独创性;创新技能是指将创新的想法转化为设计并制作成作品，以及对作品进行展示和分享的具体技能，对应的二级指标是利用工具进行设计的技能、 利用工具进行制作的技能、作品展示的技能。
(二)评价指标体系的应用
CMT 模式的效果评价指标体系的应用选取的是上述第二轮教学实施的对象。八名学生两两一组，每组的创客学习的主题依次是桌面读写姿势检测仪的设计和制作、电子手鼓的设计和制作、校园 PM2.5 检测仪的设计和制作以及自动距离感应驱动小车的设计和制作。教学完成后，学生通过《威廉斯创造力倾向测验量表》和《 Torrance 创造性思维测验》进行创新意识和创新思维的评价，以两位学生的平均分作为该组该项的得分;教师通过课堂观察，分析其设计图和制作过程，对学生的创新技能进行评价 。
各组学生创客作品的新颖性和价值性得分都较高，说明学生普遍能够从生活中发现问题，并据此设计出具有创新性的创客作品;各组学生的创新意识得分情况良好，即各组学生都能意识到创新的重要性并具有较高的创作动机；各组学生的创新思维得分差异性较大，其中第四组学生得分最高，第三组学生得分最低;第三组学生在创新技能方面得分最高，尤其是两位学生能够按照作品的创意来源、设计思路、技术实现，清晰、流畅地展示其作品。
六、研究结论
本研究采用文献研究和基于设计的研究方法，结合网络空间支持创客教学的功能和作用，通过理论研究、流程分析、模式构建、评价指标确立与应用等过程， 开展网络空间支持的中小学创客教学模式的研究，得出如下结论：
(1 )提出了以“ TDCS ”为核心环节的中小学创客教学“七步”流程，具体包括创设情境、确定主题、创意构想、迭代设计、作品创作、发布分享、评价反思。
(2 )构建并完善了网络空间支持的中小学创客教学模式(即 CMT 模式)，充分发挥网络空间在中小学创客教学中的作用。
(3 )构建网络空间支持的中小学创客教学模式的效果评价指标体系，并在创客教学实践中加以应用。
本研究顺应创客教学及创新型人才培养的发展需要，丰富了中小学创客教学的理论与实践，为进一步开展中小学创客实践以及评价提供了重要的借鉴和参考。
