青少年创客活动指南

本书主编吴强、翟立原是中国青少年科技辅导员协会的资深专家，长期从事青少年科技创新研究与评审工作，具有较高的理论水平和丰富的实践经验。本书从西方的“车库文化”到中国的“创客风潮”，从对创造力与智力开发的多视角探索到科学教育、传播与普及意义的理论研究，再到青少年科技活动发展蔚然成风的必然分析进行了创客理论的探索性梳理。书中为学校等相关机构精选了3个极具推广意义的学校案例。并按照读者创造能力开发的程度，为初级创客、中级创客分别遴选了11个体验“制作”与6个体验“创意”的教与学案例。其中包括备受小创客们喜欢的3D建模打印、小保安机器人的设计与制作、蔬菜清洗前后的农药残留检测、“梦想号”航空母舰的制作与实践、阳生与阴生植物叶片气孔数目及分布密度的观测比较等。从中，读者既能学习到时下流行创客案例的制作，还能掌握创客常用工具的使用，而且实践经验成熟，深受京沪深三地的欢迎，极具推广价值。

 

本书是基于实践活动的剖析和典型案例的升华，提炼出家庭、幼儿园、小学、中学和校外机构开展青少年创客活动的3个工作案例；总结出教师或科技辅导员依托科学工作室促进青少年“Maker”（“制造者”）成长的11个活动案例；以及呈现出指导者引领青少年突出创意，强化活动成果或作品个性特色的6个创客活动案例；为广大基层教师、家长和科技辅导员组织引导青少年参与创客活动提供了详尽的指导。本书适合中小学校及校外教育机构的教师、科技辅导员和学生家长阅读学习并指导活动，对于具有一定自学能力的中小学校学生来说，本书亦是有助于其参与创客活动的实用指南。

吴强，中国青少年科技辅导员协会培训工作委员会副主任，上海市宝山区青少年科学技术指导站站长、特级校长。 翟立原，中国科普研究所科学素质研究室原主任，研究员（正高三级）。现为中国青少年科技辅导员协会理论工作委员会副主任，《科普研究》杂志编委、《中国科技教育》杂志编委和《少年儿童研究》杂志编委等。

目  录

 

青少年创客活动指南

部分

青少年创客活动相关理论概述

青少年创造性培养理论

科学教育、传播与普及理论

STEM教育的理念

青少年科技活动理论

科学教育信息化的理念

大众创业万众创新的理念

第二部分

青少年创客活动工作案例

从共性化的科技教育向个性化延伸

—
星辰科技幼儿园“家庭创娃行动”纪实

校园科技创新教育融入家庭的实践

—
宝林路第三小学“家庭创娃行动”纪实

助推家庭创客成长

—
上海宝山纪实

第三部分

让青少年重点体验“制作”的教与学案例

机器人（乐高）搭建工作室配置及典型活动案例

附：制作一个会打高尔夫球的机器人活动案例

车辆模型工作室配置及典型活动案例

附：“橡筋动力小车”的制作与调试活动案例

航海模型工作室配置及典型活动案例

附：“梦想号”航空母舰的制作与实践活动案例

工程与技术设计工作室配置及典型活动案例

附：制作猴子爬杆装置及进行创意拓展活动案例

环境科学工作室配置及典型活动案例

附：蔬菜清洗前后的农药残留检测活动案例

木加工工作室配置及典型活动案例

附：“原木动力小车”的制作活动案例

摄影工作室配置及典型活动案例

附：尝试拍摄“喜迎漫天飞舞的‘雪花’”活动案例

生命科学工作室配置及典型活动案例

附：阳生与阴生植物叶片气孔数目及分布密度

的观测比较活动案例

数控加工工作室配置及典型活动案例

附：仿生机械蚂蚁设计、加工和组装体验活动案例

应用化学工作室配置及典型活动案例

附：电化学蚀刻
— 尝试做个金属雕刻家活动案例

航空模型工作室配置及典型活动案例

附：“天驰”橡筋飞机的制作与调试活动案例

第四部分

让青少年重点体验“创意”的教与学案例

构建微型生态系统
— 创意生态瓶制作活动

智能机器人初探
— 小保安机器人设计制作活动

我们的校园
— 3D建模打印活动

创意纸电路
— “炫彩发光画”设计制作活动

自动避障小车
— 乐高机器人创意制作活动

梦想家园
— 创意建筑模型制作活动

参考文献

附
录

“十三五”国家科技人才发展规划

序

　　为贯彻落实《全民科学素质行动计划纲要（2006—2010—2020年）》《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》，切实加强对全国青少年创客活动的引领和指导，中国科普研究所和上海市宝山区青少年科技指导站于2016年1月和2017年1月，先后联合启动了“青少年创客活动的典型案例研究”和“青少年创客活动的理论与实践研究”课题。

　　两年来，课题组诸多专家、科学教师和科技辅导员遵循习近平主席“我国要建设世界科技强国，关键是要建设一支规模宏大、结构合理、素质优良的创新人才队伍，激发各类人才创新活力和潜力”的重要指示，对青少年创客活动所涉及的科学教育、传播与普及理论，青少年创造性培养理论，STEM教育理念，青少年科技活动的理论，科学教育信息化的理念和大众创业万众创新的理念等，结合家庭、学校和社会教育等多元渠道进行了精心梳理和综合研究，并通过上海、北京和深圳等地的实践探索与总结，提炼出3个青少年创客培养工作案例、11个初级创客教与学活动案例和6个中级创客教与学活动案例。上述具有一定科学性、教育性和创新性的理论与实践成果，均集中呈现于本书之中。

　　党的十九大报告指出：“建设教育强国是中华民族伟大复兴的基础工程”“要全面贯彻党的教育方针”“培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人。”我们相信，本书的出版将会使我国广大中小学校、幼儿园和校外机构的科学教师、科技辅导员以及青少年家长及时获得开展青少年创客活动的实用参考，成为引领他们在培养具有创客潜质的青少年科技创新后备人才进程中持续学习的应用指南，成为促进我国青少年创客活动乃至创客教育构建与发展的相关理论支撑和实践范例。后，预祝我国青少年创客活动不断发展壮大！

　　中国青少年科技辅导员协会副理事长

　　中国科普研究所所长，研究员

　　王康友

　　2017年11月19日

　　1.有关创造性、创造力的定义至今仍在从多视角探索就20世纪末和21世纪初这一阶段而言，有关创造性、创造力的定义在继承前人研究的基础上，仍从多视角进行着探索。在回答什么是创造力时，詹姆斯·D.莫兰III（JamesD.Moran，III）近期的研究指出：创造力是从过程、产品或人的方面被考虑的，并且被定义为在人际交往的过程中，新颖、高质且有智力开发意义的产品被制造出来。涉及儿童创造力时，注意力应该放到过程上，即产生、发展新颖的想法，这被看作是创造潜力的基础。参考J.P.吉尔福特（1956年）的区分收敛性思维与发散性思维的理论，可以帮助我们理解这一问题。与收敛性思维相关的问题往往只有一种正确的解决方法。但是，与发散性思维相关的问题却要求解答者提供许多种解决方式，其中一些是新颖、高质量并且有效的方法，因此也必然体现出创造力。
诺里克·萨基（Norik Szaky）等学者在相关的研究中指出，通常创造力被定义为产生新颖而有价值的想法的认识能力。大部分研究者认为，创造性思维成果的特征3种：流畅性、灵活性和创新性。在创造力测试中，评定这3项特征通常是通过让测试者回答诸如尽可能多的圆形物体，或是列出一块砖的不同用途，并由此产生的答案总数测定其流畅性；同时还可对答案进行归类，而归类后得出的种类数目可测定其灵活性。评估创新性一般是通过考查答案的新颖程度来进行的。

　　图1 － 2是一位小朋友在通过作品展示自己的创造性。       

　　智能机器人初探
— 小保安机器人设计制作活动创客关注造物、崇尚造物，其共同特点就是创新、实践与分享。创客教育着重培养青少年提问、析问、解问与实践的综合能力，将科学探究、技术制作及艺术创作等进行了初步的融合。机器人活动则整合了数学、物理学、信息学等多种学科，通过学习机器人的基本知识与技能，有益于培养青少年的科学素养、信息素养和技术素养，进而提高青少年的创新实践能力。当从创客教育的角度审视机器人活动时，不难发现它为全方位培养青少年的主动探索精神、批判性思维能力、自主创新能力、合作研究能力和艺术创作能力等提供了更为广阔的平台。

　　小保安机器人设计制作活动是指在科技辅导员引导下，青少年自主选择传感器的类型、决定传感器的数量，并架构于Buddy Robot的机器人原型上，同时自主编译程序，进而使Buddy Robot机器人原型在指定区域内具有快速识别、驱逐入侵物体功能的创制过程。小保安机器人的设计制作之所以受到青少年的喜爱，是因为在参与过程中，不仅能有效促进青少年对智能机器人的认知，锻炼其设计制作的科学思维技能和动手技能，还可以提升他们的信息素养，促进其对创客精神的理解，以制作出更多个性化的智能机器人作品。