中小學創客教育平臺 steam教育

創客教育工具的種類繁多，我們可以通過對工具的類型進行劃分，把創客工具劃分為機械加工類、電子智能類、軟件編程類3類，這是一種基本的劃分。教師至少應該掌握這3大類工具每類中的1種或幾種，否則就很難得心應手地開展創客教育。

機械加工類

機械加工類工具是指在創客制作中主要服務于產品的外觀及機械結構的工具，它是創客作品的骨骼和皮肉。

提到創客工具，你可能會想到種種引人注目的桌面制造工具，但首先我們要提的是基礎的創客教育工具，只要用學生*的一些文具，如剪刀、美工刀、膠水，就可以做出簡單的創客教育課程。在創客空間中我們常常能見到鋸子、鉗子、銼子、膠槍、電鉆、電烙鐵等工具，它們在創客教育中都有著*的出鏡率。所以，創客教育不可忽視對基礎工具的使用，要讓學生形成良好的使用習慣。

桌面制造的發展是創客運動興起的強大動力。桌面制造設備的4個*典型的工具是3D打印機、數控機床、激光切割機和3D掃描儀，它們并稱為“4個桌面工廠”。

●3D打印機被視為創客運動的標志性工具，它通過噴頭將材料逐層堆積打印出來。3D打印大大減少了制作原型的時間和費用，讓生產和創造普及到每一個人。在教學過程中，教師能夠通過3D打印制作出模型，方便學生進行真實探究，也方便學生親手生成模型，賦予學習更多的可能。

●數控機床通過切削的方式進行制造和加工，能夠彌補3D打印的局限性，幫助學生制作創客原型產品。

●激光切割機是創客教育中*受歡迎的工具，它可以加工多種材料的板材，通過精準的電腦控制，學生們能夠將切割下來的材料拼合成三維物體，幫助學生構建立體思維。

●3D掃描儀將現實中的物體轉化為模型，讓學生免去繁瑣的建模步驟，直接生成模型文件。

此外，還有很多創客教育套件有專門用于機械結構制作的材料，*典型的例子就是樂高。樂高擁有種類豐富的標準化零件，通過獨具特色的穴柱連接方式進行組合，從而方便學生快速制作出創客產品的原型，這樣的創客教育產品廣受創客教師青睞。

電子智能類

如果說機械結構的搭建為創客教育賦予軀干，而電子智能工具則為創客教育賦予了官能。電子智能類工具是指由電子組成的各類元件，常見的電子智能類工具有主控板、傳感器、控制器、輸出設備等。主控板是創客作品的大腦，為作品賦予智能；傳感器能夠感知環境的變化，是創客作品的耳目；控制器是作品的口舌，能夠與人進行交互；輸出設備是作品的神經，驅動機械按照特定的方式運作。

學習電子智能工具，學生需要對電路有基礎的認識。1個紐扣電池、1盞LED燈，以及導電膠布就可以為簡單的創客作品添加電子的色彩。但這是遠遠不夠的，創客教師應該多掌握一些開源硬件的使用方法。

開源硬件，是指與自由及開放源代碼相同方式設計的計算機和電子硬件，它可以讓教師更加快速地設計主控板，通過主控板和傳感器、控制器配合，操作自己的創客產品。根據連接方式的不同，開源硬件可以分為積木式開源硬件和開源硬件開發平臺。

●積木式開源硬件是以開放式電子積木模塊為基礎的一種開源硬件，LittleBits就是其中的典型。其以不同的顏色劃分不同類型元件，并且采用磁鐵進行連接，學生可以將任意2顆電子積木拼接在一起，發揮無限的創意。積木式開源硬件很適合初步接觸創客教育的學生，能夠幫助他們實現自己的創意。

●開源硬件開發平臺也是創客運動的另一個標志性工具，Arduino和樹莓派則是開源硬件開發平臺的代表之作。創客們可以圍繞開發板進行設計、開發和測試，為自己的作品賦予智能。它便利的設計、豐富的元件和開源的文化，構成了開源硬件在創客教育中的優勢，當學生掌握開源硬件的設計時，就離成為一個真正的創客不遠了。

值得一提的是，開源硬件中有各種各樣的傳感器，它們能夠感知環境中的各種變化，并把這些變化轉變為電信號輸出給主控板，根據預設的程序向相應的部件發出指令，執行相應的動作。傳感器是智能硬件、物聯網及人工智能等領域廣為使用的部件，只有熟悉并靈活使用傳感器，才能把創客教育做得更好。

軟件編程類

無論桌面制造，還是開源硬件，創客工具很大的一個特征就是智能化，學生必須掌握與計算機溝通的技巧，方可設計出理想的作品，可以說，軟件和編程工具構成了創客作品的心智。

在桌面制造中，常常需要用到設計類軟件，可以簡單分為2類：平面設計和立體設計，教師可以根據自己的實際需要進行學習。

●平面設計軟件用于激光切割機文件的設計，AutoCAD、CorelDRAW等軟件都能夠勝任。

●立體設計軟件則多用于3D打印、數控機床源文件的設計，常見的有123D Design、SketchUp等。

設計類軟件不僅需要學生能夠熟練掌握軟件的操作，更重要的是，學生能夠通過它培養空間感知能力。例如，在激光切割中，學生就需要思考每一塊切下來的板跟完整的立體設計的對應關系，在一次次的練習中鍛煉自己。

編程是創客的一個至關重要的能力，在以開源硬件為工具的設計中，編程是必不可少的。開源硬件一般需要用到代碼式編程，如基于Arduino設計的Arduino IDE、SMeshStudio等。對于初接觸創客的學生來說，代碼式編程令人生畏，所以很多創客教育者都采用了圖形化的編程界面，或者用圖形化的界面封裝特定程序，幫助學生進行形象化的學習。例如服務于Arduino的圖形化編程軟件就有Mixly、Ardublock、BlocklyDuino等。這些基于實物教具的編程軟件提升了編程的復雜度，讓學生建立計算思維和實體世界之間的映射。

值得注意的是，圖形化編程終究只是幫助學生建立計算思維的過渡方式，學生*終還是要掌握基于實際應用的代碼式編程語言，才能真正做到得心應手地進行創造。

除了這3類工具，還有一些創客教育工具是以創客主題為導向的，融合了不同工具的使用，如教育機器人、無人機等。與其他工具不同，這些工具的服務目標更加明確，在制作過程中，學生不僅能夠鍛煉到多種創客能力，還能通過各種不同的創客工具改造它們，為制作賦予更多的個性。