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摘 要：创客这一概念正在逐渐得到越来越多的关注，针对目前高校创客教育中编程教育起步晚，校内编程教育尚未形成体系的现状，文章阐述了高校创客教育背景下的计算机编程学习和应用前景，以期增强创客教育可持续发展新平台，加快高校编程教育的教育实践。
关键词：创客教育;高校;编程;人工智能
0 引言
人工智能时代催生了人工智能技术的活力与深度应用。以深度学习、云计算、大数据、物联网为代表的人工智能技术为创客教育注入了鲜活的血液。未来，高等院校必须要积极探索培养学生创新创业能力的策略，优化创客教育模式，提高计算机编程学习和应用水平。
1 创客、创客教育、编程教育概述
1.1 创客的概念
创客（Maker）是指通过自主学习和创新，出于自身的兴趣和爱好，借助各種数字化、智能化和开源化的工具努力把各种设想与创意转变为现实产品的人。这一概念的流行始于2012年初《创客杂志》的创办和发行。[1]创客教育在中国起步相对较晚。2013 年开始，国内对创客教育的研究逐步开展，相继在北京、深圳、西安等地开设了创客空间，并积极开展创客教育论坛和研讨会等系列活动。
1.2 创客教育
创客教育是在传统教育的基础上着眼于知识的融合、应用、深化、创造，旨在培养创新精神、创客基本技能和创业基本素养，使创客具有在较高认知水平上进行创造性活动的高阶思维能力。目前，我国很多高等院校都开始引入创客空间开展创客教育，为大学生提供创新创业支持，不同高等院校的创客空间之间可互相合作，通过进行资源共享、头脑风暴等方式，对某一课题或构思进行分析。人工智能开放平台、智能机器人、物联网等新兴技术手段为创客教育提供开放新颖的体验和创意实践平台。
1.3 编程教育
编程教育是以编程语言的学习与计算思维的培养为目的，学习核心的逻辑、算法、语法和结构。纯编程分为图形化编程（Scratch）和纯语言编程两大类。编程学习的教学模式探索改革以及创新型编程平台设计方面的研究近几年如火如荼，特别是基于高校创客教育的计算机编程学习和应用成为当下潮流。
2 基于高校创客教育的计算机编程学习
2.1 计算机编程学习的时代背景
大数据时代，世界各国纷纷开展编程教育的普及工作。美国前总统奥巴马2012年推出了“编程一小时”活动，扎克伯格和比尔·盖茨等为3万学生讲解基本编程概念。我国人工智能教育略晚于国外发达国家。不过，受惠于时代需求和政策引导，发展势头迅猛。2018年，我国浙江省高考首次将信息技术纳入选考科目，我国在高年段及成人教育利用Python，C++，Java等语言进行深度的智能编程。编程环境和编程工具是编程教育的重要技术支撑，学生通过运用模块化编程和智能开源硬件技术创造性地设计智能产品，逐步提升创新能力和解决问题能力。国际上无论是面向校内创客教育课程还是面向校外的创客技能培训课程都巧妙的利用了这些开源编程技术，其中经典的是 Scratch和乐高套件。
2.2 高校创客教育中计算机编程学习的主要内容
创客教育的有效实施是当下高等教育研究的热点，高校学生学计算机编程会锻炼逻辑思维、提升自学能力、增强升学竞争力、锻炼想象力和创造力等。首先，高校创客教育中图形化编程学习（以Scratch为主），编游戏编动画，主要是带动学生的兴趣，让学生有成就感，锻炼学生的逻辑能力。[2]学习项目包含了Scratch和国内的一些图形化编程，另外顺带下编游戏机的项目。其次，开源硬件图形化编程与仿真，让学生了解电子线路硬件，学习嵌入式编程开发的基础，学习开发类似冰箱、洗衣机程序的原理。学习机器人编程、无人机编程、3D打印编程等。Python现在是编程语言排行榜上排名第3的编程语言。图形化Python，左面是图形积木，右边是代码，左右对照，解决了代码编程语言学习难的问题，可以用图形积木编程，也可以用代码编程;计算机编程学习，在于对一门语言的精通程度，学好Python后可以做到融会贯通。C语言是编程语言的利剑，可进行嵌入式编程、计算机底层的编程。学习单片机编程，可以编程电子硬件产品。
2.3 开发面向创客需求的高校编程课程新体系
创客教育本身具有极强的包容性，需要参与者积极主动地进行探索，因此高校在构建创客课程体系的时候，需要摆脱传统课程体系的桎梏，创客课程体系可以分成以下3种：（1）基础类课程，这种课程所对应的学习主体是学校的所有学生，课程内容可以包括3D打印技术、Scratch趣味编程等。其主要作用在于：将创客技术等普及，激发学生参与创客活动的积极性。（2）拓展类课程，这类课程所对应学习主体是具有成为创客意向的学生，课程内容可涉及系统工程、智能控制、传感器等物联网技术。（3）创新类课程学习主体为创客空间的学生，主要培养他们理论与实践相结合的能力。
3 高校创客教育背景下的计算机编程教育
3.1 计算机编程教育国内外应用现状
作为智能时代的一项重要技能，编程能力逐渐被国际产业界和教育界所重视，日益成为世界各国进行创新性人才培养战略的实施重点。美国、英国、澳大利亚及欧盟等发达国家和地区已将青少年编程教育纳入国家层面战略规划或行动计划中。我国青少年编程教育的实践与研究总体处于初级发展阶段，即便是在高校创客教育推动下，编程教育的规范教材体系和成熟的教学模式尚在摸索之中。对国内有代表性青少年编程教育平台梳理发现：它们各有亮点和特色，课程内容主要围绕“机器人教育”以及“编程教育”，讲授的语言主要有Python，Scratch，App Inventor 及C++。其中，多个平台将全国青少年信息学奥林匹克联赛作为授课重点之一。此外，结合Arduino 等开发的STEAM 教育智能机器人，是当前国内青少年编程教育中主要的教学模式之一。青少年编程教育多为编程机器人、信息学奥赛以及图形化编程等，注重小班教学，利用各类教学方式打造更优的编程学习体验。 3.2 创客教育需要编程教育的创新支持
创客教育是计算机语言教育的一次回归，图形化计算机语言的出现让普通人学习计算机语言成为可能。在做计算机创客的时候，往往都会将计算机编程与电子电工一起融合。将电子电工的各个感应模块融合到一起就可以使用创客课程中的组合创造法，创造出很多新的产品。因为只要是不同的编程逻辑就可产生不同程度的影响。比如说，自然光线的数据的大小就可以通过编程控制，决定我们调节室内灯光的亮度;室内温度的高低不同，可使用计算机编程控制我们的空调根据人体适应能力自由的进行调整。创客教育的精髓是学术进行创客活动过程中培养学生提出问题、解决问题、动手制作的综合能力，融合科学研究、技术制作、艺术创作等。机器人、编程、3D打印是创客教育的形式，创客教育需要编程教育的支持，它是将计算机程序的虚拟世界与现实的物理世界连接的桥梁。在人工智能时代，利用编程教育进一步开发和利用学习资源，降低教育成本，更好地推广创客教育。
3.3 强化创客教育和编程教育的有机整合
创客教育在广义上是一种培养创客精神为目标的教育形态;狭义上是一种以培养青少年学习者创客素养为导向的教学模式。创客教育在广义上是一种培养创客精神为目标的教育形态;狭义上则是一种以培养青少年学习者创客素养为导向的教学模式。在创客教育实践中，往往包含教育机器人、3D 打印等能够利用技术将创意转变成现实的工具或程序，这与编程教育更是密不可分。英国威尔士技术营地作为英国最知名的创客教育基地，为11—19岁学生提供编程、机器人、游戏设计及应用开发等各项内容。[3]在研究方面，国内王滨设计了项目教学法指导下的图形化编程课程教学活动，并且通过实验证明，这种方法能够激发学生的学习积极性，提高学生的创新精神以及团队协作能力。未来是人工智能的时代，5G技术让万物互联得以实现，互联网编程不仅是要进行线上的功能实现，也要回归实体造物。因此，编程教育是辅助创客教育进行造物、制造人工智能属性的产品。没有编程教育，无人机、3D打印、VR、机器人等这些产盘就像是没有头脑和控制器的模型玩具，而没有创客教育，编程也只是没有依附的虚幻物质，无法展示其在生活和工作中的实际价值。
4 结语
未来，高校编程教育这一新兴领域的理论发展和实践应用将会迎来一个飞速发展的时期，要探索适合高校学生编程教育的教学规律，构建适合不同群体和针对不同编程内容的多样化编程教育模式，并加快建设专业的青少年编程教育教师，增加编程教育教学内容，开展高校学生编程教育实践，为高校创客背景下的计算机编程学习注入新的发展动力。
[参考文献]
[1] 陈孝然.基于Scratch 编程的创客课程学习现状调查[J].无线互联科技，2019（6）：55-56.
[2]蔡國.基于创客教育的Arduino 校本课程教学实践[J].课程教育研究，2019（21）：9.
[3]董丽.高校创客教育的实施策略研究[D].南充：西华师范大学，2017.
（编辑 姚 鑫）
Study and application of computer programming from the perspective of
maker education in colleges and universities
Nan Nan1， Nan Chao2
（1.Zhanjiang Preschool Teachers College， Zhanjiang 524300， China;
2.Anyang Village Primary School， Quyang County， Baoding City， Hebei Province， Baoding 073100， China）
Abstract：The concept of maker is gradually gaining more and more attention. Aiming at the late start of programming education in college maker education and the fact that school programming education has not yet formed a system， this article explains the computer programming learning and learning in the context of college maker education. Application prospects， with a view to enhancing the new platform for sustainable development of maker education， and accelerating the educational practice of programming education in colleges and universities.
Key words：maker education; colleges and universities; programming; artificial intelligence
关键词：创客教育;高校;编程;人工智能
0 引言
人工智能时代催生了人工智能技术的活力与深度应用。以深度学习、云计算、大数据、物联网为代表的人工智能技术为创客教育注入了鲜活的血液。未来，高等院校必须要积极探索培养学生创新创业能力的策略，优化创客教育模式，提高计算机编程学习和应用水平。
1 创客、创客教育、编程教育概述
1.1 创客的概念
创客（Maker）是指通过自主学习和创新，出于自身的兴趣和爱好，借助各種数字化、智能化和开源化的工具努力把各种设想与创意转变为现实产品的人。这一概念的流行始于2012年初《创客杂志》的创办和发行。[1]创客教育在中国起步相对较晚。2013 年开始，国内对创客教育的研究逐步开展，相继在北京、深圳、西安等地开设了创客空间，并积极开展创客教育论坛和研讨会等系列活动。
1.2 创客教育
创客教育是在传统教育的基础上着眼于知识的融合、应用、深化、创造，旨在培养创新精神、创客基本技能和创业基本素养，使创客具有在较高认知水平上进行创造性活动的高阶思维能力。目前，我国很多高等院校都开始引入创客空间开展创客教育，为大学生提供创新创业支持，不同高等院校的创客空间之间可互相合作，通过进行资源共享、头脑风暴等方式，对某一课题或构思进行分析。人工智能开放平台、智能机器人、物联网等新兴技术手段为创客教育提供开放新颖的体验和创意实践平台。
1.3 编程教育
编程教育是以编程语言的学习与计算思维的培养为目的，学习核心的逻辑、算法、语法和结构。纯编程分为图形化编程（Scratch）和纯语言编程两大类。编程学习的教学模式探索改革以及创新型编程平台设计方面的研究近几年如火如荼，特别是基于高校创客教育的计算机编程学习和应用成为当下潮流。
2 基于高校创客教育的计算机编程学习
2.1 计算机编程学习的时代背景
大数据时代，世界各国纷纷开展编程教育的普及工作。美国前总统奥巴马2012年推出了“编程一小时”活动，扎克伯格和比尔·盖茨等为3万学生讲解基本编程概念。我国人工智能教育略晚于国外发达国家。不过，受惠于时代需求和政策引导，发展势头迅猛。2018年，我国浙江省高考首次将信息技术纳入选考科目，我国在高年段及成人教育利用Python，C++，Java等语言进行深度的智能编程。编程环境和编程工具是编程教育的重要技术支撑，学生通过运用模块化编程和智能开源硬件技术创造性地设计智能产品，逐步提升创新能力和解决问题能力。国际上无论是面向校内创客教育课程还是面向校外的创客技能培训课程都巧妙的利用了这些开源编程技术，其中经典的是 Scratch和乐高套件。
2.2 高校创客教育中计算机编程学习的主要内容
创客教育的有效实施是当下高等教育研究的热点，高校学生学计算机编程会锻炼逻辑思维、提升自学能力、增强升学竞争力、锻炼想象力和创造力等。首先，高校创客教育中图形化编程学习（以Scratch为主），编游戏编动画，主要是带动学生的兴趣，让学生有成就感，锻炼学生的逻辑能力。[2]学习项目包含了Scratch和国内的一些图形化编程，另外顺带下编游戏机的项目。其次，开源硬件图形化编程与仿真，让学生了解电子线路硬件，学习嵌入式编程开发的基础，学习开发类似冰箱、洗衣机程序的原理。学习机器人编程、无人机编程、3D打印编程等。Python现在是编程语言排行榜上排名第3的编程语言。图形化Python，左面是图形积木，右边是代码，左右对照，解决了代码编程语言学习难的问题，可以用图形积木编程，也可以用代码编程;计算机编程学习，在于对一门语言的精通程度，学好Python后可以做到融会贯通。C语言是编程语言的利剑，可进行嵌入式编程、计算机底层的编程。学习单片机编程，可以编程电子硬件产品。
2.3 开发面向创客需求的高校编程课程新体系
创客教育本身具有极强的包容性，需要参与者积极主动地进行探索，因此高校在构建创客课程体系的时候，需要摆脱传统课程体系的桎梏，创客课程体系可以分成以下3种：（1）基础类课程，这种课程所对应的学习主体是学校的所有学生，课程内容可以包括3D打印技术、Scratch趣味编程等。其主要作用在于：将创客技术等普及，激发学生参与创客活动的积极性。（2）拓展类课程，这类课程所对应学习主体是具有成为创客意向的学生，课程内容可涉及系统工程、智能控制、传感器等物联网技术。（3）创新类课程学习主体为创客空间的学生，主要培养他们理论与实践相结合的能力。
3 高校创客教育背景下的计算机编程教育
3.1 计算机编程教育国内外应用现状
作为智能时代的一项重要技能，编程能力逐渐被国际产业界和教育界所重视，日益成为世界各国进行创新性人才培养战略的实施重点。美国、英国、澳大利亚及欧盟等发达国家和地区已将青少年编程教育纳入国家层面战略规划或行动计划中。我国青少年编程教育的实践与研究总体处于初级发展阶段，即便是在高校创客教育推动下，编程教育的规范教材体系和成熟的教学模式尚在摸索之中。对国内有代表性青少年编程教育平台梳理发现：它们各有亮点和特色，课程内容主要围绕“机器人教育”以及“编程教育”，讲授的语言主要有Python，Scratch，App Inventor 及C++。其中，多个平台将全国青少年信息学奥林匹克联赛作为授课重点之一。此外，结合Arduino 等开发的STEAM 教育智能机器人，是当前国内青少年编程教育中主要的教学模式之一。青少年编程教育多为编程机器人、信息学奥赛以及图形化编程等，注重小班教学，利用各类教学方式打造更优的编程学习体验。 3.2 创客教育需要编程教育的创新支持
创客教育是计算机语言教育的一次回归，图形化计算机语言的出现让普通人学习计算机语言成为可能。在做计算机创客的时候，往往都会将计算机编程与电子电工一起融合。将电子电工的各个感应模块融合到一起就可以使用创客课程中的组合创造法，创造出很多新的产品。因为只要是不同的编程逻辑就可产生不同程度的影响。比如说，自然光线的数据的大小就可以通过编程控制，决定我们调节室内灯光的亮度;室内温度的高低不同，可使用计算机编程控制我们的空调根据人体适应能力自由的进行调整。创客教育的精髓是学术进行创客活动过程中培养学生提出问题、解决问题、动手制作的综合能力，融合科学研究、技术制作、艺术创作等。机器人、编程、3D打印是创客教育的形式，创客教育需要编程教育的支持，它是将计算机程序的虚拟世界与现实的物理世界连接的桥梁。在人工智能时代，利用编程教育进一步开发和利用学习资源，降低教育成本，更好地推广创客教育。
3.3 强化创客教育和编程教育的有机整合
创客教育在广义上是一种培养创客精神为目标的教育形态;狭义上是一种以培养青少年学习者创客素养为导向的教学模式。创客教育在广义上是一种培养创客精神为目标的教育形态;狭义上则是一种以培养青少年学习者创客素养为导向的教学模式。在创客教育实践中，往往包含教育机器人、3D 打印等能够利用技术将创意转变成现实的工具或程序，这与编程教育更是密不可分。英国威尔士技术营地作为英国最知名的创客教育基地，为11—19岁学生提供编程、机器人、游戏设计及应用开发等各项内容。[3]在研究方面，国内王滨设计了项目教学法指导下的图形化编程课程教学活动，并且通过实验证明，这种方法能够激发学生的学习积极性，提高学生的创新精神以及团队协作能力。未来是人工智能的时代，5G技术让万物互联得以实现，互联网编程不仅是要进行线上的功能实现，也要回归实体造物。因此，编程教育是辅助创客教育进行造物、制造人工智能属性的产品。没有编程教育，无人机、3D打印、VR、机器人等这些产盘就像是没有头脑和控制器的模型玩具，而没有创客教育，编程也只是没有依附的虚幻物质，无法展示其在生活和工作中的实际价值。
4 结语
未来，高校编程教育这一新兴领域的理论发展和实践应用将会迎来一个飞速发展的时期，要探索适合高校学生编程教育的教学规律，构建适合不同群体和针对不同编程内容的多样化编程教育模式，并加快建设专业的青少年编程教育教师，增加编程教育教学内容，开展高校学生编程教育实践，为高校创客背景下的计算机编程学习注入新的发展动力。
[参考文献]
[1] 陈孝然.基于Scratch 编程的创客课程学习现状调查[J].无线互联科技，2019（6）：55-56.
[2]蔡國.基于创客教育的Arduino 校本课程教学实践[J].课程教育研究，2019（21）：9.
[3]董丽.高校创客教育的实施策略研究[D].南充：西华师范大学，2017.
（编辑 姚 鑫）
Study and application of computer programming from the perspective of
maker education in colleges and universities
Nan Nan1， Nan Chao2
（1.Zhanjiang Preschool Teachers College， Zhanjiang 524300， China;
2.Anyang Village Primary School， Quyang County， Baoding City， Hebei Province， Baoding 073100， China）
Abstract：The concept of maker is gradually gaining more and more attention. Aiming at the late start of programming education in college maker education and the fact that school programming education has not yet formed a system， this article explains the computer programming learning and learning in the context of college maker education. Application prospects， with a view to enhancing the new platform for sustainable development of maker education， and accelerating the educational practice of programming education in colleges and universities.
Key words：maker education; colleges and universities; programming; artificial intelligence