卡魅创新实验室的引入

（二）卡魅创新实验室的引入

自2019年初，学校在引入卡魅创新实验室后，通过“篆刻+”的形式在篆刻教学中加强互联网技术、CAD软件、创客思维的融合，改变了传统的教与学方式。

1.卡魅创新实验室与创客教育、STEAM课程

信息技术在“众创空间”、跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等新的教育模式中的应用，提升了学生的信息技术素养和创新能力，促进学生养成数字化学习习惯，为培养面向未来的高素质人才起到了重要作用。

2019年，学校引进了卡魅创新实验室。卡魅创新实验室来自清华大学航天航空学院高云峰教授创立的“卡魅”课程，该课程以物理、数学为理论基础，融会贯通多学科知识，用启发式、探究式、讨论式、参与式的教学方法，通过设计独特的趣味游戏，鼓励学生发明创造。卡魅创新实验室为创客教育、STEAM课程提供教育装备支撑，培养学生的创新能力、综合设计能力和动手实践能力。

“创客”一词来源于英文单词“Maker”，本义是指出于兴趣与爱好，努力把各种创意转变为现实的人。创客教育也就是STEAM教育，是创客文化与教育的结合。它基于学生兴趣，采用项目学习的方式和数字化工具，是倡导造物，鼓励分享，培养跨学科解决问题能力、团队协作能力和创新能力的教育。

STEAM课程，代表科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）、数学（Mathematics）。STEAM教育就是集科学、技术、工程、艺术、数学多学科融合的综合教育，打破了学科界限，实现了跨学科教学，比如将技术和工程结合，艺术和数学结合，科学和工程结合。STEAM的教育理念有别于传统的单学科、重书本知识的教育方式，是一种重实践的超学科教育。科学、技术、工程、数学之间存在着相互支撑、相互补充和共同发展的关系。在实际问题中，它们是相互融合的。如果要深入了解它们，就不能分割成独立的小块，而应该作为整体统一考虑，创客教育是整合它们的契机。

卡魅CAME（Computer　Aided　Manufacturing　for　Education），是一种创新的教育理念。核心是把CAME（计算机辅助制造）技术和设备创造性地应用于教育，服务于教育。CAME以学生为主体，教授数字化绘图平台软件，学习相关的基础理论知识，体会数字化设计思想，根据学生认知发展水平设定每节课所要完成的结构或装置，发散地讲解该结构或装置所利用的科学原理及技术。课堂以激发学生想象力的功能为目的，利用手绘扫描仪、激光切割机等经过改进的配套硬件设施，自由发挥，创新再造，最终把自己的想法变为现实。课堂教学实行“所想即所得”的授课模式，让学生在课堂有限的时间内独立创作出作品，充满作为“小创客”的成就感。“给学生一块木板，学生给我们一个世界。”在卡魅创新实验室里，创新过程崇尚“无上限，有广度，讲深度”。不拼装别人的设计，注重发挥自己的创意，唤醒学生探索科技的求知欲，最大限度地激发学生的创造能力，锻炼动手能力，培养探究精神，平衡团队合作精神与竞争意识，既能深入学习科学知识，又能获得艺术与美的熏陶。

2.卡魅创新实验室化解了篆刻课程的教学难点

卡魅创新实验室落地以后，为学校深入践行“指南针”计划，创新篆刻课程、增强学生动手能力，以及延伸拓展校园活动，奠定了现代科学技术基础，尤其是显著化解了篆刻课程中的篆文辨识、材料选择、刀艺学习等三方面教学困难，为篆刻课程的普及夯实了基础。

卡魅创新实验室有一个重要的课程设计：基于激光切割与雕刻的创意设计，这与篆刻过程十分类似。学生通过课程可以简单了解激光切割的技术原理，会操作激光切割机，学习使用AutoCAD等软件，设计模型构建并进行激光切割，组装成立体模型。这有助于学生了解激光雕刻的技术原理，学会进行构建表面的雕刻设计与操作；了解认识先进技术，激发创新意识，搭建创意设计的快速展现平台。

学生们在卡魅创新实验室上课实行每人一机（电脑），进行雕刻物件的设计，比如相片镜框、飞行棋及木盒、汽车模型、花瓶、笔筒等构件的整体设计和配件设计，也可以进行印章设计。学生在电脑上完成设计稿后，经老师认可，就可以到激光切割机上对PVC板进行镌刻，加工成配件成品，组装后就成为一件成品。学生还可以在板材上刻一个LOGO图案、象形文字、自己的印章，甚至雕刻一幅漫画。只要电脑设计好了，拿到激光切割机上，作品就信手拈来。

学校在篆刻专用教室同时配置了一台数字型印章雕刻机，学生设计好自己的印章图案后，既可以手工完成刻章，也可以到雕刻机上完成刻章过程。至于印章设计，描绘印稿，既可以人工完成，也可以电脑设计。电脑设计的印章字体字形变化多样，有简体、繁体，还可以设计出宋体、楷体、魏体、粗体等变化多样的艺术字形，并不仅仅局限于篆文。

创客思维下的篆刻教学，一方面指导教师赋予教学改革创新，采取更加情景化的互动教学模式，把创造思想的教学模式应用在课堂之中；另一方面，指导学生在趣味学习的基础上，不断提升自己的学习积极性和主动性，更加注重实践和思考。

3.“人工智能+教育”是时代的机遇，也是挑战

现代信息技术融入教育，人工智能进了课堂，在一定程度上代替了人力和脑力的作用。有人会批评说，篆刻手艺从电脑设计开始，几乎全部由机器代劳，比如电脑、激光切割机、数字雕刻机等，那么学生学什么？何来艺术性创造？这就要回答基于人工智能的一个现代与经典的融汇实践的问题。

卡魅创新实验室其实已经有了人工智能的雏形。人工智能是引领新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力，它能够为社会治理新格局的形成、经济高质量的发展和增进人民福祉赋能。未来的世界，人与机器并存已经不是科幻故事。未来的社会，机器完全可以取代不需要创造性思考、综合分析决策就能完成的工作。人工智能作为当下火热、未来需要的新技术，或许将如蒸汽机的发明、电力设备的使用、互联网的普及一样，带来新一轮产业革命和社会变革，催动各行业发生翻天覆地的变化。然而任何事物都有两面性，人工智能能够取代机械重复的工作内容，进而解放大量的劳动力，那究竟什么才是不可取代的核心成分？这就带来了人与机器关系的拷问。我想答案是作为人的独特性，作为人对世界的好奇心，作为人对世界真善美的感知感悟，作为人以其独特的方式解读世界的权利，作为人以其独特的思考和领悟而改变世界的努力。

经济的迅猛发展，社会文明的进步，知识的狂飙式爆炸，成为教育发展的厚实基础。教育行业需要不断面对重大变革，需要因材施教，培养出符合时代需要的人才。创新工场总裁李开复提到了密涅瓦大学和清华大学姚班的成功尝试。这两所学校致力于为学生打造线上线下、国内国外的学习平台，培养学生的综合分析能力、深入学习能力、人际交往能力等，而不是像流水线式的灌输式学习。其实，就教育的本质而言，学习内容与学习方式都很重要。交互式学习，学思结合，学以致用，才是好的教育模式。在人工智能时代，我们不仅需要思考人与人的关系，还需要进一步思考人与智能机器人的关系。在智能机器人不断普及的今天和面向未来社会，人如何持续发展，如何更好地表达自己的生命？如何更多地创造和体现自己的生命价值？实现放大生命价值的正能量教育，这就是关于未来的科学与教育的伦理决策。“人工智能+教育”是时代发展的趋势和必然，其中既要学习人工智能的科学理论和技术，还要增强人工智能的伦理道德教育，全面推进人工智能的素养教育。要把学生德育融入课堂教学之中，坚守伦理道德规范。

上海市教委开展的以“篆文化之灵秀，刻民族之魂魄”为主题的活动，结合了上海市各区的文化历史建筑与革命历史故事，组织篆刻进校园的109所试点学校的师生开展了“了解上海这片土地上发生的故事，感受祖国繁荣发展”活动。这项活动对我校深有启迪，是“人工智能+教育”实践的典范，让学生“在方寸之间，观天地宽阔”。

虹口区第二中心小学借助于卡魅创新实验室，尝试把人工智能引入小学生的课堂教学之中，进入科技创新、手工制作、中华篆刻、电脑绘图等诸多课程之中。把“人工智能+教育”引入针对小学生的科学技能教育上，无疑是校本教育改革的重大创新及突破。我们期盼借助于人工智能的课堂运用，经历现代与经典的融汇实践，更有效地强化“立德树人”根本任务，传承和延续中华民族传统文化。在这个过程中，省去低阶的人工人力耗费时间，强化学生的高阶思维和思想体验，培养有智、有识、有能、有品位的新时代中国特色社会主义的建设者和接班人。