我的基于STEM的創客教育實踐

駱怡

創客，即把創意轉變為現實的人。創客教育的宗旨就是要把教育的培養方案與學生的綜合能力和素質相匹配，把學生的應試能力逐漸轉變為全面發展的綜合素質。基于STEM的創客教育，恰好讓技術以一種孩子們樂于接受的方式走進學校，引發全新的教育變革。

STEM教育的迫切性

近年來，美國全面實施了STEM（Science、Technology、Engineering and Mathematics，簡稱STEM，即科學、技術、工程和數學）教育戰略。STEM教育是一種“后設學科”，是基于不同學科之間的融合然后形成一個新的整體，通過STEM教育意在培養學生的科技理工素養。

我國在《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》中也明確指出：堅持能力為重。優化知識結構，豐富社會實踐，強化能力培養。著力提高學生的學習能力、實踐能力、創新能力，教育學生學會知識技能，學會動手動腦，學會生存生活，學會做人做事，促進學生主動適應社會，開創美好未來。可以說，《規劃綱要》的思想內核與STEM教育不謀而合。

我們不難發現，如今的孩子動手能力差，腦子里除了標準答案很少有奇思異想，而未來孩子們可能從事的工作有六成需要創意和動手能力。這個預判來自于經濟合作與發展組織（OECD）最新發布的一份報告。在這個社會中，科技不斷地推陳出新，知識的產生與淘汰，正以十倍于過往的速度前進；教師不能僅教學生知識，更需要借助新技術教給孩子“學”的責任，發展孩子的創造力；讓他們未來有能力去創造新工作，藉此去面對一個完全無法“準備”的未來。基于STEM的創客教育恰好能讓技術以一種孩子們樂于接受的方式走進學校，為教育注入一種變革的力量。

Scratch編程的獨特魅力

Scratch是MIT推出的面向兒童的編程語言，支持開發電腦游戲、互動故事、圖形藝術作品、電腦動畫等多媒體作品。用Scratch編程就像是搭積木，直接拖曳定義好的編程模塊，實現程序的編寫。由此可見，Scratch是非常適合小學開展創客教育的切入點。減負呼聲高漲的背景下，專門為Scratch劃出課時并非上策，但一周2課時的教學是必需的，我們學校開設的“四點鐘學校”正好破解了此難題。

1. 做游戲，編故事

鑒于Scratch是一個全新的軟件，筆者以制作小游戲作為教學切入口。 很多學生喜歡玩游戲，當他們聽到可以自己編寫小游戲時，滿眼的興奮，投入極大的興趣。筆者采用示范教學，如展示小游戲《兇惡的鯊魚》，在蔚藍的大海深處，小魚們快活地游來游去，此時兇惡的鯊魚出現，悄悄游到小魚們身邊，敏捷地吃掉了它們。通過這樣的示范，讓學生掌握了角色的繪制，指令模塊中的動作和控制等一些基本功能模塊。明白編程的原理后，學生們早就按捺不住，躍躍欲試。經過一段時間摸索和探究，學生們制作了《打乒乓球》《走迷宮》等一系列有趣的游戲。哪怕下課鈴響，沉浸其中的學生還是久久不肯離開。

基礎學習階段之后我們進入了自由創作階段，即由學生自己設計并完成作品。學校的大隊部經常開展系列的德育活動。利用這個契機，學生們用Scratch制作了各類有意義的作品。如《垃圾分類》，畫面中出現兩個垃圾筒，分別標示為“可回收”和“不可回收”，隨機出現一種垃圾，由你來決定投入哪個垃圾筒。若你把垃圾扔到準確的垃圾筒，畫面顯示笑臉，并給予鼓勵；相反你投錯了，就會發出警示聲，提醒你扔錯了。這些有創意的設計，使學生獲得了成就感。我會安排學生分享交流，展示這些作品，以此拓寬學生的視野，實現智慧互補。同時請作者介紹自己的創意和編程方法。這一過程使學生獲得互相學習、評價和修改完善的機會，通過演示、講述和接受詢問，學生對知識進行歸納，產生新的創意。

Scratch用形象、直觀的積木式指令代替了枯燥、難記的代碼指令，沒有煩瑣的語法，大大減輕了學生的記憶負擔，使學生在游戲中輕輕松松就做出種種動畫、互動故事、游戲等。在這種輕松、有趣的學習任務驅動下，學生們不僅會主動靈活地運用已有知識，更重要的是，他們能夠有序思考、邏輯表達、創新設計，在需求與思維間不斷尋求挑戰和平衡。

2. 神奇的傳感器

Scratch不僅僅是一個編程軟件，更為難得的是支持硬件（傳感器、單片機）編程，PicoBoard傳感器就是不錯的選擇。它可以外接光線、溫度等多種傳感器，與Scratch互動，用以做出更加生動有趣的動畫項目。有了PicoBoard傳感器，學生的作品更豐富多樣，如“光照變色龍”就是根據光線的強弱，龍身上的顏色也隨之發生變化。“熱脹冷縮的球”隨傳感器感受到的溫度改變大小。這些有趣的動畫項目深深地吸引了學生，讓他們投入更多的熱情參與其中。

LittleBits創意無限

STEM教育可以加深學生對技術的工程設計與開發過程的理解。工程課程整合了多門學科的知識，使得難以理解的概念與學生生活密切相關，激發學生解決問題的興趣。LittleBits的創意加DIY，更有助于開展STEM教育。

LittleBits類似于電子版的樂高，可以用模塊化的電子器件拼接成各種物件。它是把電子電路打包為一個個聲、光、感和動力模塊，然后把這些內置編碼的模塊如脈沖器、蜂鳴器、傳感器等拼接起來，制造出可靠好用的電路和系統。它的優勢是對電路知識的要求基本為零，不需要編程、焊接這種復雜工序，只需要按照已有的結構圖拼接，幾分鐘之內就可以組合出想要的東西。當然還可以根據自己的創意搭建自己想要的玩意。這種低門檻的類似積木組合的方式，非常適合針對小學生進行普及性的創客活動開展。

雖然不同的LittleBits功能各異，但它們具備統一的接口，每一塊“比特”都有三個觸點，分別是電源正極、地線、信號輸出。學生只要用導電膠布把對應的觸點拼接起來，就可以完成一個小作品。如將電源、光敏模塊、非門、強LED燈拼接起來，就是一個簡單的感光燈（如圖3）；當用手指遮住光敏模塊，LED就會發出亮光（如圖4）。老師稍加啟發，孩子們就會冒出許多實用的點子，類似用這套組合制作保險柜報警器、樓道光控燈等。

學生繼續進行調整修改，把光敏模塊換成旋鈕變阻器，這樣就成了一個可調臺燈。于是他們紛紛找來木板、一次性紙盆等材料，經過討論、畫圖紙、查資料等一系列自主活動，把LittleBits和輔助材料進行組裝搭建，完成了閃閃發光的小木屋、可調臺燈、小型自動灌水系統等創意。

從趣味編程到趣味創造，學生玩中學，學中玩，逐漸步入科學、技術、工程和數學于一體的STEM教育潮流中。創客教育真正培養了學生的科技理工素養。

通過創客教育，我們教會學生自主獲取所需信息，教會學生以批判的眼光審視各種信息，教會學生設計各種數字作品表達自我，教會學生在創造中展示個性。更深遠的價值在于，通過數字作品的創作，滲透了程序思維、算法思維和計算思維，啟發和引導學生用STEM知識與技能去解決生活中的難題。孩子們在動手做的過程中也學會了相互合作。

通過實踐，我們不僅要讓基于STEM的創客教育在學校里開花，還要讓創新與生活相聯，讓生命與未來對接。

（作者單位：浙江寧波市廣濟中心小學）