創新與融合：STEM教育、創客教育、創客課程的再思考

葉兆寧+楊元魁

【摘 要】從多個視角、結合多年實踐經驗，剖析創客教育和課程的特點，提出：創新人才培養是創客教育與STEM教育的共同追求，但兩者具體目標的不同會引發不同的教育教學取向，且對創新教育的核心“創新思維”的培養方式也不同；創客課程是創客教育開展教學實踐的抓手，但創客課程最與眾不同之處是其獨特的差異化教育和個性化教育。此外，對目前創客教育領域中存在的一些觀點進行評析，認為：首先，缺乏健全的教學設計模式使得創客教育發展浮于表面，只有教育方式方法的變革才會帶來創客教育的蓬勃發展；其次，不僅要提高創客教師的專業化水平，還需要發展創客教育的教師團隊；最后，作為創客教育必備的創客空間，與其追求設備的完善不如發展出與課程緊密關聯的具有適應性和個性特點的創客空間。

【關鍵詞】創新；融合；創客教育；STEM教育；課程

【中圖分類號】G633.67 【文獻標志碼】A 【文章編號】1005-6009（2017）19-0007-04

【作者簡介】1.葉兆寧，東南大學（南京，210096）學習科學研究中心副教授；2.楊元魁，東南大學（南京，210096）學習科學研究中心講師，學習科學博士。

K-12年級的STEM教育與創客教育是近年來教育領域所關注的熱點話題，它們交織著，在基礎教育的理論和實踐中激起了一波又一波的浪潮，中小學教育的改革也隨之不斷深入。不僅僅是科學教育，綜合教育、信息技術、通用技術、勞動技術、校本課程，甚至校園文化的整體建設都無一不見其蹤影。無疑，它們已經開始影響傳統的教育思路、教育方式、教育制度和教學規范。2015～2016年期間，由新媒體聯盟發表的《地平線報告》中連續兩年提到“重新思考學校運作模式”，又一次揭示了傳統教育的改革正在它們的推動下悄然發生。

一、創新人才培養：創客教育與STEM教育的共同追求

1.社會發展對教育的需求促生了STEM教育與創客教育的共同追求。

21世紀是知識與經濟全球化的時代，各國為了應對競爭壓力，廣泛開展基礎教育改革，尤其是由美國發起的STEM（即Science，Technology，Engineering，Mathematics）教育和創客教育（Maker Education）在全世界引起了廣泛的關注。它們是近年來國際教育領域中新興的教學模式與方法。

2015年7月，英國Nature期刊上推出有關STEM教育的“培育21世紀的科學家”的文章專題，系統審視了全球STEM教育的挑戰和希望。[1]2016年美國國家學術出版社出版了《發展國家STEM勞動力策略》一書，指出具備STEM的知識和技能能增加個體的從業機會和增強國家競爭力。[2]2016年9月，北京師范大學發布《中國學生發展核心素養》研究成果，強調學生的全面發展與綜合素質提升。可見，全面提升學生的綜合素養已成為當前社會發展對教育的核心訴求，而理解各學科知識僅僅是綜合素質的一部分，綜合能力更多需要體現在學生對知識的運用、對現實問題的解決能力上。

STEM教育是科學、技術、工程與數學教育的統稱，但它并不僅僅是學科教育的簡單疊加，而是具有扎實的腦科學、認知科學和教育科學研究基礎，并具有知識社會對創新人才需求的內涵和教育意義。STEM教育也并不是簡單地將科學與工程組合起來，而是要把學生學習到的零碎的知識與機械過程轉變成一個探究世界相互聯系的不同側面的過程。[3]

創客教育自產生以來，其概念與內涵眾說紛紜，并未有統一認可的定義。如楊現民（2015）等認為創客教育是一種融合信息技術，秉承“開放創新、探究體驗”教育理念，以“創造中學”為主要學習方式和培養各類創新型人才為目的的新型教育模式。[4]鄭燕林（2014）等從創客教育對教育功能的導向性上給予創客教育以闡釋，認為創客教育是實現學生創造力乃至全人發展的平臺，旨在為所有中小學生提供適宜的用于創造的環境、資源和機會。[5]張茂聰（2016）等人從是非中辨析創客教育，認為創客教育實則是一個系統的教育理念，其內涵是創新、實踐、合作、共享。創客教育是一種彰顯該理念的教育方式，它根基于傳統教育，是傳統教育的發展與革新。[6]

由此可見，無論是STEM教育還是創客教育，都順應了社會的快速發展對人才的需求，高素質、跨學科、全球化的人才將成為未來社會的中堅力量。跨學科、綜合類課程能更好地指向學生對知識的理解和運用，達成問題解決能力和創造力的提升。在社會發展的推動下，STEM教育與創客教育致力于共同的目標追求——培養適應21世紀發展的創新人才。

2.具體目標的不同引發不同的教育教學取向。

雖然STEM教育和創客教育在對創新人才的培養上有著共同的期許，但仔細分析其教育目標，其不同仍顯而易見。

美國國家研究理事會2014年發布了STEM Integration in K-12 Education（《STEM教育在K-12年級的集成》）的報告，其中詳細闡述了STEM教育的目標，包括面向學生的目標以及面向教師的目標。面向學生的目標有：STEM素養，21世紀技能，STEM的職業愿景，興趣度和參與度，以及連接各STEM學科的能力。其中首要的目標即為培養學生的STEM素養，包括：（1）了解科學、技術、工程和數學在現代社會中的作用；（2）至少精通每個領域的基本概念；（3）能達到最基本的熟練運用，如能具備批判性的評估科學或工程報告的能力、解決通用技術問題的能力、完成與日常生活相關的基本數學運算的能力等。[7]

對于創客教育，部分學者也對其教學目標進行了分析。如祝智庭（2015）認為：雖然創客教育不會直接教授學生基礎知識，但在“創客”的過程當中，學生將有機會運用到數學、物理、化學，甚至藝術等多學科的知識。其所倡導的提出問題并利用自己的創造力解決問題的過程，對學生能力的培養至關重要。[8]2016年10月，深圳市教育局印發了《深圳市中小學創客教育課程建設指南》（試行）。其中提出：創客教育的總目標包括工匠精神的傳承、創客能力的習練，以及產業知識的啟蒙；創客能力則包括貼近生活進行觀察，創造性地運用各種技術和非技術手段，通過分享和協作發現問題、解構問題、探索解決方案，反復驗證、優化迭代、制出成品；而擔當起中小學產業創新知識的啟蒙者則是創客教育的一大歷史使命。

從兩者的教育目標可見，STEM教育更關注和強調培養學生全方位的綜合素質，對各學科知識的學習和理解是其重要和必備的目標之一，而創客教育更關注培養學生的創客精神和創造能力；STEM教育中跨學科是重要特點，在促進四個領域融合的前提下開展創造，而創客教育首要強調的就是創造，且并不指向特定的某些領域，由學習者根據項目、問題甚至愛好進行選擇，可以在多個或某一領域中開展創造力的培養。然而，這些細節上的區別必將帶來不同的教育模式、教育方法，以及教育價值的取向。

3.從不同的角度詮釋對創新思維的培養。

2012年韋鈺院士在其文章《科學教育對造就創新型人才的重要作用》中指出創新思維是導致創新活動發生的源泉和核心。[9]無疑，將創新人才培養作為共同追求的STEM教育和創客教育，必然將創新思維的培養作為其本質需求。神經教育學的發展指出，創新思維不同于一般的邏輯思維，它是人在面對需要做復雜決策的情況下，在激情驅動下突現的一種靈感，一種積極的直覺思維；它常常是跨學科的、循著不尋常思路發展的、高質量的綜合思維；但是創新思維不是沒有基礎的，而是基于已有的、長期積累的知識（概念和模型）和推理之上的思想飛躍。

Kaufman等學者于2009年提出創新的“4C”模型，即迷你創新（MINI-C）、日常創新（LITTLE-C）、專業創新（PRO-C）和杰出創新（BIG-C）。[10]學者們認為創新可以在不同的層面上發生，既有高水平創新，也有普通創新。但是無論哪一種創新，基本過程都包括找出實質性的關鍵問題，并做出解決問題的決策，即發現問題和解決問題。[9]

可見，創新思維是高層次的綜合思維，對學生創新思維能力的培養是一個長期的過程。學生在各個領域扎實的認知、技能和思維能力是發展創新思維的前提和基礎。STEM教育關注各領域的共同發展，在努力夯實學生邏輯思維的基礎上促進學生的創造力與創新思維；創客教育則以創造為主要出發點，更強調富有創造性的表達和設計。此外，努力培養學生積極的創新思維，激發學生的興趣、愛好和激情也是創客教育必須關注的。

二、差異化教育與個性化教育：創客課程的與眾不同之處

任何教育理念都需要通過學校、課堂、課程來實踐和落實。楊現民等學者提出創客教育是一項系統工程，需要從創客環境、創客課程、創客學習、創客文化、創客教師隊伍、創客教育組織、創客教育計劃等多個方面協同推進。

Martinez與Stager（2015）認為一個好的創客課題應具備八大要素：相關性（與學生切身實際相關）、充足的時間（提供足夠的課上與課下時間）、復雜性（涉及多個學科知識）、高投入（吸引學生長時間、高度投入）、關聯性（學生協作、互動、聯系外部專家）、可獲得性（隨時訪問，使用任何材料、工具、軟件、硬件等）、分享性（與他人分享一切）、新穎性（不重復已有研究）。[11]

陳剛等人詳細分析了創客教育的課程觀，認為創客教育是基于數字技術的“構造主義”教育實踐；創客課程應以培養學生“通過設計制造以解決問題”的核心素養為目標，定位于融合各學科的工程類綜合實踐活動課程；其課程內容不具有嚴格的學科規定性，而是隨著創客實踐活動的展開呈現出“生成性”特征；基于設計的學習是創客課程的基本學習方式。創客課程應圍繞“經驗單元”進行課程設計，適宜采用表現性評價作為課程評價方式。[12]

創客課程與STEM課程一樣，都是一種在“真實問題解決”中發生的學習。它們要求學生能綜合運用各學科的基礎知識和技能，遵循“調研分析、制定方案、動手制造、評估反思”的迭代步驟，通過反復的動手操作、信息處理、學習思考、組織規劃、溝通表達、團隊合作和自我管理等關鍵行為實現主動學習和問題解決。[13]故而，創客課程不可能是一門單一的課程或與學科課程并列的課程，而是與眾多學科融合的一系列課程群，鑲嵌于學校課程的整體規劃中。而創客課程與STEM課程的跨學科性和解決問題學習方式要求學生能具備發現問題和解決問題的能力，以及綜合利用已有知識的能力，這些能力同時需要各學科領域的概念與模型作為基礎。因而，創客課程若想達到一定的深度和難度，學科類基本課程的學習仍是非常必要的。

創新意味著不同，意味著改變，更意味著差異性。創客課程也因此會表現出與傳統學科課程完全不同的差異性，甚至在傳統學科課程強調統一的要求和統一的評價之時，創客課程卻需要凸顯對學生差異、愛好以及學習成果的尊重，為學生創造適宜其自身發展的時空，因而課程的內容、進度、評價將無一不具備差異性和個性化。采用多內容、研究性課程、選修課程等形式發展校本型的創客課程，則更適應創客教育的需求、發展及其特殊性。

三、對STEM教育、創客教育、創客課程的再思考

對大多數參與STEM教育和創客教育的實踐者而言，用理念指導實踐時總是存在很多的困惑。熟悉了傳統的學科教育，對如何開展跨學科的綜合教育會束手無策。通過查閱近年來有關創客教育的文章，并結合開展教學實踐的經驗，筆者對以下幾種觀點談談看法與思考。

1.創客教育缺乏健全的教學設計模式。

有學者認為創客教育是以“工程”的思想和模式讓學生在“做中學”，基于問題或項目的學習在中小學教育中剛起步，教學設計模式尚不健全。但筆者認為，教學設計模式的不健全只是創客教育發展的表面現象。

創客教育和STEM教育有著較為相同的教學模式與方法，與傳統教學相比，它們更強調以學生為學習的中心、強調學習經歷和結果的開放性，使用多種方式的基于問題、基于設計、基于項目的學習。[12]因此，基于項目的學習理論與探究式教育的理論相結合即可成為創客教育的教學模式和方法。

探究式教育早在2001年開始的基礎教育改革時就已經提出，在我國科學教育領域已經實施了十多年，探究的理念和方式方法已被廣泛接受和使用。基于項目的學習則較少被中小學教師所熟悉。同時由于開展科技教育和綜合教育的教師人數有限，其中優秀教師的人數則更少，因而筆者認為，缺乏健全的教學設計模式不是制約創客教育的本質因素，教學方式方法的變革才能帶來創客教育的蓬勃發展。如果不能脫離傳統的傳授式教育，實現真正意義上的以學生為中心，用探索、研究、解決問題的方法開展教學和學習，創客教育也只能望洋興嘆。

2.教育創客人才缺乏。

雖然筆者認為用“專業化教師”代替“教育創客”更為貼切，但卻完全贊同“創客教師缺乏”這一觀點。創客教育和STEM教育對教師在學科知識和教育教學能力方面都提出了更高的要求。教師不僅需要了解多領域的知識，還需要具有較高的創新意識、動手能力以及評價能力；不僅能指導學生開展創新活動，還能協助學生解決各種問題。因此，在實踐創客教育的教師群體也將發生一系列的變化。

變化一：教師的專業化程度更高。

教師在科學、技術、工程、數學各領域的專業認知和技能，以及解決各領域基本問題的能力是創客教師的基本功。專業能力的提升可以幫助教師提高實施創客教育的信心，提高教師協助學生發現問題解決問題的成功率，使教學達成預期的目標。目前，教師的職后培訓是提高教師專業化程度的唯一途徑，這需要教育管理部門的支持和扶持，也需要教師職前培養模式和方法的改革。

變化二：教師不再僅僅是課堂教學的實施者。

對于傳統課堂而言，教師是課程的實踐者，教師可以對課程和教材進行靈活使用而不是設計與創造。創客課程的課堂是多樣的、極具差異性的，各個小組的研究內容、研究進度都有可能不一樣。因此，教師不再僅僅是課堂教學的實施者，更多情況下教師將成為課堂教學的設計者和組織者。師生關系也將發生變化，教師需要能更好地協助學生、為學生提供服務和幫助，讓學生成為項目的主導、創新的主體，才能發揮創客教育的作用與價值。

變化三：教師群體將發揮更大的作用。

傳統的學科教學往往是教師一個人面對所有學生，而創客教育則不同。跨學科的特點使得創客課程實施中會涉及方方面面的問題，一名教師不可能滿足學生的所有需求。因此，創客教育將會采用教師團隊作戰的方法，掌握不同知識和能力的教師與專家組成教學團隊，通過課堂教學、課外研討、在線交流、遠程輔導等多種方式實現對學生創新項目的幫扶。教師群體將在教學中發揮更大的作用，同時社區、研究所、高校、工礦企業將越來越深入中小學基礎教育中。

3.創客空間越完善越好。

基于創客課程多樣化的特點，建設適宜的創客空間是創客教育發展的必要需求。但一味追求空間的大小、設備的齊全和精密程度以及空間的統一化標配，并不是適宜創客教育發展的有效做法。

筆者認為，創客空間的建立應該經歷一定的發展過程，在前期完成基礎配置的基礎上，空間建設與課程教學同步進行，以發展出滿足課程要求、適合學生學習需求和創造需求、具有自身特色的創客空間。

【參考文獻】

[1]埃里克·布倫塞爾. 在課堂中整合工程與科學[M].周雅明，王慧慧，譯.上海：上海科技教育出版社，2015.

[2]RAPPORTEUR J A. Developing a National STEM Workforce Strategy： A Workshop Summary[M]. Washington D C： The National Academies Press， 2016.

[3]葉兆寧. 融合：實現STEM教育的有效策略[J]. 中國科技教育， 2013（02）.

[4]楊現民，李冀虹.創客教育的價值潛能及其爭議[J].現代遠程教育研究，2015（02）.

[5]鄭燕林，李盧一.技術支持的基于創造的學習——美國中小學創客教育的內涵、特征與實施路徑[J].開放教育研究，2014（06）.

[6]張茂聰，劉信陽，張晨瑩，董艷艷. 創客教育：本質、功能及現實反思[J]. 現代教育技術，2016（02）.

[7]HONEY M， PEARSON G， SCHWEING-RUBER H. STEM Integration in K-12 Education： Status， Prospects， and an Agenda for Research[M]. New York： The National Academies Press， 2014.

[8]祝智庭，孫妍妍. 創客教育：信息技術使能的創新教育實踐場[J]. 中國電化教育，2015（01）.

[9]韋鈺. 科學教育對造就創新型人才的重要作用[J]. 中國科技教育， 2012（03）.

[10]KAUFMAN J C， BEGHETTO R A. Beyond Big and Little： The Four C Model of Creativity[J]. Review of General Psychology， 2009， 13（01）.

[11]MARTINEZ S L， STAGER G S. 8 Elements of a Good Maker Project[EB/OL]. [2015-02-20]. http：//www.weareteachers.com/hot-topics/special-reports/how-the-maker-movement-is-transforming-education/8-elements-of-a-good-maker-project/

[12]陳剛，石晉陽. 創客教育的課程觀[J]. 中國電化教育，2016（11）.

[13]葉兆寧，楊元魁. 集成式STEM教育：破解綜合能力培養難題[J]. 人民教育，2015（17）.