創設體驗空間 點燃創造火花

周迎春

【摘 要】本文闡述了STEM教育的基本理論，提出了從社會、學校、家庭三個維度創設體驗空間，基于自身教育實踐，從開設創新課程、構建“工作坊”教學模式、形成評價新機制、提供傳統的和開源軟硬件制作工具、吸納專業及背景廣闊的跨界導師、構建線上線下互聯互通的融合空間這六個方面進行STEM教育的實施研究，以點燃學生創新造物的熱情，增強國家創新實力，解答“錢學森之問”。

【關鍵詞】STEM教育；Scratch編程；3D建模打??；創客教育

【中圖分類號】G633.67 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2017）04-0035-04

著名的物理學家錢學森曾提出這樣一個問題：“為什么我們的學校總是培養不出杰出的人才？”這一世紀之問引發了教育界的深入思考。毫無疑問，我們的學校能夠培養出來“人才”，只是錢老所說的“杰出人才”更強調的是具有創新能力的人才。特別是在世界多極化、經濟全球化背景下，科技創新成為驅動經濟發展的關鍵動力，科技人才是國家科技實力、創新實力和國家競爭力的重要體現，因此，培養科技人才、提升創新能力成為各國教育的重要內容。而我國在應試教育背景下，長期以來存在著重腦力輕手工、重理科輕工程的現象，相當多的學生眼高手低、高分低能。遠在大西洋彼岸的創新強國似乎可以為我們提供新思路：美國有“惠普車庫”“迪斯尼車庫”“亨利·福特車庫”“蘋果電腦車庫”“A Spec車庫”等這些為全球提供創新科技的“車庫”，于是便有了“車庫文化”一說。這種車庫文化體現了美國國民的“尚技重工”，推進了人類科技的進步，也潛移默化地影響著他們的下一代，這種“車庫文化”就是創客教育，它提倡自己動手DIY、鼓勵創新開拓的思想。同時，STEM教育被視為培養學生科技創新能力的有效方式，受到世界各國的廣泛關注。STEM 即科學、技術、工程和數學四門學科的簡稱，于20世紀80年代末由美國科學基金會聯合科學家、技術家、工程師和數學家共同提出。STEM教育致力于培養和提高學生跨學科解決問題的能力，強調工程技術與科學、數學等學科的融合。雖然，創客教育與STEM教育的關系在學術界仍然存在爭議，但是在實踐中將學校內的創客教育視為STEM教育，是一種平衡實踐和理性的辦法。美國的STEM教育實踐證明，STEM教育可以提升國民素質，促進就業與收入分配的均衡化，增強國家經濟實力，驅動創新。

創設STEM教育體驗空間

目前，我國的STEM教育逐漸蓬勃發展起來，2016年3月發布的《中國創客教育藍皮書2015》，體現了國家對STEM教育的重視。許多學校也相繼開展了STEM教育實踐，并取得一定的成果，如清華大學i.Center眾創空間、英特爾—西南交通大學大學生創客活動中心、溫州中學DF創客空間和北京市豐臺區第八中學創客空間。但是前進的道路不會是一帆風順的，筆者在基層了解到的許多學校的STEM教育運作模式是：當上級發文有創新競賽或者機器人賽事的時候，學校層面布置發動，購置賽事主辦方規定某贊助商所在公司生產的機器人，訓練學生參賽拿獎。很多學校的STEM教育的實施現狀從實施時間上看是從文件頒布開始到拿獎狀結束；從內容上看創新大賽往往嫁接了許多教師的創意，機器人比賽運用指定機型、指定軟件、指定方案進行設計；從受眾上看，僅是一小部分學生參與。因此，在STEM教育的實踐過程中存在著內容形式化、創意虛假化、目的功利化的不足。教育是慢的藝術，它需要有一個普及的、持續的推動，因此STEM教育的實踐就必須建設體驗空間，讓每一名學生都有機會、有時間、有空間感受STEM教育的魅力，點燃創造激情。

1. 從社會層面，培育有共同興趣愛好或利益的社會群體

如上海創客中心在內的90家創業服務組織共同成立了上?！氨妱摽臻g”聯盟，中國電子學會現代教育技術分會牽頭的全國中小學STEAM教育大會目前已召開四屆；柴火創客空間得到全球最大的創客集會Maker Faire 官方授權，以主辦方的形式從2012 年起開始每年舉辦深圳制匯節。社會作為一個大的環境，擁有豐富的資源和條件，社會群體的建立一方面可以吸引志同道合的學生聚集在一起激發熱情，彼此的想法碰撞出創造火花；另一方面有利于資源的整合和充分利用。利用學校以外的一些好的資源和服務，還會讓學校和學生暢通地享受高精尖技術帶來的視野和能力的躍升，以及以此為載體帶來的人際交流范圍的擴大，為其以后健康走入社會和生活奠定基礎。

2. 從學校層面，建設STEM體驗中心

最近江蘇、重慶、上海等地命名了一批STEM實驗學?；蛘逽TEM實驗工作室。學校是教書育人的主要陣地，因此非常有必要通過學校層面的引領來帶動STEM教育或者說創客教育的開展。在各校建設STEM體驗中心或者創客教室，對學生更開放，可以讓每一名學生都能動動手、動動腦，切實感受到STEM教育的魅力。

3. 從家庭層面，建設角落文化

創作需要有一個DIY的三維物理空間。美國有車庫文化，但許多中國家庭目前的住房條件或許都不具備?；诒緡鴩?，每個中國家庭里可以建設“角落文化”，并配置DIY的相應工具器材，以供孩子們在空閑時間動手擺弄，在這小小的角落里說不定就能萌生大大的創意。

只有建立良好的創客教育大環境才能讓創客運動席卷全國。所以，要解決STEM課程的空間體驗問題，需要通過社會、學校、家庭的“三維驅動”才能有效打通邊界，使得社會之間、學校之間、家長之間的知識和智慧暢通流傳，以智慧生成智慧，最終服務于學生的健康成長與發展。

STEM教育的實施策略

1. 開設STEM創新課程

除了物理空間的創設之外，學校還應該開設符合校本、生本的STEM創新課程，以及持續推進機制的建立。市場上一些公司推出的課程或許有些借鑒意義，但大都是美國的舶來品，在中國落地生根需要適應、嫁接和改造的過程。筆者近幾年在實踐的基礎上先后編撰了《中小學生3D建模打印教程》和《面向STEM的Scratch創新課程》，并且在小學高年級全年級推進，受到了家長和同行的好評。具體策略是，在五年級開設3D建模打印社團，六年級成立STEM創新社團，全年級開設3D建模打印課程和Scratch創新課程，這樣五年級的社團成員到了六年級成為了教師小助手，STEM創新社團成員也成了Scratch創新課程實施中的好幫手。

2. 采用“工作坊”教學模式

開設創客空間，并設置有專門的創意課程，為學生們提供“讓想象落地”的平臺很重要。在實際教學中，探索適合這一嶄新課程的教學模式也需要一線教育者去實踐與思考。筆者在實際教學中采用“工作坊”的教學模式，取得了預期的成效。例如，筆者在2016蘇州市小學信息技術教學觀摩活動中的公開課“沙灘椅塑料構件制作”，從孩子們熟悉的“沙灘椅損壞后如何修復”這一問題入手，讓學生體驗運用3D建模打印解決生活中的實際問題。教學過程中探索“工作坊”教學新模式，微課、學案、教材、小組協作結合運用，各環節在教師的主導下有序展開，整課以“課題競標”為主線，在PPT上實時評價記錄，教學容量大，節奏快，適合高年級學生的年齡特點，取得了良好的教學效果。“工作坊”的角色有三種，分別為“參與者”“專業者”“促成者”，這里教師需要培育好“專業者”，這是工作坊教學模式成功的關鍵所在。3D建模課程是在六年級全年級進入課程的，之前的五年級開設了3D建模打印社團。這些“精英”到了六年級自然而然成為了“專業者”。在Scratch創新課程的學習中，學校STEM創新社團的成員們則也相應地成為了“專業者”。工作坊的寬松環境有利于學生發散性思維的培養和學生間的協助活動的開展。

3. 探索教學評價新機制

筆者在實踐中還對教學評價及獎勵機制進行了一定的探索，取得了較好的成效。

首先是改變學生的評價模式，在應試教育的浸潤下，許多信息技術教師至今還用“考試”來決定學生的評價結果。這就造成學生一些平時學習的惰性，試圖與其他學科一樣，在最后的考試中僥幸過關。針對這一現象，筆者制定了平時成績占百分之九十，期末考核占百分之十的評價機制。每節課作品完成并通過作業提交系統上交的、項目推進明顯、回答難度系數較高問題等方面表現良好的即時加分。最后對總分進行排序，決定學生最終成績的評定。

在同樣的評價策略下，筆者又發現班級和班級之間存在著不小的差異。基于此推出班級作品完成排行榜，及時公布平行班各班的作品完成總數及完成率，喚醒班級的集體榮譽感。于是有的班級為了避免墊底，有的班級為了“一雪前恥”，有的班級則為了爭奪年級第一，紛紛找尋他們所謂的“潛力股”。這種你追我趕的氛圍的形成，顯然有利于教學目標的達成。當然，設立一些激勵機制是必要的，比如，每班的前五名可以獲得老師的簽名贈書，且可以進入學校的STEM創新社團等，這些激勵措施用來激發學生們的學習興趣。

4. 提供傳統的和開源軟硬件制作工具

在創客教室、STEM體驗中心，配備讓學生能實現創意、摸到夢想的3D打印機、Arduino等性價比高的硬件設備。Arduino是開源硬件軟件，它基本透明掉了硬件電子部分，只剩下軟件部分，把電子部分組成“模塊”，這種簡單易懂的軟件使得小學生也能輕松上手，理解使用。也正因如此，它的硬件價格低廉，軟件也無須購買。國內許多公司化運作的機器人比賽，購買一個器材動輒幾千上萬，筆者撰寫的《面向STEM的Scratch課程》配套的可供全班學生使用的25套Arduino器材花銷總和不到2萬，而且由于硬件的兼容性好，傳感器通用性強，在需要升級“版本”時還可有效利用原有器材。

5. 吸納專業及背景廣闊的跨界導師

對于處在發展中的學生來說，擁有專業知識的教師的引領和指導是非常關鍵的。雖然中國目前還沒有出現類似創客之父一樣有影響力等級的人物，但是在學校層面已經有景山學校的吳俊杰、溫州中學的謝作如老師等引領；所有這些都為我國跨學科整合性人才的培養創造了有利條件。

6. 構建線下線上互聯互通的融合空間

為了更好地實施教學，需要打破傳統課程的時空限制。在課程的教學過程中，在學生機端建立“教學微視頻”文件夾，學生除了在工作坊中探討，尋求專業者的指導外 ，還可以從校本課程、教學微視頻等多渠道及時獲得跨越障礙的有效信息。有的學生遠程跟淘寶的傳感器賣家通過旺旺進行溝通，了解傳感器的性能、安裝及相關重要參數等。此時，網絡上的一些“專業者”也參與其間，交流將不再局限在課堂，也不再受到時間和空間的限制。

結 語

學校創客教育、STEM教育的課程開發者謝作如老師指出，中小學建設創客空間必要的條件有：足夠大的場所、足夠全的工具，以及足夠長的開放時間。這三個足夠解決物理三維空間和實施的時間四個維度的要素。實際上，就如本文所述，要有效地持續推進，還需要一線教師開發的適合校情生情的實驗課程，探索適應教育新模態的教學模式及教學評價機制，給各實驗學校培訓和配備STEM教育或者創客教育師資等。

1993年錢學森在寫給錢學敏的信中這樣描述未來的教育：“我在想，中國21世紀的教育是要培養18歲的大成智慧學碩士?！?010年我國在《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》中提出了戰略目標，即到2020年進入人力資源強國行列，我們也欣喜地看到“北京創客空間”“上海新車間”“深圳制匯節”都有的“大成碩士”的隱約身影。因此，我們有理由相信隨著創客運動的深入發展，相信會有更多的教育工作者對STEM教育進行實踐和研究，逐步形成突破時空界限、多場景無縫銜接與融合的全時空化學習情境，點燃學生的創新造物的火花，提升STEM素養，也最終將會找到錢老世紀之問的解決之道。

（作者單位：江蘇蘇州市吳江區鱸鄉實驗小學）