刨客式教學：面向核心素養培養的STEAM課程教學新范式術

摘要：當前我國STEAM教育“學科素養”培養的目標定位限制了其發展，已經不符合21世紀國家對于創新型人才培養的需求。近兩年如火如荼興起的創客教育由于缺少實體課程的依托面臨著嚴重的“大躍進”“泡沫化”“空心化”的問題，使其難以作為一種新型的教育形式獨立發展下去。而創客教育所倡導的實踐創新、科學精神等培養學生核心素養的理念卻為STEAM教育的變革提供了方向引領。針對以上問題，該文提出以創客教育的理念來變革當前的STEAM教育，實施創客式教學，以實現創客教育與ST EAM教育的有效融合。具體來說，STEAM教育目標定位由學科素養轉向核心素養，由一般問題解決能力的培養上升到創造性問題解決能力的培養，依托創客空間開展基于創造的“做”中學，采取創造性問題解決導向的動態評價，創造民主平等的生態化互動氛圍，以促進學生實踐創新等核心素養的全面提升。

關鍵詞：創客式教學；創客教育；STEAM教育；核心素養

中圖分類號：G434

文獻標識碼：A

STEAM教育是Science（科學）、Technology（技術）、Engineering（工程）、Arts（藝術）、Mathematics（數學）學科教育的統稱，其初衷是為了更有針對性地培養科學、技術、工程、藝術、數學領域的人才，始終以培養“學科素養”（單科或綜合）為目標。近幾年，在全球創客運動蓬勃發展的背景下，創客教育（Maker Education）應運而生，并正在掀起一股席卷全球的教育創新變革浪潮。創客教育與STEAM教育有著緊密的聯系，二者都強調運用跨學科知識來解決真實的問題，不同之處在于創客教育更強調對于學習者創新能力、實踐能力等核心素養的培養，而不僅僅是提升學科素養。當前，STEAM教育“學科素養”的目標定位限制了它的發展，也不符合21世紀核心素養培養的需求。同時，創客教育“繁榮熱潮”的背后也由于缺少實體課程的依托面臨著嚴重的“大躍進”“泡沫化”“空心化”的問題，主要表現在許多學校實施創客教育不久便出現了炫技術、秀創客的追潮現象，紛紛建立創客空間、開設校本課程，盲目讓學生學習3D打印、開源硬件等，甚至3D打印一度成為創客教育的代名詞[1]。二者的相互碰撞使我們認識到，當前的社會背景下，創客教育要作為一種獨立的教育形式發展下去困難重重；STEAM教育若不能改變當前的目標定位，也難以符合當前社會對于人才核心素養培養的需求。

為此，在培養學生的核心素養的目標導向下，在創客教育改革浪潮的沖擊下，一條有效的途徑就是以創客教育的理念來變革當前的STEAM教育，實現創客教育與STEAM教育的有效融合。STEAM教育作為落實核心素養培養的關鍵，需要調整“學科素養”培養的定位，以創新能力為引領，開展創客式教學，使學生在學科素養提升的同時，六大核心素養也能夠得以全面發展。

一、STEAM教育概述

（-）STEAM教育的興起與發展

STEAM教育最早起源于美國，是由SMET（科學、數學、工程、技術）發展而來。1986年，美國國家科學委員會發布《本科科學、數學和工程教育》報告，首次明確提出“科學、數學、工程和技術（SMET）教育集成”的綱領性建議，由此，SMET被認為是STEM集成的開端[2]。2001年后，STEM逐漸取代SMET并沿用至今，作為新概念不斷出現在美國各種改革政策、項目甚至法律中[3]。STEM教育是美國提升國家競爭力的一項重要的國家戰略，龍玫[4]等依據日內瓦世界經濟論壇排名采用的12項全球競爭力指標分析指出，美國STEM教育在提升國民素質、拉動就業、均衡收入分配、促進民族與性別平等、增強國家經濟實力、驅動創新等方面均具有顯著作用，是其國家競爭力的最有利的助推者。STEM教育是美國迫于社會轉型對人才的需求而提出并發展起來的，它首先出現在高等教育領域，而后延伸至K12教育領域，是一場自上而下的教育改革運動。2011年，美國格雷特Z亞克門（GeorgetteYakman）[5]教授及其團隊擴展了STEM教育的范疇，提出了STEAM的概念，其中A指Arts（藝術），包含較廣泛的人文藝術科目，如人文（Liberal）、音樂（Musical）、語言（Language）、表演（Performing）和美學（Fine）等。

STEM教育最早在美國興起并快速發展，但直到2008年世界金融危機，其他國家為了提升國家競爭力，才開始逐漸關注STEM教育。但是，不同國家對STEM教育的理解和實踐各有自身本土化的特點。例如，有些國家設立專門的STEM中學重點培養學生在STEM領域的知識和能力[6]；有些國家把工程內容整合到技術教育之中；有些國家在學校里開展以工程項目為主的課程，為科學、技術、數學內容提供應用情境；還有些國家是將科學和技術教育整合起來開展課程[7]。

總體來看，目前人們對STEM教育的理解莫衷一是，從其產生背景來看，其最初的用意是加強STEM中每個單個學科的教育，而其所強調的學科整合特征是后來一些研究者和實踐者對其內涵的拓展[8][9]。有研究者（如桑德[10]等）為了突出其整合性特征，還提出了“整合性STEM教育”（IntegrativeSTEM Education）的概念。布賴納[11]等人將美國目前對STEM教育的理解總結為兩類：一是社會和某些政府機構賦予STEM的功利性的理解，認為只要有助于培養STEM勞動力的教育都屬于STEM教育，對學科整合沒有過多要求；另一種理解是整合式STEM教育，認為STEM教育最重要的理念就是打破學科邊界、實現跨學科整合。當前，持后一種觀點的學者居多，STEM教育不能忽視每一門學科的獨立價值，更應該關洼不同學科間知識的相互影響[12]，可見從分科到逐漸更好地整合是STEM教育的發展方向，也是其標志性特征。對于整合的方式，又有兩種典型的理解：一是將STEM視為一門“后設學科”，設置獨立的STEM整合性課程，課程盡可能全面地融合四個學科領域；第二種理解是將STEM視為一種“整合式的教學策略或理念”，強調在科學、技術、工程、數學等單科教學中采用整合性的項目導向式教學，以真實的問題情境融合多學科知識開展教學。我國STEM教育研究和實踐起步均較晚，直到2008年我國才發表了首篇關于STEM的介紹性文章，近幾年呈逐年上升趨勢。在STEM教育實踐過程中，我國更傾向于設置獨立的STEM整合性項目或課程，通常是在綜合實踐課、信息技術課、通用技術課或校本課程中，所設計的內容或項目力求全面涵蓋四個領域，例如北京景山中學開發的校本課程“數字科學課程”讓學生通過探究學習掌握相關的信息技術，進一步設計、開發、制作實驗裝置，應用數學原理得出 -個科學的結論，并嘗試用多種形式表達結論[13]。

（三）創客式教學提出

創客教育是新生事物，對于它究竟是該以何種方式可持續發展下去，目前尚未有定論。綜合上述分析，我們認為，當前條件下它不適宜作為一種新的教育形式在基礎教育領域開展起來，它應當以STEAM教育課程為依托。創客教育不能滑人到在中小學推廣發明創造的歧途，而應是推進跨學科知識融合的STEAM教育[30]。同時，STEAM教育應當以核心素養的提出以及創客教育的蓬勃發展為改革契機，與創客教育的理念進行深度融合。換句話說，創客教育與STEAM教育整合就是以STEAM課程為依托，將創客教育所倡導的創新創造、動手實踐、設計制作、開源開放、分享交流等理念融入到STEAM課程教學過程之中——實施“創客式教學”，變革當前的STEAM教育，使其從學科素養培養的傳統范式轉向直指核心素養培養的新型范式，在幫助學生鞏固學科知識綜合運用的基礎之上，進一步培養學生的科學創新精神與實踐創造能力。

對于“創客式教學”這一術語，目前僅在極少數文獻中提及，并未有系統化的分析與闡釋。本研究將在對STEAM教育及創客教育相關文獻深入研究的基礎上，深度闡釋創客式教學的核心理念及具體過程模式，以期為創客式教學的推動與普及提供一定的理論參考。

三、創客式教學的核心理念

（一）目標定位：培養學生的核心素養

歸根到底，創客教育在全球的興起還是因為它所強調的創新、創造以及動手實踐的屬性。我們針對當前創客與STEAM教育的現實困境，提出了創客式教學的概念，意指在STEAM課程教學中以“跨學科素養+科學精神+創新意識&思維&能力+動手實踐能力”等素養的培養為根本目標，從學科素養培養轉向核心素養培養，從對學生一般問題解決能力的培養提升到創造性解決問題能力的培養，提高學習者融會貫通的跨學科知識運用能力和創造力，拓展學習者的體驗和想象力，培養學習者善于思考、敢于探索的創新精神以及敢于面對挫折和不屈不撓的黑客精神，培養學習者樂于分享、交流的團隊大智慧[31]，讓學生在運用知識到生成產品的創意過程當中提升核心素養、獲得全面發展。

創客式教學的目標并不是傳遞知識與技能，而更多的是一種多學科知識運用的體驗，這種過程的體驗在當今社會越來越重要。在具體教學目標的設計上，創客式教學以生成性目標為導向，逐步減少預設性的教學目標，為學生的自主發揮、生成和創造留出更為廣闊的空間。

（二）學習方式：基于創造的“做”中學

創客式教學強調“做中學”，強調在情境化的教學場域中，通過學生的各種“做”（如觀察、模仿、探究、實驗、勞作、游戲等）來組織實施教學[32]，學生在做的體驗當中獲得知識、技能與情感態度價值觀的多重發展。 “做中學”由來已久，但是創客式教學所強調的“做中學”要從工業化思維向創新性思維轉變。工業化思維的做是照著做、仿著做；而創新性思維要求創中做[33]，即充分發揮學習者個人的思維創意，創造方案、產品等，是基于創造的體驗性學習。

創客式教學以設計精良的創客式項目為依托，Martinez&Stager指出[34]，一個好的創客式項目具有八大特征：復雜性：項目要盡可能地涉及多學科知識；目的性和相關性：活動必須對學生發展有意義、要與學生切身實際密切相關；時間：要改變傳統的固有的趕課程進度的模式，為學生提供充足的時間來創造；項目要有一定難度、強度，能吸引學生高度投入；可獲得性：完成項目所需要的知識、工具等應是學生方便獲得的；聯通性：項目活動規劃要為學生提供與教師、學習伙伴、外部專家等聯通的豐富機會；共享性：鼓勵學生將成果與他人分享；新穎性：項目要有一定的可擴展性和彈性。與目前普遍的項目或問題式教學相比，創客式項目教師預設的問題少，學生在創中做的過程中生成的問題多，也就是說，創客式項目教學更強調學生自己發現問題，問題大多源自學生。

在創客式項目的引導下，學生開展基于創造的做中學。基于創造的做中學強調以下幾個觀點：強調學生在創造過程中的獨立自主特性，轉變傳統的劇本式探究（Scripted Inquiry）的教學思路，主張開放式探究體驗，注重學生獨立思考、設計、創作。劇本式探究中，由教師主導設定目標、提出主題、提供資源、規定學習過程以及“正確”答案和結論[35]，學習者自主性較小；注重學生動手做，準真實的情境中學習者進行創客實踐、體驗式學習、設計型學習、創造性學習；傳統教學中，學生學習的是抽離的、孤立的知識，這些知識是從真實情境和實踐中總結抽象出來的；而創客式教學強調將抽象的知識還原到真實世界中去，學生要運用知識進行“創中做”。強調“造物”即真實作品（實物化成果、人工制品）的產出，STEAM也注重動手實踐，但是并不強調一定要有作品的產出。 “學習成果作品化，能夠促進多學科知識的統合，加深知識的綜合運用，從而使得學習更有意義。”[36]注重成果的分享，實物化、可視化的成果帶來成就感，成果的分享同樣能帶給人成就感，并且分享、交流、反思也是創意靈感的源泉。

（三）評價方式：創造性問題解決導向的動態評價

在評價的目標取向上，創客式教學倡導創造性導向、問題解決導向的評價。在評價方式上，創客式教學采取過程性評價、迭代式評價，強調學生學習過程中數據信息全息記錄（多種方式收集學生學習過程中的信息），根據學生學習過程中的表現進行實時評價，并且不是一次性的評價，而是會根據學生狀態調整的情況進行迭代式的動態評價。傳統教學中，學習目標往往都是掌握知識或技能，評價方式也往往是測驗考試，對是否達成了知識、技能、情感目標進行評定，而且，評價的目的更多是為了完成對學習者的篩選。而創客式教學目標是培養學生的創客素養，教學形式是以創客式項目為依托，具體的評價對象是學生學習過程中生成的一系列作品，如設計方案、模型、原型、實物、產品等，通過對作品的創造性進行合理的評價，來衡量學習者的創造性問題解決能力。評價是過程導向的而非結果導向的，傳統的評價為學習者指明了一條確定的路徑，指向某一清晰具體的結果，而創客式教學評價僅僅是指明了一個粗略的方向，而非確定的路徑，屬于生成性評價。

（四）師生關系：民主平等的生態化互動關系

創客式教學中，師生形成了一種更為民主平等的生態化互動關系，這主要體現在兩個方面：（1）強化學習者主動創造，弱化教師控制。創客式教學徹底顛覆了傳統教學將學習者視為容器的灌輸式教學觀，使得學習者的角色需要重新被定義，它強調學習者的獨立創造，學習者的身份是一個真正的思考者，是創意、知識、觀點、產品的生產者，是真實生產實踐的創造者。《新媒體聯盟地平線報告：2014高等教育版》中將“學生從教學消費者轉變為創造者”作為促進教育學習變革的數字策略之一列為中期發展趨勢[37]。學習者從內容或信息的消費者轉變成了生產者，這是Web2.0帶來的，而創客教育主張大眾不僅是生產信息，還可以生產軟件、產品，成為真正的造物主。而且，不僅僅是生產制作，更是創造。由此，教師的角色也發生轉變，有研究者指出，創客教師是課堂中的創意者（精靈）、設計者（魔法師）和實施者（劍客）[38]；美國設計協會研究團隊[39][40]指出，創客教師的角色可以是鼓舞者（Cheerleaders）、激勵者（Motivators）、引導者（Guides）、提倡者（Advocates）、聯結者（Connectors）、模范（ModeLs）、導師（Mentors）、學習者（Learners）、朋友（Friends）、咨詢顧問（Consultants）、評判者（Critics）、治療專家（Therapists）、教練者（Coaches）、合作者（Collahorators）等；JackieGerstein[41][42]則進一步將創客教師的角色總結為：領導學習者、促進者、資源建議者和提供者、兩難問題或反復失敗問題的標準化者、反饋者、學習導學、技術導師、關系網絡使能者、環境安全管理者。可以看出，創客教師不再是控制課堂的主角，也不會預設太多問題和過多干預學習者的操作，而更多地是促進、輔助、監督、觀察、答疑、適時指導，引導學習者參與、指導學習者創造[43]。（2）強化課堂內外師生、生生之間的互聯互通，弱化課堂內教師的絕對權威。創客式教學強調聯通，教師不再局限于教室內，學習者可隨時利用信息技術手段與外界專家、學習伙伴等聯通，同時創客式教學強調生生之間的協作與共享，這種互聯互通的互動方式孕育出一種動態的具有極高合作性的學習環境，外部專家、學習伙伴等的力量得到了很好的體現，同樣起到了“師者”的作用。

（五）學習場所：創客空間

創客式教學的開展也需要與之相應的學習環境的支持，如果說傳統的教室教育是傳授知識，那么創客教育就是要在學校內部或外部創設另一種活動空間，而且，這種活動空間是以技術為主體的，為學習者提供一種運用知識創造產品的空間，即創客空間。創客空間是用以支持創客活動的特設工作場所（實驗室、工作室、機械加工室），通常配備有一定科技含量的軟硬件工具、材料、加工車間等[44]，常嵌入到學校、社區、企業中，目前已成為創客教育開展的必備基礎場所條件。有研究指出， “好的創客教育空間能夠滿足創造實踐需求，提供用知識的機會，為學習者提供有益的資源列表、表格和模板等”[45]。服務于學校層面創客式教學的創客空間與一般意義上的創客空間定位有所不同，創客式教學所需要的創客空間是為STEAM課程教學服務的，不一定充滿各種各樣的先進設備，卻應當為創客式教學提供豐富的資源、實踐的工具、協作交流的場所，為學習者創設科學精神培育和實踐創新能力發展（核心素養要求的重要方面）的學習環境，其所承載的最重要的職能便是支持學生綜合運用知識、技能來創造產品，并且在創造產品的過程中提升其核心素養。

四、創客式教學的過程模式

創客式教學作為創客教育與STEAM教育相融合而提出的一種教學模式，以學生核心素養的培養為根本目標，尤其側重以科學精神和實踐創新為引領，讓學生在STEAM跨學科知識的運用過程中實現真正的全面發展。要使創客式教學從理論走向實踐，還需要對創客式教學的具體模式、過程、方法進行深入研究。本研究從“教”與“學”相輔相成的角度，結合創客式教學的培養目標與指導思想，以單個創客項目教學為例，提出了如圖2所示的創客式教學法過程模式。

從學的角度來看，郭曉珊[46]提出了創客式學習的四個環節：專題學習、創意構想、設計開發和實踐應用；同時，在雷斯尼克教授提出的創意思考螺旋（Creative Thinking Spiral）[47]中指出，創意思考是一個螺旋式上升的迭代過程，需要經歷“想象一創造一制作一分享一反思一再想象……”不斷迭代發展的五個階段。在此基礎上，本研究認為創客式學習需要經歷知識學習、創意構想、方案設計、實物制作、撰寫報告五個基本環節，分享、交流、反思貫穿整個創客式教學的全過程。1.知識學習環節學生需要學習與創客項目相關的STEAM知識、技術工具使用知識等；2.創意構想環節學生結合自己所學知識、所查找的資料，充分發揮想象，提出關于項目基本的想法Idea；3.方案設計環節，學生將自己的想法應用相關的設計軟件轉化為實際的方案，或者是一個3D模型，或者是一個原型等；4.實物制作環節，學生根據自己所設計的方案使用相應的技術工具轉化為相應的實物，如航模、U盤等；5.撰寫報告環節，學生將自己整個過程中的資料歸檔，書寫設計與制作體會，在記錄的過程中提高自身的寫作能力，以促進日后更高效的分享交流。需要特別指}}{的有兩點，一是“分享、反思、交流”在整個過程中起著非常重要的作用，每一個環節都需要師生、生生之間進行充分的（可以是各種形式的，面對面的或者基于互聯網的）分享、反思與交流，這是激發創造力、完善提高的最有效方法；二是創客式學習強調迭代，在每一個環節，學生、師生之間進行分享、反思、交流之后，學習者隨時可以修改完善每一個階段的成果，也可以返回之前的環節進行修改完善，在迭代過程中螺旋式上升地提升產品的創意價值以及學生的創造力。

從“教”的角度來看創客式教學實施的具體過程，CDIO 工程教育理念（Conceive構思、Design設計、Implement實現、Operate運作）為我們提供了可借鑒的思路；Allen& Yokana[48將創客教學分為準備、實驗、原型制作、整合反饋四個階段；管雪沨[49]提出了“創課”教學法，并認為其過程包含四個關鍵步驟：1.教師設計創新性的“創客項目”；2.教師考慮完成項目的預設可能性路徑、設計相應的資源；3.師生通過學習、討論、實踐完成項目；4.教師組織分享、學生完善作品。我們認為，創客教學要有效地支持創客式學習的過程，因此，創客教師需要課前設計好創客項目、準備學習者要學習的知識相關的資源以及學習者設計制作需要的材料等；課中教師主要是引導學習者參與創客項目、指導其項目實施過程、促進學習者分享交流與反思、記錄學習者在過程中的表現以及遇到的困難等；課后教師需要組織進行項目的評價，或教師評價，或學生互評，采取恰當的方式進行評價。

五、結束語

在學校范圍內，創客教育難以作為一種獨立的形式存在，將創客教育與STEAM教育相融合既貼合當前我國STEAM教育的現狀，又符合國家對于創新型人才培養的需求。創客式教學方式將創客教育的理念融入到STEAM教育教學中，將STEAM教育培養的層次由學科素養提升到核心素養，更有利于學生的全面發展。本研究提出了創客式教學的理念和基本的過程模式，這僅僅是理論性的初探，其實施細節以及能否真正地促進學生核心素養的提升還需要長期的實踐驗證，這也是本研究下一步努力的方向。

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