STEM理念下創客資源融入通用技術課程的行動研究

何國安

摘要：當前時期，開展高中通用技術課程教學，教師開始更加關注STEM教育理念與創客教育等，并在實際教學時，注重實現多種理念與方式的融合，促使學生可以運用前沿技術進行創新，并在自主探究學習中實現創造能力與STEM綜合素養的有效提升。對于創客教育而言，主要是依托物理計算與互動媒體技術，也是信息技術同其他學科融合的產物，通過運用軟硬件進行整合而構建的交互式系統，使得人和數字世界的聯系進一步強化。在STEM教育的影響下，可以促使創客教育的目標和方向以及實施過程等更加清晰。通過綜合考慮創客教育的教學理念和目標以及內容、策略等，構建基于STEM理念的創客教育模式。通過將創客教育融入通用技術教學，極大的變革了傳統的開展通用技術學科教學的方式，為學科教學提供了新的思路與方向。

關鍵詞：STEM理念;創客教育;通用技術

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2019）24-075-2

STEM教育理念融合了科學和技術以及工程、數學等多個學科，屬于當前時期國家教育戰略，主要目標是圖片傳統教學的局限，對學生的科技理工素養進行培養。現階段，國內外教育對于創新性人才培養和提升勞動力水平等非常重視，也是熱點研究課題之一。從最初的STEM發展到STEAM，再到現在的STEMx等，該教育理念的內涵與外延等都更加豐富，涉及的學科逐漸增多。而就創客教育而言，滯后于STEM理念而出現，包含了互聯網與信息技術等方面的特征。伴隨創客運動的發展與創客文化的日益傳播，在校園內逐漸發展處創新教育的熱潮，有效結合了創客教育的內容與手段，也是在數字技術和教育相融合的背景下，所產生的新的教育范式。在教師創客的指引下，學生能夠接觸到機器人、智能家居等前沿信息技術。當前時期，在校園中創客空間普遍存在，而且滲透了STEM教育理念，極大的激發了學生的創新熱情。學生在創新與自主探究過程中，創造能力與STEM綜合素養均得到了較為顯著的提升，團隊合作與解決問題的能力也發生了顯著改善。在此情況下，學校所培養的人才更加適合社會發展，學生綜合素養明顯提升。本文在此基于STEM理念，重點研究創客教育同通用技術相融合的行動策略。

一、創客資源融入通用技術課程的基本理念

就創客教育而言，其核心是學生的自主探究與實踐制作等，其理論基礎主要是杜威所提出的進步主義和西蒙所提出的Logo語言等。基于此，對于學生在學習過程中，建造知識與構建人際關系等更加重視。在整合學科方面，可以結合STEM教育方法，對學科教學進行整合，也就是在對各學科特點進行研究的基礎上，開展通用技術學科教學。具體而言，可以構建以工程技術教育為核心，對數學與科學等學科的教學方法進行整合，進而運用技術和工程等教育思想與模式，對學科教育的內容與過程進行整合，并運用技術和工程教育常用的以設計為基礎的方法，促使學生面向真實存在的問題，探究項目學習方法。在此過程中，可以綜合運用技術素養、科學素養和科學探究等，對人工制品進行設計和制作，以此促使培養學生STEM素養目標的實現，切實提升學生的創新意識與實踐能力等。

二、創客資源融入通用技術課程的教學目標

在實施創客教育時，總體目標應當是運用物理計算平臺與3D打印等先進的數字技術，綜合運用多種學科的重視，創造出人工制品，進而在對學生所生活世界的相互聯系的多個側面進行探究，尋找到有效解決生活中存在問題的有效方法，促使創意設計能力顯著提升，并且改善學生的團隊合作與問題分析等多個方面的能力，促使學生實踐創新素養顯著提升，同時實現學生STEM素養的明顯改善。就三維目標的實際情況可知，開展創客教育的目標主要體現在知識技能和過程方法以及情感態度與價值觀等方面。

比如，就知識技能來看，主要是物理計算和基本原理，同時包括識別電子元件和編寫程序以及調試功能等，同時還包括3D打印建模等。而在過程方法方面，則主要是在教師的指引下，利用模仿與自主探究等形式，從簡單到復雜逐漸完成硬件裝配和電路搭建以及編寫程序、調試功能等步驟，在對活動進行觀察和思考以及設計制作等的過程中，發現和分析存在的問題，尋找到有效的解決問題的方法。而在情感態度和價值觀等方面，主要是通過學習能夠感受到物理計算平臺對連接數字虛擬世界和人，提升物理世界所具有的便捷性等方面的作用，對學生實際對問題進行解決的能力進行培養，提升其對通用技術課程的興趣，有效強化學生的問題意識，促使學生形成積極實踐與探索的意識，切實提升學生的綜合素養。

三、創客資源融入通用技術課程的教學內容

對于創客教育資源的內容來看，主要是承載創新和制造以及智能等多個方面，而就創新來看，則主要體現在創新與跨界思維兩個方面。就創新思維而言，主要是對學生運用創意設計的方法，結合科學和工業以及生活等具體的情景，設定特定的工程目標，而開展的一系列原創性的研究，以對問題進行解決。

比如，上海曾經舉辦的創意教育培訓活動中，主要是主講教師要求各個參訓教師運用傳感器板所帶有的電阻型傳感器A端口研究連接方法，并運用銅箔膠帶或細電線等創意制作材料，對控制游戲的開關進行設計。其中，有參訓教師所涉及的斗雞開關，非常具有創意，玩家在游戲過程中單腿站立，通過觸碰兩個玩家膝蓋上的鋁箔膠帶，對屏幕上角色的行為進行處罰。此款游戲主要是借助簡單的裝置，融入人與人之間的互動，促使其充分感受科技同真人游戲相結合所具有的魅力，同時也能促使學生深刻感受科技同真人現實相結合所具有的魅力，進而對學生的回憶進行激發。就跨界思維而言，主要是對充滿趣味性的活動進行設計，并運用STEM教育理念，對各學科知識進行綜合運用。比如，可以將理工科同藝術人文相結合，開展一些科學探究活動。對于創客教育而言，在制造方面主要表現在要求學生直接參與到改造現實世界的過程中去。在教師創客的帶領下，學生創客可以基于3D打印技術與物理計算平臺等，參與實踐活動進行制造，進而滿足其學習需求，對硬件進行裝配，并搭建好電路之后，調試各自的作品。如，學生可以運用控制板對互動裝置進行設計制作，進而充分感知外界環境變化所帶來的風景畫與電動顯示器支架等。就前者而言，更加關注感知信息，運用同控制板相連接的傳感器，對外界天氣情況進行監測，并對屏幕上風景畫的改變情況進行控制，進而對外界天氣變化的功能進行感知。對于后者而言，主要側重于控制信息，并運用程序對電機進行控制，實現對電腦顯示器的自動調節，進而降低發生頸椎病的可能性。通過研究互動裝置，可以對學生運用物理計算平臺對實際問題進行解決的能力進行反映，也是學生非常重要的藝術修養，更是其人文關懷的體現。

就創客教育所具有的智能型來看，主要體現在學生利用編寫程序與對軟硬件系統的調試情況方面，將生命和智能元素賦予到人工制品之中，進而實現人物和物物以及人人之間的良性溝通和互動。與此同時，以硬件為基礎開展編程活動的門檻逐漸的降低，也使得人人都學會編程成為可能。

四、創客資源融入通用技術課程的教學策略

在通用技術課程教學中，融入創客資源主要是為了提升學生的STEM綜合素養，開展教學活動的過程和方法，主要以項目以及問題等為基礎，為自主探究與實踐教學的開展提供指引，要求教師應制定切實可行的教學措施，促使創客資源更好的融入到通用技術課程教學中，切實提升課堂教學成果。

1.基于真實世界開展實踐教學

在實施創客教育時，要求學生應回歸到現實世界當中，在對周圍世界認真觀察和對自己與他人需要密切關注的前提下，從多個主題領域，對創意設計的靈感進行尋找發掘，如親近自然、融入社會等，進而創作出蘊藏社會意義與文化內涵的作品，同時與藝術和科學以及生活等多個場景，實現互動媒體作品的無縫對接，更好的理解解決問題的根本，也就是從生活中來，最終回歸到生活中去。

比如，對于一些學校的教師來說，應運用各種物理計算工具或平臺等，對互動媒體裝置進行創作，如可以運用多個紙盤對由開關所組成設計的節水器或投票器等進行觸碰。

2.強化創新與實踐

在通用技術教育中，將創客教育資源融入其中，最為重要的價值取向就是為了追求創新。就創新而言，可能是發掘一些非常小但是較為獨特的需求。但是在對創新想法進行表達時，則主要是制作一些個性化和充滿智能的元素，能夠帶來較大附加值的作品。對于此類作品而言，有可能是日常生活中比較常用的一些東西，如溫控風扇或者是溫度報警器等。同時，也可能是質感比較強，能夠讓人心情較為愉悅的物品，如呼吸燈或者流水燈等。教師在實際教學時，可以將其歸納為有用和具有質感的東西。對于互動媒體的作品而言，由于較為實用，而且充滿美學欣賞元素，要求學生應對實際需求與現實困境等進行充分考慮，并大膽的參與到實踐活動中去，同時要注重對周圍同學意見的收集，在此基礎上持續完善作品。

比如，為提升互動媒體作品所具有的質感，可以將作品做的更大，促使作品可以同人展開良性的互動，并且結合信息通訊知識等，對作品進行創作。基于此，互動媒體作品非常具有創意，而并非簡單的裝置與設備，進而將其轉化為對現實問題的有效解決，大大提升智能作品所具有的趣味性等。

3.運用案例教學實現再創作

在開展通用技術課程教學時，教師應充分發揮案例作用，以案例為基礎，鼓勵學生先對案例進行模仿和探究，由此開啟創客教育。通過運用案例教學，可以將知識技能等融入其中，并且將解決現實問題的方法和過程較好的融入其中，為促進學生創新意識提升，培養學生創新能力等，提供了更為有效的方式。在運用案例教學時，不僅要求學生模仿學習，而且教師還應鼓勵學生在模仿基礎上實現再創作，進而實現作品從互動到呈現以及拓展等過程，都能融入學生的一些創意觀點等，并得以實現。就再創作而言，主要是對參與理念下，開展實踐活動的方式進行再創作，對于學生對創意設計經驗進行積累，為提高學生的創作水平等，奠定了扎實的基礎。

4.切實提升評價的實效性

將創客教育資源融入到通用技術教學中，教師應注重評價方法的重要性，要求密切關注學生的創新意識與實踐動力，尤其是提升STEM素養方面，可以運用聚焦創客成果與學習過程等較為多元化的評價學生學習實效的方法。通過在現場評價或者是利用網絡的方式，進行分享交流活動，促使學生創客可以將其互動媒體作品等展示出來，進而取得更大的收獲，也能通作品的受眾或者用戶等直接進行交流，進而對其他同伴的作品進行觀察，對于開闊學生的創作思路也非常有利。在日常生活中，創客教育集中展示和交流活動也非常多，也吸引了很多高中生創客的參與。通過開展此類交流活動，可以將創新思考與獨特創意等進行集中呈現，實現相互啟發。在此情況下，開展創客教育評價更加具有真實性，對于學生個性發展也更加有利。

總體來看，當前時期，開展高中通用技術教學時，教師對于創客教育的重視程度不斷提升，開始帶領學生積極面對生活挑戰，合理應用通用技術滿足實際需求，同時突破傳統教學局限，不斷加強人機互動等。具體而言，教師教學可以從一些趣味編程開始，到帶領學生進行趣味創造，并運用媒體開展互動教學，開展科學實驗和數學建模以及創意設計等，對學生的實踐潛力進行挖掘。以通用技術課程項目活動部分與STEM教育理念相融合，提升通用技術課程教學的有效性。通過以物理算平臺與3D打印技術等為基礎，對創客教育理論基礎進行構建，以適應當前時期數字信息化發展的需求，更好的對學生的STEM素養與創新實踐能力等進行培養。對于教師而言，在實際開展教育工作時，應加強通用技術教育改革，促進教育質量的不斷提升。基于STEM教育理念，開展創客教育也能夠為學生參與創新活動，對其實踐創新能力進行培養等，提供新的路徑。

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注：全國教育信息技術研究2017度專項課題《STEM理念下創客資源融入通用技術課程的行動研究》（課程立項號：174430004）的課題研究成果。

（作者單位：廣東省廣州市玉巖中學，廣東 廣州 510530）