基于STEAM理念的創(chuàng)客教育促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

呂小珍

一、問題的提出

創(chuàng)客教育缺乏系統(tǒng)的課程支持。創(chuàng)客教育融入STEAM教育，以“工程”的思想和模式讓學(xué)生在“做中學(xué)”，其中基于問題或項目的學(xué)習(xí)在中國的中小學(xué)教育中才剛起步，創(chuàng)客課程的教學(xué)設(shè)計并不系統(tǒng)化。存在相應(yīng)的教學(xué)活動的設(shè)計和實施步驟有待完善，教學(xué)資源與教材還不夠豐富與完善，教學(xué)理論和實際案例還比較缺乏等問題。

創(chuàng)客師資匱乏。不同于傳統(tǒng)教育，創(chuàng)客教育中教師與學(xué)生的關(guān)系發(fā)生了改變，隨著互聯(lián)網(wǎng)+、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，教師不但要在教學(xué)方法方面加以重新認(rèn)識和轉(zhuǎn)變而且要了解多領(lǐng)域的知識。不斷跟蹤日新月異的前沿知識，還要結(jié)合學(xué)生的教育特點，客觀上對師資提出了更高的要求。

校內(nèi)創(chuàng)客空間建設(shè)有待完善。中小學(xué)校和社會上的創(chuàng)客空間的根本目的不同，對空間大小、設(shè)備、管理機(jī)制等的需求存在區(qū)別。與國外相比，雖然北京創(chuàng)客空間、上海新車間等社會上的創(chuàng)客空間已有非常好的發(fā)展，但是我國中小學(xué)校內(nèi)創(chuàng)客空間建設(shè)機(jī)制并不健全。建立校內(nèi)創(chuàng)客教育培養(yǎng)環(huán)境，要求學(xué)校的資源分配完美結(jié)合，對學(xué)校管理也帶來新的挑戰(zhàn)，需要老師與學(xué)校行政部分反復(fù)溝通增進(jìn)了解。

創(chuàng)客教育資源不足。創(chuàng)客空間需要一定的工程素材和加工、活動空間，作為教育用的創(chuàng)客空間還需要一定的教學(xué)設(shè)施（包括人員等），如工作臺、學(xué)生作品展覽儲存的空間，使得創(chuàng)客空間在學(xué)校的建立需要大量的資金投入和場地規(guī)劃。但中小學(xué)主要任務(wù)自然會向升學(xué)重點科目傾斜，如何把握分配比例，也是需要更大的前瞻性和遠(yuǎn)見。

二、教學(xué)模式設(shè)計與應(yīng)用研究

（一）教學(xué)模式設(shè)計

筆者在借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上， 探究STEAM創(chuàng)客校本課程的開發(fā)，結(jié)合創(chuàng)客課程和我校學(xué)生的特點，以Arduino派課程為例，力圖撰寫出新型的STEAM創(chuàng)客校本課程——基于項目的體驗式創(chuàng)客課程教學(xué)設(shè)計，為我校建立健全的教學(xué)模式，完善創(chuàng)客教學(xué)活動的設(shè)計和實施步驟，豐富教學(xué)資源與校本課程，多種方式培養(yǎng)教師的教學(xué)技能，促進(jìn)教師專業(yè)化發(fā)展，同時，逐漸完善適合我校師生創(chuàng)客的教育創(chuàng)客空間。具體建設(shè)目標(biāo)陳述：

1.探究校本課程的梯度、類型，兼顧學(xué)生年齡、興趣、特長，建設(shè)可選擇的創(chuàng)客課程，立足于學(xué)生終身發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式，思維方式的改變。

2.讓更多的老師了解創(chuàng)客教育理念，在更多學(xué)科實踐STEAM教育理念，建設(shè)具有整合性的校本創(chuàng)客課程，培養(yǎng)一批樂于想象、敢于探索的新型教師。

3.把創(chuàng)新與實踐的理念作為學(xué)校最美文化的核心追求，整體規(guī)劃學(xué)校的綜合課程體系以及校園環(huán)境設(shè)計，建設(shè)可觸摸的創(chuàng)客課程，讓校園換發(fā)新的生命活力。

（二）教學(xué)模式定位研究：特色與創(chuàng)新之處

筆者的校本課程特色是基于STEAM創(chuàng)客教育核心理念的一種創(chuàng)新教育模型（如圖1），課程實施緊扣幾個關(guān)鍵詞：創(chuàng)意、設(shè)計、分享、交流、制作、改變……

在校本課程設(shè)計中采用“項目式教學(xué)”為基本方法，以DIY造物等為教學(xué)模式，以電子創(chuàng)客為主、數(shù)控藝術(shù)設(shè)計與制作為輔的研究方向，開發(fā)具有我校特色的STEAM創(chuàng)客教育課程，以動手實踐促進(jìn)學(xué)生實踐性思考的習(xí)慣，改變學(xué)生思考和創(chuàng)造的路徑，以創(chuàng)造過程的豐富體驗來培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造興趣及自主創(chuàng)造力，使學(xué)生的觀念從“取用主義”轉(zhuǎn)變到“自創(chuàng)主義”。

（三）課程研究的基本路線

校本課程研究的切入點以“基于Arduino開源平臺的項目學(xué)習(xí)”為主要方法，從圖2“制作技術(shù)”和“造物流程”兩個的角度切入，以基于項目式學(xué)習(xí)的創(chuàng)客教育學(xué)習(xí)流程（圖3）為導(dǎo)向，進(jìn)行項目式教學(xué)模式搭建與教學(xué)實施。

（四）創(chuàng)客校本課程及其應(yīng)用研究

1.項目式學(xué)習(xí)模式研究

亞克門教授構(gòu)建了STEAM教育框架，從上至下分別強(qiáng)調(diào)了教育目標(biāo)——終身學(xué)習(xí)的綜合性學(xué)習(xí)者;強(qiáng)調(diào)學(xué)科的融合，注重藝術(shù)的滲透，而在之下是各門學(xué)科知識，最下面是具體的課程。而在這樣的跨學(xué)科理念之下，有兩種課程整合模型，分別為內(nèi)容整合（content integration）和語境整合（contextintegration）模型。內(nèi)容整合模型是整合STEAM所有學(xué)科的知識內(nèi)容;而語境整合則是以一個學(xué)科為中心，從其他學(xué)科選取相關(guān)語境，進(jìn)行有意義的學(xué)習(xí)。根據(jù)不同的項目活動，會采取不同的內(nèi)容整合模型。而這個模型也隱含著對于學(xué)科核心知識的重要性的強(qiáng)調(diào)。

借鑒STEM跨學(xué)科項目設(shè)計模式和參考粵教版高中組信息技術(shù)教材（2018）編寫組專家觀點，大致確定這樣的項目設(shè)計學(xué)習(xí)模型：第一步是從學(xué)生最初的想法（真實或虛擬的問題）與情境出發(fā)，師生共同確定活動內(nèi)容，因為STEAM是以學(xué)生的發(fā)展為中心的，學(xué)生的興趣非常重要，而在構(gòu)建活動的時候教師要進(jìn)行活動分析，對課程資源進(jìn)行整合，分析跨學(xué)科知識、學(xué)習(xí)者特征以及活動的重難點;接下來學(xué)生選擇工具材料等資源，自主探索，尋求完成任務(wù)的途徑和方法;學(xué)生對在探索過程中發(fā)現(xiàn)的問題，尋找創(chuàng)新的新方法和新途徑，自主完成活動并分享作品;最后進(jìn)行完善和積累，不斷積累并在此基礎(chǔ)上提升新經(jīng)驗。在老師的評價設(shè)計下教師進(jìn)行技術(shù)測評和作品評價，并在此基礎(chǔ)上反思教學(xué)過程進(jìn)行改進(jìn)。

2.Arduino技術(shù)及可行性分析與實踐研究

開源硬件和數(shù)字生產(chǎn)工具，購置成本低，學(xué)習(xí)門檻低。在研究之前已有幾十個位學(xué)生項目在省、市、區(qū)中獲獎。

3.Arduino創(chuàng)新課程內(nèi)容研究。（以典型課例為研究對象，研究創(chuàng)客校本課程的教學(xué)模式、學(xué)生學(xué)習(xí)模式等。）

Arduino創(chuàng)新課程內(nèi)容研究框架設(shè)計如圖3，以基于項目選題——項目規(guī)劃——方案交流——活動探究——項目實施——作品制作——成果交流——項目評價循環(huán)學(xué)習(xí)模型為導(dǎo)向，融合跨學(xué)科知識;引導(dǎo)和指導(dǎo)學(xué)習(xí)和調(diào)用各種工具;體驗、經(jīng)歷造物過程，形成意識和動手習(xí)慣。

制作“玫瑰臺燈”項目為例，融合跨學(xué)科知識設(shè)計：

技術(shù)與數(shù)學(xué)（T&M）：玫瑰臺燈的亮度通過什么元器件來控制？光線變化的特征是怎樣的？程序編寫如何實現(xiàn)？哪些顏色的燈光適合做臺燈？相應(yīng)電子元器件如何選擇？

科學(xué)（S）：臺燈亮度的變化是因為什么而發(fā)生了變化？臺燈的顏色燈光如何選擇，為什么？

工程（E）：臺燈的燈頭、燈桿和燈座如何連接和固定？燈座如何搭建才能站穩(wěn)？

藝術(shù)（A）：改變燈頭、燈座、燈架等的造型可以更好什么零件？能不能通過變換燈光顏色效果使得臺燈具有其他用途？

三、結(jié)論

最近二年多，依托于Arduino創(chuàng)新課程，學(xué)校創(chuàng)客活動開展得轟轟烈烈，包括圍繞項目主題開展學(xué)習(xí)，過程包括討論主題背景、任務(wù)解析、頭腦風(fēng)暴、構(gòu)建方案、勾畫草圖、選擇材料、結(jié)構(gòu)搭建、規(guī)劃程序、優(yōu)化方案、項目展示分享等。學(xué)生參與創(chuàng)客相關(guān)比賽活動獲獎頻增，2018年獲獎人數(shù)將近50人次，2019年6月之前，有40多人次獲獎，其中省賽1人次，市賽7人次。尤其在我們這種城鄉(xiāng)結(jié)合部的學(xué)校尤為難得。

實踐研究發(fā)現(xiàn)基于STEAM創(chuàng)客理念的項目式教學(xué)課程，具有接地氣、便于以全班開展的形式推廣等特征，具有很強(qiáng)的操作性，值得推廣。

本次設(shè)計的創(chuàng)客校本課程呵護(hù)并激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新熱情，并為學(xué)生提供“讓想象落地”的重要平臺。學(xué)生在“玩創(chuàng)新”和自主探究的過程中激發(fā)了創(chuàng)新的興趣，培養(yǎng)了創(chuàng)新能力，提升了STEAM綜合素養(yǎng)，也錘煉了團(tuán)隊合作、解決問題的能力，而這些恰恰是當(dāng)前學(xué)校教育的薄弱環(huán)節(jié)。

責(zé)任編輯 邱麗