從創(chuàng)客教育到STEM+①

(江蘇省無錫市南長實驗中學(xué),江蘇 無錫 214023)

無錫市南長實驗中學(xué)(以下簡稱南中)是一所普通公辦初中,學(xué)校地處市區(qū)西門,周圍云集了百腦匯、夢之島數(shù)碼港、華東數(shù)碼商城等電子商家,有濃厚的信息技術(shù)環(huán)境氛圍;對口小學(xué)有多年普及機器人教育的傳統(tǒng),學(xué)校初一新生在這方面具有明顯的基礎(chǔ)優(yōu)勢;同時,學(xué)校一直注重信息技術(shù)在教育教學(xué)、評價管理等方面的運用,2015年被評為全國智慧教育實驗學(xué)校,學(xué)校承擔(dān)的“智慧校園系統(tǒng)建設(shè)”項目被評為全國教育創(chuàng)新項目。

1 創(chuàng)客在南中

良好的環(huán)境、文化氛圍、生源基礎(chǔ)等使學(xué)校緊緊抓住了時代發(fā)展的機遇,走上了創(chuàng)客教育的發(fā)展之路。

(1) 硬件資源的保證

學(xué)校因地制宜裝修翻建了原校辦廠的一幢破舊二層樓,命名為“創(chuàng)客之家”,用于創(chuàng)客教育?！皠?chuàng)客之家”一樓為創(chuàng)意制造區(qū),主要有樂高機器人、MAKEBLOCK、DF開源硬件、大疆無人機等電子器材以及激光切割、激光掃描、車床等設(shè)備,二樓為3D打印中心,配有12臺3D打印機、1臺三維掃描儀和材料回收機,為學(xué)生提供了電子、編程、機械全方位的設(shè)備平臺?！皠?chuàng)客之家”全天候向?qū)W生開放，完善的設(shè)備、合理的布局、開放的空間深受學(xué)生喜愛。

(2) 師資力量的配備

學(xué)校組建了創(chuàng)客教師團(tuán)隊,吸引物理、美術(shù)、信息技術(shù)等學(xué)科教師加入其中,通過外出培訓(xùn)、團(tuán)隊活動等方式提升創(chuàng)客教師的業(yè)務(wù)能力。學(xué)校編寫的校本教材《智慧機械》榮獲無錫市創(chuàng)新教材評比一等獎,并成為在梁溪區(qū)推廣的唯一的科技類校本教材。黃秦祺老師現(xiàn)為無錫市創(chuàng)客專家委員會成員,多次輔導(dǎo)學(xué)生在各類科技(創(chuàng)客)競賽中榮獲全國一等獎,并受邀做省、市級的創(chuàng)客講座。學(xué)校開展以全員參與為基礎(chǔ)的創(chuàng)客教育實踐,構(gòu)建了“校本課程+學(xué)生社團(tuán)”的組織模式，學(xué)校利用信息技術(shù)課和校本課程，在初一和初二年級每周上2課時的創(chuàng)客課，講授scratch編程、Arduino電子設(shè)計、3D打印模型設(shè)計、VR等，讓每一個同學(xué)都能接受優(yōu)質(zhì)的創(chuàng)客基礎(chǔ)教學(xué)。

在普及的基礎(chǔ)上,通過組建創(chuàng)客社團(tuán),進(jìn)行精英式培養(yǎng)。社團(tuán)每周學(xué)習(xí)2課時,學(xué)習(xí)內(nèi)容是普及教育的延伸和拓展。社團(tuán)成員通過參加上海創(chuàng)客嘉年華、高校科技夏令營、兄弟學(xué)校機器人實驗室對外展示等專業(yè)交流活動,以及創(chuàng)客挑戰(zhàn)賽、創(chuàng)意項目評比等各項賽事,迅速提升編程和搭建能力。學(xué)生在第十七屆全國中小學(xué)生電腦制作活動創(chuàng)客項目中榮獲全國一等獎一項、二等獎兩項、三等獎一項,在2016年“DFRobot杯”第五屆全國中小學(xué)機器人展評暨首屆校園創(chuàng)客作品大賽中榮獲全國特等獎,在第25屆計算機表演賽無錫賽區(qū)的決賽中,南中作為初中組唯一入圍學(xué)校,獲得了一等獎，并在全國總決賽中榮獲三等獎。

2 轉(zhuǎn)向STEM

在創(chuàng)客教育前行的路上,我們開始接觸到STEM教育理念。這兩者之間有什么區(qū)別？借用謝作如老師的話來說就是：兩個概念關(guān)系密切，唇齒相依且融為一體。我們很難通過某些指標(biāo)進(jìn)行強行區(qū)分，因為彼此指向的是同一類學(xué)習(xí)領(lǐng)域，只不過命名的維度不同罷了。華東師范大學(xué)任友群教授也說過：“作為高校的學(xué)術(shù)研究者，我們不得不認(rèn)真去捋清關(guān)于創(chuàng)客教育和STEM(STEAM)教育異同點，而對于一線教師，大可不必在這方面耗費時間和精力?！倍覀儗W(xué)校的轉(zhuǎn)向，更多的是看中STEM教育的“跨學(xué)科”“項目學(xué)習(xí)”等特征。因為它強調(diào)跨學(xué)科知識的整合,以及綜合運用這些能力進(jìn)行真實情境問題解決的能力。有效避免了不遵循教育規(guī)律、過分注重知識灌輸?shù)痊F(xiàn)象,可以調(diào)動更多的學(xué)科教師參與其中,突破了創(chuàng)客教育由信息技術(shù)老師單一實施的局面，能更好培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、實踐創(chuàng)新能力等。

學(xué)校被確定為江蘇省STEM教育項目試點學(xué)校后,立即成立了以原有的創(chuàng)客教育團(tuán)隊為基礎(chǔ)的STEM教育團(tuán)隊,研究討論我校STEM教育的切入點和發(fā)展方向。

通過閱讀文獻(xiàn)資料、外出參觀學(xué)習(xí)等方式,結(jié)合實際校情,逐漸確立了我校STEM教育開展的途徑:STEM+理念下的初中項目式教學(xué)的實踐與研究。

STEM+理念讓我們可以在科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等四門學(xué)科基礎(chǔ)上再加入任何可以涉及的學(xué)科或領(lǐng)域,以形成更廣闊的整合課程,以應(yīng)對學(xué)科割裂造成的無法創(chuàng)造性解決復(fù)雜、真實的科學(xué)技術(shù)問題的現(xiàn)狀,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實踐能力,提高學(xué)生設(shè)計未來的能力。

項目式教學(xué)又稱學(xué)科融合教學(xué),它是通過“項目”的形式進(jìn)行教學(xué),所設(shè)置的“項目”包含多門課程的知識?；赟TEM+理念的初中項目式教學(xué)研究就是在初中教學(xué)中，通過項目設(shè)計把相關(guān)聯(lián)的學(xué)科真正融合起來,從真實世界中的問題出發(fā),以整合的教學(xué)方式指導(dǎo)學(xué)生掌握或運用知識與技能,通過組織研學(xué)小組，借助多種資源開展探究活動,靈活遷移應(yīng)用,解決真實世界的問題,并將研究結(jié)果以案例或作品的形式展示出來,提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

3 探索新途徑

(1) 探索師資隊伍培養(yǎng)機制

教師是確保STEM教育開展的核心要素,我校在以信息技術(shù)老師為核心的基礎(chǔ)上，通過學(xué)科組推薦和自主報名等方式,讓愿意致力于STEM教學(xué)的教師參與進(jìn)來,形成STEM教師團(tuán)隊。目前,我校STEM教師團(tuán)隊成員在原來的基礎(chǔ)上補充了數(shù)學(xué)、生物、歷史、美術(shù)等學(xué)科教師加入。在項目式教學(xué)研究過程中引導(dǎo)教師圍繞STEM教育教學(xué)策略、教學(xué)案例研發(fā)、評測體系研制等專題開展研究,通過研讀文獻(xiàn)、培訓(xùn)、公開課、研討課、學(xué)術(shù)報告等形式進(jìn)行STEM項目的學(xué)習(xí)、交流，在實踐研究中提升教師的專業(yè)素養(yǎng),探索STEM教學(xué)師資的培養(yǎng)機制。

(2) 建設(shè)硬件環(huán)境

STEM教育不能局限于某個獨立的教育場所,而應(yīng)該充分利用學(xué)校的各種場地空間開展教育,甚至要拓展到校外空間的利用。為此，我們開展了“一家多點”的STEM教育環(huán)境建設(shè),并逐步完善。所謂“一家”是指學(xué)校的創(chuàng)客之家,“多點”是指STEM大班教學(xué)專用教室、3D打印教室、創(chuàng)客TED分享中心、物化生實驗室、校外科技學(xué)習(xí)基地(如附近的數(shù)碼港)等。

(3) 生成教學(xué)案例

我校STEM團(tuán)隊教師凝心聚力,融合多學(xué)科知識,目前已經(jīng)生成了VR遙感機械手、智能泡泡機、創(chuàng)意花盆、3D打印扇子等多個生動的STEM課例。我們以開源平臺Arduino硬件、Scratch軟件、3D打印為教學(xué)技術(shù)輔助,從給學(xué)生教授編程制作動畫與學(xué)習(xí)變量、數(shù)組、坐標(biāo)系等內(nèi)容,到結(jié)合Arduino開源硬件制作出各類科技作品,整個過程融合了數(shù)學(xué)、物理、生物、美術(shù)、信息技術(shù)等多門學(xué)科知識。未來,我們將繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注身邊的生活和環(huán)境,發(fā)現(xiàn)問題,尋找解決方案,生成案例,并編寫成校本教材。

(4) 開展課題研究

問題即課題，帶著問題開展教學(xué)研究是促進(jìn)STEM教育走向理性和長期發(fā)展的最好方式。我校申報了“初中生STEM+項目學(xué)習(xí)的行動研究”課題，成功立項為江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2018年度初中專項課題。我們也積極尋求各方力量的支持和幫助,構(gòu)建了多方合作的STEM教育合作模式。我校聘請南京師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院、江南大學(xué)人文學(xué)院和數(shù)字媒體學(xué)院、省市教科院等高校、研究機構(gòu)的專家學(xué)者作為我校STEM教育指導(dǎo)專家,定期來校指導(dǎo)工作,共同開發(fā)校本教材,也組織我校師生參觀大學(xué)的教學(xué)基地,學(xué)習(xí)前沿科技，同時我校每年都承擔(dān)江大人文學(xué)院教育技術(shù)學(xué)系本科生和研究生的實習(xí)指導(dǎo)工作。除此之外,我校還與科技企業(yè)合作共建科技基地,獲取技術(shù)支持。

4 未來新目標(biāo)

(1) 完成STEM+項目式教學(xué)環(huán)境建設(shè)方案

硬件資源包括教學(xué)場所、教學(xué)設(shè)施、課程器材等，完善的硬件資源是開展STEM+教學(xué)的有力保障,我校目前適合開展STEM+教育的場所有創(chuàng)客之家、3D打印中心、計算機微機房、理化生實驗室、美術(shù)教室、聽課教室等,但這些資源設(shè)備等基本是獨立的,主要為學(xué)科教學(xué)服務(wù),而STEM+教育強調(diào)的是學(xué)科融合,如何打破傳統(tǒng)模式使這些硬件資源可以在不同的教學(xué)課程中整合應(yīng)用?如何充分利用理化生實驗室與美術(shù)教室開展STEM+課程的教學(xué)?如何建設(shè)云機房、多功能的現(xiàn)代化實驗室等？這些都是我校未來在硬件資源整合方面要解決的問題。我們希望通過探索,最終形成一個具有借鑒意義的開展STEM項目教學(xué)的環(huán)境建設(shè)方案。

(2) 探索STEM+課程評價體系

目前中小學(xué)最廣泛采用的課程模式是分科教學(xué)，然而要讓學(xué)生為未來的職業(yè)發(fā)展做好準(zhǔn)備,他們必須超越學(xué)科的界限進(jìn)行思考。在STEM+教育中,學(xué)生需要不斷地評估自身的興趣點、經(jīng)驗和才能,通過基于現(xiàn)實的項目,在深度和廣度上運用跨學(xué)科的知識與技能。相比關(guān)起門來學(xué)習(xí)課本知識的傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式,STEM項目式學(xué)習(xí)能夠提高學(xué)生各方面的能力。學(xué)生在研究和解決問題的過程中，必須運用各種不同的方法,就各自的解決方案相互溝通。因此評價過程要改變以往單一的方式,強調(diào)多元評價主體、過程性評價,由學(xué)生、同伴、教師對學(xué)習(xí)過程中的態(tài)度、興趣、參與程度、任務(wù)完成情況、作品等進(jìn)行評估。我們將做進(jìn)一步探索,努力建立切實可行的、能體現(xiàn)初中學(xué)生水平和要求的STEM+教育評價方案。

(3) 設(shè)計小學(xué)—初中—高中STEM教育銜接課程

STEM+教育需要學(xué)生從小建立起系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu),培養(yǎng)思維習(xí)慣,掌握思維方法。培養(yǎng)他們運用所學(xué)知識,形成發(fā)現(xiàn)問題、創(chuàng)造性解決問題的能力。要達(dá)成這些目標(biāo),不是在某一個學(xué)習(xí)階段就能夠解決和完成的,而需要貫穿基礎(chǔ)教育的全過程中,我們將嘗試充分發(fā)揮初中學(xué)段的特有優(yōu)勢，做好承上啟下工作，建立小學(xué)—初中—高中STEM+課程協(xié)作體,探索設(shè)計小學(xué)—初中—高中STEM教育銜接課程,打通學(xué)段局限,做好與小學(xué)、高中的銜接，保證對學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的建立和系統(tǒng)思維方法培養(yǎng)的連續(xù)性，形成十二年相對統(tǒng)一完整的STEM教育,促進(jìn)學(xué)生的成長。

為者常成,行者常至。STEM教育方興未艾,我們將繼續(xù)更新觀念,以問題為導(dǎo)向，以課題研究為抓手,不斷探索、實踐,走出一條適合公辦初中的STEM教育之路。