基于STEM教育理念下的跨學(xué)科整合模式——?jiǎng)?chuàng)客

徐炳輝

一、創(chuàng)客是一種最常用、最佳的STEM教育理念的整合模式

以“體驗(yàn)、創(chuàng)新、成長(zhǎng)”為主題，福建省泉州培元中學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我?！保┰?015年秋季成立了“培元中學(xué)樹(shù)人創(chuàng)客中心”，中心主要開(kāi)展機(jī)器人設(shè)計(jì)和科技創(chuàng)新項(xiàng)目的研究，激起全校各年段學(xué)生的巨大興趣。他們積極參與各種培訓(xùn)活動(dòng)，如在2016年暑假創(chuàng)客科技夏令營(yíng)，這次夏令營(yíng)主要介紹電子入門實(shí)驗(yàn)和arduino入門等，還有很多連物理還沒(méi)學(xué)的初一學(xué)生參加。初一的鄭同學(xué)親自動(dòng)手制作第四課——紅外對(duì)射報(bào)警器。其對(duì)紅外對(duì)射報(bào)警器十分感興趣，還想發(fā)明一種報(bào)警器，當(dāng)球出界就報(bào)警。學(xué)生有興趣了，就會(huì)在興趣上動(dòng)腦筋想點(diǎn)子，興趣是創(chuàng)新的動(dòng)力。

目前中小學(xué)課程模式是分科教學(xué)模式，即數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、信息技術(shù)等各學(xué)科教師只負(fù)責(zé)教授各自科目，很少重視學(xué)科之間的聯(lián)系。即使到高中，高考文綜、理綜也是拼盤(pán)式。然而，社會(huì)需要的是復(fù)合性創(chuàng)新人才。我們碰到的事情或問(wèn)題是綜合性的，是多學(xué)科知識(shí)融合的交叉點(diǎn)與整合點(diǎn)。但學(xué)生是一個(gè)主體，他們必須整合并超越各學(xué)科的界限進(jìn)行思考。不能是模仿者，而要成為一個(gè)創(chuàng)造者。STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科的簡(jiǎn)稱，但不是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育的簡(jiǎn)單疊加，其強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的交叉融合，強(qiáng)調(diào)將它們組合形成有機(jī)整體，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力。創(chuàng)客就是一種基于STEM教育理念下的跨學(xué)科整合模式，是STEM教育理念體現(xiàn)方式。創(chuàng)客是通過(guò)創(chuàng)新制作這種活動(dòng)（activities），形成連貫的、有組織的課程結(jié)構(gòu)。在活動(dòng)中物理、化學(xué)等不作為獨(dú)立的學(xué)科存在，而是將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等內(nèi)容整合起來(lái)。

二、創(chuàng)客將有助于并整合各學(xué)科學(xué)習(xí)

鄭同學(xué)有了創(chuàng)意，想把它變成一個(gè)創(chuàng)新作品并參加創(chuàng)新大賽，這將面對(duì)一個(gè)個(gè)學(xué)科問(wèn)題和難題，為了攻破難題先要學(xué)好各學(xué)科知識(shí)。首先，是電路問(wèn)題，她懷著很強(qiáng)的目的性認(rèn)真學(xué)習(xí)八年級(jí)物理，并自學(xué)九年級(jí)物理電路部分，理解什么是電路、電源、滑動(dòng)變阻器等。在學(xué)習(xí)物理內(nèi)容和設(shè)計(jì)、調(diào)節(jié)電路時(shí)必然碰到計(jì)算，并涉及大量的數(shù)學(xué)知識(shí)，這也將有助于數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)。當(dāng)然，在做作品參加創(chuàng)新大賽的過(guò)程中，信息技術(shù)學(xué)習(xí)不言而喻，Word、PPT、網(wǎng)絡(luò)等不在話下。鄭同學(xué)還開(kāi)玩笑地說(shuō)：“《司線寶》做完，自己的語(yǔ)文水平大幅度提高了，論文格式懂了，論文也會(huì)寫(xiě)了，為了面對(duì)各種評(píng)委，說(shuō)明自己的作品，高度概括三分鐘或詳細(xì)介紹十分鐘各種準(zhǔn)備都會(huì)了。特別是口才、應(yīng)變能力突飛猛進(jìn)，將來(lái)中考高考肯定不會(huì)怯場(chǎng)?！?/p>

創(chuàng)客作品來(lái)源于生活，又高于生活，它不是憑空想象，它要基于各學(xué)科基本知識(shí)、基本概念、基本規(guī)律，通常是多學(xué)科知識(shí)融合的交叉點(diǎn)與整合點(diǎn)。中央電視臺(tái)《異想天開(kāi)》《走近科學(xué)》《我愛(ài)發(fā)明》《原來(lái)如此》以及其他衛(wèi)視策劃科普實(shí)驗(yàn)或活動(dòng)等，也都是創(chuàng)客作品，它們都需要具備各學(xué)科一定的學(xué)科素養(yǎng)。創(chuàng)客教育不是一味鼓勵(lì)學(xué)生荒廢學(xué)業(yè)、不切實(shí)際地去創(chuàng)造發(fā)明、創(chuàng)業(yè)，而是要有一定學(xué)科基礎(chǔ)，通過(guò)觀察，發(fā)現(xiàn)生活中存在哪些麻煩、不方便或無(wú)法解決的問(wèn)題。猜想和提出創(chuàng)意，以開(kāi)發(fā)出創(chuàng)新作品為起點(diǎn)，再次回歸課本，回歸各學(xué)科，找理論依據(jù)，認(rèn)真學(xué)習(xí)新知識(shí)。此學(xué)習(xí)過(guò)程將更用腦、用心且動(dòng)手參與學(xué)習(xí)過(guò)程。最后，學(xué)生按自己的設(shè)計(jì)思路，采用科學(xué)的方法完成作品設(shè)計(jì)?？傊?，創(chuàng)新作品過(guò)程也是科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)等學(xué)科的學(xué)習(xí)過(guò)程，并在學(xué)習(xí)過(guò)程中整合各學(xué)科。

當(dāng)然，各學(xué)科教師在教授學(xué)科知識(shí)時(shí)，發(fā)現(xiàn)本學(xué)科中有哪些可以成為創(chuàng)客作品，及時(shí)鼓勵(lì)和發(fā)現(xiàn)學(xué)生的奇思妙想和閃光點(diǎn)；注意學(xué)科間的聯(lián)系。主動(dòng)成為創(chuàng)客教育的參與者，這也將提高教師個(gè)人全方面發(fā)展，促進(jìn)學(xué)科教學(xué)。

三、創(chuàng)客加強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)

自從學(xué)生進(jìn)入創(chuàng)客中心后，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力大大提高。創(chuàng)客作品中碰到一系列前所未見(jiàn)的問(wèn)題，有些問(wèn)題甚至初中、高中各學(xué)科課本都找不到，如作品外包裝如何美化、推廣等。此時(shí)學(xué)生想到的就是百度、谷歌、咨詢其他同學(xué)和老師。在網(wǎng)絡(luò)中遨游，在交流中學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中驗(yàn)證，自學(xué)能力得到很大提高。很多班主任反應(yīng)，參加創(chuàng)客的學(xué)生進(jìn)步很大，特別是潛力巨大，像鄭同學(xué)在初二基本能在班級(jí)前三名了；還有的學(xué)生因參加創(chuàng)新大賽獲獎(jiǎng)，像原高二林同學(xué)不想浪費(fèi)自主招生名額，發(fā)憤圖強(qiáng)，利用創(chuàng)客活動(dòng)得到自主學(xué)習(xí)能力，高三時(shí)邊復(fù)習(xí)邊自主學(xué)習(xí)，突破自我，高考取得好成績(jī)。最后參加自主招生錄取于天津大學(xué)。

新課程改革其原因有兩點(diǎn)。第一，固有的知識(shí)本位、學(xué)科本位問(wèn)題沒(méi)有得到根本的轉(zhuǎn)變，這與時(shí)代對(duì)人的要求形成了極大的反差。第二，傳統(tǒng)的應(yīng)試教育勢(shì)力強(qiáng)大，素質(zhì)教育不能真正得到落實(shí)。所以課改目標(biāo)第四條指出改善學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。強(qiáng)調(diào)學(xué)生有主動(dòng)性。要使人能夠不斷地“更新”，不斷地超越自我。強(qiáng)調(diào)學(xué)生具有“未完成性”。也就是要培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，活到老，學(xué)到老。學(xué)會(huì)的知識(shí)是有限的，只有會(huì)學(xué)才能是無(wú)限的，“授人以魚(yú)，不如授人以漁”，這是新課程的目標(biāo)。所以通過(guò)設(shè)置綜合課程、綜合實(shí)踐活動(dòng)來(lái)培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

STEM教育理念其實(shí)就是新課改精神的體現(xiàn)，創(chuàng)客就是一種綜合課程、綜合實(shí)踐活動(dòng)。通過(guò)創(chuàng)客活動(dòng)，學(xué)生由被動(dòng)地接受知識(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合自己的研究興趣和研究方向，自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并帶著問(wèn)題有目的地尋找解決路徑，從而獲得新知識(shí)、新啟蒙。創(chuàng)客教育能夠提供基于問(wèn)題的思考，不像傳統(tǒng)教育，根據(jù)教育大綱的規(guī)定被動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)。學(xué)生自主提出問(wèn)題之后，廣泛地搜集資源，和各種各樣的人交流，然后學(xué)會(huì)利用身邊的材料、器械，自己嘗試著解答問(wèn)題。在解決問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)生逐漸培養(yǎng)出一種創(chuàng)新能力。

四、創(chuàng)客培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力，促進(jìn)創(chuàng)新型、創(chuàng)業(yè)型人才的成長(zhǎng)

鄭同學(xué)不斷對(duì)入門實(shí)驗(yàn)紅外對(duì)射報(bào)警器改進(jìn)，單電源改為雙電源，把發(fā)射和接受都變?yōu)榧t外發(fā)射接收一體管，在實(shí)踐中改進(jìn)，在改進(jìn)中繼續(xù)創(chuàng)新，最后鄭同學(xué)的作品《司線寶》在2016年參加市第十三屆青少年創(chuàng)新大賽獲三等獎(jiǎng)。獲獎(jiǎng)后她說(shuō)：“創(chuàng)客活動(dòng)讓我學(xué)到了很多在課本學(xué)不到的知識(shí)，對(duì)科技創(chuàng)新也有了自己的體會(huì)——在生活中我們會(huì)有很多麻煩，在解決問(wèn)題時(shí)不應(yīng)拘泥于傳統(tǒng)的思維方式，要善于思考、大膽創(chuàng)新，也許經(jīng)過(guò)創(chuàng)新會(huì)有奇跡出現(xiàn)，而每一個(gè)奇跡都掌握在我們手中。”

創(chuàng)客教育無(wú)論是源起背景還是內(nèi)涵發(fā)展，都與創(chuàng)新精神有著內(nèi)在的一致性。這種一致性使培養(yǎng)創(chuàng)新精神成為創(chuàng)客教育的核心理念和追求。事實(shí)證明，學(xué)生并不缺乏發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的智慧之眼，而是缺乏在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后深入研究的意識(shí)，感覺(jué)自己什么都行，長(zhǎng)此以往，便形成了浮躁的性格，但實(shí)踐起來(lái)卻無(wú)從下手。教師應(yīng)以創(chuàng)客教育形式，開(kāi)展基于建構(gòu)主義的學(xué)生創(chuàng)新型信息技術(shù)課堂，利用多學(xué)科綜合特性，培養(yǎng)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)、勇于創(chuàng)新、踏實(shí)、勤思、善做的科學(xué)品質(zhì)。

總之，相信隨著創(chuàng)客活動(dòng)的開(kāi)展，我們將推進(jìn)科學(xué)、數(shù)學(xué)、信息等學(xué)科的整合，推陳出新，將來(lái)會(huì)有越來(lái)越多的產(chǎn)品屬于中國(guó)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，而不是只印著“Made in China”。

參考文獻(xiàn)：

[1]王旭卿.面向STEM教育的創(chuàng)客教育模式研究[J].中國(guó)電化教育，2015（8）.

[2]余勝泉，胡 翔.STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式[J].開(kāi)放教育研究，2015（4）.