創(chuàng)客教育與STEAM教育的融合

高云峰

近年教育部發(fā)文鼓勵(lì)探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新的教育模式，作者曾經(jīng)在大、中、小學(xué)開展過(guò)這兩方面的教學(xué)嘗試，并成立了創(chuàng)客工作室?；谧约旱慕虒W(xué)及創(chuàng)客經(jīng)驗(yàn)，提倡把創(chuàng)客教育和STEAM教育進(jìn)行融合。

創(chuàng)客教育與STEAM教育的特點(diǎn)

創(chuàng)客源自于英文“Maker”，意思是有自己的想法并能動(dòng)手實(shí)現(xiàn)的人。從傳統(tǒng)意義說(shuō)：設(shè)計(jì)師有自己的想法但讓別人去做，工匠能做出產(chǎn)品但不是自己的想法。如果既能自己設(shè)計(jì)，又能自己加工，那就是創(chuàng)客。設(shè)計(jì)師與工匠的統(tǒng)一帶來(lái)了明顯的優(yōu)勢(shì)：有了想法可以立刻實(shí)現(xiàn)，過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問題也能立刻反饋修改。作者自己就經(jīng)歷過(guò)從設(shè)計(jì)師到創(chuàng)客的轉(zhuǎn)變過(guò)程，對(duì)其中的差異深有體會(huì)：前幾年設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單作品，要從北京寄到廣東去加工；工廠加工完寄回北京；拼裝起來(lái)后發(fā)現(xiàn)問題，修改后又寄給工廠……通常完成一個(gè)作品需要反復(fù)修改幾次，耗時(shí)至少一個(gè)月。后來(lái)作者成立創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室可以自己加工，這時(shí)再完成一個(gè)作品（也要修改幾次）只需要幾個(gè)小時(shí)甚至更短。

創(chuàng)客是自下而上發(fā)展起來(lái)的，但是對(duì)教育產(chǎn)生了巨大影響，2014年的國(guó)際高等教育權(quán)威報(bào)告《地平線報(bào)告》指出，創(chuàng)客將在3到5年之內(nèi)形成影響教育發(fā)展的關(guān)鍵趨勢(shì)，并取得實(shí)際效果。目前創(chuàng)客教育的實(shí)踐正在國(guó)內(nèi)悄然興起。

創(chuàng)客教育讓學(xué)生利用數(shù)字化工具將創(chuàng)意作品化，為開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)提供了新的有效途徑。創(chuàng)客教育可以讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)完整的工程訓(xùn)練過(guò)程，學(xué)生不再只是知識(shí)的消費(fèi)者而同時(shí)也是設(shè)計(jì)和生產(chǎn)者，學(xué)校也從傳統(tǒng)的以教師為中心、以知識(shí)傳播為中心，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心、以實(shí)踐體驗(yàn)和創(chuàng)造為中心。創(chuàng)客教育將為未來(lái)社會(huì)提供大量善于發(fā)明創(chuàng)造、善于解決實(shí)際問題的創(chuàng)造性人才。

STEAM教育強(qiáng)調(diào)整合科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、人文藝術(shù)（Arts）和數(shù)學(xué)（Mathematics）領(lǐng)域的內(nèi)容，將知識(shí)的獲取、方法與工具的利用進(jìn)行有機(jī)的統(tǒng)一，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的解決問題能力和綜合能力具有重要價(jià)值。美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)最初提出STEM的概念，經(jīng)過(guò)實(shí)踐后從人才培養(yǎng)的角度，后來(lái)又加入Arts（人文藝術(shù)），從而演變?yōu)镾TEAM教育。

STEAM教育不僅綜合了多種學(xué)科的知識(shí)，更是融合了不同學(xué)科所蘊(yùn)涵的實(shí)踐活動(dòng)、精神內(nèi)涵和價(jià)值觀，可以認(rèn)為是一種多元學(xué)科文化的融合創(chuàng)新。這種跨學(xué)科的教育思路強(qiáng)調(diào)打破學(xué)科邊界，使學(xué)生運(yùn)用多門學(xué)科知識(shí)解決真實(shí)生活情境中的問題，在此過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

STEAM教育與創(chuàng)客教育融合的必要性

STEAM教育與創(chuàng)客教育在概念起源、教育目標(biāo)、教育內(nèi)容、教育過(guò)程以及師生關(guān)系等方面存在一定的差異，但二者又存在著諸多共通之處，在教育實(shí)踐過(guò)程中可以相互補(bǔ)充，取長(zhǎng)補(bǔ)短。

STEAM教育強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科融合，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)與人文等多個(gè)學(xué)科解決真實(shí)情境中的問題：創(chuàng)客教育的重點(diǎn)在于通過(guò)數(shù)字化工具，促使學(xué)生將創(chuàng)意作品化，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)?？梢?，創(chuàng)客教育中有一部分含有跨學(xué)科的STEAM教育內(nèi)容，而STEAM教育也有與創(chuàng)客教育交叉的模塊。二者既有共同之處，也有明顯互補(bǔ)的地方，恰好可以融合互補(bǔ)。

（一）創(chuàng)客教育是STEAM教育實(shí)施的有效手段。眾所周知，傳統(tǒng)教育過(guò)程中存在分科教育的弊端，學(xué)科阻隔不利于探索真實(shí)情境中的問題，STEAM教育改變了傳統(tǒng)的教育模式。但STEAM教育在強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科整合的同時(shí)對(duì)原創(chuàng)性和創(chuàng)新性重視不足。伴隨著創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)在全球的蓬勃開展，STEAM教育有了新的依托：數(shù)字化設(shè)備極大提升了動(dòng)手實(shí)踐的效率，使學(xué)生有時(shí)間進(jìn)行多種嘗試，甚至包括允許學(xué)生進(jìn)行試錯(cuò)。此外，創(chuàng)客教育的造物樂趣還可以激發(fā)學(xué)生的探索熱情。

（二）STEAM教育是創(chuàng)客教育的必要補(bǔ)充。單純的創(chuàng)客憑著興趣和熱情可以做出一些作品，但是從知識(shí)體系的完整性、持續(xù)發(fā)展的角度來(lái)說(shuō)存在缺陷；另外，好的創(chuàng)客作品背后也離不開跨學(xué)科的支撐。以跨學(xué)科、趣味性、情境性、體驗(yàn)性及協(xié)作性等為特征的STEAM理念是創(chuàng)客扎根教育的保證。STEAM教育為學(xué)生提供整體認(rèn)識(shí)世界的機(jī)會(huì)，通過(guò)把科學(xué)、技術(shù)等領(lǐng)域?qū)W科知識(shí)和技能的教與學(xué)整合到一種教學(xué)范例中，使以往學(xué)到的零碎知識(shí)變成一個(gè)相互聯(lián)系、相互統(tǒng)一的整體，有利于學(xué)生形成跨學(xué)科的綜合素養(yǎng)。從這一意義上，STEAM教育是創(chuàng)客教育的重要基礎(chǔ)。

STEAM教育與創(chuàng)客教育的結(jié)合可以有兩種思路：借助創(chuàng)客教育來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的STEAM素養(yǎng)，目標(biāo)是通過(guò)解決實(shí)際問題，培養(yǎng)跨學(xué)科應(yīng)用人才：或者借助STEAM理念來(lái)開展創(chuàng)客教育，目標(biāo)是通過(guò)造物，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。在具體實(shí)施中，采用“STEAM為本，創(chuàng)客為用”的教育思路，實(shí)現(xiàn)以人才培養(yǎng)為根本的教育目標(biāo)。

STEAM與創(chuàng)客融合的案例

作者曾經(jīng)有機(jī)會(huì)開展大量的STEAM教育和創(chuàng)客教育的嘗試，同時(shí)建立了自己的創(chuàng)客工作室，可以快速、高精度地把設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

作者利用創(chuàng)客平臺(tái)，融合STEAM的跨學(xué)科知識(shí)，設(shè)計(jì)制作了大量教學(xué)教具、游戲中的玩具、科普節(jié)目中的道具、太空授課中的演示道具原型等。

例如作者設(shè)計(jì)了被動(dòng)行走的小鴨，尺寸只有20cm大小，在滿足一定的重心位置、腿的長(zhǎng)短、斜面角度、摩擦等關(guān)系后，可以在斜面上自動(dòng)行走；后來(lái)把它放大為3m的大鴨，人可以坐在里面當(dāng)配重，于是就成了《加油！向未來(lái)》中的一期節(jié)目。

被動(dòng)行走小鴨項(xiàng)目，完美地體現(xiàn)了教育創(chuàng)客與STEAM教育的融合：首先在理論上進(jìn)行分析計(jì)算，做出小模型，放大后還要考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、安全性等，是一個(gè)真實(shí)的巨大工程問題。而且它還隱含了一個(gè)教育寓意：坐在不正確的座位上，怎么也不能前進(jìn)。

下面舉一個(gè)作者tROt的研究性學(xué)習(xí)案例，讓大家體會(huì)STEAM教育與創(chuàng)客教育融合的意義與作用。作者曾經(jīng)讓學(xué)生了解孔子時(shí)代的欹器，并且進(jìn)行理論分析，然后進(jìn)行設(shè)計(jì)制作。

（一）背景

《孔子家語(yǔ)·三恕》中提到：

孔子觀于魯桓公之廟，有欹器焉。夫子問于守廟者，曰：“此謂何器？”對(duì)曰：“此蓋為宥坐之器。”

孔子曰：“吾聞宥坐之器，虛則欹，中則正，滿則覆。明君以為至誠(chéng)，故常置之于坐側(cè)?！鳖欀^弟子曰：“試注水焉！”乃注之。水中則正，滿則覆。夫子喟然嘆曰：“嗚呼！夫物惡有滿而不覆哉？”

（二）難點(diǎn)及處理方法

從力學(xué)角度看，欹器的特點(diǎn)與其表面形狀、重心位置、平衡及穩(wěn)定性有關(guān)，而難點(diǎn)是這些因素相互耦合，且形狀、加水后重心位置的變化規(guī)律未知。雖然有人把欹器畫為懸掛式的，但是從“座右銘”的角度出發(fā)，我們要做出一個(gè)能在桌面上演示的欹器。

學(xué)生需要統(tǒng)一考慮表面形狀、重心位置、平衡位置、穩(wěn)定性。然后利用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行嘗試計(jì)算，然而算出的結(jié)果只能是“理論上的結(jié)果”，還需要制作出來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。

果然學(xué)生們發(fā)現(xiàn)實(shí)際做出的作品有很多問題，這也很自然：計(jì)算中的參數(shù)可能不是那么精確、考慮不周全、加工中的誤差等等都會(huì)影響結(jié)果。但是最終學(xué)生們成功完成了任務(wù)，他們用鋼珠代替水，演示起來(lái)更方便。

學(xué)生自己寫的思考與總結(jié)：欹器沒有成型的物體供參考，需要我們重新進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，這對(duì)于我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。我們小組也對(duì)前期的失敗做了心理準(zhǔn)備，知道我們需要通過(guò)不斷的改進(jìn)，來(lái)逐漸接近最后完美的結(jié)果。事實(shí)也的確如此，我們最后前后設(shè)計(jì)了6版，每次都有新的問題出現(xiàn)，但是我們能夠通過(guò)不斷改進(jìn)解決問題，這對(duì)我們的能力是很好的鍛煉。

通過(guò)這個(gè)例子可以看出：

（1）STEAM教育所起的作用：欹器的設(shè)計(jì)需要大量的跨學(xué)科知識(shí)的整合，STEAM教育在這里起到了重要-作用，沒有理論分析和計(jì)算，根本不知道如何動(dòng)手；

（2）創(chuàng)客教育所起的作用：設(shè)計(jì)出“理論上的欹器”后，如果沒有創(chuàng)客平臺(tái)和手段加工制作出來(lái)，不會(huì)發(fā)現(xiàn)其中的問題，只能算是“紙上談兵”；

（3）課程設(shè)計(jì)所把握的重點(diǎn)：給學(xué)生的項(xiàng)目要有一定的難度，但是通過(guò)努力可以完成；更重要的是，盡量把科技和人文有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)、知識(shí)傳授的教育理念。

（4）課程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的多方面功能：從歷史角度了解孔子及其“中庸之道”：從教育角度認(rèn)識(shí)“滿招損，謙受益”：從科學(xué)角度處理平衡、穩(wěn)定、重心：從能力培養(yǎng)角度培養(yǎng)發(fā)散思維、動(dòng)手能力。

責(zé)任編輯：嚴(yán)俊