STEM理念下創(chuàng)客資源融入通用技術(shù)課程的行動研究

何國安

摘要：當(dāng)前時期，開展高中通用技術(shù)課程教學(xué)，教師開始更加關(guān)注STEM教育理念與創(chuàng)客教育等，并在實際教學(xué)時，注重實現(xiàn)多種理念與方式的融合，促使學(xué)生可以運用前沿技術(shù)進行創(chuàng)新，并在自主探究學(xué)習(xí)中實現(xiàn)創(chuàng)造能力與STEM綜合素養(yǎng)的有效提升。對于創(chuàng)客教育而言，主要是依托物理計算與互動媒體技術(shù)，也是信息技術(shù)同其他學(xué)科融合的產(chǎn)物，通過運用軟硬件進行整合而構(gòu)建的交互式系統(tǒng)，使得人和數(shù)字世界的聯(lián)系進一步強化。在STEM教育的影響下，可以促使創(chuàng)客教育的目標(biāo)和方向以及實施過程等更加清晰。通過綜合考慮創(chuàng)客教育的教學(xué)理念和目標(biāo)以及內(nèi)容、策略等，構(gòu)建基于STEM理念的創(chuàng)客教育模式。通過將創(chuàng)客教育融入通用技術(shù)教學(xué)，極大的變革了傳統(tǒng)的開展通用技術(shù)學(xué)科教學(xué)的方式，為學(xué)科教學(xué)提供了新的思路與方向。

關(guān)鍵詞：STEM理念;創(chuàng)客教育;通用技術(shù)

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

STEM教育理念融合了科學(xué)和技術(shù)以及工程、數(shù)學(xué)等多個學(xué)科，屬于當(dāng)前時期國家教育戰(zhàn)略，主要目標(biāo)是圖片傳統(tǒng)教學(xué)的局限，對學(xué)生的科技理工素養(yǎng)進行培養(yǎng)?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外教育對于創(chuàng)新性人才培養(yǎng)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(fā)展到STEAM，再到現(xiàn)在的STEMx等，該教育理念的內(nèi)涵與外延等都更加豐富，涉及的學(xué)科逐漸增多。而就創(chuàng)客教育而言，滯后于STEM理念而出現(xiàn)，包含了互聯(lián)網(wǎng)與信息技術(shù)等方面的特征。伴隨創(chuàng)客運動的發(fā)展與創(chuàng)客文化的日益?zhèn)鞑?，在校園內(nèi)逐漸發(fā)展處創(chuàng)新教育的熱潮，有效結(jié)合了創(chuàng)客教育的內(nèi)容與手段，也是在數(shù)字技術(shù)和教育相融合的背景下，所產(chǎn)生的新的教育范式。在教師創(chuàng)客的指引下，學(xué)生能夠接觸到機器人、智能家居等前沿信息技術(shù)。當(dāng)前時期，在校園中創(chuàng)客空間普遍存在，而且滲透了STEM教育理念，極大的激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新熱情。學(xué)生在創(chuàng)新與自主探究過程中，創(chuàng)造能力與STEM綜合素養(yǎng)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(fā)生了顯著改善。在此情況下，學(xué)校所培養(yǎng)的人才更加適合社會發(fā)展，學(xué)生綜合素養(yǎng)明顯提升。本文在此基于STEM理念，重點研究創(chuàng)客教育同通用技術(shù)相融合的行動策略。

一、創(chuàng)客資源融入通用技術(shù)課程的基本理念

就創(chuàng)客教育而言，其核心是學(xué)生的自主探究與實踐制作等，其理論基礎(chǔ)主要是杜威所提出的進步主義和西蒙所提出的Logo語言等?；诖?，對于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，建造知識與構(gòu)建人際關(guān)系等更加重視。在整合學(xué)科方面，可以結(jié)合STEM教育方法，對學(xué)科教學(xué)進行整合，也就是在對各學(xué)科特點進行研究的基礎(chǔ)上，開展通用技術(shù)學(xué)科教學(xué)。具體而言，可以構(gòu)建以工程技術(shù)教育為核心，對數(shù)學(xué)與科學(xué)等學(xué)科的教學(xué)方法進行整合，進而運用技術(shù)和工程等教育思想與模式，對學(xué)科教育的內(nèi)容與過程進行整合，并運用技術(shù)和工程教育常用的以設(shè)計為基礎(chǔ)的方法，促使學(xué)生面向真實存在的問題，探究項目學(xué)習(xí)方法。在此過程中，可以綜合運用技術(shù)素養(yǎng)、科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)探究等，對人工制品進行設(shè)計和制作，以此促使培養(yǎng)學(xué)生STEM素養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)，切實提升學(xué)生的創(chuàng)新意識與實踐能力等。

二、創(chuàng)客資源融入通用技術(shù)課程的教學(xué)目標(biāo)

在實施創(chuàng)客教育時，總體目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是運用物理計算平臺與3D打印等先進的數(shù)字技術(shù)，綜合運用多種學(xué)科的重視，創(chuàng)造出人工制品，進而在對學(xué)生所生活世界的相互聯(lián)系的多個側(cè)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(chuàng)意設(shè)計能力顯著提升，并且改善學(xué)生的團隊合作與問題分析等多個方面的能力，促使學(xué)生實踐創(chuàng)新素養(yǎng)顯著提升，同時實現(xiàn)學(xué)生STEM素養(yǎng)的明顯改善。就三維目標(biāo)的實際情況可知，開展創(chuàng)客教育的目標(biāo)主要體現(xiàn)在知識技能和過程方法以及情感態(tài)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(diào)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(fù)雜逐漸完成硬件裝配和電路搭建以及編寫程序、調(diào)試功能等步驟，在對活動進行觀察和思考以及設(shè)計制作等的過程中，發(fā)現(xiàn)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(tài)度和價值觀等方面，主要是通過學(xué)習(xí)能夠感受到物理計算平臺對連接數(shù)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(xué)生實際對問題進行解決的能力進行培養(yǎng)，提升其對通用技術(shù)課程的興趣，有效強化學(xué)生的問題意識，促使學(xué)生形成積極實踐與探索的意識，切實提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

三、創(chuàng)客資源融入通用技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容

對于創(chuàng)客教育資源的內(nèi)容來看，主要是承載創(chuàng)新和制造以及智能等多個方面，而就創(chuàng)新來看，則主要體現(xiàn)在創(chuàng)新與跨界思維兩個方面。就創(chuàng)新思維而言，主要是對學(xué)生運用創(chuàng)意設(shè)計的方法，結(jié)合科學(xué)和工業(yè)以及生活等具體的情景，設(shè)定特定的工程目標(biāo)，而開展的一系列原創(chuàng)性的研究，以對問題進行解決。

比如，上海曾經(jīng)舉辦的創(chuàng)意教育培訓(xùn)活動中，主要是主講教師要求各個參訓(xùn)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(chuàng)意制作材料，對控制游戲的開關(guān)進行設(shè)計。其中，有參訓(xùn)教師所涉及的斗雞開關(guān)，非常具有創(chuàng)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(jié)合所具有的魅力，同時也能促使學(xué)生深刻感受科技同真人現(xiàn)實相結(jié)合所具有的魅力，進而對學(xué)生的回憶進行激發(fā)。就跨界思維而言，主要是對充滿趣味性的活動進行設(shè)計，并運用STEM教育理念，對各學(xué)科知識進行綜合運用。比如，可以將理工科同藝術(shù)人文相結(jié)合，開展一些科學(xué)探究活動。對于創(chuàng)客教育而言，在制造方面主要表現(xiàn)在要求學(xué)生直接參與到改造現(xiàn)實世界的過程中去。在教師創(chuàng)客的帶領(lǐng)下，學(xué)生創(chuàng)客可以基于3D打印技術(shù)與物理計算平臺等，參與實踐活動進行制造，進而滿足其學(xué)習(xí)需求，對硬件進行裝配，并搭建好電路之后，調(diào)試各自的作品。如，學(xué)生可以運用控制板對互動裝置進行設(shè)計制作，進而充分感知外界環(huán)境變化所帶來的風(fēng)景畫與電動顯示器支架等。就前者而言，更加關(guān)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(jiān)測，并對屏幕上風(fēng)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(cè)重于控制信息，并運用程序?qū)﹄姍C進行控制，實現(xiàn)對電腦顯示器的自動調(diào)節(jié)，進而降低發(fā)生頸椎病的可能性。通過研究互動裝置，可以對學(xué)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(xué)生非常重要的藝術(shù)修養(yǎng)，更是其人文關(guān)懷的體現(xiàn)。

就創(chuàng)客教育所具有的智能型來看，主要體現(xiàn)在學(xué)生利用編寫程序與對軟硬件系統(tǒng)的調(diào)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(xiàn)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(chǔ)開展編程活動的門檻逐漸的降低，也使得人人都學(xué)會編程成為可能。

四、創(chuàng)客資源融入通用技術(shù)課程的教學(xué)策略

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

1.基于真實世界開展實踐教學(xué)

在實施創(chuàng)客教育時，要求學(xué)生應(yīng)回歸到現(xiàn)實世界當(dāng)中，在對周圍世界認真觀察和對自己與他人需要密切關(guān)注的前提下，從多個主題領(lǐng)域，對創(chuàng)意設(shè)計的靈感進行尋找發(fā)掘，如親近自然、融入社會等，進而創(chuàng)作出蘊藏社會意義與文化內(nèi)涵的作品，同時與藝術(shù)和科學(xué)以及生活等多個場景，實現(xiàn)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(xué)校的教師來說，應(yīng)運用各種物理計算工具或平臺等，對互動媒體裝置進行創(chuàng)作，如可以運用多個紙盤對由開關(guān)所組成設(shè)計的節(jié)水器或投票器等進行觸碰。

2.強化創(chuàng)新與實踐

在通用技術(shù)教育中，將創(chuàng)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(chuàng)新。就創(chuàng)新而言，可能是發(fā)掘一些非常小但是較為獨特的需求。但是在對創(chuàng)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(fēng)扇或者是溫度報警器等。同時，也可能是質(zhì)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(xué)時，可以將其歸納為有用和具有質(zhì)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(xué)欣賞元素，要求學(xué)生應(yīng)對實際需求與現(xiàn)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(xué)意見的收集，在此基礎(chǔ)上持續(xù)完善作品。

比如，為提升互動媒體作品所具有的質(zhì)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(jié)合信息通訊知識等，對作品進行創(chuàng)作?；诖耍用襟w作品非常具有創(chuàng)意，而并非簡單的裝置與設(shè)備，進而將其轉(zhuǎn)化為對現(xiàn)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(xué)實現(xiàn)再創(chuàng)作

在開展通用技術(shù)課程教學(xué)時，教師應(yīng)充分發(fā)揮案例作用，以案例為基礎(chǔ)，鼓勵學(xué)生先對案例進行模仿和探究，由此開啟創(chuàng)客教育。通過運用案例教學(xué)，可以將知識技能等融入其中，并且將解決現(xiàn)實問題的方法和過程較好的融入其中，為促進學(xué)生創(chuàng)新意識提升，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力等，提供了更為有效的方式。在運用案例教學(xué)時，不僅要求學(xué)生模仿學(xué)習(xí)，而且教師還應(yīng)鼓勵學(xué)生在模仿基礎(chǔ)上實現(xiàn)再創(chuàng)作，進而實現(xiàn)作品從互動到呈現(xiàn)以及拓展等過程，都能融入學(xué)生的一些創(chuàng)意觀點等，并得以實現(xiàn)。就再創(chuàng)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(chuàng)作，對于學(xué)生對創(chuàng)意設(shè)計經(jīng)驗進行積累，為提高學(xué)生的創(chuàng)作水平等，奠定了扎實的基礎(chǔ)。

4.切實提升評價的實效性

將創(chuàng)客教育資源融入到通用技術(shù)教學(xué)中，教師應(yīng)注重評價方法的重要性，要求密切關(guān)注學(xué)生的創(chuàng)新意識與實踐動力，尤其是提升STEM素養(yǎng)方面，可以運用聚焦創(chuàng)客成果與學(xué)習(xí)過程等較為多元化的評價學(xué)生學(xué)習(xí)實效的方法。通過在現(xiàn)場評價或者是利用網(wǎng)絡(luò)的方式，進行分享交流活動，促使學(xué)生創(chuàng)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(xué)生的創(chuàng)作思路也非常有利。在日常生活中，創(chuàng)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(chuàng)客的參與。通過開展此類交流活動，可以將創(chuàng)新思考與獨特創(chuàng)意等進行集中呈現(xiàn)，實現(xiàn)相互啟發(fā)。在此情況下，開展創(chuàng)客教育評價更加具有真實性，對于學(xué)生個性發(fā)展也更加有利。

總體來看，當(dāng)前時期，開展高中通用技術(shù)教學(xué)時，教師對于創(chuàng)客教育的重視程度不斷提升，開始帶領(lǐng)學(xué)生積極面對生活挑戰(zhàn)，合理應(yīng)用通用技術(shù)滿足實際需求，同時突破傳統(tǒng)教學(xué)局限，不斷加強人機互動等。具體而言，教師教學(xué)可以從一些趣味編程開始，到帶領(lǐng)學(xué)生進行趣味創(chuàng)造，并運用媒體開展互動教學(xué)，開展科學(xué)實驗和數(shù)學(xué)建模以及創(chuàng)意設(shè)計等，對學(xué)生的實踐潛力進行挖掘。以通用技術(shù)課程項目活動部分與STEM教育理念相融合，提升通用技術(shù)課程教學(xué)的有效性。通過以物理算平臺與3D打印技術(shù)等為基礎(chǔ)，對創(chuàng)客教育理論基礎(chǔ)進行構(gòu)建，以適應(yīng)當(dāng)前時期數(shù)字信息化發(fā)展的需求，更好的對學(xué)生的STEM素養(yǎng)與創(chuàng)新實踐能力等進行培養(yǎng)。對于教師而言，在實際開展教育工作時，應(yīng)加強通用技術(shù)教育改革，促進教育質(zhì)量的不斷提升?；赟TEM教育理念，開展創(chuàng)客教育也能夠為學(xué)生參與創(chuàng)新活動，對其實踐創(chuàng)新能力進行培養(yǎng)等，提供新的路徑。

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注：全國教育信息技術(shù)研究2017度專項課題《STEM理念下創(chuàng)客資源融入通用技術(shù)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(xué)，廣東 廣州 510530）