區(qū)域陶STEM+設(shè)計(jì)思維開(kāi)發(fā)的策略研究

◆劉 雯

(上海市寶山區(qū)青少年科學(xué)技術(shù)指導(dǎo)站)

傳統(tǒng)的陶瓷課程是單一的拉坯、繪畫(huà)、雕塑、泥板等技能堆積的工藝美術(shù)課程的學(xué)習(xí)，缺乏對(duì)于學(xué)生而對(duì)于設(shè)計(jì)思維的教育，而當(dāng)下的新型陶瓷教育更多的是需要對(duì)于科學(xué)設(shè)計(jì)思維的培養(yǎng)。陶STEM+是指陶藝與科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)相互整合，是把陶藝的工程教育納入人文教育中去，培養(yǎng)學(xué)生預(yù)測(cè)、設(shè)計(jì)與解決問(wèn)題的關(guān)鍵能力。陶STEM+融合陶瓷燒造工程技術(shù)、工藝美術(shù)、科學(xué)技術(shù)于一體。

一、從古代找出設(shè)計(jì)思維源頭

目前，隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)達(dá)，陶藝的教學(xué)可以和更多科技領(lǐng)域相關(guān)聯(lián)，重塑陶藝課堂中相關(guān)設(shè)計(jì)思維的探究活動(dòng)，提高學(xué)習(xí)中課程的科學(xué)性和趣味性。在陶藝的教學(xué)當(dāng)中可以根據(jù)需要適當(dāng)補(bǔ)充一下陶瓷史中的內(nèi)容，提升認(rèn)知度。像是科學(xué)普及陶瓷相關(guān)知識(shí)，介紹一下最早的陶瓷是考古學(xué)家在中國(guó)的一處洞穴內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一些史前繪畫(huà)，內(nèi)容是原始人用樹(shù)枝編籃子，并且在籃子外敷泥漿以便裝食物或水，偶然中把籃子放到火中燒制，但堅(jiān)硬的粘土籃子誕生了。這是我們認(rèn)知陶瓷的一個(gè)源頭。

1.設(shè)計(jì)思維的源于生活器皿

陶藝中科學(xué)設(shè)計(jì)理念在6000年以前的馬家窯文化中尖底瓶就已經(jīng)有顯現(xiàn)了，古人利用注水力學(xué)的原理把注水瓶的設(shè)計(jì)融合科學(xué)技術(shù)，尖底陶罐的注水是遇到底盤(pán)底比較小，所以入水就比較容易，而遇水則會(huì)平臥，注滿水則垂直，提水罐出水，由于瓶口設(shè)計(jì)較小在運(yùn)輸過(guò)程中水不易流出，運(yùn)輸起來(lái)也比較方便，這是一件充分利用注水力學(xué)而誕生的設(shè)計(jì)作品(如圖1圖2)。

而像這樣的古代陶STEM+中的學(xué)習(xí)的案例還有許多。目前的課程設(shè)計(jì)需要融入更多的設(shè)計(jì)再制作的方法，讓學(xué)習(xí)中不再是以往追求純技能的教學(xué)活動(dòng)，在思考中找到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，引導(dǎo)學(xué)生能夠利用五何研究法進(jìn)行研究陶藝中所遇到的問(wèn)題及困難，根據(jù)綜合學(xué)科的知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)出自己想要的作品。確立陶STEM+的研究目標(biāo)框架，設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)模式、設(shè)計(jì)取向。

2.科學(xué)技術(shù)營(yíng)造多元學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)模式

陶瓷最新技術(shù)的產(chǎn)生為開(kāi)展陶藝的在線課程的提供了方向，如3D打印陶瓷，可以遠(yuǎn)程通過(guò)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)CAD的軟件設(shè)計(jì)課程而設(shè)計(jì)出陶瓷造型。例如：借助先進(jìn)的信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)目前推出的“微課”和“慕課”可以使大規(guī)模并且個(gè)性化的科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)成為可能。20世紀(jì)現(xiàn)代科技發(fā)展領(lǐng)域?qū)τ谀壳暗奶沾稍虾椭谱鞣绞疆a(chǎn)生了巨大的影響，由于較多的高溫化學(xué)元素的開(kāi)發(fā)拓展了陶瓷工業(yè)及藝術(shù)的視野。

3.陶STEM+設(shè)計(jì)具有延展性

人類(lèi)創(chuàng)造陶瓷已經(jīng)有35000年了，這個(gè)古老的材質(zhì)仍舊散發(fā)出其迷人的光彩。陶瓷不僅僅是一門(mén)藝術(shù)，更是一門(mén)科學(xué)。陶瓷制造離不開(kāi)化學(xué)，各種原料都是化學(xué)物質(zhì)，選用原料要根據(jù)其化學(xué)組成。

目前最新的陶瓷具有延展性：

(1)光功能陶瓷(透明氧化鋁)

(2)電功能陶瓷(半導(dǎo)體陶瓷)

(3)化學(xué)功能陶瓷(催化陶瓷)

(4)生物功能陶瓷(人造骨骼)

(5)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷(碳化硅陶瓷、氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷)

最新陶瓷技術(shù)為陶瓷的教育活動(dòng)注入了新鮮血液。對(duì)于從事此課程的相關(guān)老師是個(gè)有利的方面，對(duì)其有著借鑒作用，并且可供相關(guān)行政部門(mén)所需要的參考內(nèi)容。陶瓷可以制作耐火絕緣體、電腦芯片、宇宙飛船、及建造全陶瓷潛水艇和為人類(lèi)利益控制水生動(dòng)、植物生活的“海底觀察員”建造水下房屋。

二、優(yōu)化陶STEM+教學(xué)中設(shè)計(jì)思維

把設(shè)計(jì)思維融入課程目標(biāo)中去，陶藝課堂中偏重視技能的研究，而缺乏工程設(shè)計(jì)的引導(dǎo)，在一節(jié)市級(jí)公開(kāi)課《設(shè)計(jì)一個(gè)新穎的概念型杯子》中不難看出最新的設(shè)計(jì)課程對(duì)于設(shè)計(jì)思維引入課堂的案例。

1.教學(xué)內(nèi)容分析的設(shè)計(jì)如下

學(xué)校重視陶藝課程，本節(jié)課是校本實(shí)驗(yàn)教材《捏小杯子》的拓展，選自自編教材《創(chuàng)意設(shè)計(jì)一個(gè)新穎的概念杯子》。本單元之前是在學(xué)習(xí)捏塑造型的課程，后面的課程是動(dòng)手制作一個(gè)杯子，本活動(dòng)內(nèi)容的設(shè)計(jì)是想通過(guò)在原有教材的基礎(chǔ)上做了更為深度的挖掘。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)即傳承了中國(guó)的傳統(tǒng)藝術(shù)的精髓，又融入了現(xiàn)代審美情趣，通過(guò)實(shí)踐教學(xué)，讓學(xué)生了解到陶瓷藝術(shù)設(shè)計(jì)的獨(dú)特魅力。本單元共分為三課時(shí)，第一課時(shí)為“何謂設(shè)計(jì)”，第二課時(shí)為“設(shè)計(jì)欣賞”，第三課時(shí)為“創(chuàng)意設(shè)計(jì)一個(gè)新穎的概念杯子”。本節(jié)課為本單元的第三課時(shí)，本課在整個(gè)單元中起著展示教學(xué)成果的作用。此節(jié)課能夠有效促進(jìn)學(xué)生的對(duì)于設(shè)計(jì)能力，激發(fā)學(xué)生的設(shè)計(jì)興趣。陶藝是一門(mén)綜合創(chuàng)作的藝術(shù)，培養(yǎng)人的藝術(shù)素質(zhì)，需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期反復(fù)的構(gòu)思——設(shè)計(jì)——操作——完善的過(guò)程。豐富的現(xiàn)實(shí)世界是創(chuàng)作靈感的源泉，只有發(fā)現(xiàn)才能創(chuàng)造美。正是在這樣的培養(yǎng)過(guò)程中，人的藝術(shù)欣賞能力得到了提高。陶藝制作還需要一定的設(shè)計(jì)能力，因?yàn)槟呐峦瓿梢粭l線條，也是需要反復(fù)琢磨，更不說(shuō)完成一件小作品了。在上海是設(shè)計(jì)之都，學(xué)生富有設(shè)計(jì)性思維是陶藝課程中需要補(bǔ)充的課程。

2.學(xué)情分析如下

本班學(xué)生是預(yù)備年級(jí)的學(xué)生，之前美術(shù)課程中已經(jīng)學(xué)會(huì)了透視等基本繪畫(huà)原理，本節(jié)課著重學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方案的制作，運(yùn)用設(shè)計(jì)思維完成一個(gè)杯子。今天的課對(duì)于他們來(lái)說(shuō)是一次新的挑戰(zhàn)，學(xué)生在面對(duì)新知識(shí)時(shí)有好奇心，他們會(huì)帶有獨(dú)特的創(chuàng)新思維進(jìn)行創(chuàng)作。學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)杯子的要素與內(nèi)容是這節(jié)課的重點(diǎn)，杯子設(shè)計(jì)得有創(chuàng)意又兼具實(shí)用是此節(jié)課的難點(diǎn)。

3.活動(dòng)目標(biāo)及重難點(diǎn)的制定

知識(shí)與技能：能說(shuō)出設(shè)計(jì)稿包括哪些內(nèi)容，并會(huì)完成設(shè)計(jì)一張?jiān)O(shè)計(jì)圖。

過(guò)程與方法：運(yùn)用小組討論的方法，對(duì)設(shè)計(jì)稿進(jìn)行比較，分析其優(yōu)劣點(diǎn)和大家共享。

情感態(tài)度與價(jià)值觀：體驗(yàn)杯子設(shè)計(jì)的樂(lè)趣，激發(fā)創(chuàng)作興趣，感受杯子造型之美，以及為不同人群服務(wù)的意愿和行為。

教學(xué)重點(diǎn)：設(shè)計(jì)的要素與內(nèi)容。

教學(xué)難點(diǎn)：杯子設(shè)計(jì)富有創(chuàng)意又兼具實(shí)用。

為了突破重點(diǎn)和難點(diǎn)，我通過(guò)觀察與討論、多媒體演示等方法，讓學(xué)生更清晰的了解設(shè)計(jì)杯子的思維方法，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力。整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)圍繞杯子的設(shè)計(jì)說(shuō)明討論，學(xué)會(huì)評(píng)價(jià)杯子的設(shè)計(jì)稿，不僅完善了學(xué)生的設(shè)計(jì)，而且也學(xué)會(huì)了評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)一個(gè)杯子的基本要素。

上面這堂課的課程設(shè)計(jì)中可以看出為了培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)思維為目標(biāo)，開(kāi)拓了學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，課程的目標(biāo)設(shè)定和教學(xué)重難點(diǎn)的確立之后，拓展內(nèi)容可以是使用現(xiàn)在的陶瓷有利用CAD/CAM軟件進(jìn)行虛擬陶瓷設(shè)計(jì)，虛擬現(xiàn)實(shí)建模軟件能夠讓人類(lèi)在虛擬環(huán)境中制作作品，這樣的教學(xué)有利于學(xué)生開(kāi)拓思維及技能，能夠在這樣的教學(xué)環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行教學(xué)的話，學(xué)生能夠在離開(kāi)課堂之后還能運(yùn)用好其中的設(shè)計(jì)思維，運(yùn)用到其他方面需要綜合的整合這樣的案例給老師們以借鑒。

三、優(yōu)化陶STEM+推廣策略

1.由點(diǎn)到面的推廣模式

采取“學(xué)校共建+社會(huì)活動(dòng)推廣+家庭創(chuàng)客活動(dòng)+家庭創(chuàng)客嘉年華活動(dòng)+多媒體的推廣陶STEM+公眾號(hào)”層層遞進(jìn)的模式推進(jìn)陶STEM+有效開(kāi)展。利用家庭創(chuàng)客的空間營(yíng)造，在家中與家長(zhǎng)一起探究陶藝科學(xué)性、并且在高度網(wǎng)絡(luò)化的學(xué)校及社會(huì)相互動(dòng)，促進(jìn)多元化的社會(huì)環(huán)境。提升陶STEM+設(shè)計(jì)思維的開(kāi)發(fā)的可持續(xù)性及普及性。

2.跨界研究模式

陶藝中包含科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)、工程的項(xiàng)目，從科學(xué)的角度對(duì)于釉料與泥料的制作、燒成時(shí)的收縮率作為探究點(diǎn)，探究陶STEM+與其他一般陶藝教育活動(dòng)的區(qū)別。陶瓷制造離不開(kāi)化學(xué)。各種原料都是化學(xué)物質(zhì)，選用原料要根據(jù)其化學(xué)組成和工藝性質(zhì)做出決定。陶瓷的燒成實(shí)際上就是在高溫下進(jìn)行一系列很復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，原先的一些物質(zhì)變成了在組成、性能、結(jié)構(gòu)以及外觀上完全不同的新物質(zhì)，我們稱(chēng)為“陶瓷”。在現(xiàn)代化的陶瓷廠中，為了要提高產(chǎn)品的質(zhì)量和合格率，創(chuàng)造出新品種，必須了解原料的化學(xué)組成、配法要求以及燒成過(guò)程中所要發(fā)生的一系列物理-化學(xué)變化。數(shù)學(xué)在計(jì)算天然粘土在干燥和干燥過(guò)程中會(huì)收縮，而粘土是唯一具有這種特性的物質(zhì)?？梢酝ㄟ^(guò)添加混合添加劑或者其它物質(zhì)的方法，改變坯料的收縮率。如陶器燒成溫度是1050度，用于炻器燒成的1177度，用于瓷器燒成的1288度。不僅僅在制作陶藝的同時(shí)能夠運(yùn)用工程及科學(xué)的理論知識(shí)解決在設(shè)計(jì)制作中所遇到的問(wèn)題，而且今后遇到復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，能夠靈活綜合運(yùn)用相關(guān)知識(shí)來(lái)解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。

3.研究綜合配套教學(xué)活動(dòng)的材料

結(jié)合化學(xué)知識(shí)總結(jié)出一套適合陶藝STEM+教學(xué)視頻、活動(dòng)方案、及教師能夠綜合知識(shí)運(yùn)用在陶藝STEM+的學(xué)習(xí)當(dāng)中的教學(xué)材料，提升教師及學(xué)生的專(zhuān)業(yè)水平。

4.對(duì)開(kāi)發(fā)青少年陶STEM+教育創(chuàng)新思維

思維模式的培養(yǎng)是整個(gè)學(xué)習(xí)中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，早期青少年養(yǎng)成良好的思考問(wèn)題的模式，對(duì)于今后學(xué)習(xí)有著基奠的作用。早期青少年多種能力的綜合應(yīng)用對(duì)今后的人生起到至關(guān)重要的作用。

綜上所述，陶STEM+設(shè)計(jì)思維開(kāi)發(fā)的策略研究是為了讓此項(xiàng)目開(kāi)展得更符合科學(xué)性和普及性。在優(yōu)化課程學(xué)習(xí)的模式、優(yōu)化教學(xué)的設(shè)計(jì)思維以及優(yōu)化推廣陶STEM+的推廣策略，這些策略能更好的使得陶STEM+教育教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展，當(dāng)然這些方面需要的是社會(huì)家庭的支持與學(xué)校的認(rèn)同。并且需要學(xué)生帶有自主探究的心態(tài)進(jìn)行研究，在這樣的氛圍下，陶STEM+教育教學(xué)的事業(yè)會(huì)越來(lái)越好。