基于STEM教育理念的創(chuàng)客實(shí)踐模式構(gòu)建與研究

卞海紅

摘要：新時(shí)代下隨著創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)的不斷推廣信息技術(shù)不斷提高，創(chuàng)客教育與STEM理念應(yīng)運(yùn)而生。為了完善創(chuàng)客教育的教學(xué)手段豐富創(chuàng)客教育的教學(xué)內(nèi)涵，先進(jìn)的信息技術(shù)與STEM理念開始不斷應(yīng)用創(chuàng)客教育中。近年來越來越多的教學(xué)工作者開始關(guān)注創(chuàng)客教育與STEM理念并提出將兩者結(jié)合，使學(xué)生能在“玩創(chuàng)新”和自主探究的過程中同時(shí)提升創(chuàng)造能力和STEM綜合素養(yǎng)。為了將兩者有效結(jié)合，本文首先界定STEM教育理念與創(chuàng)客教育課程模式，分析創(chuàng)客教育的研究現(xiàn)狀及主要存在的問題，其次結(jié)合STEM教育的特點(diǎn)，對(duì)創(chuàng)客課程設(shè)置的理念、目標(biāo)以及策略進(jìn)行了闡述[7]，最后建構(gòu)了基于STEM教育理念的創(chuàng)客實(shí)踐模式。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)客教育;STEM教育;創(chuàng)客實(shí)踐模式

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）09-0091-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

1引言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)教育進(jìn)入向高質(zhì)量教育發(fā)展新時(shí)代，為適應(yīng)當(dāng)前國(guó)情，提高綜合國(guó)力，需要培養(yǎng)復(fù)合型與創(chuàng)新型人才，把培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、實(shí)踐能力以及其他綜合能力，為教育改革的重點(diǎn)[1]。當(dāng)前，STEM教育和創(chuàng)客教育正在越來越多的學(xué)校實(shí)施開展，以學(xué)生為中心，設(shè)置項(xiàng)目，提高學(xué)生的綜合能力。但是目前相關(guān)的教育模式并不完善，還存一些缺陷，需要不斷探索新的模式來提高教學(xué)質(zhì)量。為了解決這些缺陷，將STEM教育理念引入創(chuàng)客實(shí)踐教育中是完善創(chuàng)客教育的有效辦法。

2相關(guān)概念

2.1STEM教育

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。STEM并不是將四門學(xué)科單純地疊加，而是強(qiáng)調(diào)四門學(xué)科的有效融合。STEM教育的核心特征是整合四門學(xué)科，拓寬學(xué)科視野，進(jìn)而更好地提高學(xué)生的綜合能力。同時(shí)STEM教育還具有將知識(shí)用于作品創(chuàng)作產(chǎn)出的設(shè)計(jì)性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)創(chuàng)作的趣味性，通過實(shí)踐操作解決問題的實(shí)踐性以及協(xié)作性。通常，大學(xué)開設(shè)的課程是獨(dú)立學(xué)習(xí)的，沒有把有關(guān)聯(lián)的學(xué)科相互融會(huì)貫通。而STEM教育提倡通過動(dòng)手實(shí)踐，結(jié)合多個(gè)學(xué)科的知識(shí)和內(nèi)容去解決實(shí)際中遇到的問題，為學(xué)生提供學(xué)習(xí)創(chuàng)新的動(dòng)力的同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力[2]。

2.2創(chuàng)客教育

伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，創(chuàng)客教育被提出。“創(chuàng)客”是指通過實(shí)踐把自己的創(chuàng)意設(shè)計(jì)創(chuàng)造變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的人。美國(guó)《連線》雜志前主編克里斯·安德森在《創(chuàng)客：新工業(yè)革命》一書中把“創(chuàng)客”描述為：運(yùn)用數(shù)字化工具和信息技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)，把想法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的人，同時(shí)，他們也通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)把自己的創(chuàng)意和想法進(jìn)行實(shí)時(shí)的分享和交流。與STEM教育強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科的融合不同，創(chuàng)客教育強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的創(chuàng)造，讓學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題提出問題并通過團(tuán)隊(duì)間的互相幫助、教師的指導(dǎo)以及前沿的信息技術(shù)解決問題，將想法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，創(chuàng)造出作品。創(chuàng)客教育重視學(xué)生“創(chuàng)造能力”的培養(yǎng)[3]。

3創(chuàng)客教育研究現(xiàn)狀

在美國(guó)，創(chuàng)客文化得到了廣泛的普及。美國(guó)近幾年興起了“創(chuàng)客行動(dòng)”，人們通過實(shí)踐和團(tuán)隊(duì)合作，利用前沿的信息技術(shù)（如機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)、智能家居等），使得技術(shù)產(chǎn)品不斷創(chuàng)新豐富。目前，國(guó)外創(chuàng)客在不斷和教育領(lǐng)域進(jìn)行深度融合，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力為出發(fā)點(diǎn)，讓學(xué)生主動(dòng)成為研究和創(chuàng)造者。國(guó)外教育中成熟的創(chuàng)客教育案例為我國(guó)創(chuàng)客教育的研究帶來很大的參考價(jià)值[4]。

在國(guó)內(nèi)，創(chuàng)客教育研究如雨后春筍，發(fā)展勢(shì)頭十分迅猛。教育研究者們將目光聚焦在創(chuàng)客教育的內(nèi)容、理念及教學(xué)效果。一線教師則更側(cè)重于探索創(chuàng)客教育課程的教學(xué)模式上。然而目前創(chuàng)客教育仍有許多亟待解決的問題，主要有：

（1）創(chuàng)客教育的增長(zhǎng)速度過快，沒有遵循教育的規(guī)律，只是循規(guī)蹈矩地讓學(xué)生進(jìn)行一些簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)。這樣做與創(chuàng)客教育的核心理念相悖，學(xué)生在創(chuàng)作的過程中僅涉及問題的表面，沒有深入全面地學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，缺乏系統(tǒng)的學(xué)科知識(shí)的支撐，并沒有達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生各方面能力的目的，使得創(chuàng)客教育成為學(xué)校秀場(chǎng)，這樣也失去了創(chuàng)科教育最初的意義。

（2）在創(chuàng)客教育的研究中，研究者過于強(qiáng)調(diào)創(chuàng)客教育的內(nèi)涵、實(shí)施條件、實(shí)施方式，很少有研究者研究關(guān)于創(chuàng)客教育的實(shí)踐模式，說明我國(guó)目前創(chuàng)客教育的教學(xué)實(shí)踐模式還不夠完善。

（3）目前國(guó)內(nèi)的創(chuàng)客教育研究還處于新興狀態(tài)，不能照搬美國(guó)的創(chuàng)客教育模式，還需要通過不斷實(shí)踐，在多學(xué)科多領(lǐng)域中運(yùn)用，才能更好地培養(yǎng)出國(guó)家需要的創(chuàng)新型人才。

4基于STEM教育理念的創(chuàng)客實(shí)踐模式構(gòu)建

4.1理念與目標(biāo)

（1）基本理念

創(chuàng)客教育重點(diǎn)是鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探索和創(chuàng)造，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。通過學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的興趣，結(jié)合理論動(dòng)手實(shí)踐，讓學(xué)生自己創(chuàng)造產(chǎn)品。但是創(chuàng)造的過程中不能只追求表面相關(guān)的知識(shí)，要學(xué)會(huì)用跨學(xué)科的思維解決問題，也就是將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)整合起來，以工程技術(shù)教育為核心、整合數(shù)學(xué)和科學(xué)的教學(xué)方法。通過有意地灌輸跨學(xué)科、多領(lǐng)域的融會(huì)貫通讓學(xué)生在實(shí)際的項(xiàng)目學(xué)習(xí)中學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用技術(shù)素養(yǎng)、工程/技術(shù)的設(shè)計(jì)過程、科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)探究和科學(xué)/數(shù)學(xué)以及其他相關(guān)概念來設(shè)計(jì)和制作人工制品，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生STEM素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的目的[5]。

（2）教學(xué)目標(biāo)

STEM教育和創(chuàng)客教育都是通過設(shè)定具體情境，找出解決問題的方法。但是STEM教育主要是在教師的引導(dǎo)下，結(jié)合多學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問題;創(chuàng)客教育是以學(xué)生為中心，大膽提出設(shè)想，并將想法變成現(xiàn)實(shí)，在這個(gè)過程中教師起到輔助學(xué)生的作用。這兩種教育方法都是為了增強(qiáng)學(xué)生的綜合能力，可以在設(shè)計(jì)創(chuàng)客課程時(shí)融入STEM教育的理念，讓學(xué)生學(xué)到更多更廣泛的知識(shí)。在創(chuàng)客教育的過程中，把利用計(jì)算機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)等前沿信息技術(shù)、綜合學(xué)習(xí)跨學(xué)科知識(shí)、實(shí)踐操作、設(shè)計(jì)出實(shí)際產(chǎn)品，在創(chuàng)造現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的過程中學(xué)習(xí)解決問題的過程和方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的綜合能力，激發(fā)團(tuán)隊(duì)分享意愿與合作能力，培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新能力和STEM素養(yǎng)作為總體目標(biāo)。具體來講，在硬件裝配、程序編寫、功能調(diào)試等實(shí)際項(xiàng)目中知識(shí)與技能的學(xué)習(xí)、操作的過程與方法、活動(dòng)中的思考與發(fā)現(xiàn)、樹立正確的價(jià)值觀等都可以作為創(chuàng)客教育的教學(xué)目標(biāo)。

4.2教學(xué)策略

在創(chuàng)客實(shí)踐項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中融入STEM教育理念，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)動(dòng)手體驗(yàn)，解決項(xiàng)目中遇到的問題，學(xué)會(huì)解決問題的方法。在教學(xué)中可以采用的策略有：讓學(xué)生從生活出發(fā)，通過觀察實(shí)際，發(fā)現(xiàn)問題，找到靈感，從而創(chuàng)造出極具意義的產(chǎn)品;鼓勵(lì)學(xué)生表達(dá)創(chuàng)新的想法，大膽實(shí)踐，有些細(xì)小而獨(dú)特的發(fā)現(xiàn)，通過努力克服困難，放手去做，就會(huì)變成更完美的產(chǎn)品;教會(huì)學(xué)生不斷重復(fù)、遞進(jìn)的迭代式學(xué)習(xí)，一個(gè)優(yōu)秀的創(chuàng)作設(shè)計(jì)往往要經(jīng)過無數(shù)次的改進(jìn)和調(diào)試，想到就動(dòng)手實(shí)現(xiàn)，一遍一遍探索新的方案，不斷擺弄和調(diào)試軟硬件，最終達(dá)到滿意的效果;以工程、技術(shù)為核心，綜合學(xué)習(xí)多學(xué)科知識(shí)，提倡團(tuán)隊(duì)合作，通過不同的思維相互碰撞使創(chuàng)作成果更完善;學(xué)習(xí)經(jīng)典案例，在經(jīng)典案例的基礎(chǔ)上拓展創(chuàng)新，進(jìn)行再創(chuàng)作。

4.3模式構(gòu)建

通過研究已有的相關(guān)教學(xué)模式，從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、跨學(xué)科知識(shí)整合等，構(gòu)建了基于STEM教育理念的創(chuàng)客實(shí)踐模式[6]。

（1）制定教學(xué)任務(wù)

教學(xué)任務(wù)是實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)，是設(shè)計(jì)教學(xué)模式的重點(diǎn)，需要綜合考慮各方面因素。實(shí)際教學(xué)時(shí)應(yīng)將問題放在具體化的情境中呈現(xiàn)出來，這樣不僅能讓學(xué)生更愿意去主動(dòng)探索，還能讓學(xué)生學(xué)會(huì)結(jié)合多學(xué)科的相關(guān)知識(shí)解決問題，設(shè)計(jì)實(shí)施方案。另外，制定出教學(xué)任務(wù)后，教師需要提前設(shè)計(jì)好創(chuàng)客項(xiàng)目、為學(xué)生提供學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)的資源、教授學(xué)生完成項(xiàng)目需要掌握的基礎(chǔ)知識(shí)以及實(shí)踐操作需要的設(shè)備材料等。

（2）教學(xué)內(nèi)容、目標(biāo)和條件

根據(jù)教學(xué)任務(wù)的學(xué)科傾向性，設(shè)計(jì)“一門為主多門為輔”的教學(xué)內(nèi)容。用跨學(xué)科知識(shí)地圖梳理知識(shí)點(diǎn)理解原本相互獨(dú)立的學(xué)科之間的聯(lián)系，用可視化的方法將課程的核心知識(shí)展示出來，為之后的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。通過多學(xué)科綜合學(xué)習(xí)，學(xué)生更好地了解知識(shí)的整體構(gòu)架，有利于提高學(xué)生用不同方法解決問題的能力。同時(shí)，教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)還要符合學(xué)生已有的知識(shí)掌握程度、學(xué)習(xí)能力和心理發(fā)展水平，只有這樣才不會(huì)使教學(xué)任務(wù)太難或太簡(jiǎn)單，導(dǎo)致無法達(dá)到很好的教學(xué)效果。

教學(xué)目標(biāo)為具體的實(shí)踐活動(dòng)提供方向，線下實(shí)體創(chuàng)客空間為實(shí)踐教育提供資源和環(huán)境，例如智能設(shè)備、體感設(shè)備、電路板、3D打印等。線上虛擬創(chuàng)客空間為學(xué)生在不同地點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)、分析、交流提供平臺(tái)。創(chuàng)客空間具備資源、工具、技術(shù)和課程，有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作交流，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

（3）參與者

教師：作為教學(xué)活動(dòng)的組織者和輔助者，不僅傳授相關(guān)知識(shí)，還需要引導(dǎo)學(xué)生解決問題、完成項(xiàng)目。教師應(yīng)該融入教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探索與創(chuàng)新，把控項(xiàng)目進(jìn)度。而且，教師也需要主動(dòng)學(xué)習(xí)更多知識(shí)，融會(huì)貫通，適應(yīng)快速發(fā)展的信息化時(shí)代。

學(xué)生：作為實(shí)踐活動(dòng)的主體，需要發(fā)揮主觀能動(dòng)性。在教學(xué)中，不能一味地灌輸學(xué)生知識(shí)，讓學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生的主體意識(shí)，推動(dòng)實(shí)踐活動(dòng)的進(jìn)展，通過分組協(xié)作，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，互相幫助，培養(yǎng)合作精神，增進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、創(chuàng)造性和協(xié)作性。

（4）教學(xué)過程

第一，教師設(shè)計(jì)具體的協(xié)作學(xué)習(xí)情境，吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生的興趣，從而引入教學(xué)。將生硬死板的書本知識(shí)通過創(chuàng)設(shè)實(shí)際情境呈現(xiàn)出來，還原問題本質(zhì)，也更容易幫助學(xué)生理解知識(shí)。第二，根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況設(shè)計(jì)項(xiàng)目，充分考慮學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，貼近生活，才能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，更容易做到學(xué)以致用。第三，分組學(xué)習(xí)，讓小組成員共同探索實(shí)踐方案，分工協(xié)作，每位學(xué)生完成各自的任務(wù)，共同完成創(chuàng)作作品，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。在實(shí)踐過程中，一定會(huì)遇到創(chuàng)造或者人際等各方面的困難和問題，教師給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，學(xué)生通過小組內(nèi)小組間的分享討論解決問題，不斷完善作品。

（5）考核評(píng)價(jià)

考核是為了檢測(cè)出學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐的情況，查漏補(bǔ)缺，不斷改進(jìn)。教師可以讓學(xué)生根據(jù)教學(xué)過程中的課堂表現(xiàn)（如參與程度、學(xué)習(xí)態(tài)度、自主思考等）、學(xué)習(xí)成果（如完善程度、技術(shù)性、創(chuàng)新性等）以及創(chuàng)作作品等方面進(jìn)行自評(píng)、互評(píng)，再結(jié)合教師的評(píng)價(jià)完成過程性評(píng)價(jià)?？梢猿浞职l(fā)揮過程性評(píng)價(jià)的監(jiān)督、導(dǎo)向和激勵(lì)作用，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。在教學(xué)活動(dòng)結(jié)束后，通過學(xué)生展示作品、答辯、比賽等形式進(jìn)行總結(jié)性評(píng)價(jià)，檢測(cè)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度、能否靈活運(yùn)用相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問題、是否達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

5結(jié)語

面對(duì)國(guó)家發(fā)展需要，構(gòu)建適應(yīng)數(shù)字信息化時(shí)代的教育模?式，培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的綜合型人才任重道遠(yuǎn)?；赟TEM教育理念的創(chuàng)客實(shí)踐模式，著力于提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力，促進(jìn)學(xué)生綜合全面發(fā)展，對(duì)教育領(lǐng)域有一定的啟發(fā)意義，同時(shí)還存在缺陷和不確定性，需要不斷研究，不斷實(shí)踐，進(jìn)一步完善教育模式，提高教學(xué)質(zhì)量。

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