基于STEM教育的初中創(chuàng)客空間建設(shè)與運(yùn)營策略

廖培城

【摘要】2017年中國教育科學(xué)研究院STEM教育研究中心發(fā)布了《中國STEM教育白皮書》，提出了“中國STEM教育2029創(chuàng)新行動計劃”，引起社會對STEM教育的重視和熱情。本論文基于對東城實(shí)驗(yàn)中學(xué)創(chuàng)客空間建設(shè)與運(yùn)營工作的研究，總結(jié)了STEM教育理念與校園創(chuàng)客教育活動融合的經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建了一套實(shí)用有效的初中創(chuàng)客空間建設(shè)與運(yùn)營方法。

【關(guān)鍵詞】校園創(chuàng)客空間;創(chuàng)客空間建設(shè)與運(yùn)營;STEM教育

2015年，教育部在《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》中首次提出要“探索STEM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式”。2017年中國教育科學(xué)研究院STEM教育研究中心發(fā)布了《中國STEM教育白皮書》，提出了“中國STEM教育2029創(chuàng)新行動計劃”，引起社會對STEM教育的重視和熱情。我校從2015年開始即在開始探索校園創(chuàng)客教育活動的開展，以機(jī)器人編程課程為媒介，開設(shè)了與STEM主題相關(guān)的系列課程。2018年，我校建設(shè)了完備的創(chuàng)客空間教室，進(jìn)一步豐富了校園創(chuàng)客活動場所，營造能夠充分支持學(xué)生進(jìn)行多方面探究性學(xué)習(xí)的良好環(huán)境。課程、空間、師資三位一體，旨在激發(fā)學(xué)生設(shè)計創(chuàng)意的興趣、動手造物的欲望，讓學(xué)生親身經(jīng)理設(shè)計創(chuàng)意的過程、獲得設(shè)計知識、掌握創(chuàng)意方法、培養(yǎng)創(chuàng)新素養(yǎng)。

一、創(chuàng)客空間建設(shè)

創(chuàng)客空間是學(xué)校推動STEM課程、創(chuàng)客教育課程的主要陣地，是供學(xué)生開展自主探究、動手實(shí)踐活動的場所。創(chuàng)客空間整體的定位是以學(xué)生為中心，以工具、材料和技術(shù)為基礎(chǔ)，融合科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科知識的新型學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)生利用創(chuàng)客課室中的工具或其他資源相互協(xié)同，發(fā)現(xiàn)問題、解構(gòu)問題、尋找解決方案、分享創(chuàng)作成果，培養(yǎng)自己的批判性思維、創(chuàng)新思維與問題解決能力。

依據(jù)我校的自身情況，充分利用創(chuàng)客創(chuàng)新教育活動室、計算機(jī)教室進(jìn)行設(shè)計整合，整理了一套符合我校實(shí)際情況的空間建設(shè)方案。

空間建設(shè)創(chuàng)客器材和安全器材清單：

序號 類 別 創(chuàng)客空間、創(chuàng)客器材、零件耗材、安全管理、安全器材

1 展示類 在微機(jī)樓一樓學(xué)生常經(jīng)過的地方設(shè)置創(chuàng)意收集箱、創(chuàng)意展評墻。

2 空間 面積約120平方米，劃分為展示區(qū)、制作區(qū)、學(xué)習(xí)區(qū)（討論區(qū)）、危險器材區(qū)

3 家具類 加工制作臺、學(xué)生創(chuàng)作桌、凳子、椅子、工具掛架、展示臺、器材收納柜等

4 智能

套件 DF中級套件、DF傳感器套件、DF電機(jī)擴(kuò)展板、micro.bit套件、掌控版套件、mblock中小學(xué)套件、機(jī)器人DIY套件和器材、各類傳感器套件或器材等。以上智能套件對應(yīng)的零件耗材和相應(yīng)軟件等。

5 金工

加工類 學(xué)生用機(jī)床（多合一機(jī)床），五金工具套裝（如：電鉆套件、多功能拋光機(jī)、錘子、螺絲刀、美工刀、鉗子、扳手、鋸子等基礎(chǔ)工具），熱熔膠槍、調(diào)溫?zé)犸L(fēng)槍、學(xué)生剪刀、卷尺、學(xué)生尺子套裝、游標(biāo)卡尺等，以上金工加工類器材對應(yīng)零件耗材等。

6 木工

加工類 激光雕刻機(jī)、曲線鋸、線鋸、鉆頭套裝、沉孔鉆頭套裝、拋光機(jī)、砂光機(jī)、木鑿套裝、刨子、錐子、銼刀套裝、木工虎鉗，等以上木工加工類器材對應(yīng)零件耗材等。

7 電子

焊接類 恒溫電烙鐵、烙鐵支架、數(shù)字萬用表、直流電源、剝線鉗、尖嘴鉗、斜口鉗、真空吸錫器、萬用板、電源插座、試電筆，等以上電子焊接、電子工具類器材對應(yīng)零件耗材等

8 文創(chuàng)

設(shè)計類 3D打印機(jī)、低溫3D打印筆、激光切割機(jī)等。木藝、陶藝、紙藝、布藝等設(shè)置在學(xué)校美術(shù)室。以上文創(chuàng)設(shè)計類器材相應(yīng)軟件、對應(yīng)零件耗材等

9 電腦

外設(shè) 創(chuàng)客空間的電腦30臺、空調(diào)3臺、投影、音響等多媒體設(shè)備一套。

10 安全

管理 危險器材單獨(dú)放置在危險器材室并上鎖存放;創(chuàng)客室管理?xiàng)l例、危險應(yīng)急預(yù)案;每項(xiàng)安全保障落實(shí)到人。

11 應(yīng)急

藥箱 配置符合國家醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械外傷、燙傷、燒傷等緊急處理急救用品，如創(chuàng)口貼、酒精棉球、碘伏棉球、紗布、繃帶、止血帶、冰袋、口罩、膠帶、一次性手套等。救護(hù)箱中的藥品根據(jù)藥品有效期及時更換。

創(chuàng)客空間實(shí)景圖：

二、創(chuàng)客空間運(yùn)營

（一） STEM課程建設(shè)

教育基于課程，課程建設(shè)是推動STEM教育的必經(jīng)之路，STEM課程是實(shí)現(xiàn)STEM教育理念和教育目標(biāo)的主要載體。建設(shè)STEM課程，要明確課程目標(biāo)、開發(fā)課程資源、組織課程內(nèi)容、設(shè)計評價方案。課程目標(biāo)的提出要基于STEM理念，體現(xiàn)核心素養(yǎng)。

自2015年以來，我校就在探索和實(shí)踐各種類型的創(chuàng)客特色課程，已經(jīng)形成相對成熟和完善的系列創(chuàng)客課程體系，涵蓋科創(chuàng)類課程、陶藝課程、三模競賽課程、生物實(shí)驗(yàn)課程等。

① 科創(chuàng)類課程

我?？苿?chuàng)類創(chuàng)客興趣班分初一、初二兩個小組。課程的開發(fā)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，對創(chuàng)客的理解和掌握情況，遵循由易到難，循序漸進(jìn)的課程模式。

初一第一學(xué)期課程開設(shè)主要為創(chuàng)意思維課程、Mblock課程。通過創(chuàng)意思維課程的學(xué)習(xí)，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)意思維，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)創(chuàng)客的興趣。Mblock是圖形化的編程軟件，適合剛接觸創(chuàng)客學(xué)習(xí)的初一級學(xué)生，硬件的應(yīng)用通過RJ25與主控板連接，非常容易讓學(xué)生上手，學(xué)習(xí)更容易。初一第二學(xué)期在第一學(xué)期程序?qū)W習(xí)的基礎(chǔ)上開展相對Mblock難度高一點(diǎn)的APP inventor初級課程，讓學(xué)生了解APP的開發(fā)。

初二第一學(xué)期課程為《掌控板創(chuàng)意編程學(xué)習(xí)入門教程》。在經(jīng)過初一Mblock課程之后，基本上掌握了開源硬件的應(yīng)用。這學(xué)期在前面的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)更多開源硬件的相關(guān)知識同時結(jié)合項(xiàng)目開發(fā)為主，讓學(xué)生能夠更好的進(jìn)行項(xiàng)目的開發(fā)。初二第二學(xué)期主要課程為《Huskylens傳感器項(xiàng)目課程》，該課程主要讓學(xué)生掌握人工智能的知識，并能夠應(yīng)用Huskylens傳感器開發(fā)人工智能項(xiàng)目。

② 陶藝課程

陶藝教育價值很高，實(shí)踐證明，陶藝能夠幫助孩子找到自己的樂趣和天地：發(fā)展個性、開發(fā)潛能、實(shí)現(xiàn)自我，提高審美、實(shí)踐和創(chuàng)新能力，為豐富他們的想象力，擴(kuò)展創(chuàng)造性思維，開辟了無限的空間。我校陶藝特色課程以粘土為主要原料，以泥塑成形、手工拉坯、印坯成形、泥條盤筑、泥板成形等制作方法，讓學(xué)生通過手的觸摸捏制，親自參與、自主創(chuàng)作等提高動手能力，培養(yǎng)學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力，深化審美意識。同時學(xué)生了解到從泥巴變成質(zhì)地堅(jiān)硬而又美麗的陶瓷藝術(shù)品過程中的物理化學(xué)變化，逐步熟悉泥性的可塑性、耐火度、燒后白度;造型重心、厚度、傾斜度;釉料的成分，釉色在高溫下的轉(zhuǎn)變等等，讓學(xué)生的知識于體驗(yàn)中得到拓展。

③ 生物實(shí)驗(yàn)課程

生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。 生物教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)、學(xué)習(xí)和觀察等實(shí)踐環(huán)節(jié)對學(xué)生掌握生物學(xué)知識、科學(xué)方法、以及培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和形成科學(xué)素養(yǎng)都起到了至關(guān)重要的作用。因此，我校生物教研組的老師們不斷設(shè)計各式各樣的生物實(shí)驗(yàn)課，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中探究，在探究中發(fā)展，感受科學(xué)探究的魅力。

（二）創(chuàng)客活動開展

每一個學(xué)校都有自己的校園文化，而校園文化與創(chuàng)客文化的完美結(jié)合，一方面賦予了校園文化新的內(nèi)涵，另一方面也為創(chuàng)客活動的開展提供了主題。

1.校園科技節(jié)

我校每年一度的校園科技節(jié)活動是一道獨(dú)特的風(fēng)景線，推動學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的能力，也是學(xué)生與老師發(fā)揮創(chuàng)意的平臺。

2. 校外交流活動

3. 競賽活動

我們先后組織學(xué)生參加第十三屆全國青少年未來工程師博覽與競賽總決賽愛創(chuàng)造智能作品賽、2018年“內(nèi)地與港澳青少年STEAM挑戰(zhàn)賽”智能創(chuàng)客賽、第34屆廣東省青少年科技創(chuàng)新大賽、東莞市青少年科技創(chuàng)新大賽、東莞市青少年STEM創(chuàng)意競賽——暢游港珠澳大橋STEM挑戰(zhàn)賽、東莞市中小學(xué)電腦制作活動、東莞市中小學(xué)創(chuàng)客嘉年華活動等比賽，獲獎人數(shù)多到80多人。教師的論文、案例、微課等均獲省、市級獎勵。多人榮獲市優(yōu)秀科技輔導(dǎo)員稱號，優(yōu)秀指導(dǎo)老師，學(xué)校榮獲優(yōu)秀組織獎。

（三）創(chuàng)客師資培養(yǎng)

為配合和支持校園創(chuàng)客空間和STEM教育的發(fā)展需要，如何組織和開展創(chuàng)客師資團(tuán)隊(duì)的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，一直是我校教研團(tuán)隊(duì)非常重視的問題。通過校內(nèi)外資源的整合，同時輔以文獻(xiàn)研究與專家論證會，我校創(chuàng)客教師培訓(xùn)的課程內(nèi)容最終形成，內(nèi)容包括創(chuàng)客教育認(rèn)知、創(chuàng)客技術(shù)實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)客項(xiàng)目教學(xué)、創(chuàng)客能力評價四大維度。培訓(xùn)按照需求每學(xué)年開展1～2輪，每輪培訓(xùn)的持續(xù)時間在1個月左右。老師經(jīng)過培訓(xùn)后可具備創(chuàng)客教師的基本素養(yǎng)，經(jīng)考核合格后方可上崗，任教學(xué)校創(chuàng)客社團(tuán)課程。

我校在空間建設(shè)、課程/活動開展、師資培養(yǎng)三位一體的STEM創(chuàng)客教育開展過程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)不斷實(shí)踐與積累經(jīng)驗(yàn)，形成了東莞城鎮(zhèn)初中學(xué)校創(chuàng)客空間建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn);探索以東莞非物質(zhì)文化遺產(chǎn)為主題的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)PBL課程;在創(chuàng)客空間運(yùn)營實(shí)踐中，學(xué)校創(chuàng)客空間以親子活動的方式嘗試著向周邊社區(qū)的居民開放，擴(kuò)大我校創(chuàng)客空間及創(chuàng)客教育對社會的影響力，取得了一定的成果。

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