以STEM教育為基礎(chǔ)的創(chuàng)客教育應用模式的探索與研究
——以“制作牽線木偶”項目為例

張紅蕊

(山東省煙臺市芝罘區(qū)魯峰小學 山東煙臺 264000)

近年來，STEM教育和創(chuàng)客教育迅速發(fā)展，在各地學校如火如荼地展開著。我們學校開設(shè)了3D打印、創(chuàng)意編程、機器人等課程。在充足的硬件設(shè)備面前，教師需要思考如何最大限度地利用資源，開發(fā)具有本土特色的創(chuàng)客課程。但在實踐教學中往往存在許多問題。在創(chuàng)客教育活動中，由于缺少對跨學科知識的了解，阻礙了學生的進一步創(chuàng)作，讓學生失去興趣。特別是在STEM教學實踐中，因為整合了科學、技術(shù)、工程、數(shù)學等各科知識，使得學生的學習難度加大，對于激發(fā)學生的學習興趣也變得比以往困難。因此，兩者的高效結(jié)合將會激發(fā)學生對各學科的興趣，扎實學生的知識，降低STEM教育起步難度的問題，突破創(chuàng)客教育的瓶頸[1]。

一、STEM和創(chuàng)客教育

STEM是科學（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），數(shù)學（Mathematics）四門學科英文首字母的縮寫。STEM教育實質(zhì)上是跨學科學習的一種教育模式，強調(diào)多學科的交叉融合。“創(chuàng)客”源于英語單詞“Maker”，意為“制造者”，雖然目前學術(shù)上還未給出明確定義，但是綜合各種學術(shù)定義可以總結(jié)出，“創(chuàng)客”指利用3D打印技術(shù)或開源硬件等新興科技把創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實的人。

無論是創(chuàng)客還是STEM教育，都是為了讓學生能夠更好地跨學科學習的一種教育模式，同時培養(yǎng)學生的跨學科知識構(gòu)額能力，以及動手解決問題的思維能力。

二、二者之間的區(qū)別與聯(lián)系

二者的不同之處在于，創(chuàng)客教育是以培養(yǎng)“創(chuàng)客”為目的，它會涉及不同學科的知識，但其本身并不強調(diào)學科。而STEM教育注重跨學科學習，強調(diào)各個學科的交叉整合。創(chuàng)客教育注重有真實作品的生成，而STEM則更多關(guān)注操作實踐，學生不一定要有作品的生成。盡管二者不同，但又有其相似性。STEM教育和創(chuàng)客教育都特別強調(diào)解決真實情境中的問題，以此培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并解決問題的綜合能力。

我們要正確區(qū)分二者的不同，并研究如何利用差異來使二者完美融合。有研究指出，STEM教育真正停滯不前的重要原因就是學生對該教育興趣不大[2]。創(chuàng)客教育的加入能夠有效激發(fā)學生的創(chuàng)新興趣以及創(chuàng)新的潛能，真正實現(xiàn)學生從被動學習到主動求索的轉(zhuǎn)變。反過來，優(yōu)秀的作品需要不同學科知識的共同支撐。創(chuàng)新過程中，一些難度較大且復雜的項目，往往涉及工程、技術(shù)、藝術(shù)、科學、數(shù)學等領(lǐng)域的知識，因此，在創(chuàng)客教學中，STEM要為創(chuàng)意作品的產(chǎn)生提供牢靠的基礎(chǔ)知識。反過來，創(chuàng)意作品在生成的過程中，有利于學生更深刻理解跨學科知識，并內(nèi)化到自己的學科知識體系中。

二者的有效融合，不僅能在很大程度上激發(fā)學生學習創(chuàng)客的興趣，使學生的思維更加靈活，還符合學生掌握高科技知識的需要，為社會培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

三、STEM教育與創(chuàng)客教育相結(jié)合的項目

我們以“制作牽線木偶”項目為例，組織學生在規(guī)定時間內(nèi)進行分工、設(shè)計、完成等流程，讓學生利用所學的不同學科知識，通過討論創(chuàng)新，設(shè)計出自己獨有的作品并利用科技工具，將其變?yōu)楝F(xiàn)實。這個項目共分為五個部分。

（一）項目解讀，小組分工

1.項目名稱

制作牽線木偶

2.準備要求

（1）材料準備：木板、麻繩、鋸床、磨床、3D打印機、作圖工具若干（鉛筆、橡皮、格尺、圓規(guī)、彩筆等）。

（2）要求：各小組按照提供的材料和工具制作有創(chuàng)意且具有本組特色的牽線木偶。

在解讀項目的同時，組內(nèi)分工也已經(jīng)開始了。其中項目負責人是重頭戲，將負責項目立項，人員安排，制作等一系列工作的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)；設(shè)計師則需要具有一定的美術(shù)功底進行繪圖設(shè)計；工程師則需要熟練掌握使用各種工具的前沿技術(shù)。

（二）巧妙構(gòu)思，新穎創(chuàng)意

教師引導學生進入項目的主題。通過《木偶奇遇記》等動畫短片，將學生引入有關(guān)對木偶的討論上，然后再次引導學生對木偶進行聯(lián)想，有的孩子會說這個木偶的造型還奇特，有的會說木偶的四肢和身體雖然是分開的，但又是可以活動的一個整體，有的還會說自己就像個木偶一樣，做什么事情都要被父母控制。由此引導出對親子關(guān)系的探索。對于家長會把孩子當做木偶來控制這一現(xiàn)象，不少同學紛紛提出要做一個牽線木偶，帶回家也給父母上一堂教育課。在這個過程中，學生們在相互交流各科知識的同時，完成的了創(chuàng)意設(shè)計，很好地體現(xiàn)了STEM教育和創(chuàng)客教育的融合。

（三）巧設(shè)比例，藝術(shù)創(chuàng)作

有了創(chuàng)意，學生開始著手設(shè)計，各組的設(shè)計師紛紛拿起筆和紙開始進行圖紙設(shè)計。這個過程，需要同學們有一定的人體、卡通人物等比例常識，然后將其縮小，比例不變地畫在紙上。這樣一來，啟發(fā)學生思考如何設(shè)計這個比例問題。還要對木偶進行著色、點綴，使得作品更加美觀。要想創(chuàng)作出優(yōu)秀有創(chuàng)意的作品，不僅需要扎實的科學、數(shù)學、物理等知識，還需要有過硬的美術(shù)理論知識和實踐功底。

（四）技術(shù)制造

在這一過程中，學生借助鋸床工具進行切割，并使用磨床按要求進行打磨，還可以借助3D打印機制造自己創(chuàng)意設(shè)計的獨特外形，從而完成作品。

這就將技術(shù)的使用和物理、數(shù)學等學科知識的學習進行有效結(jié)合，最后通過真實的工程情境呈現(xiàn)出來。在這個過程中，學生不僅能夠?qū)W到各個學科的知識，還能在細致的觀察中學會思考和應用，實現(xiàn)STEM教育和創(chuàng)客教育真正的結(jié)合。

四、結(jié)束語

“制作牽線木偶”這一項目完美地展現(xiàn)了STEM教育與創(chuàng)客教育的有效融合，讓孩子們在自主創(chuàng)新的過程中，綜合運用技術(shù)、工程、科學、數(shù)學、藝術(shù)等學科知識，解決真實情境中遇到的問題。有了STEM教育的烘托，學生可以接觸最前沿的新興技術(shù)，實現(xiàn)真正的創(chuàng)新；創(chuàng)新教育的完美融合，激發(fā)了孩子們的求知欲，指引著他們探索更多的科技知識，掌握不同工程用具的使用方法，訓練孩子們的工程思維，培養(yǎng)他們勇于面對工程難題、自主學習并運用知識解決實際問題的綜合能力。在新興的教育領(lǐng)域，中國教育教學道路任重道遠，以STEM教育為基礎(chǔ)的創(chuàng)客教育應用模式能讓更多的學生從事創(chuàng)新活動，并真正自主參與到創(chuàng)新實踐活動中[3]。