從創客教育到STEM+①

(江蘇省無錫市南長實驗中學,江蘇 無錫 214023)

無錫市南長實驗中學(以下簡稱南中)是一所普通公辦初中,學校地處市區西門,周圍云集了百腦匯、夢之島數碼港、華東數碼商城等電子商家,有濃厚的信息技術環境氛圍;對口小學有多年普及機器人教育的傳統,學校初一新生在這方面具有明顯的基礎優勢;同時,學校一直注重信息技術在教育教學、評價管理等方面的運用,2015年被評為全國智慧教育實驗學校,學校承擔的“智慧校園系統建設”項目被評為全國教育創新項目。

1 創客在南中

良好的環境、文化氛圍、生源基礎等使學校緊緊抓住了時代發展的機遇,走上了創客教育的發展之路。

(1) 硬件資源的保證

學校因地制宜裝修翻建了原校辦廠的一幢破舊二層樓,命名為“創客之家”,用于創客教育。“創客之家”一樓為創意制造區,主要有樂高機器人、MAKEBLOCK、DF開源硬件、大疆無人機等電子器材以及激光切割、激光掃描、車床等設備,二樓為3D打印中心,配有12臺3D打印機、1臺三維掃描儀和材料回收機,為學生提供了電子、編程、機械全方位的設備平臺。“創客之家”全天候向學生開放，完善的設備、合理的布局、開放的空間深受學生喜愛。

(2) 師資力量的配備

學校組建了創客教師團隊,吸引物理、美術、信息技術等學科教師加入其中,通過外出培訓、團隊活動等方式提升創客教師的業務能力。學校編寫的校本教材《智慧機械》榮獲無錫市創新教材評比一等獎,并成為在梁溪區推廣的唯一的科技類校本教材。黃秦祺老師現為無錫市創客專家委員會成員,多次輔導學生在各類科技(創客)競賽中榮獲全國一等獎,并受邀做省、市級的創客講座。學校開展以全員參與為基礎的創客教育實踐,構建了“校本課程+學生社團”的組織模式，學校利用信息技術課和校本課程，在初一和初二年級每周上2課時的創客課，講授scratch編程、Arduino電子設計、3D打印模型設計、VR等，讓每一個同學都能接受優質的創客基礎教學。

在普及的基礎上,通過組建創客社團,進行精英式培養。社團每周學習2課時,學習內容是普及教育的延伸和拓展。社團成員通過參加上海創客嘉年華、高校科技夏令營、兄弟學校機器人實驗室對外展示等專業交流活動,以及創客挑戰賽、創意項目評比等各項賽事,迅速提升編程和搭建能力。學生在第十七屆全國中小學生電腦制作活動創客項目中榮獲全國一等獎一項、二等獎兩項、三等獎一項,在2016年“DFRobot杯”第五屆全國中小學機器人展評暨首屆校園創客作品大賽中榮獲全國特等獎,在第25屆計算機表演賽無錫賽區的決賽中,南中作為初中組唯一入圍學校,獲得了一等獎，并在全國總決賽中榮獲三等獎。

2 轉向STEM

在創客教育前行的路上,我們開始接觸到STEM教育理念。這兩者之間有什么區別？借用謝作如老師的話來說就是：兩個概念關系密切，唇齒相依且融為一體。我們很難通過某些指標進行強行區分，因為彼此指向的是同一類學習領域，只不過命名的維度不同罷了。華東師范大學任友群教授也說過：“作為高校的學術研究者，我們不得不認真去捋清關于創客教育和STEM(STEAM)教育異同點，而對于一線教師，大可不必在這方面耗費時間和精力。”而我們學校的轉向，更多的是看中STEM教育的“跨學科”“項目學習”等特征。因為它強調跨學科知識的整合,以及綜合運用這些能力進行真實情境問題解決的能力。有效避免了不遵循教育規律、過分注重知識灌輸等現象,可以調動更多的學科教師參與其中,突破了創客教育由信息技術老師單一實施的局面，能更好培養學生的科學精神、實踐創新能力等。

學校被確定為江蘇省STEM教育項目試點學校后,立即成立了以原有的創客教育團隊為基礎的STEM教育團隊,研究討論我校STEM教育的切入點和發展方向。

通過閱讀文獻資料、外出參觀學習等方式,結合實際校情,逐漸確立了我校STEM教育開展的途徑:STEM+理念下的初中項目式教學的實踐與研究。

STEM+理念讓我們可以在科學、技術、工程、數學等四門學科基礎上再加入任何可以涉及的學科或領域,以形成更廣闊的整合課程,以應對學科割裂造成的無法創造性解決復雜、真實的科學技術問題的現狀,培養學生的創新精神與實踐能力,提高學生設計未來的能力。

項目式教學又稱學科融合教學,它是通過“項目”的形式進行教學,所設置的“項目”包含多門課程的知識。基于STEM+理念的初中項目式教學研究就是在初中教學中，通過項目設計把相關聯的學科真正融合起來,從真實世界中的問題出發,以整合的教學方式指導學生掌握或運用知識與技能,通過組織研學小組，借助多種資源開展探究活動,靈活遷移應用,解決真實世界的問題,并將研究結果以案例或作品的形式展示出來,提升學生的核心素養。

3 探索新途徑

(1) 探索師資隊伍培養機制

教師是確保STEM教育開展的核心要素,我校在以信息技術老師為核心的基礎上，通過學科組推薦和自主報名等方式,讓愿意致力于STEM教學的教師參與進來,形成STEM教師團隊。目前,我校STEM教師團隊成員在原來的基礎上補充了數學、生物、歷史、美術等學科教師加入。在項目式教學研究過程中引導教師圍繞STEM教育教學策略、教學案例研發、評測體系研制等專題開展研究,通過研讀文獻、培訓、公開課、研討課、學術報告等形式進行STEM項目的學習、交流，在實踐研究中提升教師的專業素養,探索STEM教學師資的培養機制。

(2) 建設硬件環境

STEM教育不能局限于某個獨立的教育場所,而應該充分利用學校的各種場地空間開展教育,甚至要拓展到校外空間的利用。為此，我們開展了“一家多點”的STEM教育環境建設,并逐步完善。所謂“一家”是指學校的創客之家,“多點”是指STEM大班教學專用教室、3D打印教室、創客TED分享中心、物化生實驗室、校外科技學習基地(如附近的數碼港)等。

(3) 生成教學案例

我校STEM團隊教師凝心聚力,融合多學科知識,目前已經生成了VR遙感機械手、智能泡泡機、創意花盆、3D打印扇子等多個生動的STEM課例。我們以開源平臺Arduino硬件、Scratch軟件、3D打印為教學技術輔助,從給學生教授編程制作動畫與學習變量、數組、坐標系等內容,到結合Arduino開源硬件制作出各類科技作品,整個過程融合了數學、物理、生物、美術、信息技術等多門學科知識。未來,我們將繼續引導學生關注身邊的生活和環境,發現問題,尋找解決方案,生成案例,并編寫成校本教材。

(4) 開展課題研究

問題即課題，帶著問題開展教學研究是促進STEM教育走向理性和長期發展的最好方式。我校申報了“初中生STEM+項目學習的行動研究”課題，成功立項為江蘇省教育科學“十三五”規劃2018年度初中專項課題。我們也積極尋求各方力量的支持和幫助,構建了多方合作的STEM教育合作模式。我校聘請南京師范大學教育科學學院、江南大學人文學院和數字媒體學院、省市教科院等高校、研究機構的專家學者作為我校STEM教育指導專家,定期來校指導工作,共同開發校本教材,也組織我校師生參觀大學的教學基地,學習前沿科技，同時我校每年都承擔江大人文學院教育技術學系本科生和研究生的實習指導工作。除此之外,我校還與科技企業合作共建科技基地,獲取技術支持。

4 未來新目標

(1) 完成STEM+項目式教學環境建設方案

硬件資源包括教學場所、教學設施、課程器材等，完善的硬件資源是開展STEM+教學的有力保障,我校目前適合開展STEM+教育的場所有創客之家、3D打印中心、計算機微機房、理化生實驗室、美術教室、聽課教室等,但這些資源設備等基本是獨立的,主要為學科教學服務,而STEM+教育強調的是學科融合,如何打破傳統模式使這些硬件資源可以在不同的教學課程中整合應用?如何充分利用理化生實驗室與美術教室開展STEM+課程的教學?如何建設云機房、多功能的現代化實驗室等？這些都是我校未來在硬件資源整合方面要解決的問題。我們希望通過探索,最終形成一個具有借鑒意義的開展STEM項目教學的環境建設方案。

(2) 探索STEM+課程評價體系

目前中小學最廣泛采用的課程模式是分科教學，然而要讓學生為未來的職業發展做好準備,他們必須超越學科的界限進行思考。在STEM+教育中,學生需要不斷地評估自身的興趣點、經驗和才能,通過基于現實的項目,在深度和廣度上運用跨學科的知識與技能。相比關起門來學習課本知識的傳統課堂教學方式,STEM項目式學習能夠提高學生各方面的能力。學生在研究和解決問題的過程中，必須運用各種不同的方法,就各自的解決方案相互溝通。因此評價過程要改變以往單一的方式,強調多元評價主體、過程性評價,由學生、同伴、教師對學習過程中的態度、興趣、參與程度、任務完成情況、作品等進行評估。我們將做進一步探索,努力建立切實可行的、能體現初中學生水平和要求的STEM+教育評價方案。

(3) 設計小學—初中—高中STEM教育銜接課程

STEM+教育需要學生從小建立起系統的知識結構,培養思維習慣,掌握思維方法。培養他們運用所學知識,形成發現問題、創造性解決問題的能力。要達成這些目標,不是在某一個學習階段就能夠解決和完成的,而需要貫穿基礎教育的全過程中,我們將嘗試充分發揮初中學段的特有優勢，做好承上啟下工作，建立小學—初中—高中STEM+課程協作體,探索設計小學—初中—高中STEM教育銜接課程,打通學段局限,做好與小學、高中的銜接，保證對學生知識結構的建立和系統思維方法培養的連續性，形成十二年相對統一完整的STEM教育,促進學生的成長。

為者常成,行者常至。STEM教育方興未艾,我們將繼續更新觀念,以問題為導向，以課題研究為抓手,不斷探索、實踐,走出一條適合公辦初中的STEM教育之路。