融合STEAM理念的創(chuàng)客教育教學(xué)模式研究

楊大亮 趙 磊 徐 林 孫嘉翌

(遼寧師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116081)

0 引言

新媒體技術(shù)、創(chuàng)客文化與教育改革的深度互動(dòng)催生了創(chuàng)客教育的發(fā)展。作為一種新思想和新理念，創(chuàng)客教育從學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣出發(fā)，依托信息技術(shù)和數(shù)字化學(xué)習(xí)工具，通過(guò)項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)綜合運(yùn)用能力、問(wèn)題解決能力、團(tuán)隊(duì)合作能力與創(chuàng)新能力，從而為素質(zhì)教育的推進(jìn)貢獻(xiàn)應(yīng)有的力量和價(jià)值。如今，創(chuàng)客教育已經(jīng)進(jìn)入基礎(chǔ)教育和高等教育等領(lǐng)域，并逐步影響教育教學(xué)系統(tǒng)的各個(gè)要素與環(huán)節(jié)，日益成為當(dāng)前深化教育教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)與創(chuàng)新能力的重要途徑。2016年6月，教育部印發(fā)了《教育信息化“十三五”規(guī)劃》的重要通知，指出“要積極探索信息技術(shù)在‘眾創(chuàng)空間’、跨學(xué)科學(xué)習(xí)、創(chuàng)客教育等新的教育模式中的應(yīng)用，著力提升學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展”[1]。2019年11月，教育部發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見(jiàn)》也指出“要注重加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與跨學(xué)科教育、編程教育、創(chuàng)客教育、人工智能教育及社會(huì)實(shí)踐的有機(jī)融合”[2]。構(gòu)建創(chuàng)客教育教學(xué)模式，有效開(kāi)展基于創(chuàng)客項(xiàng)目或?qū)嶒?yàn)的教與學(xué)活動(dòng)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)與綜合能力，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。然而，盡管創(chuàng)客教育具有一些區(qū)別于傳統(tǒng)教育的特質(zhì)[3]，但亦存在缺乏實(shí)體課程和系統(tǒng)學(xué)科知識(shí)支撐、與當(dāng)前學(xué)校課程體系和教育教學(xué)制度不兼容、“表面化”“泡沫化”和“空心化”等問(wèn)題[4]。創(chuàng)客教育真正融入學(xué)校教育教學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵在于構(gòu)建科學(xué)的課程體系及教學(xué)模式。

STEAM教育是科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)、藝術(shù)(Arts)與數(shù)學(xué)(Mathematics)的統(tǒng)稱(chēng)，強(qiáng)調(diào)技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)下的多學(xué)科融合發(fā)展，旨在培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)與跨學(xué)科思維能力[5]。該教育理念與創(chuàng)客教育的價(jià)值目標(biāo)一致，都是探索新世紀(jì)與新時(shí)代背景下人才培養(yǎng)和教育教學(xué)的創(chuàng)新模式，均指向?qū)W生核心素養(yǎng)與綜合能力的提升與發(fā)展。另外，STEAM教育的跨學(xué)科理念和基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的典型教學(xué)方法不僅使創(chuàng)客活動(dòng)更符合學(xué)校教育和人才培養(yǎng)需求[6]，而且有利于改善創(chuàng)客教育與系統(tǒng)學(xué)科知識(shí)融合程度不高的現(xiàn)狀。為此，將STEAM教育與創(chuàng)客教育進(jìn)行有機(jī)融合，借鑒STEAM教育的跨學(xué)科理念構(gòu)建新型創(chuàng)客教育教學(xué)模式，通過(guò)不同學(xué)科知識(shí)在“造物”過(guò)程中的綜合、深度應(yīng)用，促進(jìn)學(xué)生在掌握學(xué)科知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)自身的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力，解決創(chuàng)客教育面臨的現(xiàn)實(shí)困境與難題，并使之在各級(jí)各類(lèi)學(xué)校中得以真正落地。

1 相關(guān)理論依據(jù)

1.1 “做中學(xué)”理論

美國(guó)著名教育家、心理學(xué)家杜威提出了“做中學(xué)”理論。“做中學(xué)”的基本要義在于,以學(xué)生活動(dòng)來(lái)架構(gòu)課程,以直接經(jīng)驗(yàn)的獲得為核心旨趣,在真實(shí)的教學(xué)情境下,通過(guò)學(xué)生的各種“做”來(lái)組織實(shí)施教學(xué)[7]，即在生活中學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在動(dòng)手參與中學(xué)習(xí)。創(chuàng)客教育強(qiáng)調(diào)造物的重要性，學(xué)生通過(guò)協(xié)作造物的形式，把個(gè)人或團(tuán)隊(duì)的想法變成實(shí)物，并在此過(guò)程中習(xí)得科學(xué)知識(shí)和實(shí)用技能，提升跨學(xué)科解決問(wèn)題的能力。由于“造物”想法大多源于生活中的真實(shí)情景，所以學(xué)生可以在“做”中學(xué)會(huì)如何思考問(wèn)題，挖掘各學(xué)科之間的知識(shí)關(guān)聯(lián)，使其在領(lǐng)會(huì)科學(xué)知識(shí)的同時(shí)享受“造物”的樂(lè)趣，形成理性思維和創(chuàng)新能力。

1.2 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是以解決真實(shí)問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)，通過(guò)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目論證和問(wèn)題探究等一系列行為掌握知識(shí)技能、實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)以及解決實(shí)際問(wèn)題的一種學(xué)習(xí)方式。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)所凸顯的特點(diǎn)與“做中學(xué)”的理念不謀而合，著重強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過(guò)深度參與實(shí)踐體驗(yàn)、內(nèi)化吸收和探索創(chuàng)新的全過(guò)程，獲得較為完整而具體的知識(shí)，形成專(zhuān)業(yè)的技能，并得到充分發(fā)展[8]。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)融入創(chuàng)客教育應(yīng)以解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題為導(dǎo)向，以數(shù)字化工具為載體，以跨學(xué)科視角思考問(wèn)題、設(shè)計(jì)項(xiàng)目細(xì)節(jié)、論證項(xiàng)目可行性，通過(guò)小組協(xié)作的方式創(chuàng)造兼具實(shí)用價(jià)值和共享屬性的創(chuàng)客產(chǎn)品。

1.3 基于證據(jù)的學(xué)習(xí)

基于證據(jù)的學(xué)習(xí)是指為解決特定學(xué)習(xí)問(wèn)題而運(yùn)用一些證據(jù)驗(yàn)證假設(shè)、發(fā)現(xiàn)并得出解決問(wèn)題方案的一種學(xué)習(xí)范式[9]。學(xué)習(xí)證據(jù)類(lèi)型多種多樣，諸如實(shí)物發(fā)明、海報(bào)、機(jī)器人、程序軟件、報(bào)告等軟硬件產(chǎn)品均可作為學(xué)習(xí)證據(jù)證明學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)效果。基于證據(jù)的學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)結(jié)果可視化，使得創(chuàng)客產(chǎn)品不再是無(wú)本之木、無(wú)源之水，而是創(chuàng)客教育得以發(fā)揮作用，真實(shí)發(fā)生的有效證據(jù)。基于證據(jù)的創(chuàng)客教育還應(yīng)注意學(xué)習(xí)過(guò)程證據(jù)的收集，以此為依據(jù)檢驗(yàn)創(chuàng)客教育成效。

2 融合STEAM理念的創(chuàng)客教育教學(xué)模式構(gòu)建

本文以“做中學(xué)”、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)和基于證據(jù)學(xué)習(xí)等理論或?qū)W習(xí)范式為基礎(chǔ)，將STEAM教育理念融入創(chuàng)客教育當(dāng)中，構(gòu)建了融合STEAM理念的創(chuàng)客教育教學(xué)模式(見(jiàn)圖1)。該模式涵蓋前端設(shè)計(jì)、過(guò)程設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)3個(gè)階段及13個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生在“造物”中學(xué)習(xí)學(xué)科知識(shí)，掌握實(shí)踐技能并養(yǎng)成分享意識(shí)，全面提高STEAM素養(yǎng)和創(chuàng)新思維。

圖1 融合STEAM理念的創(chuàng)客教育教學(xué)模式

2.1 前端設(shè)計(jì)

教學(xué)模式前端設(shè)計(jì)包括課程內(nèi)容分析、教學(xué)目標(biāo)分析、教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)和教學(xué)資源設(shè)計(jì)4個(gè)環(huán)節(jié)。該教學(xué)模式的跨學(xué)科融合特性要求教師對(duì)創(chuàng)客教育的內(nèi)容進(jìn)行精準(zhǔn)分析，在深入分析所涉及的跨學(xué)科知識(shí)、數(shù)字化學(xué)習(xí)工具的基礎(chǔ)上確定教學(xué)目標(biāo)，并為環(huán)境設(shè)計(jì)和資源設(shè)計(jì)提供正確的方向指導(dǎo)。課程內(nèi)容分析應(yīng)本著為“項(xiàng)目創(chuàng)造”提供理論支撐的準(zhǔn)則探究跨學(xué)科知識(shí)體系，重塑以創(chuàng)客項(xiàng)目為核心，囊括科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科知識(shí)的課程內(nèi)容架構(gòu)。教學(xué)目標(biāo)應(yīng)注重涵蓋STEAM素養(yǎng)、跨學(xué)科知識(shí)、解決問(wèn)題能力和創(chuàng)新意識(shí)等諸方面，在掌握學(xué)科知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究高階認(rèn)知和深度學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)路徑。教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)應(yīng)秉持共享性和互動(dòng)性原則，搭建開(kāi)放混合型教學(xué)環(huán)境，為學(xué)生的創(chuàng)客活動(dòng)和作品分享提供物理環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境支持。教學(xué)資源設(shè)計(jì)以啟發(fā)性、簡(jiǎn)捷性和多樣性為設(shè)計(jì)原則，以供不同起點(diǎn)、不同項(xiàng)目組的學(xué)生學(xué)習(xí)。總之，前端設(shè)計(jì)階段應(yīng)以創(chuàng)客項(xiàng)目為依托，在明確適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，完成教學(xué)環(huán)境和教學(xué)資源的設(shè)計(jì)，為學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)客活動(dòng)創(chuàng)造充足條件。

2.2 過(guò)程設(shè)計(jì)

(1)創(chuàng)設(shè)情景、發(fā)布主題。教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)情景，盡可能引導(dǎo)學(xué)生思考如何破解生活中的難題，如何運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)創(chuàng)造產(chǎn)品解決實(shí)際問(wèn)題。由生活情境引導(dǎo)的學(xué)習(xí)主題不僅能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)欲，而且可以促使學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解、遷移和應(yīng)用。課程情境的創(chuàng)設(shè)要把握恰當(dāng)真實(shí)的原則，實(shí)現(xiàn)情境與項(xiàng)目之間邏輯結(jié)合，還應(yīng)承襲創(chuàng)新理念，為后續(xù)創(chuàng)客活動(dòng)開(kāi)辟沃土。創(chuàng)設(shè)情景后，教師發(fā)布課程主題，讓學(xué)生知曉項(xiàng)目主題范圍及待辦任務(wù)。

(2)創(chuàng)意設(shè)計(jì)、確定方案。針對(duì)課程主題，以小組協(xié)作的形式進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，尋找創(chuàng)意靈感，深入交流討論。在每一小組中，設(shè)置一位組長(zhǎng)負(fù)責(zé)團(tuán)隊(duì)內(nèi)的民主決策、創(chuàng)意確定以及后續(xù)的任務(wù)分工和質(zhì)量監(jiān)控等工作。教師運(yùn)用拋錨式教學(xué)策略提出問(wèn)題，各小組在教師的指導(dǎo)與幫助下，以協(xié)作研討和可行性論證等形式，檢驗(yàn)項(xiàng)目及方案的價(jià)值、難度和可行性，不斷改進(jìn)與完善項(xiàng)目書(shū)。

(3)產(chǎn)品創(chuàng)造。產(chǎn)品創(chuàng)造環(huán)節(jié)包括跨學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)、創(chuàng)客項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和迭代完善產(chǎn)品三個(gè)步驟。首先，不同項(xiàng)目組依據(jù)需求在線(xiàn)上創(chuàng)客空間中自主學(xué)習(xí)跨學(xué)科知識(shí)，教師以班級(jí)為單位講授課程主題所涉及的數(shù)字化工具使用方法，強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)科知識(shí)和新工具學(xué)習(xí)能力。其次，在領(lǐng)會(huì)學(xué)科知識(shí)和數(shù)字化工具使用技能的基礎(chǔ)上，各項(xiàng)目組依據(jù)項(xiàng)目書(shū)，以分工協(xié)作的形式，完成產(chǎn)品創(chuàng)造。最后，依據(jù)教師的指導(dǎo)意見(jiàn)和小組評(píng)價(jià)建議，繼續(xù)修改完善產(chǎn)品，創(chuàng)造具有實(shí)際價(jià)值和共享屬性的創(chuàng)客產(chǎn)品。

(4)發(fā)布分享。產(chǎn)品成型后，各小組將項(xiàng)目書(shū)、過(guò)程表格、產(chǎn)品介紹文檔等上傳至線(xiàn)上創(chuàng)客空間，以便教師掌握學(xué)習(xí)情況以及學(xué)生之間的互評(píng)討論。在線(xiàn)下創(chuàng)客空間進(jìn)行教師主導(dǎo)的創(chuàng)客產(chǎn)品分享活動(dòng)，各小組介紹產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，共享創(chuàng)意和知識(shí)，讓學(xué)生在陳述和討論中產(chǎn)生學(xué)習(xí)自豪感，形成分享意識(shí)和批判性思維，培養(yǎng)綜合素養(yǎng)。

2.3 評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

首先，應(yīng)將學(xué)生作為評(píng)價(jià)的主體。創(chuàng)客教育的重要思想是以學(xué)生為主體，以組為單位參與項(xiàng)目式的創(chuàng)作過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐理性和向善的技藝以及促進(jìn)學(xué)生的自我創(chuàng)造[10]。學(xué)生是創(chuàng)客課程的主體，同樣也是教學(xué)評(píng)價(jià)的主體。在評(píng)價(jià)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)自評(píng)比較自己的產(chǎn)品與優(yōu)秀產(chǎn)品、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之間的差距；學(xué)生通過(guò)分享互評(píng)了解彼此產(chǎn)品優(yōu)缺點(diǎn)，探尋改進(jìn)之處，在良好的評(píng)價(jià)氛圍中完成產(chǎn)品更新和項(xiàng)目反思。以學(xué)生為主體的教學(xué)評(píng)價(jià)目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生精益求精的精神，而不止于項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的積累和實(shí)踐技能的掌握。

其次，評(píng)價(jià)內(nèi)容要多元化。采用“知”“能”“意”三位一體的評(píng)價(jià)內(nèi)容體系。這里“知”指的是學(xué)科知識(shí)評(píng)價(jià)，主要涉及跨學(xué)科的知識(shí)學(xué)習(xí)；“能”指的是在創(chuàng)客活動(dòng)過(guò)程中習(xí)得的技巧能力的評(píng)價(jià)，主要涉及跨學(xué)科解決問(wèn)題能力、交流能力、協(xié)作能力、創(chuàng)新能力和批判性思維能力；“意”指的是以創(chuàng)客精神為核心特征的情感意識(shí)評(píng)價(jià)，主要涉及創(chuàng)新意識(shí)、設(shè)計(jì)意識(shí)、實(shí)踐意識(shí)、分享意識(shí)和嘗試精神。

最后，實(shí)施基于證據(jù)的評(píng)價(jià)方法。基于證據(jù)的創(chuàng)客教育教學(xué)評(píng)價(jià)強(qiáng)調(diào)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，通過(guò)學(xué)習(xí)過(guò)程中收集的項(xiàng)目書(shū)、創(chuàng)客產(chǎn)品、評(píng)價(jià)量規(guī)等一系列學(xué)習(xí)證據(jù)表征學(xué)習(xí)成效以及創(chuàng)客教學(xué)。基于證據(jù)的評(píng)價(jià)方法將學(xué)生的思維過(guò)程外化、可視化，使創(chuàng)客教育評(píng)價(jià)脫離教師主觀感受，既可以了解顯性知識(shí)的掌握程度，也可以對(duì)思維培養(yǎng)、能力提高、知識(shí)遷移等傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法無(wú)法評(píng)估和測(cè)量的內(nèi)容加以衡量。

3 結(jié)語(yǔ)

在智能時(shí)代，跨學(xué)科問(wèn)題解決能力、批判性思維、協(xié)作能力和創(chuàng)新能力已成為助力學(xué)生成長(zhǎng)、成才不可或缺的能力要素。同時(shí)在這個(gè)時(shí)代，創(chuàng)客教育迎來(lái)了前所未有的發(fā)展前景，在國(guó)內(nèi)外亦開(kāi)展得如火如荼，越來(lái)越多的學(xué)者和一線(xiàn)教師也開(kāi)始關(guān)注創(chuàng)客教育教學(xué)實(shí)踐。本文將STEAM教育理念融入創(chuàng)客教育中，構(gòu)建了融合STEAM理念的創(chuàng)客教育教學(xué)模式，旨在使學(xué)生在“基于項(xiàng)目造物”的同時(shí)實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)，但所涉及的內(nèi)容仍處于理論研究探索階段，很多問(wèn)題還有待于通過(guò)實(shí)證研究做進(jìn)一步改進(jìn)與完善。