基于STEAM理念的創(chuàng)客教育課程體系重構(gòu)研究

吳麗華，陳凱，李鎮(zhèn)

（海南師范大學(xué) 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，海南 海口）

一 研究問(wèn)題

“創(chuàng)客”指的是將自己的創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)的人，強(qiáng)調(diào)以動(dòng)手實(shí)踐的方式，創(chuàng)客與教育相結(jié)合的產(chǎn)物為“創(chuàng)客教育”。“創(chuàng)客教育計(jì)劃”于2012年在美國(guó)正式啟動(dòng)，以培養(yǎng)學(xué)生成為創(chuàng)造創(chuàng)新的人為目標(biāo)。創(chuàng)客教育的概念雖然源于國(guó)外，但是國(guó)內(nèi)早已開(kāi)始對(duì)創(chuàng)新教育做了很多嘗試和推進(jìn)，如校園舉行科技節(jié)，機(jī)器人比賽活動(dòng)等。但是大部分的中小學(xué)創(chuàng)新教育僅僅是作為課外興趣班的形式。今天“創(chuàng)客文化”和“創(chuàng)新教育”的結(jié)合重構(gòu)為“創(chuàng)客教育”。本文著重關(guān)注如何提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、培養(yǎng)創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力，將STEAM教育理念與創(chuàng)客教育相融合，首先創(chuàng)客教育與STEAM教育的本質(zhì)、特征進(jìn)行分析探討，并融合STEAM跨學(xué)科體驗(yàn)學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)思想，提出了STEAM創(chuàng)客教育課程的教學(xué)模式、構(gòu)成基本要素、課程內(nèi)容設(shè)置及課型等課程體系框架設(shè)計(jì)方案，在創(chuàng)客空間資源背景下開(kāi)展創(chuàng)客教育課程，改善課程實(shí)施效果，期望能對(duì)國(guó)內(nèi)中小學(xué)建設(shè)校園創(chuàng)客空間以及創(chuàng)客課程設(shè)置及資源建設(shè)提供一些指導(dǎo)與借鑒。

二 創(chuàng)客教育的本質(zhì)及特點(diǎn)

“創(chuàng)客”(Maker)這一概念由國(guó)外學(xué)者提出，指的是一群善于創(chuàng)新設(shè)計(jì)、動(dòng)手制造的人。創(chuàng)客教育是指為提升學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維以及創(chuàng)新能力而開(kāi)展的教育活動(dòng)，利用現(xiàn)代信息技術(shù)與STEAM跨學(xué)科知識(shí)相結(jié)合，通過(guò)項(xiàng)目的創(chuàng)新創(chuàng)意設(shè)計(jì)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維以及通過(guò)項(xiàng)目實(shí)施實(shí)踐的過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力等，其核心任務(wù)是推進(jìn)創(chuàng)客精神，實(shí)施場(chǎng)地為校園創(chuàng)客空間。

創(chuàng)客教育包含兩個(gè)不同的理解。廣義上，它的教育形態(tài)是以“創(chuàng)客精神”為導(dǎo)向的，旨在培養(yǎng)大眾的創(chuàng)新創(chuàng)造能力。狹義上，它的教育模式是以“創(chuàng)客素養(yǎng)”為導(dǎo)向的，主要培養(yǎng)對(duì)象是青少年學(xué)習(xí)者。其中，“創(chuàng)客素養(yǎng)”指的是通過(guò)創(chuàng)造性地利用多種數(shù)字化技術(shù)和非技術(shù)方法，在團(tuán)隊(duì)合作的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，將問(wèn)題重新解構(gòu)，尋求最佳解決方案，通過(guò)多次反復(fù)試驗(yàn)形成創(chuàng)新創(chuàng)意作品的能力。總結(jié)創(chuàng)客教育的特征如下：

（一）創(chuàng)客教育是將創(chuàng)客文化與教育相結(jié)合

創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)的創(chuàng)始人及發(fā)起人Dale Dougherty認(rèn)為，創(chuàng)客教育模式的核心在于教授學(xué)生完成布置任務(wù)及解決問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)會(huì)如何去創(chuàng)作動(dòng)手實(shí)踐，而不應(yīng)是單純的書(shū)本內(nèi)容。因而創(chuàng)客教育的最終目標(biāo)并不是簡(jiǎn)單的技術(shù)教育，或者純粹的學(xué)科教育，也不是知識(shí)和技能結(jié)合的訓(xùn)練，而是將創(chuàng)客文化與教育相結(jié)合。創(chuàng)客教育的具體組織形式更接近于綜合實(shí)踐的創(chuàng)新課堂。

（二）創(chuàng)客教育是一種回歸生活的教育

創(chuàng)客教育的特點(diǎn)是“創(chuàng)造”，是一種生活教育智慧教育相結(jié)合的綜合教育，其教學(xué)過(guò)程依據(jù)創(chuàng)新實(shí)踐的客觀規(guī)律，同STEM教育理念、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)理論等相結(jié)合，注重獨(dú)立構(gòu)建目標(biāo)，獨(dú)立的使用工具進(jìn)行創(chuàng)造制作、分享交流、優(yōu)化迭代、完成成果，不僅是一種具有完整思維過(guò)程的教育形式，同時(shí)也是一種具有特色的創(chuàng)新人才培養(yǎng)系統(tǒng)、全人教育系統(tǒng)。

（三）創(chuàng)客教育屬于素質(zhì)教育

創(chuàng)客教育將體驗(yàn)式教育理念與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)理論等思想融合為一體，與學(xué)生富有好奇心和創(chuàng)造力的特點(diǎn)相符合。課程作為創(chuàng)客教育的載體，在校園創(chuàng)客空間的環(huán)境下，結(jié)合科學(xué)、藝術(shù)、物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、工程等多種學(xué)科知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的想象力、培養(yǎng)創(chuàng)新思維以及提升問(wèn)題解決能力。顯然創(chuàng)客教育是在推行素質(zhì)教育的一種形式，培養(yǎng)跨學(xué)科問(wèn)題解決能力，創(chuàng)造力、創(chuàng)新能力、表達(dá)能力與團(tuán)隊(duì)合作能力，注重發(fā)展學(xué)生的個(gè)性化，這正是今天我們素質(zhì)教育的根本目標(biāo)和要求。

綜上所述，我國(guó)中小學(xué)創(chuàng)客教育不僅是一種貼近生活的教育，同時(shí)也是一種以“創(chuàng)造”為導(dǎo)向的教育，更是生活教育智慧教育結(jié)合的綜合素質(zhì)教育，通過(guò)獨(dú)立構(gòu)建目標(biāo)，教學(xué)過(guò)程依據(jù)創(chuàng)新實(shí)踐的客觀規(guī)律，與STEAM教育理念、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)理論等相結(jié)合，使用數(shù)字化工具進(jìn)行創(chuàng)造制作、分享交流、優(yōu)化完善、完成作品，這種教育形式不僅具有完整思維過(guò)程，而且這種具有特色的全人教育系統(tǒng)更好的培養(yǎng)創(chuàng)新人才。

三 STEM教育的核心特征

STEM教育指的是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等多學(xué)科的知識(shí)整合。融合的STEM教育具有以下特征：1）跨學(xué)科。STEM教育強(qiáng)調(diào)通過(guò)不同學(xué)科的知識(shí)整合，解決生活中實(shí)際問(wèn)題，旨在學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科界限提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力的教育目標(biāo)。2）體驗(yàn)性。學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程是STEM教育所關(guān)注的，學(xué)生的全程參與，使得學(xué)生不僅能夠掌握結(jié)果性知識(shí)，同時(shí)還能挖掘在解決實(shí)際問(wèn)題過(guò)程中的過(guò)程性知識(shí)。3）情境性。具體的情景能夠影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。情景不同，情景性問(wèn)題的解決所需的能力也不同。學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)真實(shí)生活情景，更能貼近生活從而獲得社會(huì)性成長(zhǎng)。4）協(xié)作性。“協(xié)作”和“會(huì)話(huà)”兩個(gè)要素是STEM教育中學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。學(xué)生通過(guò)小組的形式，合作完成項(xiàng)目任務(wù)及評(píng)價(jià)；與此同時(shí)，學(xué)生用過(guò)會(huì)話(huà)討論如何解決問(wèn)題完成相應(yīng)項(xiàng)目任務(wù)。5）設(shè)計(jì)性。相關(guān)產(chǎn)品的學(xué)習(xí)是STEM教育過(guò)程中的必要階段，設(shè)計(jì)的過(guò)程促進(jìn)跨學(xué)科知識(shí)融合與知識(shí)遷移運(yùn)用，通過(guò)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，獲得相關(guān)知識(shí)與能力。

綜上所述，STEM教育及科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)相融合的綜合素質(zhì)教育，它提倡學(xué)生用學(xué)科整合的方式探索世界，以創(chuàng)新的形式改造世界，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者解決問(wèn)題能力以及創(chuàng)新創(chuàng)造能力。STEM創(chuàng)客課程的核心特征有五個(gè)方面，分別是跨學(xué)科、體驗(yàn)性、情境性、協(xié)作性和設(shè)計(jì)性。STEM教育課程重視學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，通過(guò)發(fā)展性評(píng)價(jià)理念，將過(guò)程性評(píng)價(jià)、綜合活動(dòng)評(píng)價(jià)、作品評(píng)價(jià)、總結(jié)性評(píng)價(jià)等多種評(píng)價(jià)結(jié)合，對(duì)學(xué)生進(jìn)行多層次多維度多方面評(píng)價(jià)的綜合，從而讓教師的指導(dǎo)作用與學(xué)生的主體作用能夠更好地結(jié)合達(dá)到最優(yōu)的效果。

四 STEAM創(chuàng)客課程體系的構(gòu)建

（一）創(chuàng)客課程的教學(xué)設(shè)計(jì)分析

“創(chuàng)客課程”是指由創(chuàng)客教育為核心設(shè)計(jì)的課程，是一種與傳統(tǒng)學(xué)科課程有很大區(qū)別的新型課程，其特點(diǎn)是整合性、協(xié)同性、研創(chuàng)性等。創(chuàng)客課程是一系列課程組合，遵循由低階到高階逐漸遞進(jìn)的原則，而不僅是一門(mén)課程。融入真實(shí)情景的生活需求，解決實(shí)際問(wèn)題，是創(chuàng)客課程的課程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，而針對(duì)這個(gè)準(zhǔn)則，其遵循“一學(xué)期、一主題、五階段”理念，其中“五階段框架”分別是：目標(biāo)階段、方案階段、加工階段、優(yōu)化階段和分享階段。除了開(kāi)設(shè)創(chuàng)客課程外，通過(guò)與學(xué)科內(nèi)容結(jié)合的開(kāi)放式創(chuàng)客課題，將創(chuàng)客教育與學(xué)科教學(xué)相融合。各式各樣的創(chuàng)客項(xiàng)目例如基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小雞孵化實(shí)驗(yàn)、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、虛實(shí)結(jié)合的學(xué)習(xí)機(jī)器人等。在建造主義與體驗(yàn)式學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)下，創(chuàng)客課程的資源建設(shè)不同于傳統(tǒng)課程思維，其具有一定的趣味性，課程立體化、教學(xué)內(nèi)容模塊化、教學(xué)過(guò)程項(xiàng)目化等特點(diǎn)。通過(guò)構(gòu)建課程體系——設(shè)計(jì)項(xiàng)目——設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)——設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)的流程，優(yōu)化創(chuàng)客課程方案。

（二）課堂教學(xué)模式

創(chuàng)客教育課程與傳統(tǒng)課堂教育模式相比，其教學(xué)模式要充分體現(xiàn)如下四個(gè)特點(diǎn)：

（1）倡導(dǎo)造物，鼓勵(lì)分享。“造物”是青少年的天性，創(chuàng)客強(qiáng)調(diào)利用數(shù)字化工具，例如3D建模、3D打印機(jī)、開(kāi)源軟硬件及其他形式的數(shù)字化工具。通過(guò)創(chuàng)造作品將課程與學(xué)生、課程與作品相關(guān)聯(lián)。創(chuàng)客課程在完成作品后進(jìn)行組內(nèi)組間分享交流活動(dòng)，通過(guò)“分享”交流想法，創(chuàng)客文化中的重要精神得以顯現(xiàn)。

（2）強(qiáng)調(diào)真實(shí)情境，跨學(xué)科融合。創(chuàng)客課程的教學(xué)過(guò)程中，課堂導(dǎo)入采用生活中的情景導(dǎo)入，通過(guò)引起學(xué)生的共鳴來(lái)引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)的生活場(chǎng)景中解決具體問(wèn)題，其中包括：找到問(wèn)題、整合并利用跨學(xué)科知識(shí)解決問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案、創(chuàng)造完成最終作品。

（3）教學(xué)從內(nèi)容到項(xiàng)目，從教學(xué)到活動(dòng)。學(xué)生通過(guò)完成具有合適難度的創(chuàng)客項(xiàng)目任務(wù)，所設(shè)置的創(chuàng)客學(xué)習(xí)項(xiàng)目一定要具有新穎性的特點(diǎn)，引起學(xué)生的興趣，讓學(xué)生充滿(mǎn)完成任務(wù)的動(dòng)力，同時(shí)為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者，其需具有由淺入深的難度和一定的復(fù)雜程度。這種基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的方法是創(chuàng)客教育的實(shí)踐關(guān)鍵點(diǎn)。

（4）強(qiáng)調(diào)教師角色的重構(gòu)。創(chuàng)客教育中教師擔(dān)任的不同角色和基本任務(wù)可以分成四類(lèi)，如表1所示。

表1 創(chuàng)客教育中教師的角色

（三）創(chuàng)客課程的形態(tài)

創(chuàng)客課程的形態(tài)主要有四種：1）學(xué)科延展。不同的學(xué)科科組開(kāi)發(fā)并設(shè)計(jì)相應(yīng)課時(shí)并進(jìn)行實(shí)施，創(chuàng)客教育的開(kāi)展途徑可以通過(guò)學(xué)科課堂。2）跨學(xué)科融合。由生物、化學(xué)、科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科科組綜合開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)并在對(duì)應(yīng)的課時(shí)實(shí)施，將STEAM教育理念與學(xué)科知識(shí)貫穿在創(chuàng)客課程課堂中，學(xué)生在創(chuàng)客活動(dòng)綜合學(xué)習(xí)運(yùn)用跨學(xué)科多學(xué)科知識(shí)。這類(lèi)創(chuàng)客課程建議每個(gè)學(xué)科每個(gè)學(xué)期至少進(jìn)行一次主題學(xué)習(xí)，建議每個(gè)主題時(shí)長(zhǎng)控制在二至四個(gè)課時(shí)。3）校本研修。創(chuàng)客教育活動(dòng)可以在社團(tuán)活動(dòng)、校本活動(dòng)陣地開(kāi)展，根據(jù)學(xué)校校本特色、教師跨學(xué)科整合能力、學(xué)生風(fēng)格特點(diǎn)選擇合適的主題、傳統(tǒng)的和數(shù)字化工具和設(shè)計(jì)特色項(xiàng)目來(lái)開(kāi)展創(chuàng)客課程。建議每門(mén)課程不少于12課時(shí)。4）校外實(shí)踐。利用校內(nèi)外的教育資源積極開(kāi)展創(chuàng)客實(shí)踐活動(dòng)。

（四）創(chuàng)客課程的六大要素

創(chuàng)客課程至少應(yīng)包含以下六項(xiàng)基本要素，即：“真實(shí)生活、材料認(rèn)識(shí)、工具能力、過(guò)程控制、資源選擇、分享樂(lè)趣”，分別對(duì)應(yīng)創(chuàng)客課程的五個(gè)屬性（現(xiàn)實(shí)性、工具性、迭代性、工程性和成品性），如表2所示。

表2 創(chuàng)客課程的六項(xiàng)基本要素

（五）課程內(nèi)容設(shè)置及課型

控制、互動(dòng)以及設(shè)計(jì)這三個(gè)方向是STEM課程建設(shè)所對(duì)應(yīng)的課程設(shè)置，如表3所示。通常課程以選修課或社團(tuán)活動(dòng)的形式開(kāi)展，18課時(shí)并供全校學(xué)生選擇。

表3 STEAM創(chuàng)客課程的設(shè)置

創(chuàng)客教育作為一種新型的創(chuàng)意創(chuàng)造學(xué)習(xí)模式，應(yīng)與各個(gè)學(xué)科相配合，可以是由化學(xué)、藝術(shù)、物理、數(shù)學(xué)、科學(xué)等“學(xué)科”發(fā)起的創(chuàng)客課程。除此之外，可以設(shè)置有關(guān)生活用品完善的課程，包括文化產(chǎn)品的優(yōu)化；從教學(xué)術(shù)科劃分可以有從綜合實(shí)踐課、美術(shù)創(chuàng)作課、信息技術(shù)課等重構(gòu)的創(chuàng)客課程。中小學(xué)常見(jiàn)的創(chuàng)客實(shí)踐教育課型分為以下三類(lèi)，如表4所示。

表4 創(chuàng)客實(shí)踐教育的課程設(shè)置

（六）課程載體

“空間、習(xí)材、工具、教材、加工對(duì)象”是創(chuàng)客教育課程中的不同載體，它們共同相互支撐形成綜合實(shí)踐課程。不同階段的學(xué)生在認(rèn)知、情感、社會(huì)化發(fā)展以及身體機(jī)能等方面有著不同程度的差異，所以利用適當(dāng)學(xué)習(xí)載體在教師工作中尤為重要。近年來(lái)興起的3D打印技術(shù)、Scratch可視化編程軟件、三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)、3D打印技術(shù)、數(shù)字化工具等已經(jīng)越來(lái)越多拓寬并應(yīng)用于創(chuàng)客領(lǐng)域，成為創(chuàng)客課程主要載體選擇對(duì)象，以中小學(xué)為例如表5所示。

表5 中小學(xué)創(chuàng)客課程的載體類(lèi)型

（七）創(chuàng)客空間布局及設(shè)備配置

創(chuàng)客空間為創(chuàng)客教育提供主要實(shí)施場(chǎng)地和學(xué)習(xí)環(huán)境，創(chuàng)客空間將提供促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新創(chuàng)意的空間，學(xué)生可以通過(guò)多種感官感受創(chuàng)客空間內(nèi)的各種創(chuàng)新技術(shù)資源，激發(fā)對(duì)利用工具進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)造的興趣。校園創(chuàng)客空間包含有四個(gè)功能區(qū)：教學(xué)區(qū)、創(chuàng)意區(qū)/展示區(qū)、材料區(qū)/加工區(qū)、拓展區(qū)/衍生區(qū)。

在創(chuàng)客空間的設(shè)備配置方面，提供標(biāo)準(zhǔn)工具如3D打印機(jī)、焊臺(tái)、車(chē)床等，Arduino作為創(chuàng)客課程的主要實(shí)施平臺(tái)，配置的相關(guān)套件數(shù)量可用于大班教學(xué)；可配置樹(shù)莓派、香蕉派、pcduino等多種硬件平臺(tái)，協(xié)助學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目工作研究、開(kāi)發(fā)、實(shí)踐創(chuàng)作和教師作品演示；還可配置徽章制作機(jī)、小型激光雕刻機(jī)等加工工具，學(xué)生能夠利用創(chuàng)客空間資源將電子與現(xiàn)實(shí)物理聯(lián)系起來(lái)；此外，還提供各類(lèi)典型創(chuàng)客作品、設(shè)計(jì)創(chuàng)作書(shū)籍和電子書(shū)供學(xué)生參考學(xué)習(xí)，啟發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)思維。

五 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)創(chuàng)客受到越來(lái)越多的關(guān)注，創(chuàng)客教育的開(kāi)展與實(shí)施已成為教育界研究與實(shí)踐的熱點(diǎn)，STEAM創(chuàng)客教育將繼續(xù)受到國(guó)家廣泛關(guān)注和重視。然而如何科學(xué)開(kāi)展創(chuàng)客教育的深度認(rèn)知學(xué)習(xí)，如何優(yōu)化校園創(chuàng)客教育的跨學(xué)科融合的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式和多元評(píng)價(jià)等問(wèn)題。除此之外，可持續(xù)創(chuàng)客空間的建設(shè)包括六個(gè)方面，包括培育共同興趣群體、構(gòu)建線(xiàn)下和線(xiàn)上互聯(lián)的整合空間、聘請(qǐng)廣泛的專(zhuān)業(yè)和背景的導(dǎo)師、組織創(chuàng)新型創(chuàng)客活動(dòng)，吸收和更新各種可轉(zhuǎn)換資源，提供各種開(kāi)源軟硬件生產(chǎn)工具，將這六個(gè)關(guān)鍵詞的首字母組合成iSMART，iSMART模型也是國(guó)外許多學(xué)校創(chuàng)客空間建設(shè)時(shí)的基本模式，這些內(nèi)容都有待我們共同關(guān)注與深入探索。