基于STEM教育理念的創客實踐模式構建與研究

卞海紅

摘要：新時代下隨著創客運動的不斷推廣信息技術不斷提高，創客教育與STEM理念應運而生。為了完善創客教育的教學手段豐富創客教育的教學內涵，先進的信息技術與STEM理念開始不斷應用創客教育中。近年來越來越多的教學工作者開始關注創客教育與STEM理念并提出將兩者結合，使學生能在“玩創新”和自主探究的過程中同時提升創造能力和STEM綜合素養。為了將兩者有效結合，本文首先界定STEM教育理念與創客教育課程模式，分析創客教育的研究現狀及主要存在的問題，其次結合STEM教育的特點，對創客課程設置的理念、目標以及策略進行了闡述[7]，最后建構了基于STEM教育理念的創客實踐模式。

關鍵詞：創客教育;STEM教育;創客實踐模式

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）09-0091-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1引言

隨著信息技術的發展，我國教育進入向高質量教育發展新時代，為適應當前國情，提高綜合國力，需要培養復合型與創新型人才，把培養學生創新、實踐能力以及其他綜合能力，為教育改革的重點[1]。當前，STEM教育和創客教育正在越來越多的學校實施開展，以學生為中心，設置項目，提高學生的綜合能力。但是目前相關的教育模式并不完善，還存一些缺陷，需要不斷探索新的模式來提高教學質量。為了解決這些缺陷，將STEM教育理念引入創客實踐教育中是完善創客教育的有效辦法。

2相關概念

2.1STEM教育

STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四門學科的簡稱。STEM并不是將四門學科單純地疊加，而是強調四門學科的有效融合。STEM教育的核心特征是整合四門學科，拓寬學科視野，進而更好地提高學生的綜合能力。同時STEM教育還具有將知識用于作品創作產出的設計性，激發學生學習創作的趣味性，通過實踐操作解決問題的實踐性以及協作性。通常，大學開設的課程是獨立學習的，沒有把有關聯的學科相互融會貫通。而STEM教育提倡通過動手實踐，結合多個學科的知識和內容去解決實際中遇到的問題，為學生提供學習創新的動力的同時培養了學生的創新思維和創造能力[2]。

2.2創客教育

伴隨著互聯網的高速發展，創客教育被提出。“創客”是指通過實踐把自己的創意設計創造變為現實的人。美國《連線》雜志前主編克里斯·安德森在《創客：新工業革命》一書中把“創客”描述為：運用數字化工具和信息技術進行創意設計，把想法變為現實的人，同時，他們也通過互聯網技術把自己的創意和想法進行實時的分享和交流。與STEM教育強調跨學科的融合不同，創客教育強調的是學生的創造，讓學生自主發現問題提出問題并通過團隊間的互相幫助、教師的指導以及前沿的信息技術解決問題，將想法變為現實，創造出作品。創客教育重視學生“創造能力”的培養[3]。

3創客教育研究現狀

在美國，創客文化得到了廣泛的普及。美國近幾年興起了“創客行動”，人們通過實踐和團隊合作，利用前沿的信息技術（如機器人、物聯網、智能家居等），使得技術產品不斷創新豐富。目前，國外創客在不斷和教育領域進行深度融合，以培養學生的創造力為出發點，讓學生主動成為研究和創造者。國外教育中成熟的創客教育案例為我國創客教育的研究帶來很大的參考價值[4]。

在國內，創客教育研究如雨后春筍，發展勢頭十分迅猛。教育研究者們將目光聚焦在創客教育的內容、理念及教學效果。一線教師則更側重于探索創客教育課程的教學模式上。然而目前創客教育仍有許多亟待解決的問題，主要有：

（1）創客教育的增長速度過快，沒有遵循教育的規律，只是循規蹈矩地讓學生進行一些簡單實驗。這樣做與創客教育的核心理念相悖，學生在創作的過程中僅涉及問題的表面，沒有深入全面地學習相關知識，缺乏系統的學科知識的支撐，并沒有達到培養學生各方面能力的目的，使得創客教育成為學校秀場，這樣也失去了創科教育最初的意義。

（2）在創客教育的研究中，研究者過于強調創客教育的內涵、實施條件、實施方式，很少有研究者研究關于創客教育的實踐模式，說明我國目前創客教育的教學實踐模式還不夠完善。

（3）目前國內的創客教育研究還處于新興狀態，不能照搬美國的創客教育模式，還需要通過不斷實踐，在多學科多領域中運用，才能更好地培養出國家需要的創新型人才。

4基于STEM教育理念的創客實踐模式構建

4.1理念與目標

（1）基本理念

創客教育重點是鼓勵學生主動探索和創造，培養學生的創造力。通過學習專業知識，激發學生的興趣，結合理論動手實踐，讓學生自己創造產品。但是創造的過程中不能只追求表面相關的知識，要學會用跨學科的思維解決問題，也就是將科學、技術、工程和數學整合起來，以工程技術教育為核心、整合數學和科學的教學方法。通過有意地灌輸跨學科、多領域的融會貫通讓學生在實際的項目學習中學會綜合運用技術素養、工程/技術的設計過程、科學素養、科學探究和科學/數學以及其他相關概念來設計和制作人工制品，從而達到培養學生STEM素養、創新意識和實踐能力的目的[5]。

（2）教學目標

STEM教育和創客教育都是通過設定具體情境，找出解決問題的方法。但是STEM教育主要是在教師的引導下，結合多學科知識解決實際問題;創客教育是以學生為中心，大膽提出設想，并將想法變成現實，在這個過程中教師起到輔助學生的作用。這兩種教育方法都是為了增強學生的綜合能力，可以在設計創客課程時融入STEM教育的理念，讓學生學到更多更廣泛的知識。在創客教育的過程中，把利用計算機、物聯網等前沿信息技術、綜合學習跨學科知識、實踐操作、設計出實際產品，在創造現實產品的過程中學習解決問題的過程和方法，培養學生分析問題、解決問題的綜合能力，激發團隊分享意愿與合作能力，培養實踐創新能力和STEM素養作為總體目標。具體來講，在硬件裝配、程序編寫、功能調試等實際項目中知識與技能的學習、操作的過程與方法、活動中的思考與發現、樹立正確的價值觀等都可以作為創客教育的教學目標。

4.2教學策略

在創客實踐項目的設計中融入STEM教育理念，讓學生自主學習動手體驗，解決項目中遇到的問題，學會解決問題的方法。在教學中可以采用的策略有：讓學生從生活出發，通過觀察實際，發現問題，找到靈感，從而創造出極具意義的產品;鼓勵學生表達創新的想法，大膽實踐，有些細小而獨特的發現，通過努力克服困難，放手去做，就會變成更完美的產品;教會學生不斷重復、遞進的迭代式學習，一個優秀的創作設計往往要經過無數次的改進和調試，想到就動手實現，一遍一遍探索新的方案，不斷擺弄和調試軟硬件，最終達到滿意的效果;以工程、技術為核心，綜合學習多學科知識，提倡團隊合作，通過不同的思維相互碰撞使創作成果更完善;學習經典案例，在經典案例的基礎上拓展創新，進行再創作。

4.3模式構建

通過研究已有的相關教學模式，從實際出發，結合項目式學習、跨學科知識整合等，構建了基于STEM教育理念的創客實踐模式[6]。

（1）制定教學任務

教學任務是實踐教學的基礎，是設計教學模式的重點，需要綜合考慮各方面因素。實際教學時應將問題放在具體化的情境中呈現出來，這樣不僅能讓學生更愿意去主動探索，還能讓學生學會結合多學科的相關知識解決問題，設計實施方案。另外，制定出教學任務后，教師需要提前設計好創客項目、為學生提供學習相關知識的資源、教授學生完成項目需要掌握的基礎知識以及實踐操作需要的設備材料等。

（2）教學內容、目標和條件

根據教學任務的學科傾向性，設計“一門為主多門為輔”的教學內容。用跨學科知識地圖梳理知識點理解原本相互獨立的學科之間的聯系，用可視化的方法將課程的核心知識展示出來，為之后的教學活動設計奠定基礎。通過多學科綜合學習，學生更好地了解知識的整體構架，有利于提高學生用不同方法解決問題的能力。同時，教學內容的設計還要符合學生已有的知識掌握程度、學習能力和心理發展水平，只有這樣才不會使教學任務太難或太簡單，導致無法達到很好的教學效果。

教學目標為具體的實踐活動提供方向，線下實體創客空間為實踐教育提供資源和環境，例如智能設備、體感設備、電路板、3D打印等。線上虛擬創客空間為學生在不同地點進行學習、分析、交流提供平臺。創客空間具備資源、工具、技術和課程，有利于學生自主學習、合作交流，培養學生的綜合素養。

（3）參與者

教師：作為教學活動的組織者和輔助者，不僅傳授相關知識，還需要引導學生解決問題、完成項目。教師應該融入教學的各個環節中，激發學生學習興趣，鼓勵學生主動探索與創新，把控項目進度。而且，教師也需要主動學習更多知識，融會貫通，適應快速發展的信息化時代。

學生：作為實踐活動的主體，需要發揮主觀能動性。在教學中，不能一味地灌輸學生知識，讓學生處于被動學習狀態，應該培養學生的主體意識，推動實踐活動的進展，通過分組協作，讓學生自主學習，互相幫助，培養合作精神，增進學生學習的主動性、創造性和協作性。

（4）教學過程

第一，教師設計具體的協作學習情境，吸引學生注意力，激發學生的興趣，從而引入教學。將生硬死板的書本知識通過創設實際情境呈現出來，還原問題本質，也更容易幫助學生理解知識。第二，根據學生實際情況設計項目，充分考慮學生認知特點，貼近生活，才能激發學生學習興趣，更容易做到學以致用。第三，分組學習，讓小組成員共同探索實踐方案，分工協作，每位學生完成各自的任務，共同完成創作作品，充分發揮學生的主動性和創造性。在實踐過程中，一定會遇到創造或者人際等各方面的困難和問題，教師給予適當的引導，學生通過小組內小組間的分享討論解決問題，不斷完善作品。

（5）考核評價

考核是為了檢測出學生自主學習和實踐的情況，查漏補缺，不斷改進。教師可以讓學生根據教學過程中的課堂表現（如參與程度、學習態度、自主思考等）、學習成果（如完善程度、技術性、創新性等）以及創作作品等方面進行自評、互評，再結合教師的評價完成過程性評價。可以充分發揮過程性評價的監督、導向和激勵作用，增強學生的學習質量。在教學活動結束后，通過學生展示作品、答辯、比賽等形式進行總結性評價，檢測學生對知識的理解程度、能否靈活運用相關知識解決實際問題、是否達到教學目標。

5結語

面對國家發展需要，構建適應數字信息化時代的教育模?式，培養適應時代發展的綜合型人才任重道遠。基于STEM教育理念的創客實踐模式，著力于提高學生的創新思維和創造能力，促進學生綜合全面發展，對教育領域有一定的啟發意義，同時還存在缺陷和不確定性，需要不斷研究，不斷實踐，進一步完善教育模式，提高教學質量。

參考文獻：

[1] 趙慧勤，王兆雪.基于核心素養發展的STEAM教育與創客教育深度融合的研究[J].教育理論與實踐，2019，39（28）：60-64.

[2] 余文倩.基于STEAM教育與創客教育整合的小學科學課程設計研究[D].武漢：華中師范大學，2019.

[3] 薄麗娜.STEAM教育理念下中小學創客課程教學模式的探究[J].中國教育信息化，2018（4）：36-39.

[4] 高云峰，師保國.跨學科創新視角下創客教育與STEAM教育的融合[J].華東師范大學學報（教育科學版），2017，35（4）：47-53，135.

[5] 夏穎，賈麗麗，陳書慧，等.基于STEAM模式的創新教育課堂建設探究[J].軟件導刊（教育技術），2017，16（6）：6-8.

[6] 馬云霞.STEAM教育理念下師范院校機器人教學實踐研究——以《人工智能》機器人實驗課為例[D].西安：陜西師范大學，2017.

[7] 薄麗娜.STEAM教育理念下中小學創客課程教學模式的探究[J].中國教育信息化，2018（4）：36-39.

【通聯編輯：王力】