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

張紅蕊

(山東省煙臺(tái)市芝罘區(qū)魯峰小學(xué) 山東煙臺(tái) 264000)

近年來，STEM教育和創(chuàng)客教育迅速發(fā)展，在各地學(xué)校如火如荼地展開著。我們學(xué)校開設(shè)了3D打印、創(chuàng)意編程、機(jī)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(shí)踐教學(xué)中往往存在許多問題。在創(chuàng)客教育活動(dòng)中，由于缺少對(duì)跨學(xué)科知識(shí)的了解，阻礙了學(xué)生的進(jìn)一步創(chuàng)作，讓學(xué)生失去興趣。特別是在STEM教學(xué)實(shí)踐中，因?yàn)檎狭丝茖W(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等各科知識(shí)，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)難度加大，對(duì)于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也變得比以往困難。因此，兩者的高效結(jié)合將會(huì)激發(fā)學(xué)生對(duì)各學(xué)科的興趣，扎實(shí)學(xué)生的知識(shí)，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(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫。STEM教育實(shí)質(zhì)上是跨學(xué)科學(xué)習(xí)的一種教育模式，強(qiáng)調(diào)多學(xué)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(xué)術(shù)上還未給出明確定義，但是綜合各種學(xué)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(shí)的人。

無論是創(chuàng)客還是STEM教育，都是為了讓學(xué)生能夠更好地跨學(xué)科學(xué)習(xí)的一種教育模式，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科知識(shí)構(gòu)額能力，以及動(dòng)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(huì)涉及不同學(xué)科的知識(shí)，但其本身并不強(qiáng)調(diào)學(xué)科。而STEM教育注重跨學(xué)科學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)各個(gè)學(xué)科的交叉整合。創(chuàng)客教育注重有真實(shí)作品的生成，而STEM則更多關(guān)注操作實(shí)踐，學(xué)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(qiáng)調(diào)解決真實(shí)情境中的問題，以此培養(yǎng)學(xué)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(xué)生對(duì)該教育興趣不大[2]。創(chuàng)客教育的加入能夠有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新興趣以及創(chuàng)新的潛能，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)到主動(dòng)求索的轉(zhuǎn)變。反過來，優(yōu)秀的作品需要不同學(xué)科知識(shí)的共同支撐。創(chuàng)新過程中，一些難度較大且復(fù)雜的項(xiàng)目，往往涉及工程、技術(shù)、藝術(shù)、科學(xué)、數(shù)學(xué)等領(lǐng)域的知識(shí)，因此，在創(chuàng)客教學(xué)中，STEM要為創(chuàng)意作品的產(chǎn)生提供牢靠的基礎(chǔ)知識(shí)。反過來，創(chuàng)意作品在生成的過程中，有利于學(xué)生更深刻理解跨學(xué)科知識(shí)，并內(nèi)化到自己的學(xué)科知識(shí)體系中。

二者的有效融合，不僅能在很大程度上激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)創(chuàng)客的興趣，使學(xué)生的思維更加靈活，還符合學(xué)生掌握高科技知識(shí)的需要，為社會(huì)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(xiàng)目

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

（一）項(xiàng)目解讀，小組分工

1.項(xiàng)目名稱

制作牽線木偶

2.準(zhǔn)備要求

（1）材料準(zhǔn)備：木板、麻繩、鋸床、磨床、3D打印機(jī)、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(xiàng)目的同時(shí)，組內(nèi)分工也已經(jīng)開始了。其中項(xiàng)目負(fù)責(zé)人是重頭戲，將負(fù)責(zé)項(xiàng)目立項(xiàng)，人員安排，制作等一系列工作的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)；設(shè)計(jì)師則需要具有一定的美術(shù)功底進(jìn)行繪圖設(shè)計(jì)；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(dǎo)學(xué)生進(jìn)入項(xiàng)目的主題。通過《木偶奇遇記》等動(dòng)畫短片，將學(xué)生引入有關(guān)對(duì)木偶的討論上，然后再次引導(dǎo)學(xué)生對(duì)木偶進(jìn)行聯(lián)想，有的孩子會(huì)說這個(gè)木偶的造型還奇特，有的會(huì)說木偶的四肢和身體雖然是分開的，但又是可以活動(dòng)的一個(gè)整體，有的還會(huì)說自己就像個(gè)木偶一樣，做什么事情都要被父母控制。由此引導(dǎo)出對(duì)親子關(guān)系的探索。對(duì)于家長(zhǎng)會(huì)把孩子當(dāng)做木偶來控制這一現(xiàn)象，不少同學(xué)紛紛提出要做一個(gè)牽線木偶，帶回家也給父母上一堂教育課。在這個(gè)過程中，學(xué)生們?cè)谙嗷ソ涣鞲骺浦R(shí)的同時(shí)，完成的了創(chuàng)意設(shè)計(jì)，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(xué)生開始著手設(shè)計(jì)，各組的設(shè)計(jì)師紛紛拿起筆和紙開始進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。這個(gè)過程，需要同學(xué)們有一定的人體、卡通人物等比例常識(shí)，然后將其縮小，比例不變地畫在紙上。這樣一來，啟發(fā)學(xué)生思考如何設(shè)計(jì)這個(gè)比例問題。還要對(duì)木偶進(jìn)行著色、點(diǎn)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(shí)的科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理等知識(shí)，還需要有過硬的美術(shù)理論知識(shí)和實(shí)踐功底。

（四）技術(shù)制造

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

這就將技術(shù)的使用和物理、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)進(jìn)行有效結(jié)合，最后通過真實(shí)的工程情境呈現(xiàn)出來。在這個(gè)過程中，學(xué)生不僅能夠?qū)W到各個(gè)學(xué)科的知識(shí)，還能在細(xì)致的觀察中學(xué)會(huì)思考和應(yīng)用，實(shí)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(xiàng)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?cè)谧灾鲃?chuàng)新的過程中，綜合運(yùn)用技術(shù)、工程、科學(xué)、數(shù)學(xué)、藝術(shù)等學(xué)科知識(shí)，解決真實(shí)情境中遇到的問題。有了STEM教育的烘托，學(xué)生可以接觸最前沿的新興技術(shù)，實(shí)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(shí)，掌握不同工程用具的使用方法，訓(xùn)練孩子們的工程思維，培養(yǎng)他們勇于面對(duì)工程難題、自主學(xué)習(xí)并運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的綜合能力。在新興的教育領(lǐng)域，中國教育教學(xué)道路任重道遠(yuǎn)，以STEM教育為基礎(chǔ)的創(chuàng)客教育應(yīng)用模式能讓更多的學(xué)生從事創(chuàng)新活動(dòng)，并真正自主參與到創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中[3]。