基于STEAM的创客教育活动设计与应用研究

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  摘 要:本文基于江阴市要塞中学课题研究成果,对STEAM教育和创客教育的内涵进行解读,结合STEAM教育特点阐述了创客教育的理念和教学模式,着重分析了创客教育活动的设计与应用,希望对STEAM教育和创客教育的开展有积极的借鉴意义。
  关键词:STEAM教育;创客教育;活动设计;应用
  中图分类号:G4 文献标志码:A 文章编号:2096-0069(2020)01-0076-04
  江阴市要塞中学是江苏省科学教育特色学校,是2018年度全国青少年人工智能活动特色单位,科学教育已经有35年的历史,从最初以报务训练为主体的国防科技教育发展形成了国防科技教育、模型科技教育、活动科技教育、现代科技教育四大块主要阵地。在科技、经济、社会快速发展的今天,面对如何传承办学特色、如何深化特色教育等一系列问题,需要在实践中探索新的发展。如今,信息技术奥林匹克、机器人实验、学生“小创客”“小发明”等已经进入学校校本选修课程。近几年的教育实践中,学校发现学生对“小创客”“小发明”活动有浓厚的兴趣,学生主动探索、批判思考、动手实践能力明显增强,在此基础上,学校对STEAM的创客教育活动展开了深入的实践和研究。
  一、STEAM教育和创客教育的融合
  (一)基础概念的厘定
  STEAM教育目的在于打破学科壁垒,逐渐发展为科学、技术、工程、艺术、数学在内的STEAM课程,促进学科之间的交叉融合,发挥综合性教育功能,培养学生的综合素质能力[1]。STEAM教育并非简单机械地叠加各个学科,而是按照内在逻辑将其编排成新的整体。
  创客教育是创客文化在教育领域的延伸,是一种基于兴趣和创意的非正式学习[2]。在创客教育中,重视学生的主体地位,强调学生具备创造气质,乐于分享和传播创意,并进行创新实践,能够将创意想法变为现实。创客教育是在学生既有能力上的创新教育模式,采用做中学、体验学习法等有效方法,培养学生的创新意识和创新实践能力。
  (二)STEAM教育和创客教育的关系
  STEAM教育和创客教育有着一些共通点,也存在很大的差异。相近之处在于二者都重視培养学生的综合能力,都来源于现实情境中的问题。而不同点在于STEAM教育重视培养学生跨学科的多元思维,创客教育重视培养学生的独立创造思维和实践能力[3];STEAM教育问题来源于教师创设的具体情境,是教师引导学生解决问题,创客教育来源于学生自身的现实情境,是学生自主发现并解决问题;STEAM教育强调跨学科的学习,创客教育不强调学科而重视创造;STEAM教育中教师是教学的设计者、组织者和引导者,创客教育中教师是学生的支持者,更多依靠学生的自主学习。
  (三)STEAM教育和创客教育融合的必要性
  在创客教育的实施过程中,存在一些不合理现象,比如不遵循教育规律,过于重视技术的炫酷,忽略了能力的培养[4]。
  创客教育重视培养学生创新意识和实践能力,然而在实际教学中往往将创客教育安排在学生的业余时间,一个原因在于高中的升学压力很大,很多学校不愿创客教育占用过多授课时间,影响学生的成绩;另一个原因在于未能形成完善的创客教育课程和模式支持,既缺乏创客教育课程,又没有相应的创客教育课堂教学模式,导致创客教育未能充分发挥自身作用。
  由此可见,创客教育在普通高中的实施还存在一定的困难,需要将STEAM教育与创客教育相融合,以STEAM教育的跨学科教育弥补创客教育不遵循教育规律、缺乏系统学科知识的不足,并解决学校迫于升学压力不重视创客教育的问题[5]。
  二、基于STEAM的创客教育原则
  (一)可操作性原则
  创客教育活动需要贴近学生生活实际,符合学生的认知水平,才能具有较强的可操作性。因此,创客教育活动需要与学生的生活和学习实际相联系,让学生能够身临其境地思考和探索,将所学知识迁移到实际问题的解决中。教师在设计创客教育活动时,需要准确把握学生的认知水平,考虑学生的接受能力,不能过于脱离实际,要尽可能地将教学活动与实际生活相联系。
  (二)完整性原则
  虽然创客教育活动和传统课堂教学相比更加灵活、开放,但仍然要重视教学的完整性,要涵盖教学资源的配置、教学目标要求的分析、教学程序的设计、教学的效果评价等各个要素,要统筹把握。
  例如,在理论基础上,需要了解建构主义学习理论等理论知识,为创客教育活动的设计与应用提供理论指导;在教学目标分析上,要明确创客教育活动的目标和主题,确定具体的评价标准;在教学资源的配置上,要明确创客教育活动需要的教学设施和条件,配备好资源,制定完善的活动方案。
  (三)合作探究原则
  在创客教育中,自主学习与合作探究的学习效果远远好于课堂上的听讲,因此要重视在创客教育活动中学生的自主性和互助性,为学生创造合作探究的学习空间,让每个学生都能发挥所长,展现自己的能力,调动学生的参与意愿,培养学生的团队合作能力。
  (四)主体性原则
  学生是创客教育的主体,在教学活动的设计和实施过程中,要坚持学生为主体的原则,将学生摆在中心位置。不管是学习目标的制定,还是学习内容、学习方法的选择,都需要考虑学生的特点和需要,尽可能使学生自发、自主地学习,在实践中习得知识,锻炼能力。需要注意的是,尊重学生的主体地位,不等同于教师放任不管,教师要从台前到幕后,做好创客教育活动的指导者和协助者,在必要的时候给予学生一定的帮助和支持,从而促进学生顺利完成学习任务。
  三、基于STEAM的创客教育活动设计分析
  (一)常见问题分析
  1.活动设计脱离真实情境
  从当前创客教育的实践情况来看,往往都很重视学生动手参与体验,形成某项作品,但活动设计主题往往是来源于电路、机器人等方面的内容,虽然看似与学科教学相联系,让学生习得一定的基础性知识,然而这种活动未能与实际生活相联系,无法将科学理论应用到现实问题的解决上,缺乏指导实践的价值,难以体现学以致用的学习目的[6]。   2.活动内容忽视学科间的联系
  创客教育活动丰富多样,涵盖众多学科的知识,然而实际教学中往往未能科学梳理各学科的基本知识,将其进行合理整合,导致创客教育活动或是缺乏针对性,过于面面俱到,或是不同学科的知识没能有机结合在一起,无法有效提升学生的综合能力。
  例如,某个创客教育活动中制作可控制变化的LED灯,涉及科学、技术、编程、工程等领域知识,但由于没有整体规划各学科的知识,学生只能学习零散的知识,无法掌握学科的知识框架,因此,设计制作的作品并不令人满意。因此,在教学内容的结构设计上,教师不仅要掌握多学科知识及相互关系,还要考虑学生认知水平,进行科学合理的设计。
  (二)创客教育活动设计对策
  1.创设真实的活动实践情境
  教师需要深刻认识建构主义理论和体验式学习理论,重视为学生提供贴近生活的学习情境,只有面临真实的问题,才能更好地调动学生的参与热情和探究潜能。传统的创客教育活动往往仅仅重视实践探究,固守教学设计理论和模型,这不符合教学设计动态化综合化发展的趋势,需要立足学生生活实际,为学生营造真实的学习情境,并理顺多学科知识间的联系,让学生习得教学活动中的多学科知识和技能。
  2.鼓励学生参与设计
  学生是学习活动的主体,这不仅体现在学习活动的开展过程中,还体现在学习活动的设计上,教师要鼓励学生积极参与到创客教育活动的设计中来。只有让他们参与进来,教师才能更好地了解学生的认知水平和生活实际,不仅更好地激发学生的学习兴趣,避免教学活动脱离学生生活实际,更能够了解学生多学科的知识和技能基础,引导学生对知识体系有整体的认识,并有助于教师更好地协调多学科的知识体系,避免不同学科间的知识相互脱节,或是过于碎片化。
  四、基于STEAM的创客教育活动应用分析
  (一)科学的目标定位
  基于STEAM的创客教育要围绕核心素养的培养要求,以跨学科素养、科学精神、创新意识、创新能力、实践能力培养为主要目标,培养学生融会贯通的跨学科知识运用能力,培養学生的创新精神和团队合作能力,获得全面的发展。创客教育不但侧重于知识的传授,而且重视知识运用的体验,尤其是多学科知识的融会贯通,这要求教学要以生成性目标为导向,为学生的自主学习创造广阔的空间。
  (二)做中学的学习方式
  创客教育活动重视在做中学,学生在教学情境中通过观察、模仿、探究、实验等来进行学习,在学习活动中体验,习得知识和技能,获得价值观、情感等多方面的发展[7]。创客教育的做中学更加强调创新性思维,而不仅仅是照着做,要发挥学生的个人思维创意,进行体验式学习。因此,教师要重视学生的独立自主性,摒弃剧本式探究的传统思路,引导学生进行开放式探究,鼓励学生独立思考和创作,在创中做,通过自己的动手实践将创意转变为实际作品,强化知识的综合运用,使得学习具有现实意义。同时,教师要借助结构化的脚手架引导学生构建知识框架和经验结构,比如对学生的最近发展区进行激发,或是将学生的创意应用到其他问题的解决上,促进学生深层次学习。
  (三)问题解决导向的动态评价方式
  在创客教育活动的教学评价上,重视问题的解决和创造性,具体评价方式重视过程性评价、迭代式评价,对学生学习过程进行实时评价,并根据学生的表现变化进行动态评价[8]。传统教学往往以知识和技能的掌握为主要目标,采用测验考试的方式进行结果性评价,创客教育的目标在于培养学生的综合素养,评价对象包括设计方案、模型、产品等,需要考量学生作品的创造性和解决问题的能力,以过程为导向而非以结果为导向。
  当前创客教育活动的评价方式比较单一,比如通过问卷调查和访谈的方式,了解学生的学习情况和学习过程,在评价过程中比较被动,很难通过评价改善后续教学。这种方式没有充分发挥学生的作用,可以采用学生互评、小组自评等丰富评价方式,这样能够更加充分、全面地了解学生的学习情况。在评价标准上,要重视对学生的肯定和鼓励,发现学生学习过程中的优点和进步,促进学生更加积极主动地参与学习,培养学生的学习信心和兴趣。
  (四)构建民主平等的师生关系
  在创客教育活动中,教师要和学生构建民主平等的互动关系,弱化教师的控制,突出学生的主观能动性,使学生真正成为学习活动的主人公和实践的创造者,变为学习内容的生产者。教师要发挥鼓舞、激励、引导的作用,做学生的咨询顾问和治疗专家,不能预设太多问题,或是过多干预学生的学习过程。
  (五)搭建创客空间
  创客教育活动的开展离不开创客空间的支持,创客空间包括实验室、机械加工室等场所,需要各种软硬件工具、材料的支持,高水平的创客空间能够为教学活动提供强力的支持。基于STEAM的创客教学中,未必需要先进的设备,但需要丰富的教学资源和必要的实践工具,这需要学校做好基础设施建设工作,为创客教育活动的开展提供必要的资源支持。
  五、结语
  综上所述,STEAM和创客教育的融合,能够弥补当前创客教育存在的缺陷和不足,促进创客教育的发展,更好地培养学生的多方面素质能力。这需要学校做好创客空间建设,打造一支高水平的师资队伍,成立创客教学小组,通过教师集体的努力,不断深入对创客教育课程和模式进行研究,提升学校的创客教育水平,充分发挥STEAM和创客教育的育人作用。
  参考文献
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  [2]章盛智,丛敏.创客教育与基于STEAM的通用技术项目教学融合探究[J].福建教育学院学报,2018(11):79-81.
  [3]李红红.“互联网+”时代创客教育与STEAM的教育结合研究[J].内蒙古教育,2018(20):105-106.   [4]李彤彤.創客式教学:面向核心素养培养的STEAM课程教学新范式[J].中国电化教育,2018(9):40-47.
  [5]冯京和.创STEAM课程体系 造开放创客空间:浅谈学校创客教育特色的发展[J].基础教育参考,2017(16):33-36.
  [6]区建峰.创新创客教育的区域推进研究与实践[J].中国民族教育,2017(Z1):70-72.
  [7]高云峰,师保国.跨学科创新视角下创客教育与STEAM教育的融合[J].华东师范大学学报(教育科学版),2017(4):47-53+135.
  [8]赵莹莹,陈求实.基于3D打印与智能控制的STEAM课程的探索与实践[J].中小学信息技术教育,2017(5):72-75.
  Research on the Design and Application of Maker Education Activity Based on STEAM
  —Taking the Maker Education Activity Based on STEAM in Yaosai High School in Jiangyin City as an Example
  SHEN Yan
  (Yaosai High School in Jiangyin City of Jiangsu Province,Wuxi,Jiangsu,China 214400)
  Abstract: This paper has explained the connotation of STEAM education and maker education based on the project research results of Yaosai High School in Jiangyin City,expounded the idea and teaching mode of maker education combining the characteristics of STEAM education,and analyzed the design and application of maker education activity,hoping to providing references for the carrying out of STEAM education and maker education.
  Key words: STEAM education;maker education;activity design;application
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