刨客式教学：面向核心素养培养的STEAM课程教学新范式术

摘要：当前我国STEAM教育“学科素养”培养的目标定位限制了其发展，已经不符合21世纪国家对于创新型人才培养的需求。近两年如火如荼兴起的创客教育由于缺少实体课程的依托面临着严重的“大跃进”“泡沫化”“空心化”的问题，使其难以作为一种新型的教育形式独立发展下去。而创客教育所倡导的实践创新、科学精神等培养学生核心素养的理念却为STEAM教育的变革提供了方向引领。针对以上问题，该文提出以创客教育的理念来变革当前的STEAM教育，实施创客式教学，以实现创客教育与ST EAM教育的有效融合。具体来说，STEAM教育目标定位由学科素养转向核心素养，由一般问题解决能力的培养上升到创造性问题解决能力的培养，依托创客空间开展基于创造的“做”中学，采取创造性问题解决导向的动态评价，创造民主平等的生态化互动氛围，以促进学生实践创新等核心素养的全面提升。

关键词：创客式教学；创客教育；STEAM教育；核心素养

中图分类号：G434

文献标识码：A

STEAM教育是Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Arts（艺术）、Mathematics（数学）学科教育的统称，其初衷是为了更有针对性地培養科学、技术、工程、艺术、数学领域的人才，始终以培养“学科素养”（单科或综合）为目标。近几年，在全球创客运动蓬勃发展的背景下，创客教育（Maker Education）应运而生，并正在掀起一股席卷全球的教育创新变革浪潮。创客教育与STEAM教育有着紧密的联系，二者都强调运用跨学科知识来解决真实的问题，不同之处在于创客教育更强调对于学习者创新能力、实践能力等核心素养的培养，而不仅仅是提升学科素养。当前，STEAM教育“学科素养”的目标定位限制了它的发展，也不符合21世纪核心素养培养的需求。同时，创客教育“繁荣热潮”的背后也由于缺少实体课程的依托面临着严重的“大跃进”“泡沫化”“空心化”的问题，主要表现在许多学校实施创客教育不久便出现了炫技术、秀创客的追潮现象，纷纷建立创客空间、开设校本课程，盲目让学生学习3D打印、开源硬件等，甚至3D打印一度成为创客教育的代名词[1]。二者的相互碰撞使我们认识到，当前的社会背景下，创客教育要作为一种独立的教育形式发展下去困难重重；STEAM教育若不能改变当前的目标定位，也难以符合当前社会对于人才核心素养培养的需求。

为此，在培养学生的核心素养的目标导向下，在创客教育改革浪潮的冲击下，一条有效的途径就是以创客教育的理念来变革当前的STEAM教育，实现创客教育与STEAM教育的有效融合。STEAM教育作为落实核心素养培养的关键，需要调整“学科素养”培养的定位，以创新能力为引领，开展创客式教学，使学生在学科素养提升的同时，六大核心素养也能够得以全面发展。

一、STEAM教育概述

（-）STEAM教育的兴起与发展

STEAM教育最早起源于美国，是由SMET（科学、数学、工程、技术）发展而来。1986年，美国国家科学委员会发布《本科科学、数学和工程教育》报告，首次明确提出“科学、数学、工程和技术（SMET）教育集成”的纲领性建议，由此，SMET被认为是STEM集成的开端[2]。2001年后，STEM逐渐取代SMET并沿用至今，作为新概念不断出现在美国各种改革政策、项目甚至法律中[3]。STEM教育是美国提升国家竞争力的一项重要的国家战略，龙玫[4]等依据日内瓦世界经济论坛排名采用的12项全球竞争力指标分析指出，美国STEM教育在提升国民素质、拉动就业、均衡收入分配、促进民族与性别平等、增强国家经济实力、驱动创新等方面均具有显著作用，是其国家竞争力的最有利的助推者。STEM教育是美国迫于社会转型对人才的需求而提出并发展起来的，它首先出现在高等教育领域，而后延伸至K12教育领域，是一场自上而下的教育改革运动。2011年，美国格雷特Z亚克门（GeorgetteYakman）[5]教授及其团队扩展了STEM教育的范畴，提出了STEAM的概念，其中A指Arts（艺术），包含较广泛的人文艺术科目，如人文（Liberal）、音乐（Musical）、语言（Language）、表演（Performing）和美学（Fine）等。

STEM教育最早在美国兴起并快速发展，但直到2008年世界金融危机，其他国家为了提升国家竞争力，才开始逐渐关注STEM教育。但是，不同国家对STEM教育的理解和实践各有自身本土化的特点。例如，有些国家设立专门的STEM中学重点培养学生在STEM领域的知识和能力[6]；有些国家把工程内容整合到技术教育之中；有些国家在学校里开展以工程项目为主的课程，为科学、技术、数学内容提供应用情境；还有些国家是将科学和技术教育整合起来开展课程[7]。

总体来看，目前人们对STEM教育的理解莫衷一是，从其产生背景来看，其最初的用意是加强STEM中每个单个学科的教育，而其所强调的学科整合特征是后来一些研究者和实践者对其内涵的拓展[8][9]。有研究者（如桑德[10]等）为了突出其整合性特征，还提出了“整合性STEM教育”（IntegrativeSTEM Education）的概念。布赖纳[11]等人将美国目前对STEM教育的理解总结为两类：一是社会和某些政府机构赋予STEM的功利性的理解，认为只要有助于培养STEM劳动力的教育都属于STEM教育，对学科整合没有过多要求；另一种理解是整合式STEM教育，认为STEM教育最重要的理念就是打破学科边界、实现跨学科整合。当前，持后一种观点的学者居多，STEM教育不能忽视每一门学科的独立价值，更应该关洼不同学科间知识的相互影响[12]，可见从分科到逐渐更好地整合是STEM教育的发展方向，也是其标志性特征。对于整合的方式，又有两种典型的理解：一是将STEM视为一门“后设学科”，设置独立的STEM整合性课程，课程尽可能全面地融合四个学科领域；第二种理解是将STEM视为一种“整合式的教学策略或理念”，强调在科学、技术、工程、数学等单科教学中采用整合性的项目导向式教学，以真实的问题情境融合多学科知识开展教学。我国STEM教育研究和实践起步均较晚，直到2008年我国才发表了首篇关于STEM的介绍性文章，近几年呈逐年上升趋势。在STEM教育实践过程中，我国更倾向于设置独立的STEM整合性项目或课程，通常是在综合实践课、信息技术课、通用技术课或校本课程中，所设计的内容或项目力求全面涵盖四个领域，例如北京景山中学开发的校本课程“数字科学课程”让学生通过探究学习掌握相关的信息技术，进一步设计、开发、制作实验装置，应用数学原理得出 -个科学的结论，并尝试用多种形式表达结论[13]。

（三）创客式教学提出

创客教育是新生事物，对于它究竟是该以何种方式可持续发展下去，目前尚未有定论。综合上述分析，我们认为，当前条件下它不适宜作为一种新的教育形式在基础教育领域开展起来，它应当以STEAM教育课程为依托。创客教育不能滑人到在中小学推广发明创造的歧途，而应是推进跨学科知识融合的STEAM教育[30]。同时，STEAM教育应当以核心素养的提出以及创客教育的蓬勃发展为改革契机，与创客教育的理念进行深度融合。换句话说，创客教育与STEAM教育整合就是以STEAM课程为依托，将创客教育所倡导的创新创造、动手实践、设计制作、开源开放、分享交流等理念融入到STEAM课程教学过程之中——实施“创客式教学”，变革当前的STEAM教育，使其从学科素养培养的传统范式转向直指核心素养培养的新型范式，在帮助学生巩固学科知识综合运用的基础之上，进一步培养学生的科学创新精神与实践创造能力。

对于“创客式教学”这一术语，目前仅在极少数文献中提及，并未有系统化的分析与阐释。本研究将在对STEAM教育及创客教育相关文献深入研究的基础上，深度阐释创客式教学的核心理念及具体过程模式，以期为创客式教学的推动与普及提供一定的理论参考。

三、创客式教学的核心理念

（一）目标定位：培养学生的核心素养

归根到底，创客教育在全球的兴起还是因为它所强调的创新、创造以及动手实践的属性。我们针对当前创客与STEAM教育的现实困境，提出了创客式教学的概念，意指在STEAM课程教学中以“跨学科素养+科学精神+创新意识&思维&能力+动手实践能力”等素养的培养为根本目标，从学科素养培养转向核心素养培养，从对学生一般问题解决能力的培养提升到创造性解决问题能力的培养，提高学习者融会贯通的跨学科知识运用能力和创造力，拓展学习者的体验和想象力，培养学习者善于思考、敢于探索的创新精神以及敢于面对挫折和不屈不挠的黑客精神，培养学习者乐于分享、交流的团队大智慧[31]，让学生在运用知识到生成产品的创意过程当中提升核心素养、获得全面发展。

创客式教学的目标并不是传递知识与技能，而更多的是一种多学科知识运用的体验，这种过程的体验在当今社会越来越重要。在具体教学目标的设计上，创客式教学以生成性目标为导向，逐步减少预设性的教学目标，为学生的自主发挥、生成和创造留出更为广阔的空间。

（二）学习方式：基于创造的“做”中学

创客式教学强调“做中学”，强调在情境化的教学场域中，通过学生的各种“做”（如观察、模仿、探究、实验、劳作、游戏等）来组织实施教学[32]，学生在做的体验当中获得知识、技能与情感态度价值观的多重发展。 “做中学”由来已久，但是创客式教学所强调的“做中学”要从工业化思维向创新性思维转变。工业化思维的做是照着做、仿着做；而创新性思维要求创中做[33]，即充分发挥学习者个人的思维创意，创造方案、产品等，是基于创造的体验性学习。

创客式教学以设计精良的创客式项目为依托，Martinez&Stager指出[34]，一个好的创客式项目具有八大特征：复杂性：项目要尽可能地涉及多学科知识；目的性和相关性：活动必须对学生发展有意义、要与学生切身实际密切相关；时间：要改变传统的固有的赶课程进度的模式，为学生提供充足的时间来创造；项目要有一定难度、强度，能吸引学生高度投入；可获得性：完成项目所需要的知识、工具等应是学生方便获得的；联通性：项目活动规划要为学生提供与教师、学习伙伴、外部专家等联通的丰富机会；共享性：鼓励学生将成果与他人分享；新颖性：项目要有一定的可扩展性和弹性。与目前普遍的项目或问题式教学相比，创客式项目教师预设的问题少，学生在创中做的过程中生成的问题多，也就是说，创客式项目教学更强调学生自己发现问题，问题大多源自学生。

在创客式项目的引导下，学生开展基于创造的做中学。基于创造的做中学强调以下几个观点：强调学生在创造过程中的独立自主特性，转变传统的剧本式探究（Scripted Inquiry）的教学思路，主张开放式探究体验，注重学生独立思考、设计、创作。剧本式探究中，由教师主导设定目标、提出主题、提供资源、规定学习过程以及“正确”答案和结论[35]，学习者自主性较小；注重学生动手做，准真实的情境中学习者进行创客实践、体验式学习、设计型学习、创造性学习；传统教学中，学生学习的是抽离的、孤立的知识，这些知识是从真实情境和实践中总结抽象出来的；而创客式教学强调将抽象的知识还原到真实世界中去，学生要运用知识进行“创中做”。强调“造物”即真实作品（实物化成果、人工制品）的产出，STEAM也注重动手实践，但是并不强调一定要有作品的产出。 “学习成果作品化，能够促进多学科知识的统合，加深知识的综合运用，从而使得学习更有意义。”[36]注重成果的分享，实物化、可视化的成果带来成就感，成果的分享同样能带给人成就感，并且分享、交流、反思也是创意灵感的源泉。

（三）评价方式：创造性问题解决导向的动态评价

在评价的目標取向上，创客式教学倡导创造性导向、问题解决导向的评价。在评价方式上，创客式教学采取过程性评价、迭代式评价，强调学生学习过程中数据信息全息记录（多种方式收集学生学习过程中的信息），根据学生学习过程中的表现进行实时评价，并且不是一次性的评价，而是会根据学生状态调整的情况进行迭代式的动态评价。传统教学中，学习目标往往都是掌握知识或技能，评价方式也往往是测验考试，对是否达成了知识、技能、情感目标进行评定，而且，评价的目的更多是为了完成对学习者的筛选。而创客式教学目标是培养学生的创客素养，教学形式是以创客式项目为依托，具体的评价对象是学生学习过程中生成的一系列作品，如设计方案、模型、原型、实物、产品等，通过对作品的创造性进行合理的评价，来衡量学习者的创造性问题解决能力。评价是过程导向的而非结果导向的，传统的评价为学习者指明了一条确定的路径，指向某一清晰具体的结果，而创客式教学评价仅仅是指明了一个粗略的方向，而非确定的路径，属于生成性评价。

（四）师生关系：民主平等的生态化互动关系

创客式教学中，师生形成了一种更为民主平等的生态化互动关系，这主要体现在两个方面：（1）强化学习者主动创造，弱化教师控制。创客式教学彻底颠覆了传统教学将学习者视为容器的灌输式教学观，使得学习者的角色需要重新被定义，它强调学习者的独立创造，学习者的身份是一个真正的思考者，是创意、知识、观点、产品的生产者，是真实生产实践的创造者。《新媒体联盟地平线报告：2014高等教育版》中将“学生从教学消费者转变为创造者”作为促进教育学习变革的数字策略之一列为中期发展趋势[37]。学习者从内容或信息的消费者转变成了生产者，这是Web2.0带来的，而创客教育主张大众不仅是生产信息，还可以生产软件、产品，成为真正的造物主。而且，不仅仅是生产制作，更是创造。由此，教师的角色也发生转变，有研究者指出，创客教师是课堂中的创意者（精灵）、设计者（魔法师）和实施者（剑客）[38]；美国设计协会研究团队[39][40]指出，创客教师的角色可以是鼓舞者（Cheerleaders）、激励者（Motivators）、引导者（Guides）、提倡者（Advocates）、联结者（Connectors）、模范（ModeLs）、导师（Mentors）、学习者（Learners）、朋友（Friends）、咨询顾问（Consultants）、评判者（Critics）、治疗专家（Therapists）、教练者（Coaches）、合作者（Collahorators）等；JackieGerstein[41][42]则进一步将创客教师的角色总结为：领导学习者、促进者、资源建议者和提供者、两难问题或反复失败问题的标准化者、反馈者、学习导学、技术导师、关系网络使能者、环境安全管理者。可以看出，创客教师不再是控制课堂的主角，也不会预设太多问题和过多干预学习者的操作，而更多地是促进、辅助、监督、观察、答疑、适时指导，引导学习者参与、指导学习者创造[43]。（2）强化课堂内外师生、生生之间的互联互通，弱化课堂内教师的绝对权威。创客式教学强调联通，教师不再局限于教室内，学习者可随时利用信息技术手段与外界专家、学习伙伴等联通，同时创客式教学强调生生之间的协作与共享，这种互联互通的互动方式孕育出一种动态的具有极高合作性的学习环境，外部专家、学习伙伴等的力量得到了很好的体现，同样起到了“师者”的作用。

（五）学习场所：创客空间

创客式教学的开展也需要与之相应的学习环境的支持，如果说传统的教室教育是传授知识，那么创客教育就是要在学校内部或外部创设另一种活动空间，而且，这种活动空间是以技术为主体的，为学习者提供一种运用知识创造产品的空间，即创客空间。创客空间是用以支持创客活动的特设工作场所（实验室、工作室、机械加工室），通常配备有一定科技含量的软硬件工具、材料、加工车间等[44]，常嵌入到学校、社区、企业中，目前已成为创客教育开展的必备基础场所条件。有研究指出， “好的创客教育空间能够满足创造实践需求，提供用知识的机会，为学习者提供有益的资源列表、表格和模板等”[45]。服务于学校层面创客式教学的创客空间与一般意义上的创客空间定位有所不同，创客式教学所需要的创客空间是为STEAM课程教学服务的，不一定充满各种各样的先进设备，却应当为创客式教学提供丰富的资源、实践的工具、协作交流的场所，为学习者创设科学精神培育和实践创新能力发展（核心素养要求的重要方面）的学习环境，其所承载的最重要的职能便是支持学生综合运用知识、技能来创造产品，并且在创造产品的过程中提升其核心素养。

四、创客式教学的过程模式

创客式教学作为创客教育与STEAM教育相融合而提出的一种教学模式，以学生核心素养的培养为根本目标，尤其侧重以科学精神和实践创新为引领，让学生在STEAM跨学科知识的运用过程中实现真正的全面发展。要使创客式教学从理论走向实践，还需要对创客式教学的具体模式、过程、方法进行深入研究。本研究从“教”与“学”相辅相成的角度，结合创客式教学的培养目标与指导思想，以单个创客项目教学为例，提出了如图2所示的创客式教学法过程模式。

从学的角度来看，郭晓珊[46]提出了创客式学习的四个环节：专题学习、创意构想、设计开发和实践应用；同时，在雷斯尼克教授提出的创意思考螺旋（Creative Thinking Spiral）[47]中指出，创意思考是一个螺旋式上升的迭代过程，需要经历“想象一创造一制作一分享一反思一再想象……”不断迭代发展的五个阶段。在此基础上，本研究认为创客式学习需要经历知识学习、创意构想、方案设计、实物制作、撰写报告五个基本环节，分享、交流、反思贯穿整个创客式教学的全过程。1.知识学习环节学生需要学习与创客项目相关的STEAM知识、技术工具使用知识等；2.创意构想环节学生结合自己所学知识、所查找的资料，充分发挥想象，提出关于项目基本的想法Idea；3.方案设计环节，学生将自己的想法应用相关的设计软件转化为实际的方案，或者是一个3D模型，或者是一个原型等；4.实物制作环节，学生根据自己所设计的方案使用相应的技术工具转化为相应的实物，如航模、U盘等；5.撰写报告环节，学生将自己整个过程中的资料归档，书写设计与制作体会，在记录的过程中提高自身的写作能力，以促进日后更高效的分享交流。需要特别指}}{的有两点，一是“分享、反思、交流”在整个过程中起着非常重要的作用，每一个环节都需要师生、生生之间进行充分的（可以是各种形式的，面对面的或者基于互联网的）分享、反思与交流，这是激发创造力、完善提高的最有效方法；二是创客式学习强调迭代，在每一个环节，学生、师生之间进行分享、反思、交流之后，学习者随时可以修改完善每一个阶段的成果，也可以返回之前的环节进行修改完善，在迭代过程中螺旋式上升地提升产品的创意价值以及学生的创造力。

从“教”的角度来看创客式教学实施的具体过程，CDIO 工程教育理念（Conceive构思、Design设计、Implement实现、Operate运作）为我们提供了可借鉴的思路；Allen& Yokana[48将创客教学分为准备、实验、原型制作、整合反馈四个阶段；管雪沨[49]提出了“创课”教学法，并认为其过程包含四个关键步骤：1.教师设计创新性的“创客项目”；2.教师考虑完成项目的预设可能性路径、设计相应的资源；3.师生通过学习、讨论、实践完成项目；4.教师组织分享、学生完善作品。我们认为，创客教学要有效地支持创客式学习的过程，因此，创客教师需要课前设计好创客项目、准备学习者要学习的知识相关的资源以及学习者设计制作需要的材料等；课中教师主要是引导学习者参与创客项目、指导其项目实施过程、促进学习者分享交流与反思、记录学习者在过程中的表现以及遇到的困难等；课后教师需要组织进行项目的评价，或教师评价，或学生互评，采取恰当的方式进行评價。

五、結束语

在学校范围内，创客教育难以作为一种独立的形式存在，将创客教育与STEAM教育相融合既贴合当前我国STEAM教育的现状，又符合国家对于创新型人才培养的需求。创客式教学方式将创客教育的理念融入到STEAM教育教学中，将STEAM教育培养的层次由学科素养提升到核心素养，更有利于学生的全面发展。本研究提出了创客式教学的理念和基本的过程模式，这仅仅是理论性的初探，其实施细节以及能否真正地促进学生核心素养的提升还需要长期的实践验证，这也是本研究下一步努力的方向。

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