创客教育与STEAM教育的融合

高云峰

近年教育部发文鼓励探索STEAM教育、创客教育等新的教育模式，作者曾经在大、中、小学开展过这两方面的教学尝试，并成立了创客工作室。基于自己的教学及创客经验，提倡把创客教育和STEAM教育进行融合。

创客教育与STEAM教育的特点

创客源自于英文“Maker”，意思是有自己的想法并能动手实现的人。从传统意义说：设计师有自己的想法但让别人去做，工匠能做出产品但不是自己的想法。如果既能自己设计，又能自己加工，那就是创客。设计师与工匠的统一带来了明显的优势：有了想法可以立刻实现，过程中发现问题也能立刻反馈修改。作者自己就经历过从设计师到创客的转变过程，对其中的差异深有体会：前几年设计一个简单作品，要从北京寄到广东去加工；工厂加工完寄回北京；拼装起来后发现问题，修改后又寄给工厂……通常完成一个作品需要反复修改几次，耗时至少一个月。后来作者成立创客实验室可以自己加工，这时再完成一个作品（也要修改几次）只需要几个小时甚至更短。

创客是自下而上发展起来的，但是对教育产生了巨大影响，2014年的国际高等教育权威报告《地平线报告》指出，创客将在3到5年之內形成影响教育发展的关键趋势，并取得实际效果。目前创客教育的实践正在国内悄然兴起。

创客教育让学生利用数字化工具将创意作品化，为开发学生的创新素养提供了新的有效途径。创客教育可以让学生实现完整的工程训练过程，学生不再只是知识的消费者而同时也是设计和生产者，学校也从传统的以教师为中心、以知识传播为中心，转变为以学生为中心、以实践体验和创造为中心。创客教育将为未来社会提供大量善于发明创造、善于解决实际问题的创造性人才。

STEAM教育强调整合科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、人文艺术（Arts）和数学（Mathematics）领域的内容，将知识的获取、方法与工具的利用进行有机的统一，对培养学生的解决问题能力和综合能力具有重要价值。美国国家科学委员会最初提出STEM的概念，经过实践后从人才培养的角度，后来又加入Arts（人文艺术），从而演变为STEAM教育。

STEAM教育不仅综合了多种学科的知识，更是融合了不同学科所蕴涵的实践活动、精神内涵和价值观，可以认为是一种多元学科文化的融合创新。这种跨学科的教育思路强调打破学科边界，使学生运用多门学科知识解决真实生活情境中的问题，在此过程中培养学生的综合素养。

STEAM教育与创客教育融合的必要性

STEAM教育与创客教育在概念起源、教育目标、教育内容、教育过程以及师生关系等方面存在一定的差异，但二者又存在着诸多共通之处，在教育实践过程中可以相互补充，取长补短。

STEAM教育强调跨学科融合，鼓励学生运用科学与人文等多个学科解决真实情境中的问题：创客教育的重点在于通过数字化工具，促使学生将创意作品化，培养学生的创新素养。可见，创客教育中有一部分含有跨学科的STEAM教育内容，而STEAM教育也有与创客教育交叉的模块。二者既有共同之处，也有明显互补的地方，恰好可以融合互补。

（一）创客教育是STEAM教育实施的有效手段。众所周知，传统教育过程中存在分科教育的弊端，学科阻隔不利于探索真实情境中的问题，STEAM教育改变了传统的教育模式。但STEAM教育在强调跨学科整合的同时对原创性和创新性重视不足。伴随着创客运动在全球的蓬勃开展，STEAM教育有了新的依托：数字化设备极大提升了动手实践的效率，使学生有时间进行多种尝试，甚至包括允许学生进行试错。此外，创客教育的造物乐趣还可以激发学生的探索热情。

（二）STEAM教育是创客教育的必要补充。单纯的创客凭着兴趣和热情可以做出一些作品，但是从知识体系的完整性、持续发展的角度来说存在缺陷；另外，好的创客作品背后也离不开跨学科的支撑。以跨学科、趣味性、情境性、体验性及协作性等为特征的STEAM理念是创客扎根教育的保证。STEAM教育为学生提供整体认识世界的机会，通过把科学、技术等领域学科知识和技能的教与学整合到一种教学范例中，使以往学到的零碎知识变成一个相互联系、相互统一的整体，有利于学生形成跨学科的综合素养。从这一意义上，STEAM教育是创客教育的重要基础。

STEAM教育与创客教育的结合可以有两种思路：借助创客教育来培养学生的STEAM素养，目标是通过解决实际问题，培养跨学科应用人才：或者借助STEAM理念来开展创客教育，目标是通过造物，培养创新型人才。在具体实施中，采用“STEAM为本，创客为用”的教育思路，实现以人才培养为根本的教育目标。

STEAM与创客融合的案例

作者曾经有机会开展大量的STEAM教育和创客教育的尝试，同时建立了自己的创客工作室，可以快速、高精度地把设想变为现实。

作者利用创客平台，融合STEAM的跨学科知识，设计制作了大量教学教具、游戏中的玩具、科普节目中的道具、太空授课中的演示道具原型等。

例如作者设计了被动行走的小鸭，尺寸只有20cm大小，在满足一定的重心位置、腿的长短、斜面角度、摩擦等关系后，可以在斜面上自动行走；后来把它放大为3m的大鸭，人可以坐在里面当配重，于是就成了《加油！向未来》中的一期节目。

被动行走小鸭项目，完美地体现了教育创客与STEAM教育的融合：首先在理论上进行分析计算，做出小模型，放大后还要考虑结构强度、安全性等，是一个真实的巨大工程问题。而且它还隐含了一个教育寓意：坐在不正确的座位上，怎么也不能前进。

下面举一个作者tROt的研究性学习案例，让大家体会STEAM教育与创客教育融合的意义与作用。作者曾经让学生了解孔子时代的欹器，并且进行理论分析，然后进行设计制作。

（一）背景

《孔子家语·三恕》中提到：

孔子观于鲁桓公之庙，有欹器焉。夫子问于守庙者，曰：“此谓何器？”对曰：“此盖为宥坐之器。”

孔子曰：“吾闻宥坐之器，虚则欹，中则正，满则覆。明君以为至诚，故常置之于坐侧。”顾谓弟子曰：“试注水焉！”乃注之。水中则正，满则覆。夫子喟然叹曰：“呜呼！夫物恶有满而不覆哉？”

（二）难点及处理方法

从力学角度看，欹器的特点与其表面形状、重心位置、平衡及稳定性有关，而难点是这些因素相互耦合，且形状、加水后重心位置的变化规律未知。虽然有人把欹器画为悬挂式的，但是从“座右铭”的角度出发，我们要做出一个能在桌面上演示的欹器。

学生需要统一考虑表面形状、重心位置、平衡位置、稳定性。然后利用数学知识进行尝试计算，然而算出的结果只能是“理论上的结果”，还需要制作出来进行验证。

果然學生们发现实际做出的作品有很多问题，这也很自然：计算中的参数可能不是那么精确、考虑不周全、加工中的误差等等都会影响结果。但是最终学生们成功完成了任务，他们用钢珠代替水，演示起来更方便。

学生自己写的思考与总结：欹器没有成型的物体供参考，需要我们重新进行分析与设计，这对于我们来说是一个不小的挑战。我们小组也对前期的失败做了心理准备，知道我们需要通过不断的改进，来逐渐接近最后完美的结果。事实也的确如此，我们最后前后设计了6版，每次都有新的问题出现，但是我们能够通过不断改进解决问题，这对我们的能力是很好的锻炼。

通过这个例子可以看出：

（1）STEAM教育所起的作用：欹器的设计需要大量的跨学科知识的整合，STEAM教育在这里起到了重要-作用，没有理论分析和计算，根本不知道如何动手；

（2）创客教育所起的作用：设计出“理论上的欹器”后，如果没有创客平台和手段加工制作出来，不会发现其中的问题，只能算是“纸上谈兵”；

（3）课程设计所把握的重点：给学生的项目要有一定的难度，但是通过努力可以完成；更重要的是，尽量把科技和人文有机融合，实现价值塑造、能力培养、知识传授的教育理念。

（4）课程设计实现的多方面功能：从历史角度了解孔子及其“中庸之道”：从教育角度认识“满招损，谦受益”：从科学角度处理平衡、稳定、重心：从能力培养角度培养发散思维、动手能力。

责任编辑：严俊