融合STEAM理念的创客教育教学模式研究

杨大亮 赵 磊 徐 林 孙嘉翌

(辽宁师范大学 计算机与信息技术学院，辽宁 大连 116081)

0 引言

新媒体技术、创客文化与教育改革的深度互动催生了创客教育的发展。作为一种新思想和新理念，创客教育从学生的学习兴趣出发，依托信息技术和数字化学习工具，通过项目学习的方式，培养学生的知识综合运用能力、问题解决能力、团队合作能力与创新能力，从而为素质教育的推进贡献应有的力量和价值。如今，创客教育已经进入基础教育和高等教育等领域，并逐步影响教育教学系统的各个要素与环节，日益成为当前深化教育教学改革，培养学生核心素养与创新能力的重要途径。2016年6月，教育部印发了《教育信息化“十三五”规划》的重要通知，指出“要积极探索信息技术在‘众创空间’、跨学科学习、创客教育等新的教育模式中的应用，着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力，促进学生的全面发展”[1]。2019年11月，教育部发布的《关于加强和改进中小学实验教学的意见》也指出“要注重加强实验教学与跨学科教育、编程教育、创客教育、人工智能教育及社会实践的有机融合”[2]。构建创客教育教学模式，有效开展基于创客项目或实验的教与学活动，对于培养学生的核心素养与综合能力，具有重要的现实意义。然而，尽管创客教育具有一些区别于传统教育的特质[3]，但亦存在缺乏实体课程和系统学科知识支撑、与当前学校课程体系和教育教学制度不兼容、“表面化”“泡沫化”和“空心化”等问题[4]。创客教育真正融入学校教育教学系统的关键在于构建科学的课程体系及教学模式。

STEAM教育是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、艺术(Arts)与数学(Mathematics)的统称，强调技术创新引领下的多学科融合发展，旨在培养学生的学科素养与跨学科思维能力[5]。该教育理念与创客教育的价值目标一致，都是探索新世纪与新时代背景下人才培养和教育教学的创新模式，均指向学生核心素养与综合能力的提升与发展。另外，STEAM教育的跨学科理念和基于项目式学习的典型教学方法不仅使创客活动更符合学校教育和人才培养需求[6]，而且有利于改善创客教育与系统学科知识融合程度不高的现状。为此，将STEAM教育与创客教育进行有机融合，借鉴STEAM教育的跨学科理念构建新型创客教育教学模式，通过不同学科知识在“造物”过程中的综合、深度应用，促进学生在掌握学科知识的同时，培养自身的创新思维和创造能力，解决创客教育面临的现实困境与难题，并使之在各级各类学校中得以真正落地。

1 相关理论依据

1.1 “做中学”理论

美国著名教育家、心理学家杜威提出了“做中学”理论。“做中学”的基本要义在于,以学生活动来架构课程,以直接经验的获得为核心旨趣,在真实的教学情境下,通过学生的各种“做”来组织实施教学[7]，即在生活中学习，在实践中学习，在动手参与中学习。创客教育强调造物的重要性，学生通过协作造物的形式，把个人或团队的想法变成实物，并在此过程中习得科学知识和实用技能，提升跨学科解决问题的能力。由于“造物”想法大多源于生活中的真实情景，所以学生可以在“做”中学会如何思考问题，挖掘各学科之间的知识关联，使其在领会科学知识的同时享受“造物”的乐趣，形成理性思维和创新能力。

1.2 项目式学习

项目式学习是以解决真实问题为驱动，通过项目设计、项目论证和问题探究等一系列行为掌握知识技能、实现预定目标以及解决实际问题的一种学习方式。项目式学习所凸显的特点与“做中学”的理念不谋而合，着重强调学生通过深度参与实践体验、内化吸收和探索创新的全过程，获得较为完整而具体的知识，形成专业的技能，并得到充分发展[8]。项目式学习融入创客教育应以解决现实问题为导向，以数字化工具为载体，以跨学科视角思考问题、设计项目细节、论证项目可行性，通过小组协作的方式创造兼具实用价值和共享属性的创客产品。

1.3 基于证据的学习

基于证据的学习是指为解决特定学习问题而运用一些证据验证假设、发现并得出解决问题方案的一种学习范式[9]。学习证据类型多种多样，诸如实物发明、海报、机器人、程序软件、报告等软硬件产品均可作为学习证据证明学习行为和学习效果。基于证据的学习强调学习结果可视化，使得创客产品不再是无本之木、无源之水，而是创客教育得以发挥作用，真实发生的有效证据。基于证据的创客教育还应注意学习过程证据的收集，以此为依据检验创客教育成效。

2 融合STEAM理念的创客教育教学模式构建

本文以“做中学”、项目式学习和基于证据学习等理论或学习范式为基础，将STEAM教育理念融入创客教育当中，构建了融合STEAM理念的创客教育教学模式(见图1)。该模式涵盖前端设计、过程设计与评价设计3个阶段及13个教学环节，使学生在“造物”中学习学科知识，掌握实践技能并养成分享意识，全面提高STEAM素养和创新思维。

图1 融合STEAM理念的创客教育教学模式

2.1 前端设计

教学模式前端设计包括课程内容分析、教学目标分析、教学环境设计和教学资源设计4个环节。该教学模式的跨学科融合特性要求教师对创客教育的内容进行精准分析，在深入分析所涉及的跨学科知识、数字化学习工具的基础上确定教学目标，并为环境设计和资源设计提供正确的方向指导。课程内容分析应本着为“项目创造”提供理论支撑的准则探究跨学科知识体系，重塑以创客项目为核心，囊括科学、技术、工程、艺术、数学等多学科知识的课程内容架构。教学目标应注重涵盖STEAM素养、跨学科知识、解决问题能力和创新意识等诸方面，在掌握学科知识的基础上进一步探究高阶认知和深度学习的实现路径。教学环境设计应秉持共享性和互动性原则，搭建开放混合型教学环境，为学生的创客活动和作品分享提供物理环境和网络环境支持。教学资源设计以启发性、简捷性和多样性为设计原则，以供不同起点、不同项目组的学生学习。总之，前端设计阶段应以创客项目为依托，在明确适当的教学目标的基础上，完成教学环境和教学资源的设计，为学生开展创客活动创造充足条件。

2.2 过程设计

(1)创设情景、发布主题。教师通过创设情景，尽可能引导学生思考如何破解生活中的难题，如何运用多学科知识创造产品解决实际问题。由生活情境引导的学习主题不仅能够激发学生的好奇心和学习欲，而且可以促使学生加深对知识的理解、迁移和应用。课程情境的创设要把握恰当真实的原则，实现情境与项目之间逻辑结合，还应承袭创新理念，为后续创客活动开辟沃土。创设情景后，教师发布课程主题，让学生知晓项目主题范围及待办任务。

(2)创意设计、确定方案。针对课程主题，以小组协作的形式进行头脑风暴，寻找创意灵感，深入交流讨论。在每一小组中，设置一位组长负责团队内的民主决策、创意确定以及后续的任务分工和质量监控等工作。教师运用抛锚式教学策略提出问题，各小组在教师的指导与帮助下，以协作研讨和可行性论证等形式，检验项目及方案的价值、难度和可行性，不断改进与完善项目书。

(3)产品创造。产品创造环节包括跨学科知识学习、创客项目开发和迭代完善产品三个步骤。首先，不同项目组依据需求在线上创客空间中自主学习跨学科知识，教师以班级为单位讲授课程主题所涉及的数字化工具使用方法，强化学生的学科知识和新工具学习能力。其次，在领会学科知识和数字化工具使用技能的基础上，各项目组依据项目书，以分工协作的形式，完成产品创造。最后，依据教师的指导意见和小组评价建议，继续修改完善产品，创造具有实际价值和共享属性的创客产品。

(4)发布分享。产品成型后，各小组将项目书、过程表格、产品介绍文档等上传至线上创客空间，以便教师掌握学习情况以及学生之间的互评讨论。在线下创客空间进行教师主导的创客产品分享活动，各小组介绍产品的优势和价值，共享创意和知识，让学生在陈述和讨论中产生学习自豪感，形成分享意识和批判性思维，培养综合素养。

2.3 评价设计

首先，应将学生作为评价的主体。创客教育的重要思想是以学生为主体，以组为单位参与项目式的创作过程，培养学生实践理性和向善的技艺以及促进学生的自我创造[10]。学生是创客课程的主体，同样也是教学评价的主体。在评价过程中，学生通过自评比较自己的产品与优秀产品、评价标准之间的差距；学生通过分享互评了解彼此产品优缺点，探寻改进之处，在良好的评价氛围中完成产品更新和项目反思。以学生为主体的教学评价目标在于培养学生精益求精的精神，而不止于项目经验的积累和实践技能的掌握。

其次，评价内容要多元化。采用“知”“能”“意”三位一体的评价内容体系。这里“知”指的是学科知识评价，主要涉及跨学科的知识学习；“能”指的是在创客活动过程中习得的技巧能力的评价，主要涉及跨学科解决问题能力、交流能力、协作能力、创新能力和批判性思维能力；“意”指的是以创客精神为核心特征的情感意识评价，主要涉及创新意识、设计意识、实践意识、分享意识和尝试精神。

最后，实施基于证据的评价方法。基于证据的创客教育教学评价强调关注学生的学习过程，通过学习过程中收集的项目书、创客产品、评价量规等一系列学习证据表征学习成效以及创客教学。基于证据的评价方法将学生的思维过程外化、可视化，使创客教育评价脱离教师主观感受，既可以了解显性知识的掌握程度，也可以对思维培养、能力提高、知识迁移等传统评价方法无法评估和测量的内容加以衡量。

3 结语

在智能时代，跨学科问题解决能力、批判性思维、协作能力和创新能力已成为助力学生成长、成才不可或缺的能力要素。同时在这个时代，创客教育迎来了前所未有的发展前景，在国内外亦开展得如火如荼，越来越多的学者和一线教师也开始关注创客教育教学实践。本文将STEAM教育理念融入创客教育中，构建了融合STEAM理念的创客教育教学模式，旨在使学生在“基于项目造物”的同时实现跨学科知识学习，但所涉及的内容仍处于理论研究探索阶段，很多问题还有待于通过实证研究做进一步改进与完善。