基于STEM教育理念的创客实践模式构建与研究

卞海红

摘要：新时代下随着创客运动的不断推广信息技术不断提高，创客教育与STEM理念应运而生。为了完善创客教育的教学手段丰富创客教育的教学内涵，先进的信息技术与STEM理念开始不断应用创客教育中。近年来越来越多的教学工作者开始关注创客教育与STEM理念并提出将两者结合，使学生能在“玩创新”和自主探究的过程中同时提升创造能力和STEM综合素养。为了将两者有效结合，本文首先界定STEM教育理念与创客教育课程模式，分析创客教育的研究现状及主要存在的问题，其次结合STEM教育的特点，对创客课程设置的理念、目标以及策略进行了阐述[7]，最后建构了基于STEM教育理念的创客实践模式。

关键词：创客教育;STEM教育;创客实践模式

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）09-0091-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1引言

随着信息技术的发展，我国教育进入向高质量教育发展新时代，为适应当前国情，提高综合国力，需要培养复合型与创新型人才，把培养学生创新、实践能力以及其他综合能力，为教育改革的重点[1]。当前，STEM教育和创客教育正在越来越多的学校实施开展，以学生为中心，设置项目，提高学生的综合能力。但是目前相关的教育模式并不完善，还存一些缺陷，需要不断探索新的模式来提高教学质量。为了解决这些缺陷，将STEM教育理念引入创客实践教育中是完善创客教育的有效办法。

2相关概念

2.1STEM教育

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的简称。STEM并不是将四门学科单纯地叠加，而是强调四门学科的有效融合。STEM教育的核心特征是整合四门学科，拓宽学科视野，进而更好地提高学生的综合能力。同时STEM教育还具有将知识用于作品创作产出的设计性，激发学生学习创作的趣味性，通过实践操作解决问题的实践性以及协作性。通常，大学开设的课程是独立学习的，没有把有关联的学科相互融会贯通。而STEM教育提倡通过动手实践，结合多个学科的知识和内容去解决实际中遇到的问题，为学生提供学习创新的动力的同时培养了学生的创新思维和创造能力[2]。

2.2创客教育

伴随着互联网的高速发展，创客教育被提出。“创客”是指通过实践把自己的创意设计创造变为现实的人。美国《连线》杂志前主编克里斯·安德森在《创客：新工业革命》一书中把“创客”描述为：运用数字化工具和信息技术进行创意设计，把想法变为现实的人，同时，他们也通过互联网技术把自己的创意和想法进行实时的分享和交流。与STEM教育强调跨学科的融合不同，创客教育强调的是学生的创造，让学生自主发现问题提出问题并通过团队间的互相帮助、教师的指导以及前沿的信息技术解决问题，将想法变为现实，创造出作品。创客教育重视学生“创造能力”的培养[3]。

3创客教育研究现状

在美国，创客文化得到了广泛的普及。美国近几年兴起了“创客行动”，人们通过实践和团队合作，利用前沿的信息技术（如机器人、物联网、智能家居等），使得技术产品不断创新丰富。目前，国外创客在不断和教育领域进行深度融合，以培养学生的创造力为出发点，让学生主动成为研究和创造者。国外教育中成熟的创客教育案例为我国创客教育的研究带来很大的参考价值[4]。

在国内，创客教育研究如雨后春笋，发展势头十分迅猛。教育研究者们将目光聚焦在创客教育的内容、理念及教学效果。一线教师则更侧重于探索创客教育课程的教学模式上。然而目前创客教育仍有许多亟待解决的问题，主要有：

（1）创客教育的增长速度过快，没有遵循教育的规律，只是循规蹈矩地让学生进行一些简单实验。这样做与创客教育的核心理念相悖，学生在创作的过程中仅涉及问题的表面，没有深入全面地学习相关知识，缺乏系统的学科知识的支撑，并没有达到培养学生各方面能力的目的，使得创客教育成为学校秀场，这样也失去了创科教育最初的意义。

（2）在创客教育的研究中，研究者过于强调创客教育的内涵、实施条件、实施方式，很少有研究者研究关于创客教育的实践模式，说明我国目前创客教育的教学实践模式还不够完善。

（3）目前国内的创客教育研究还处于新兴状态，不能照搬美国的创客教育模式，还需要通过不断实践，在多学科多领域中运用，才能更好地培养出国家需要的创新型人才。

4基于STEM教育理念的创客实践模式构建

4.1理念与目标

（1）基本理念

创客教育重点是鼓励学生主动探索和创造，培养学生的创造力。通过学习专业知识，激发学生的兴趣，结合理论动手实践，让学生自己创造产品。但是创造的过程中不能只追求表面相关的知识，要学会用跨学科的思维解决问题，也就是将科学、技术、工程和数学整合起来，以工程技术教育为核心、整合数学和科学的教学方法。通过有意地灌输跨学科、多领域的融会贯通让学生在实际的项目学习中学会综合运用技术素养、工程/技术的设计过程、科学素养、科学探究和科学/数学以及其他相关概念来设计和制作人工制品，从而达到培养学生STEM素養、创新意识和实践能力的目的[5]。

（2）教学目标

STEM教育和创客教育都是通过设定具体情境，找出解决问题的方法。但是STEM教育主要是在教师的引导下，结合多学科知识解决实际问题;创客教育是以学生为中心，大胆提出设想，并将想法变成现实，在这个过程中教师起到辅助学生的作用。这两种教育方法都是为了增强学生的综合能力，可以在设计创客课程时融入STEM教育的理念，让学生学到更多更广泛的知识。在创客教育的过程中，把利用计算机、物联网等前沿信息技术、综合学习跨学科知识、实践操作、设计出实际产品，在创造现实产品的过程中学习解决问题的过程和方法，培养学生分析问题、解决问题的综合能力，激发团队分享意愿与合作能力，培养实践创新能力和STEM素养作为总体目标。具体来讲，在硬件装配、程序编写、功能调试等实际项目中知识与技能的学习、操作的过程与方法、活动中的思考与发现、树立正确的价值观等都可以作为创客教育的教学目标。

4.2教学策略

在创客实践项目的设计中融入STEM教育理念，让学生自主学习动手体验，解决项目中遇到的问题，学会解决问题的方法。在教学中可以采用的策略有：让学生从生活出发，通过观察实际，发现问题，找到灵感，从而创造出极具意义的产品;鼓励学生表达创新的想法，大胆实践，有些细小而独特的发现，通过努力克服困难，放手去做，就会变成更完美的产品;教会学生不断重复、递进的迭代式学习，一个优秀的创作设计往往要经过无数次的改进和调试，想到就动手实现，一遍一遍探索新的方案，不断摆弄和调试软硬件，最终达到满意的效果;以工程、技术为核心，综合学习多学科知识，提倡团队合作，通过不同的思维相互碰撞使创作成果更完善;学习经典案例，在经典案例的基础上拓展创新，进行再创作。

4.3模式构建

通过研究已有的相关教学模式，从实际出发，结合项目式学习、跨学科知识整合等，构建了基于STEM教育理念的创客实践模式[6]。

（1）制定教学任务

教学任务是实践教学的基础，是设计教学模式的重点，需要综合考虑各方面因素。实际教学时应将问题放在具体化的情境中呈现出来，这样不仅能让学生更愿意去主动探索，还能让学生学会结合多学科的相关知识解决问题，设计实施方案。另外，制定出教学任务后，教师需要提前设计好创客项目、为学生提供学习相关知识的资源、教授学生完成项目需要掌握的基础知识以及实践操作需要的设备材料等。

（2）教学内容、目标和条件

根据教学任务的学科倾向性，设计“一门为主多门为辅”的教学内容。用跨学科知识地图梳理知识点理解原本相互独立的学科之间的联系，用可视化的方法将课程的核心知识展示出来，为之后的教学活动设计奠定基础。通过多学科综合学习，学生更好地了解知识的整体构架，有利于提高学生用不同方法解决问题的能力。同时，教学内容的设计还要符合学生已有的知识掌握程度、学习能力和心理发展水平，只有这样才不会使教学任务太难或太简单，导致无法达到很好的教学效果。

教学目标为具体的实践活动提供方向，线下实体创客空间为实践教育提供资源和环境，例如智能设备、体感设备、电路板、3D打印等。线上虚拟创客空间为学生在不同地点进行学习、分析、交流提供平台。创客空间具备资源、工具、技术和课程，有利于学生自主学习、合作交流，培养学生的综合素养。

（3）参与者

教师：作为教学活动的组织者和辅助者，不仅传授相关知识，还需要引导学生解决问题、完成项目。教师应该融入教学的各个环节中，激发学生学习兴趣，鼓励学生主动探索与创新，把控项目进度。而且，教师也需要主动学习更多知识，融会贯通，适应快速发展的信息化时代。

学生：作为实践活动的主体，需要发挥主观能动性。在教学中，不能一味地灌输学生知识，让学生处于被动学习状态，应该培养学生的主体意识，推动实践活动的进展，通过分组协作，让学生自主学习，互相帮助，培养合作精神，增进学生学习的主动性、创造性和协作性。

（4）教学过程

第一，教师设计具体的协作学习情境，吸引学生注意力，激发学生的兴趣，从而引入教学。将生硬死板的书本知识通过创设实际情境呈现出来，还原问题本质，也更容易帮助学生理解知识。第二，根据学生实际情况设计项目，充分考虑学生认知特点，贴近生活，才能激发学生学习兴趣，更容易做到学以致用。第三，分组学习，让小组成员共同探索实践方案，分工协作，每位学生完成各自的任务，共同完成创作作品，充分发挥学生的主动性和创造性。在实践过程中，一定会遇到创造或者人际等各方面的困难和问题，教师给予适当的引导，学生通过小组内小组间的分享讨论解决问题，不断完善作品。

（5）考核评价

考核是为了检测出学生自主学习和实践的情况，查漏补缺，不断改进。教师可以让学生根据教学过程中的课堂表现（如参与程度、学习态度、自主思考等）、学习成果（如完善程度、技术性、创新性等）以及创作作品等方面进行自评、互评，再结合教师的评价完成过程性评价。可以充分发挥过程性评价的监督、导向和激励作用，增强学生的学习质量。在教学活动结束后，通过学生展示作品、答辩、比赛等形式进行总结性评价，检测学生对知识的理解程度、能否灵活运用相关知识解决实际问题、是否达到教学目标。

5结语

面对国家发展需要，构建适应数字信息化时代的教育模 式，培养适应时代发展的综合型人才任重道远。基于STEM教育理念的创客实践模式，着力于提高学生的创新思维和创造能力，促进学生综合全面发展，对教育领域有一定的启发意义，同时还存在缺陷和不确定性，需要不断研究，不断实践，进一步完善教育模式，提高教学质量。

参考文献：

[1] 赵慧勤，王兆雪.基于核心素养发展的STEAM教育与创客教育深度融合的研究[J].教育理论与实践，2019，39（28）：60-64.

[2] 余文倩.基于STEAM教育与创客教育整合的小学科学课程设计研究[D].武汉：华中師范大学，2019.

[3] 薄丽娜.STEAM教育理念下中小学创客课程教学模式的探究[J].中国教育信息化，2018（4）：36-39.

[4] 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），2017，35（4）：47-53，135.

[5] 夏颖，贾丽丽，陈书慧，等.基于STEAM模式的创新教育课堂建设探究[J].软件导刊（教育技术），2017，16（6）：6-8.

[6] 马云霞.STEAM教育理念下师范院校机器人教学实践研究——以《人工智能》机器人实验课为例[D].西安：陕西师范大学，2017.

[7] 薄丽娜.STEAM教育理念下中小学创客课程教学模式的探究[J].中国教育信息化，2018（4）：36-39.

【通联编辑：王力】