以STEM教育为基础的创客教育应用模式的探索与研究——以“制作牵线木偶”项目为例

张红蕊

(山东省烟台市芝罘区鲁峰小学 山东烟台 264000)

近年来，STEM教育和创客教育迅速发展，在各地学校如火如荼地展开着。我们学校开设了3D打印、创意编程、机器人等课程。在充足的硬件设备面前，教师需要思考如何最大限度地利用资源，开发具有本土特色的创客课程。但在实践教学中往往存在许多问题。在创客教育活动中，由于缺少对跨学科知识的了解，阻碍了学生的进一步创作，让学生失去兴趣。特别是在STEM教学实践中，因为整合了科学、技术、工程、数学等各科知识，使得学生的学习难度加大，对于激发学生的学习兴趣也变得比以往困难。因此，两者的高效结合将会激发学生对各学科的兴趣，扎实学生的知识，降低STEM教育起步难度的问题，突破创客教育的瓶颈[1]。

一、STEM和创客教育

STEM是科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写。STEM教育实质上是跨学科学习的一种教育模式，强调多学科的交叉融合。“创客”源于英语单词“Maker”，意为“制造者”，虽然目前学术上还未给出明确定义，但是综合各种学术定义可以总结出，“创客”指利用3D打印技术或开源硬件等新兴科技把创意变为现实的人。

无论是创客还是STEM教育，都是为了让学生能够更好地跨学科学习的一种教育模式，同时培养学生的跨学科知识构额能力，以及动手解决问题的思维能力。

二、二者之间的区别与联系

二者的不同之处在于，创客教育是以培养“创客”为目的，它会涉及不同学科的知识，但其本身并不强调学科。而STEM教育注重跨学科学习，强调各个学科的交叉整合。创客教育注重有真实作品的生成，而STEM则更多关注操作实践，学生不一定要有作品的生成。尽管二者不同，但又有其相似性。STEM教育和创客教育都特别强调解决真实情境中的问题，以此培养学生发现问题、提出问题并解决问题的综合能力。

我们要正确区分二者的不同，并研究如何利用差异来使二者完美融合。有研究指出，STEM教育真正停滞不前的重要原因就是学生对该教育兴趣不大[2]。创客教育的加入能够有效激发学生的创新兴趣以及创新的潜能，真正实现学生从被动学习到主动求索的转变。反过来，优秀的作品需要不同学科知识的共同支撑。创新过程中，一些难度较大且复杂的项目，往往涉及工程、技术、艺术、科学、数学等领域的知识，因此，在创客教学中，STEM要为创意作品的产生提供牢靠的基础知识。反过来，创意作品在生成的过程中，有利于学生更深刻理解跨学科知识，并内化到自己的学科知识体系中。

二者的有效融合，不仅能在很大程度上激发学生学习创客的兴趣，使学生的思维更加灵活，还符合学生掌握高科技知识的需要，为社会培养创新型人才。

三、STEM教育与创客教育相结合的项目

我们以“制作牵线木偶”项目为例，组织学生在规定时间内进行分工、设计、完成等流程，让学生利用所学的不同学科知识，通过讨论创新，设计出自己独有的作品并利用科技工具，将其变为现实。这个项目共分为五个部分。

（一）项目解读，小组分工

1.项目名称

制作牵线木偶

2.准备要求

（1）材料准备：木板、麻绳、锯床、磨床、3D打印机、作图工具若干（铅笔、橡皮、格尺、圆规、彩笔等）。

（2）要求：各小组按照提供的材料和工具制作有创意且具有本组特色的牵线木偶。

在解读项目的同时，组内分工也已经开始了。其中项目负责人是重头戏，将负责项目立项，人员安排，制作等一系列工作的统筹协调；设计师则需要具有一定的美术功底进行绘图设计；工程师则需要熟练掌握使用各种工具的前沿技术。

（二）巧妙构思，新颖创意

教师引导学生进入项目的主题。通过《木偶奇遇记》等动画短片，将学生引入有关对木偶的讨论上，然后再次引导学生对木偶进行联想，有的孩子会说这个木偶的造型还奇特，有的会说木偶的四肢和身体虽然是分开的，但又是可以活动的一个整体，有的还会说自己就像个木偶一样，做什么事情都要被父母控制。由此引导出对亲子关系的探索。对于家长会把孩子当做木偶来控制这一现象，不少同学纷纷提出要做一个牵线木偶，带回家也给父母上一堂教育课。在这个过程中，学生们在相互交流各科知识的同时，完成的了创意设计，很好地体现了STEM教育和创客教育的融合。

（三）巧设比例，艺术创作

有了创意，学生开始着手设计，各组的设计师纷纷拿起笔和纸开始进行图纸设计。这个过程，需要同学们有一定的人体、卡通人物等比例常识，然后将其缩小，比例不变地画在纸上。这样一来，启发学生思考如何设计这个比例问题。还要对木偶进行着色、点缀，使得作品更加美观。要想创作出优秀有创意的作品，不仅需要扎实的科学、数学、物理等知识，还需要有过硬的美术理论知识和实践功底。

（四）技术制造

在这一过程中，学生借助锯床工具进行切割，并使用磨床按要求进行打磨，还可以借助3D打印机制造自己创意设计的独特外形，从而完成作品。

这就将技术的使用和物理、数学等学科知识的学习进行有效结合，最后通过真实的工程情境呈现出来。在这个过程中，学生不仅能够学到各个学科的知识，还能在细致的观察中学会思考和应用，实现STEM教育和创客教育真正的结合。

四、结束语

“制作牵线木偶”这一项目完美地展现了STEM教育与创客教育的有效融合，让孩子们在自主创新的过程中，综合运用技术、工程、科学、数学、艺术等学科知识，解决真实情境中遇到的问题。有了STEM教育的烘托，学生可以接触最前沿的新兴技术，实现真正的创新；创新教育的完美融合，激发了孩子们的求知欲，指引着他们探索更多的科技知识，掌握不同工程用具的使用方法，训练孩子们的工程思维，培养他们勇于面对工程难题、自主学习并运用知识解决实际问题的综合能力。在新兴的教育领域，中国教育教学道路任重道远，以STEM教育为基础的创客教育应用模式能让更多的学生从事创新活动，并真正自主参与到创新实践活动中[3]。