基于STEAM 教育與創(chuàng)客教育的創(chuàng)新能力培養(yǎng)

牛舜君

(寧夏大學(xué) 教育學(xué)院，寧夏 銀川750021)

1 STEAM 教育概述

1.1 STEAM 教育內(nèi)涵

STEAM，分別是科學(xué)(Science) 、技術(shù)(Technology) 、工程(Engineering) 、藝術(shù)(Art) 及數(shù) 學(xué)(Mathematics) ，5個(gè)要素之間相互補(bǔ)充、相互滲透、共同發(fā)展［1］。STEAM教育理念倡導(dǎo)創(chuàng)新教育，對(duì)教育改革的實(shí)現(xiàn)具有重大意義［2］。

1.2 STEAM 教育發(fā)展的必要性

(1) STEAM 教育特點(diǎn)。STEAM 教育的多樣性關(guān)注所有的學(xué)生，并且可以對(duì)不同認(rèn)知水平、不同文化背景的學(xué)生開(kāi)展個(gè)性化的學(xué)習(xí)。STEAM 教育是對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，注重學(xué)生在探究過(guò)程中的自我建構(gòu)，注重學(xué)生的個(gè)性化自我發(fā)展。STEAM 教育的多樣化、多維度的特點(diǎn)，使得STEAM 教育的培養(yǎng)方式往往比傳統(tǒng)的教育方式更能促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。

(2) STEAM 教育對(duì)學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的培養(yǎng)。STEAM 教育最大的優(yōu)勢(shì)是多個(gè)學(xué)科、多個(gè)領(lǐng)域的結(jié)合，在這種理念支撐下，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的形成也發(fā)揮了重大的作用。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，將科學(xué)、技術(shù)、過(guò)程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科結(jié)合起來(lái)進(jìn)行探究的自主學(xué)習(xí)，基于解決問(wèn)題的學(xué)習(xí)，可以提高學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、提高學(xué)生探究式解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，并且在多學(xué)科融合的背景下，對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握也在不斷提升的［3］。應(yīng)從小培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)，為以后深度掌握STEAM 教育理念的核心知識(shí)體系，通過(guò)創(chuàng)新思維多維度的解決不同問(wèn)題，開(kāi)展基于項(xiàng)目和基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)提供最好的基礎(chǔ)鋪墊［4］。

2 創(chuàng)客教育

2.1 創(chuàng)客教育概述

創(chuàng)客教育以信息技術(shù)的融合為基礎(chǔ)，融合了創(chuàng)新教育，基于項(xiàng)目、問(wèn)題的學(xué)習(xí)、虛擬式體驗(yàn)教育以及DIY 理念［5］。即在創(chuàng)新教育下培養(yǎng)學(xué)習(xí)者創(chuàng)新思維、在基于項(xiàng)目、基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)下培養(yǎng)學(xué)生的自主探究解決問(wèn)題的能力以及以項(xiàng)目為中心的團(tuán)隊(duì)合作，以學(xué)生為中心的自主學(xué)習(xí)。

2.2 創(chuàng)客教育與STEAM 教育聯(lián)系與區(qū)別

創(chuàng)客教育和STEAM 教育有著密切的聯(lián)系，從關(guān)系上講，創(chuàng)客教育是STEAM 教育的主流表現(xiàn)形式之一，也是STEAM 教育的進(jìn)一步拓展，兩者有非常多的相同點(diǎn)，比如在培養(yǎng)方式上，都是基于問(wèn)題、項(xiàng)目的自主探究式學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，都希望多學(xué)科融合，跨學(xué)科學(xué)習(xí)。在具體課程設(shè)置方面，兩者還是有區(qū)別的，創(chuàng)客教育的課程主要是從軟件Scratch 編程，Arduino 等開(kāi)源硬件的電子理論與實(shí)操，3D 打印機(jī)、機(jī)器人的構(gòu)造和組裝等多個(gè)維度分別設(shè)置基礎(chǔ)、中級(jí)、高級(jí)課程，訓(xùn)練學(xué)員創(chuàng)造力、知識(shí)技能和探索能力;STEAM 教育主要通過(guò)設(shè)置科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)以及其他通訊科目，訓(xùn)練學(xué)生跨學(xué)科實(shí)操能力。

3 STEAM 教育與創(chuàng)客教育的融合

3.1 STEAM 教育在教學(xué)中對(duì)學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的影響

3.1.1 從不同學(xué)科、不同領(lǐng)域培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)

STEAM 教育強(qiáng)調(diào)將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科結(jié)合起來(lái)，學(xué)?？稍谡n程安排、校本教材編寫等方面進(jìn)行調(diào)整和修訂，開(kāi)展教育教學(xué)活動(dòng)以促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新思維的發(fā)展［7］:①將信息技術(shù)作為支持學(xué)習(xí)的工具，利用現(xiàn)代信息技術(shù)有助于教師向?qū)W生提供多樣化、個(gè)性化的教學(xué)，并且在基于問(wèn)題解決的自主探究、自主建構(gòu)的學(xué)習(xí)模式下，進(jìn)行多學(xué)科融合的方式，能夠使得學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解加深，對(duì)問(wèn)題的感知更加深刻，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性問(wèn)題解決; ②STEAM 教育關(guān)注的是所有學(xué)生的多樣化和個(gè)性化的學(xué)習(xí)，因此可以滿足不同學(xué)生的不同課程需要選擇符合自己特定需求、興趣和特長(zhǎng)的內(nèi)容［6］;③學(xué)?？梢愿鶕?jù)自身的優(yōu)勢(shì)和地域特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)校本資源，就不同的地方文化特色開(kāi)展不能的創(chuàng)新教育資源。

3.1.2 基于開(kāi)展實(shí)踐活動(dòng)、促進(jìn)學(xué)生專長(zhǎng)發(fā)展培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)

STEAM 教育重視學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中的自主探究和自我建構(gòu)，重視的是學(xué)習(xí)者親身動(dòng)手體驗(yàn)的一種多學(xué)科融合的學(xué)習(xí)方式。創(chuàng)造力需要不斷的長(zhǎng)期的發(fā)展訓(xùn)練和應(yīng)用，如果沒(méi)有持續(xù)的基于問(wèn)題、項(xiàng)目解決的訓(xùn)練需求，就不能夠不斷創(chuàng)造性的解決復(fù)雜問(wèn)題和多種解決路徑的設(shè)計(jì)與評(píng)估。

3.1.3 從真實(shí)情境中問(wèn)題的解決來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)

STEAM 教育重視在真實(shí)情景中基于問(wèn)題、項(xiàng)目的解決，因此學(xué)校應(yīng)該多開(kāi)展基于項(xiàng)目和問(wèn)題的學(xué)習(xí)。所謂的項(xiàng)目，在這里作為重要的出發(fā)點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)應(yīng)該具備兩個(gè)特點(diǎn): 一個(gè)是“實(shí)景”，另一個(gè)是“大型”。①“實(shí)景”這一特點(diǎn)主要表現(xiàn)在學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)該重視問(wèn)題的真實(shí)性、情景性，每一個(gè)實(shí)景問(wèn)題都是綜合性的而且是需要跨學(xué)科的知識(shí)才能解決的，這種教育是在實(shí)踐行動(dòng)過(guò)程中的教育，遇到需要解決的問(wèn)題也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)的只在教室中理論的學(xué)習(xí); ②“大型”這一特點(diǎn)，并不是簡(jiǎn)單的說(shuō)項(xiàng)目有多大，而是實(shí)踐這個(gè)項(xiàng)目的必要性，在創(chuàng)造性問(wèn)題解決過(guò)程中，會(huì)衍生出無(wú)數(shù)新的問(wèn)題，這些新的問(wèn)題對(duì)于知識(shí)的融合貫通具有很大的作用。符合這兩個(gè)特點(diǎn)的項(xiàng)目需要一定的體量，這就涉及到了E(工程) 的重要性在過(guò)程作為核心的綜合實(shí)踐過(guò)程中，必定需要T(技術(shù)) 的支持，在這個(gè)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，科學(xué)原理也是必不可少的，最后在是項(xiàng)目實(shí)行實(shí)踐過(guò)程中要通過(guò)A(藝術(shù)) 、M(數(shù)學(xué)) 的參與完成實(shí)踐的成果。以“制作一個(gè)汽車模型”這一項(xiàng)目為例，這是面向?qū)W生的一個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目，要求學(xué)習(xí)者在掌握了科學(xué)原理后，自己設(shè)計(jì)制造出汽車，這就相當(dāng)于一個(gè)大的工程”E”在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生學(xué)習(xí)相應(yīng)的科學(xué)原理就是“S”，對(duì)制作過(guò)程中使用的一些操作就是“T”，在最后就是利用學(xué)習(xí)到的藝術(shù)“A”和數(shù)學(xué)“S”的素養(yǎng)進(jìn)行組裝模型。

3.2 STEAM 教育與創(chuàng)客教育融合的必要性

(1) STEAM 教育實(shí)施過(guò)程中以創(chuàng)客教育為依托。STEAM 教育的多學(xué)科、跨學(xué)科融合式教育不同于傳統(tǒng)教學(xué)模式，旨在培養(yǎng)學(xué)生探索創(chuàng)新能力［6］。因此創(chuàng)新教育的發(fā)展推廣使得STEAM 在創(chuàng)新能力方面有了發(fā)展的依托。對(duì)于STEAM 來(lái)說(shuō)，創(chuàng)客教育是最好的依托，創(chuàng)客教育中發(fā)展的數(shù)字化設(shè)備可以大幅度的提升學(xué)習(xí)者動(dòng)手實(shí)踐能力，并且創(chuàng)新教育下的創(chuàng)新思維可以為STEAM 教育多學(xué)科的融合提供思維發(fā)展的幫助，激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力。

(2) 創(chuàng)客教育需要STEAM 教育來(lái)補(bǔ)充。一般來(lái)說(shuō)，好的創(chuàng)客教育僅僅在實(shí)施過(guò)程中是需要綜合不同學(xué)科的特點(diǎn)以及理論知識(shí)作為支撐的，僅用到單一的學(xué)科是不能達(dá)到培養(yǎng)探究、創(chuàng)新思維能力的，而是需要多學(xué)科知識(shí)的融合下完成的。比如要?jiǎng)?chuàng)造出一種好的交互平臺(tái)，需要設(shè)計(jì)到不能學(xué)科有關(guān)數(shù)學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、科學(xué)的知識(shí)。因此，跨學(xué)科對(duì)開(kāi)展創(chuàng)客教育來(lái)說(shuō)是必要的前提與保障。在這方面，STEAM 理念是“Maker”扎根教育的保證。因?yàn)镾TEAM教育本質(zhì)就是結(jié)合多種學(xué)科為學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中存在的孤立學(xué)習(xí)建立通往整體學(xué)習(xí)的橋梁［7］。避免孤立學(xué)科學(xué)習(xí)的知識(shí)割裂、學(xué)生形成跨學(xué)科的綜合素養(yǎng)STEAM 教育的多學(xué)科的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)越來(lái)越受到重視。從這一意義上，STEAM教育是創(chuàng)客教育的重要基礎(chǔ)，能夠?yàn)閯?chuàng)客教育所實(shí)現(xiàn)不了的功能提供必要補(bǔ)充。

(3) 兩種教育結(jié)合產(chǎn)生良好效果?；诳鐚W(xué)科創(chuàng)新的視角，碎片化、條塊化的知識(shí)正在被整體學(xué)習(xí)和混合學(xué)習(xí)代替，填平舊經(jīng)驗(yàn)和新問(wèn)題之間的鴻溝需要的時(shí)間也越來(lái)越短暫。對(duì)于STEAM 教育和創(chuàng)客教育這些可以相互補(bǔ)充，相互填充的教育下，使得在STEAM 教育下學(xué)生創(chuàng)新思維得到培養(yǎng)。STEAM 教育與創(chuàng)客教育兩者的結(jié)合可以有不同的思想:①可以借助創(chuàng)客教育來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的STEAM 素養(yǎng)，在創(chuàng)新教育過(guò)程中培養(yǎng)創(chuàng)新思維，達(dá)到自主探究解決實(shí)際問(wèn)題的能力，從而培養(yǎng)跨學(xué)科應(yīng)用人才; ②借助STEAM 教育理念來(lái)開(kāi)展創(chuàng)客教育，以達(dá)到培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人。兩種想法并不矛盾，完全可以相互借鑒，合二為一，甚至可以概括為“STEAM 為本，創(chuàng)客為用”的教育思路，體現(xiàn)了兩種教育對(duì)跨學(xué)科創(chuàng)新所帶來(lái)的巨大優(yōu)勢(shì)。