在过去的数十年里,在国内外的教育领域都出现了一些与跨领域的创新相关的研究成果。一个是 STEAM,一个是创客。STEAM教学强调将科学、技术、工程、数学、人文等各方面的知识整合,使知识的获取、方法和工具的使用、创意的制造等方面的整合。创客教育强调让同学们能够充分利用各种不同的专业技能和数码手段,通过行动、分享和合作来实现创作的成果,从而为培养学生创造能力创造能力开辟了一条新的道路[1]。前人对 STEAM教育和创客教育在概念起源、教育目的、教育内容、教育过程和学生与学生之间的联系上都有不同。但是,从跨领域的创新角度来分析,两者之间有许多共同点,可以通过教学活动进行互补。鉴于目前许多教育界人士都在重视 STEAM与创客教育,笔者觉得有必要对两者之间的互动进行整理,并根据之前的教学经验,对 STEAM与创客教育进行整合。
一、创客与STEAM结合的机理
STEAM教学注重学科交叉,并以科学和人文等多种学科来处理实际情况下的问题;创客教育的核心是利用数码手段促进学生创造性创作,并促进其创造性素质的形成。可以看出,在创客教育中,一定程度上包含了 STEAM的跨越性教学, STEAM教学也包含了与创客教育相结合的教学模式。两者具有相似性,又具有显著的相辅相成之处,正好可以相互融通。
(一)创客教育是实现 STEAM教学的一种行之有效的方法。众所周知,在传统教学中,“分班教学”是一种很大的缺陷。然而, STEAM教学在经历了一段时期之后,却又遇到了一些问题,那就是在强调交叉专业的基础上,却忽视了独创性与创新性。如今,随着世界各地创客活动的兴起, STEAM教学也得到了新的支持。创客教育是 STEAM教学的最佳途径:数码产品大大提高了实际操作的效果,给了学员更多的机会去做各种实验,其中还包含了让学员们进行实验的机会。另外,创造快乐的创客教育也能激起同学们探究的兴趣。透过辅导,使同学们能运用跨学科知识来解决问题,同时也能使共享的团队协作精神更能体现协作精神。
(二) STEAM是创客教育不可或缺的一部分。创客教育要求融合多领域的知识,优秀的创客创作与跨领域的支持是分不开的。比如,要想在遥控器上实现遥控,就必须要有科学,数学,技术和工程学的基础。若要使这种控制设备看起来漂亮,还需要应用一些与艺术有关的技术。所以,要实施创客教育,必须要有跨学科的基础和保证。STEAM思想具有跨学科、趣味性、情境性、体验性和协作性等特点,是“Maker”在教学中的根基[2]。STEAM的实质在于通过将科学、技术等四大学科的学科与技术结合起来,把零星的知识与技巧融为一体,形成一个相互联系的统一的体系。从而克服了以往各种知识割裂、不利于学生全面解决问题的缺陷,有利于学生在不同领域进行全面的学习。STEM是一种多学科交叉的教学模式,尤其是 STEMx (STEMx是计算机科学、计算机思维、调查研究、创新与创新、全球交流、协作以及其他21个时代所需要的知识和技术), STEAM的跨学科特点和优越性也日益显现,不仅仅是单纯地用来训练学生的科学和技术,更重要的是, STEMx是一种综合性的人文素质。STEAM教学是创客教育的一个重要组成部分,它可以弥补创客教育无法完成的一些基本职能。
(三)两者相融,收到了很好的成效。从跨领域的角度看,碎片化的、条块化的知识逐渐被综合的、混杂的学习所取代,用更少的时间去填补过去的经验与问题。从 STEAM到创客,越来越难界定学生的学业界限。从整体上讲,两者的融合可以分为两个方面:第一,利用创客教育促进大学生 STEAM能力的提高,其目的在于从实践中培养出多个不同领域的应用技术人员。二是利用 STEAM的概念进行创客教育,旨在以创造创造,培育具有创造性的人才。从根本上说,两者并不冲突,可以融为一体,可以说是“STEAM是基础,创客是用”,这就是两者在交叉领域中的巨大优点。
二、STEAM与创客教育相结合的战略
近年来,通过在北京中学、北京小学、清华附中、北师大二附中等多所高校进行了创客实践,取得了一定的成效。在此基础上,利用创客教育对大学生 STEAM能力的培育,以及对 STEAM教学思想的创客教育,大致可以分成三个阶段。
第一个步骤。制定标准的基础知识。目前,我们并不急着把所有创客的所有科目都放出来,但首先要有一堂课,其考量在于:第一,为创客提供经验。让学员从过去的机械加工到数码产品,体会数码产品所提供的高效能及易于尝试的优点,使他们能专注于“设计”而非先前的“加工过程”;二是要减少创业的限制。目前,学界对男性和女性在不同的空间想象力上存在着明显的差距,但是在平面上的表现却没有明显的差别。所以,在初学者的教学过程中,我们必须尽可能地减少性别的差异对整个课堂的作用,使所有的同学都能积极地投入到这一过程中来。就拿我们开办的“卡魅”技术制作班来说,这个项目是以“降维”设计理念为基础的,通过平面的方法,将3D的设计(从简易的桌子、椅子、月球车、无轮小车等)进行立体的模拟,这样的设计思路,对于男女学员来说都是一样的,对每个人都是有益的[3]。三是加强专业整合。在人文学科的基础上,将物理、数学、科学与二维的立体结构与力学相结合,能提高学生的 STEAM能力和学习习惯。
第二个步骤是,以「创客三个组件」为中心,进行一系列的「创客」课程。在完成了“创客三件”的基础上,学员将会开始为“造万物”做好下一阶段的创客课程。在此,创客三件套装包含了一台镭射机,一台3D打印机,以及一个开放源码的硬件。这个世界上所有的东西,都可以归结为软件和硬件,换句话说,就是一个结构和一个逻辑单位。就拿能唱的茶杯来说,就是一个杯身,一个控制电路,还有一个内建的程序。而3D打印与激光切割机床能够完成其结构的功能性,而开放源码的硬件则能够完成其逻辑单元的工作,因此,这三种装置才有了“造万物”的可能性。创客们所谓的“造万物”,自然只是比喻,在现实中,他们只是在做“原型”,而真正的成品,却要经过大量的工序和工序。
从教学的观点来看,《创客三部曲》其实与三个科目相适应。在该教学系统中,我们应该按照“S”、“ T”、“E”、“A”、“M”等方面对知识进行详细的说明,并强调了知识的交叉和融合。因为课程涵盖了材料,工程,物理,机械,空间建模,软件和电子等多个领域的基本课程,包括了激光切割机,3D打印机,开源硬件平台,乃至手工扫描仪,刻字机,雕刻机, UV打印机,所有的数码产品,都被整合到了课程之中,从而使 STEAM的综合素质得到了提高。
参考文献:
[1] 孙江山,吴永和,任友群. 3D打印教育创新:创客空间、创新实验室和STEAM[J]. 现代远程教育研究,2015(4):96-103.
[2] 王娟,吴永和. "互联网+"时代STEAM教育应用的反思与创新路径[J]. 远程教育杂志,2016,35(2):90-97.
[3] 王哲. 中学生机器人创客教育项目化教学设计[J]. 文渊(中学版),2021(1):725.