高云峰
近年教育部發(fā)文鼓勵探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新的教育模式,作者曾經(jīng)在大、中、小學(xué)開展過這兩方面的教學(xué)嘗試,并成立了創(chuàng)客工作室。基于自己的教學(xué)及創(chuàng)客經(jīng)驗,提倡把創(chuàng)客教育和STEAM教育進(jìn)行融合。
創(chuàng)客教育與STEAM教育的特點
創(chuàng)客源自于英文“Maker”,意思是有自己的想法并能動手實現(xiàn)的人。從傳統(tǒng)意義說:設(shè)計師有自己的想法但讓別人去做,工匠能做出產(chǎn)品但不是自己的想法。如果既能自己設(shè)計,又能自己加工,那就是創(chuàng)客。設(shè)計師與工匠的統(tǒng)一帶來了明顯的優(yōu)勢:有了想法可以立刻實現(xiàn),過程中發(fā)現(xiàn)問題也能立刻反饋修改。作者自己就經(jīng)歷過從設(shè)計師到創(chuàng)客的轉(zhuǎn)變過程,對其中的差異深有體會:前幾年設(shè)計一個簡單作品,要從北京寄到廣東去加工;工廠加工完寄回北京;拼裝起來后發(fā)現(xiàn)問題,修改后又寄給工廠……通常完成一個作品需要反復(fù)修改幾次,耗時至少一個月。后來作者成立創(chuàng)客實驗室可以自己加工,這時再完成一個作品(也要修改幾次)只需要幾個小時甚至更短。
創(chuàng)客是自下而上發(fā)展起來的,但是對教育產(chǎn)生了巨大影響,2014年的國際高等教育權(quán)威報告《地平線報告》指出,創(chuàng)客將在3到5年之內(nèi)形成影響教育發(fā)展的關(guān)鍵趨勢,并取得實際效果。目前創(chuàng)客教育的實踐正在國內(nèi)悄然興起。
創(chuàng)客教育讓學(xué)生利用數(shù)字化工具將創(chuàng)意作品化,為開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)提供了新的有效途徑。創(chuàng)客教育可以讓學(xué)生實現(xiàn)完整的工程訓(xùn)練過程,學(xué)生不再只是知識的消費者而同時也是設(shè)計和生產(chǎn)者,學(xué)校也從傳統(tǒng)的以教師為中心、以知識傳播為中心,轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心、以實踐體驗和創(chuàng)造為中心。創(chuàng)客教育將為未來社會提供大量善于發(fā)明創(chuàng)造、善于解決實際問題的創(chuàng)造性人才。
STEAM教育強調(diào)整合科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)、人文藝術(shù)(Arts)和數(shù)學(xué)(Mathematics)領(lǐng)域的內(nèi)容,將知識的獲取、方法與工具的利用進(jìn)行有機的統(tǒng)一,對培養(yǎng)學(xué)生的解決問題能力和綜合能力具有重要價值。美國國家科學(xué)委員會最初提出STEM的概念,經(jīng)過實踐后從人才培養(yǎng)的角度,后來又加入Arts(人文藝術(shù)),從而演變?yōu)镾TEAM教育。
STEAM教育不僅綜合了多種學(xué)科的知識,更是融合了不同學(xué)科所蘊涵的實踐活動、精神內(nèi)涵和價值觀,可以認(rèn)為是一種多元學(xué)科文化的融合創(chuàng)新。這種跨學(xué)科的教育思路強調(diào)打破學(xué)科邊界,使學(xué)生運用多門學(xué)科知識解決真實生活情境中的問題,在此過程中培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。
STEAM教育與創(chuàng)客教育融合的必要性
STEAM教育與創(chuàng)客教育在概念起源、教育目標(biāo)、教育內(nèi)容、教育過程以及師生關(guān)系等方面存在一定的差異,但二者又存在著諸多共通之處,在教育實踐過程中可以相互補充,取長補短。
STEAM教育強調(diào)跨學(xué)科融合,鼓勵學(xué)生運用科學(xué)與人文等多個學(xué)科解決真實情境中的問題:創(chuàng)客教育的重點在于通過數(shù)字化工具,促使學(xué)生將創(chuàng)意作品化,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)??梢姡瑒?chuàng)客教育中有一部分含有跨學(xué)科的STEAM教育內(nèi)容,而STEAM教育也有與創(chuàng)客教育交叉的模塊。二者既有共同之處,也有明顯互補的地方,恰好可以融合互補。
(一)創(chuàng)客教育是STEAM教育實施的有效手段。眾所周知,傳統(tǒng)教育過程中存在分科教育的弊端,學(xué)科阻隔不利于探索真實情境中的問題,STEAM教育改變了傳統(tǒng)的教育模式。但STEAM教育在強調(diào)跨學(xué)科整合的同時對原創(chuàng)性和創(chuàng)新性重視不足。伴隨著創(chuàng)客運動在全球的蓬勃開展,STEAM教育有了新的依托:數(shù)字化設(shè)備極大提升了動手實踐的效率,使學(xué)生有時間進(jìn)行多種嘗試,甚至包括允許學(xué)生進(jìn)行試錯。此外,創(chuàng)客教育的造物樂趣還可以激發(fā)學(xué)生的探索熱情。
(二)STEAM教育是創(chuàng)客教育的必要補充。單純的創(chuàng)客憑著興趣和熱情可以做出一些作品,但是從知識體系的完整性、持續(xù)發(fā)展的角度來說存在缺陷;另外,好的創(chuàng)客作品背后也離不開跨學(xué)科的支撐。以跨學(xué)科、趣味性、情境性、體驗性及協(xié)作性等為特征的STEAM理念是創(chuàng)客扎根教育的保證。STEAM教育為學(xué)生提供整體認(rèn)識世界的機會,通過把科學(xué)、技術(shù)等領(lǐng)域?qū)W科知識和技能的教與學(xué)整合到一種教學(xué)范例中,使以往學(xué)到的零碎知識變成一個相互聯(lián)系、相互統(tǒng)一的整體,有利于學(xué)生形成跨學(xué)科的綜合素養(yǎng)。從這一意義上,STEAM教育是創(chuàng)客教育的重要基礎(chǔ)。
STEAM教育與創(chuàng)客教育的結(jié)合可以有兩種思路:借助創(chuàng)客教育來培養(yǎng)學(xué)生的STEAM素養(yǎng),目標(biāo)是通過解決實際問題,培養(yǎng)跨學(xué)科應(yīng)用人才:或者借助STEAM理念來開展創(chuàng)客教育,目標(biāo)是通過造物,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。在具體實施中,采用“STEAM為本,創(chuàng)客為用”的教育思路,實現(xiàn)以人才培養(yǎng)為根本的教育目標(biāo)。
STEAM與創(chuàng)客融合的案例
作者曾經(jīng)有機會開展大量的STEAM教育和創(chuàng)客教育的嘗試,同時建立了自己的創(chuàng)客工作室,可以快速、高精度地把設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實。
作者利用創(chuàng)客平臺,融合STEAM的跨學(xué)科知識,設(shè)計制作了大量教學(xué)教具、游戲中的玩具、科普節(jié)目中的道具、太空授課中的演示道具原型等。
例如作者設(shè)計了被動行走的小鴨,尺寸只有20cm大小,在滿足一定的重心位置、腿的長短、斜面角度、摩擦等關(guān)系后,可以在斜面上自動行走;后來把它放大為3m的大鴨,人可以坐在里面當(dāng)配重,于是就成了《加油!向未來》中的一期節(jié)目。
被動行走小鴨項目,完美地體現(xiàn)了教育創(chuàng)客與STEAM教育的融合:首先在理論上進(jìn)行分析計算,做出小模型,放大后還要考慮結(jié)構(gòu)強度、安全性等,是一個真實的巨大工程問題。而且它還隱含了一個教育寓意:坐在不正確的座位上,怎么也不能前進(jìn)。
下面舉一個作者tROt的研究性學(xué)習(xí)案例,讓大家體會STEAM教育與創(chuàng)客教育融合的意義與作用。作者曾經(jīng)讓學(xué)生了解孔子時代的欹器,并且進(jìn)行理論分析,然后進(jìn)行設(shè)計制作。
(一)背景
《孔子家語·三恕》中提到:
孔子觀于魯桓公之廟,有欹器焉。夫子問于守廟者,曰:“此謂何器?”對曰:“此蓋為宥坐之器。”
孔子曰:“吾聞宥坐之器,虛則欹,中則正,滿則覆。明君以為至誠,故常置之于坐側(cè)。”顧謂弟子曰:“試注水焉!”乃注之。水中則正,滿則覆。夫子喟然嘆曰:“嗚呼!夫物惡有滿而不覆哉?”
(二)難點及處理方法
從力學(xué)角度看,欹器的特點與其表面形狀、重心位置、平衡及穩(wěn)定性有關(guān),而難點是這些因素相互耦合,且形狀、加水后重心位置的變化規(guī)律未知。雖然有人把欹器畫為懸掛式的,但是從“座右銘”的角度出發(fā),我們要做出一個能在桌面上演示的欹器。
學(xué)生需要統(tǒng)一考慮表面形狀、重心位置、平衡位置、穩(wěn)定性。然后利用數(shù)學(xué)知識進(jìn)行嘗試計算,然而算出的結(jié)果只能是“理論上的結(jié)果”,還需要制作出來進(jìn)行驗證。
果然學(xué)生們發(fā)現(xiàn)實際做出的作品有很多問題,這也很自然:計算中的參數(shù)可能不是那么精確、考慮不周全、加工中的誤差等等都會影響結(jié)果。但是最終學(xué)生們成功完成了任務(wù),他們用鋼珠代替水,演示起來更方便。
學(xué)生自己寫的思考與總結(jié):欹器沒有成型的物體供參考,需要我們重新進(jìn)行分析與設(shè)計,這對于我們來說是一個不小的挑戰(zhàn)。我們小組也對前期的失敗做了心理準(zhǔn)備,知道我們需要通過不斷的改進(jìn),來逐漸接近最后完美的結(jié)果。事實也的確如此,我們最后前后設(shè)計了6版,每次都有新的問題出現(xiàn),但是我們能夠通過不斷改進(jìn)解決問題,這對我們的能力是很好的鍛煉。
通過這個例子可以看出:
(1)STEAM教育所起的作用:欹器的設(shè)計需要大量的跨學(xué)科知識的整合,STEAM教育在這里起到了重要-作用,沒有理論分析和計算,根本不知道如何動手;
(2)創(chuàng)客教育所起的作用:設(shè)計出“理論上的欹器”后,如果沒有創(chuàng)客平臺和手段加工制作出來,不會發(fā)現(xiàn)其中的問題,只能算是“紙上談兵”;
(3)課程設(shè)計所把握的重點:給學(xué)生的項目要有一定的難度,但是通過努力可以完成;更重要的是,盡量把科技和人文有機融合,實現(xiàn)價值塑造、能力培養(yǎng)、知識傳授的教育理念。
(4)課程設(shè)計實現(xiàn)的多方面功能:從歷史角度了解孔子及其“中庸之道”:從教育角度認(rèn)識“滿招損,謙受益”:從科學(xué)角度處理平衡、穩(wěn)定、重心:從能力培養(yǎng)角度培養(yǎng)發(fā)散思維、動手能力。
責(zé)任編輯:嚴(yán)俊