STEAM教育与创客教育的关系初探

万欣琦，王志敏

陕西师范大学教育学院， 西安　710062

2015年9月，国家教育部《教育信息化“十三五”规划》中明确提出，要积极探索利用信息技术开展创客教育以及跨学科学习(即STEAM教育)等新的教育模式，注重培养学生数字化学习的习惯，提升其创新意识、创新能力和信息素养，促进学生的全面发展，充分发挥信息技术的支撑和引领作用，为未来培养高素质人才。同年11月，刘延东副总理在“第二次全国教育信息化工作电视电话会议”上再次提到：要注重开展创客教育，提升学生的信息素养和创新能力；2016年3月3日，教育部教育装备研究与发展中心制定了《教育部教育装备研究与发展中心2016年工作要点》，明确指出要加强创新创造教育研究，中心工作就是普及STEAM课程和创客教育。由此可见，ST- EAM教育与创客教育已成为国家教育信息化的重点工作。

1　STEAM教育

“STEAM”源于“STEM”，是一种跨学科的教育模式，将科学(science)、技术(technology)、工程(engin- eering)、数学(mathematics)四个科目相融合。进入21世纪，美国弗吉尼亚科技大学学者Yakman把重要的人文因素即艺术(Art)加入STEM教育，形成了相对完整的STEAM教育[1]。STEAM教育注重的不是传授某一学科的知识，而是重点引导学生运用跨学科思维、采用学科融合的方式去解决生活中的实际问题。

美国STEAM 教育知名学者格雷特·亚克门教授认为，STEAM教育的五个科目之间在结构上存在顺序关系，科学、技术、工程、艺术及数学在人们认识和改造世界过程中发挥着各自不同的作用：科学可以帮助人们认识和把握世界的规律；工程和技术能够支持人们根据社会需求改造世界；艺术可以帮助人们用美好的形式丰富和美化世界；数学则为科学、技术、工程与艺术这四者的应用和发展提供了分析工具和思维方法[2]。

STEAM教育在很大程度上改变了以往单一学科知识体系的束缚，主要是以基于项目和基于问题的学习方式来开展的，用跨学科和学科融合的方法教授科学、技术、工程、艺术以及数学方面的知识与技能，在传统的学科分离、各成体系的学科之间建立起桥梁，学生学习的不再是分专业、分学科、零碎的知识，而是相互联系的整体，避免了传统分科教学中存在的知识割裂现象[3]。STEAM教育引导学生通过合作和实践完成项目或解决生活中的实际问题，重视综合利用多学科的综合知识来解决真实情境中的问题，有助于学生形成跨学科学习和交叉学科解决问题的综合素养，同时注重全体学生的发展。

STEAM教育所强调的学科融合，教师是关键。STEAM教育的教师需要根据学生的特征，开展不同学科、不同课程的融合，注重通过开展项目式学习带动课程整合，提升学生解决问题的能力，进而培养学生的科学、技术、工程、艺术及数学方面的素养，也就是STEAM素养。所以，STEAM教育中教师培训显得至关重要。通过教师培训，帮助教师设计和开展ST- EAM教学活动，有助于教师理解和掌握相关知识。STEAM教育的成功更离不开多方合作，STEAM教育教师之间应当经常分享教学经验，加强讨论与交流。开展STEAM教育的不同学校之间也应当协同交流、加强合作，共享STEAM教育资源、模式及方法等，进而带动STEAM教育在中小学的应用和发展，推动国家的教育信息化。

2　创客教育

随着信息技术的快速发展，继STEAM教育之后，3D打印技术在20世纪90年代中期出现[4]，接着“创客”“众创空间”“创客空间”等这一系列的名词逐渐在接下来的十多年中进入教育研究者的视线。创客(Ma- ker)一般是指利用3D打印机、激光切割机、激光雕刻笔以及各种开源硬件等，将自己的创意变成现实的人。这一名词最早起源于2001年，由美国MIT和原子研究中心发起的Fab Lab(fabrication laboratory，微观装配实验室)创新项目。

针对创客教育，目前国内还没有比较确切的定义。祝智庭教授从广义和狭义两个方面来看待创客教育，认为创客教育在广义层面上是一种教育形态，是以培育大众创客精神为导向的，狭义上而言则是一种教育模式，是以培育学习者尤其是青少年学习者的创客素养为导向[5]；谢作如、吴俊杰等在2016年创客教育专家委员会第一次会议上通过集体讨论，对现阶段的创客教育进行了重新定义，认为创客教育是创客精神、创客文化与教育相遇的产物，是学生基于自己的兴趣，使用数字化工具以项目的形式开展的倡导造物、鼓励分享，旨在培养学生的团队协作能力、跨学科综合解决问题的能力以及创新能力的一种素质教育[6]，目的是运用创客的理念重构教育[7]。

实际上，我们可以从两个方面来理解创客教育，一方面是“创客的教育”，通过建立创客空间、开设专门的创客课程、并配备专业化的创客教师以及所需器材来实施的，旨在培养创客人才；另一方面是“创客式教育”，也就是将创客运动所提倡的动手操作、实践体验等理念融入到各学科的教学过程中，开展基于创造的学习，旨在运用创客的理念、思维和方式改造教育。所以无论是“创客的教育”还是“创客式教育”，最终目的都是培养具有创新意识、思维及能力的创新型人才。

3　STEAM教育与创客教育的异同

STEAM教育和创客教育都试图“变革教育”[7]，两者的直接目的都是培养创新人才和具备综合能力的人[8]。创客教育倡导造物鼓励分享，在创新创造的过程中融合了多学科的知识，不仅涉及科学、技术，还涉及人文、艺术等，因此在创客教育的过程中，也存在着STEAM教育[9]，可以说创客教育是实施STEAM教育的一种重要途径。

STEAM教育和创客教育两者之间既有联系又有区别：一方面STEAM教育和创客教育有着密切的联系，两者都是以项目式学习、解决实际问题为主，都注重动手实践、注重过程、注重培养学生的综合素养；另一方面，STEAM教育和创客教育之间也有一定的区别。

3.1　是否具有学科性

STEAM教育强调不同学科之间的整合，其内容涵盖科学、技术、工程、艺术以及数学，具有很强的跨学科性，重点培养学生跨学科解决问题的能力；而创客教育的核心是造物，在创造的过程中会涉及不同学科的知识，但其本身不强调学科[10]。

3.2　是否需要产出作品

创客教育强调学生动手实际操作，借助软件、开源硬件及3D打印、激光切割等工具实现自己的创意，设计并制作出自己的作品；而STEAM教育虽然也关注学生的实践，但不强调学生一定要有自己的作品。

3.3　所解决问题的来源不同

STEAM教育和创客教育都注重解决实际问题，但不同的是：STEAM教育中所解决的问题大多数是由教师设定或引导的，即使学生提出问题，也经常在共同讨论的主题范围内；而创客教育并非让学生探讨相同的问题，更倾向于让学生发挥想象，自己提出问题，然后借助工具来实现自己的创意。

3.4　教师角色不同

STEAM教育和创客教育中教师角色也大不相同：STEAM教育中教师的任务更多的是设计教学内容、组织教学活动、讲授知识、引导学习者学习等，而且需要不同的教师之间相互配合，一起引导学生完成项目；而在创客教育中，教师是学生学习的支持者，不需要设计具体的问题或讲授固定的知识，而是帮助和支持学生实现自己的创意，在这个过程中，教师也不会过多的干预学生的想法。

3.5　最终目的不同

创客教育的教育目标是培养具有创新思维、创客精神以及创新素养的人，因此在本质上而言它是一种教育理念[11]；STEAM教育则旨在提升学生综合运用跨学科的知识解决实际问题的能力，支持学生以整合的方式认识世界，以综合创新的形式改造世界[2]。

通过以上分析可以发现，STEAM教育和创客教育两者在实际教学应用中各有侧重，如果在教学中能将两者相结合，能否达到更好的教学效果？接着，探讨STEAM教育和创客教育深度融合的教学效果。

4　STEAM教育与创客教育的深度融合—以“智能交通灯”为例

STEAM教育和创客教育的深度融合使两者优势互补，旨在培养综合素养人才。STEAM教育中工程教育是弱势，而创客教育集创新教育、工程教育、体验教育、项目学习等思想为一体，其本身就是一个工程案例，通过创客教育可以很好地弥补STEAM教育在工程教育方面的不足[12]。因此可以说，创客教育是实施STEAM教育的一种重要途径。下面以小学“智能交通灯”为例，分析两者深度融合的教学效果。

4.1　教学过程

4.1.1情景导入在课程开始，教师首先介绍了第一盏红绿灯的由来，然后介绍红绿灯发展和应用的过程，接着引导学生思考生活中常见的红绿灯有哪些功能？可以用作城市道路系统的控制，通过红绿灯的转换和数码显示能精确控制路况，可以在紧急情况下做出相应的调整，还可以对车流量进行检测，以便对通车时的情况有一个了解。在这个环节，教师所提出的问题与学生的实际生活相联系，能够拉近课程内容和学生生活的距离，激发学生学习的兴趣。

4.1.2创意设计教师引导学生绘制出自己心中最有创意的智能交通灯，并设计优化的结构和作用—科学知识、艺术素养(S、A)。

4.1.3提出挑战教师介绍任务，也就是让学生设计制作出智能交通灯，再制作简单的小车观察智能红绿灯的变化，进行控制模拟通行。要实现的功能是：绿灯亮20 s、黄灯亮2 s、红灯亮15 s、黄灯亮2 s。教师将学生分小组，小组成员之间互相合作完成下面的制作环节。

4.1.4硬件连接将所要用到的硬件模块相连接—技术知识、工程知识(T、E)。

4.1.5软件编程使用模块化编程软件进行编程，实现“提出挑战”环节中所描述的功能—工程知识、数学知识(E、M)。

4.1.6创意搭建借助3D打印机、激光切割机等工具设计自己所需要的模块，并将各个模块组装起来，搭建出个性化的模型，实现“创意设计”环节中所设计的智能交通灯。这个环节教师不做任何的干预，学生自由发挥，实现自己的创意—技术知识、工程知识、艺术素养(T、E、A)。

4.1.7交流分享每个小组分别展示该组的创意作品，介绍创意想法、实现过程和小组分工，以及在制作过程中遇到的困难和解决办法。在分享过程中，小组之间互相讨论，对其他小组的作品进行评价，并提出优化建议；教师对每组作品进行点评和总结，帮助学生发现问题，加深学生对知识的理解，并对每组作品进行总结性评价。分享结束后，小组内成员根据每个人在各个环节的表现进行组内互评。最后，教师分析并总结在教学过程中的问题与收获，以便为后续的教学提供改进依据。

4.2　案例分析

“智能交通灯”的教学过程强调教学内容与生活实际紧密结合，注重培养学生的综合能力，有利于学生对跨学科知识的掌握和实践能力的提高。在这节课中既包含了STEAM所涵盖的五个学科的知识，也有创客教育所强调的造物，能够很好地培养学生跨学科解决问题的综合能力以及创新思维和创新能力。

①在创意设计环节，学生充分发挥自己的想象力，设计并绘制心中最有创意的智能交通灯，然后通过硬件连接与搭建，以及软件编程，来实现自己的创意设计，将创意变成现实，以此培养学生创新和创造的能力。

②通过为智能硬件编写程序，学生不仅可以学到算法、计算机编程语言等显性知识，还能培养他们的计算思维及逻辑思维能力。更有意义的是学生可以学到科学而高效的思维方式，即系统思维、逻辑判断思维等隐性知识。通过长期培养，这些思维方式都会内化为学生自己的思维方式，这会对学生以后的学习和生活产生极大的帮助。

③创意设计环节和创意搭建环节，都旨在培养学生的设计思维以及创造能力。不做任何限制，给学生足够大的空间，充分发挥想象力，设计出一个独特的红绿灯和小车。在搭建环节，引导学生根据自己的喜好，搭建出各种各样形状不同的模型。

④该节课程以小组合作的形式开展，无论是制作环节还是展示环节实际上都是一个小组学习的过程，需要小组内各个成员之间的互相协作，包容组内其他成员的缺点和不足，在实践中能够锻炼并提高学生的表达能力和团队协作能力，其效果比普通的教育方法、方式更有效。尤其在展示环节，则有效地增加了学生间、师生间的交互，鼓励学生分享自己的观点和看法，增加了他们创新和创造的信心。

5　存在问题与展望

通过总结和分析，我们不难发现，STEAM教育和创客教育都有各自的优势。在教学中将两者相融合，更有利于培养学生的设计能力、创新能力以及动手实践能力，将会达到良好的教学效果。在数字化时代背景下，两个新兴的教育模式STEAM教育和创客教育，正在深度改变着学生的学习方式和教师的教学方式，两者相融合有助于培养更多富有创新能力的高技术人才。但是在全面普及的过程中有很多问题需要解决，有很多困难需要克服，比如我们缺乏专业的师资力量、完善的校园创客空间、健全的教学设计模式以及优质的课程资源等，其中，师资力量是相当重要的因素，我们可以借鉴美国的方法，加大科研经费投入和教师培训，重视对STEAM教育和创客教育教师的培养。

[1]胡畔,蒋家傅,陈子超.我国中小学STEAM教育发展的现实问题与路径选择[J].现代教育技术,2016(8):22-27

[2]赵慧臣,陆晓婷.开展STEAM教育,提高学生创新能力—访美国STEAM教育知名学者格雷特·亚克门教授[J].开放教育研究,2016(5):4-10

[3]叶兆宁,杨元魁.集成式STEM教育:破解综合能力培养难题[J].人民教育,2015(17):62-66

[4]李青,王青.3D打印:一种新兴的学习技术[J].远程教育杂志,2013,31(4):29-35

[5]祝智庭,雒亮.从创客运动到创客教育:培植众创文化[J].电化教育研究,2015,36(7):5-13

[6]Labplus盛思创客.“校园创客空间建设与校园创客活动案例研究”课题研讨会暨“2016创客教育专家委员会第一次会议”在京召开[EB/OL].http://mp.weixin.qq.com/?_biz=Mz A4MDQ1Nz M2MQ==&mid=403675401&id

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[7]王佑镁,钱凯丽,华佳钰,等.触摸真实的学习:迈向一种新的创客教育文化—国内外创客教育研究述评[J].电化教育研究,2017(2):34-43

[8]钟柏昌.谈创客教育的背景、本质、形式与支持系统[J].现代教育技术,2016(6):13-19

[9]吴俊杰.创客运动与STEM教育—专访“创客教父”Mitch Altman[J].中小学信息技术教育,2013(12):39-42

[10]高云峰.创客与STEAM教育结合的实践[J].力学与实践,2016(1):74-77

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[12]吴俊杰,周群,秦建军,等.创客教育:开创教育新路[J].中小学信息技术教育,2013(4):42-43,52