从创客教育到STEM+①

(江苏省无锡市南长实验中学,江苏 无锡 214023)

无锡市南长实验中学(以下简称南中)是一所普通公办初中,学校地处市区西门,周围云集了百脑汇、梦之岛数码港、华东数码商城等电子商家,有浓厚的信息技术环境氛围;对口小学有多年普及机器人教育的传统,学校初一新生在这方面具有明显的基础优势;同时,学校一直注重信息技术在教育教学、评价管理等方面的运用,2015年被评为全国智慧教育实验学校,学校承担的“智慧校园系统建设”项目被评为全国教育创新项目。

1 创客在南中

良好的环境、文化氛围、生源基础等使学校紧紧抓住了时代发展的机遇,走上了创客教育的发展之路。

(1) 硬件资源的保证

学校因地制宜装修翻建了原校办厂的一幢破旧二层楼,命名为“创客之家”,用于创客教育。“创客之家”一楼为创意制造区,主要有乐高机器人、MAKEBLOCK、DF开源硬件、大疆无人机等电子器材以及激光切割、激光扫描、车床等设备,二楼为3D打印中心,配有12台3D打印机、1台三维扫描仪和材料回收机,为学生提供了电子、编程、机械全方位的设备平台。“创客之家”全天候向学生开放，完善的设备、合理的布局、开放的空间深受学生喜爱。

(2) 师资力量的配备

学校组建了创客教师团队,吸引物理、美术、信息技术等学科教师加入其中,通过外出培训、团队活动等方式提升创客教师的业务能力。学校编写的校本教材《智慧机械》荣获无锡市创新教材评比一等奖,并成为在梁溪区推广的唯一的科技类校本教材。黄秦祺老师现为无锡市创客专家委员会成员,多次辅导学生在各类科技(创客)竞赛中荣获全国一等奖,并受邀做省、市级的创客讲座。学校开展以全员参与为基础的创客教育实践,构建了“校本课程+学生社团”的组织模式，学校利用信息技术课和校本课程，在初一和初二年级每周上2课时的创客课，讲授scratch编程、Arduino电子设计、3D打印模型设计、VR等，让每一个同学都能接受优质的创客基础教学。

在普及的基础上,通过组建创客社团,进行精英式培养。社团每周学习2课时,学习内容是普及教育的延伸和拓展。社团成员通过参加上海创客嘉年华、高校科技夏令营、兄弟学校机器人实验室对外展示等专业交流活动,以及创客挑战赛、创意项目评比等各项赛事,迅速提升编程和搭建能力。学生在第十七届全国中小学生电脑制作活动创客项目中荣获全国一等奖一项、二等奖两项、三等奖一项,在2016年“DFRobot杯”第五届全国中小学机器人展评暨首届校园创客作品大赛中荣获全国特等奖,在第25届计算机表演赛无锡赛区的决赛中,南中作为初中组唯一入围学校,获得了一等奖，并在全国总决赛中荣获三等奖。

2 转向STEM

在创客教育前行的路上,我们开始接触到STEM教育理念。这两者之间有什么区别？借用谢作如老师的话来说就是：两个概念关系密切，唇齿相依且融为一体。我们很难通过某些指标进行强行区分，因为彼此指向的是同一类学习领域，只不过命名的维度不同罢了。华东师范大学任友群教授也说过：“作为高校的学术研究者，我们不得不认真去捋清关于创客教育和STEM(STEAM)教育异同点，而对于一线教师，大可不必在这方面耗费时间和精力。”而我们学校的转向，更多的是看中STEM教育的“跨学科”“项目学习”等特征。因为它强调跨学科知识的整合,以及综合运用这些能力进行真实情境问题解决的能力。有效避免了不遵循教育规律、过分注重知识灌输等现象,可以调动更多的学科教师参与其中,突破了创客教育由信息技术老师单一实施的局面，能更好培养学生的科学精神、实践创新能力等。

学校被确定为江苏省STEM教育项目试点学校后,立即成立了以原有的创客教育团队为基础的STEM教育团队,研究讨论我校STEM教育的切入点和发展方向。

通过阅读文献资料、外出参观学习等方式,结合实际校情,逐渐确立了我校STEM教育开展的途径:STEM+理念下的初中项目式教学的实践与研究。

STEM+理念让我们可以在科学、技术、工程、数学等四门学科基础上再加入任何可以涉及的学科或领域,以形成更广阔的整合课程,以应对学科割裂造成的无法创造性解决复杂、真实的科学技术问题的现状,培养学生的创新精神与实践能力,提高学生设计未来的能力。

项目式教学又称学科融合教学,它是通过“项目”的形式进行教学,所设置的“项目”包含多门课程的知识。基于STEM+理念的初中项目式教学研究就是在初中教学中，通过项目设计把相关联的学科真正融合起来,从真实世界中的问题出发,以整合的教学方式指导学生掌握或运用知识与技能,通过组织研学小组，借助多种资源开展探究活动,灵活迁移应用,解决真实世界的问题,并将研究结果以案例或作品的形式展示出来,提升学生的核心素养。

3 探索新途径

(1) 探索师资队伍培养机制

教师是确保STEM教育开展的核心要素,我校在以信息技术老师为核心的基础上，通过学科组推荐和自主报名等方式,让愿意致力于STEM教学的教师参与进来,形成STEM教师团队。目前,我校STEM教师团队成员在原来的基础上补充了数学、生物、历史、美术等学科教师加入。在项目式教学研究过程中引导教师围绕STEM教育教学策略、教学案例研发、评测体系研制等专题开展研究,通过研读文献、培训、公开课、研讨课、学术报告等形式进行STEM项目的学习、交流，在实践研究中提升教师的专业素养,探索STEM教学师资的培养机制。

(2) 建设硬件环境

STEM教育不能局限于某个独立的教育场所,而应该充分利用学校的各种场地空间开展教育,甚至要拓展到校外空间的利用。为此，我们开展了“一家多点”的STEM教育环境建设,并逐步完善。所谓“一家”是指学校的创客之家,“多点”是指STEM大班教学专用教室、3D打印教室、创客TED分享中心、物化生实验室、校外科技学习基地(如附近的数码港)等。

(3) 生成教学案例

我校STEM团队教师凝心聚力,融合多学科知识,目前已经生成了VR遥感机械手、智能泡泡机、创意花盆、3D打印扇子等多个生动的STEM课例。我们以开源平台Arduino硬件、Scratch软件、3D打印为教学技术辅助,从给学生教授编程制作动画与学习变量、数组、坐标系等内容,到结合Arduino开源硬件制作出各类科技作品,整个过程融合了数学、物理、生物、美术、信息技术等多门学科知识。未来,我们将继续引导学生关注身边的生活和环境,发现问题,寻找解决方案,生成案例,并编写成校本教材。

(4) 开展课题研究

问题即课题，带着问题开展教学研究是促进STEM教育走向理性和长期发展的最好方式。我校申报了“初中生STEM+项目学习的行动研究”课题，成功立项为江苏省教育科学“十三五”规划2018年度初中专项课题。我们也积极寻求各方力量的支持和帮助,构建了多方合作的STEM教育合作模式。我校聘请南京师范大学教育科学学院、江南大学人文学院和数字媒体学院、省市教科院等高校、研究机构的专家学者作为我校STEM教育指导专家,定期来校指导工作,共同开发校本教材,也组织我校师生参观大学的教学基地,学习前沿科技，同时我校每年都承担江大人文学院教育技术学系本科生和研究生的实习指导工作。除此之外,我校还与科技企业合作共建科技基地,获取技术支持。

4 未来新目标

(1) 完成STEM+项目式教学环境建设方案

硬件资源包括教学场所、教学设施、课程器材等，完善的硬件资源是开展STEM+教学的有力保障,我校目前适合开展STEM+教育的场所有创客之家、3D打印中心、计算机微机房、理化生实验室、美术教室、听课教室等,但这些资源设备等基本是独立的,主要为学科教学服务,而STEM+教育强调的是学科融合,如何打破传统模式使这些硬件资源可以在不同的教学课程中整合应用?如何充分利用理化生实验室与美术教室开展STEM+课程的教学?如何建设云机房、多功能的现代化实验室等？这些都是我校未来在硬件资源整合方面要解决的问题。我们希望通过探索,最终形成一个具有借鉴意义的开展STEM项目教学的环境建设方案。

(2) 探索STEM+课程评价体系

目前中小学最广泛采用的课程模式是分科教学，然而要让学生为未来的职业发展做好准备,他们必须超越学科的界限进行思考。在STEM+教育中,学生需要不断地评估自身的兴趣点、经验和才能,通过基于现实的项目,在深度和广度上运用跨学科的知识与技能。相比关起门来学习课本知识的传统课堂教学方式,STEM项目式学习能够提高学生各方面的能力。学生在研究和解决问题的过程中，必须运用各种不同的方法,就各自的解决方案相互沟通。因此评价过程要改变以往单一的方式,强调多元评价主体、过程性评价,由学生、同伴、教师对学习过程中的态度、兴趣、参与程度、任务完成情况、作品等进行评估。我们将做进一步探索,努力建立切实可行的、能体现初中学生水平和要求的STEM+教育评价方案。

(3) 设计小学—初中—高中STEM教育衔接课程

STEM+教育需要学生从小建立起系统的知识结构,培养思维习惯,掌握思维方法。培养他们运用所学知识,形成发现问题、创造性解决问题的能力。要达成这些目标,不是在某一个学习阶段就能够解决和完成的,而需要贯穿基础教育的全过程中,我们将尝试充分发挥初中学段的特有优势，做好承上启下工作，建立小学—初中—高中STEM+课程协作体,探索设计小学—初中—高中STEM教育衔接课程,打通学段局限,做好与小学、高中的衔接，保证对学生知识结构的建立和系统思维方法培养的连续性，形成十二年相对统一完整的STEM教育,促进学生的成长。

为者常成,行者常至。STEM教育方兴未艾,我们将继续更新观念,以问题为导向，以课题研究为抓手,不断探索、实践,走出一条适合公办初中的STEM教育之路。