区域陶STEM＋设计思维开发的策略研究

刘雯

【摘要】陶STEM⁺是指陶艺与科学、技术、工程和数学相互整合，是把工程教育纳入人文教育中去，培养学生预测、设计与解决问题的关键能力。随着科学技术日益增强，科技与陶瓷紧密结合，产生了目前多种形式的新型陶瓷技术，不仅仅展现给世人最新的设计观念，并且在科技项目中有着独有的用途，因此开展陶STEM⁺设计思维开发的策略研究是具有现代意义，可以挖掘其对于学生在今后的生活中利用设计思维解决问题的能力。

【关键词】陶瓷 STEM⁺ 设计思维

传统的陶瓷课程是单一的拉坯、绘画、雕塑、泥板等技能堆积的工艺美术课程的学习，缺乏对于学生而对于设计思维的教育，而当下的新型陶瓷教育更多的是需要对于科学设计思维的培养。陶STEM⁺是指陶艺与科学、技术、工程和数学相互整合，是把陶艺的工程教育纳入人文教育中去，培养学生预测、设计与解决问题的关键能力。陶STEM⁺融合陶瓷烧造工程技术、工艺美术、科学技术于一体。

一、从古代找出设计思维源头

目前，随着科学技术的日益发达，陶艺的教学可以和更多科技领域相关联，重塑陶艺课堂中相关设计思维的探究活动，提高学习中课程的科学性和趣味性。在陶艺的教学当中可以根据需要适当补充一下陶瓷史中的内容，提升认知度。像是科学普及陶瓷相关知识，介绍一下最早的陶瓷是考古学家在中国的一处洞穴内发现了一些史前繪画，内容是原始人用树枝编篮子，并且在篮子外敷泥浆以便装食物或水，偶然中把篮子放到火中烧制，但坚硬的粘土篮子诞生了。这是我们认知陶瓷的一个源头。

1.设计思维的源于生活器皿

陶艺中科学设计理念在6000年以前的马家窑文化中尖底瓶就已经有显现了，古人利用注水力学的原理把注水瓶的设计融合科学技术，尖底陶罐的注水是遇到底盘底比较小，所以入水就比较容易，而遇水则会平卧，注满水则垂直，提水罐出水，由于瓶口设计较小在运输过程中水不易流出，运输起来也比较方便，这是一件充分利用注水力学而诞生的设计作品。

而像这样的古代陶STEM⁺中的学习的案例还有许多。目前的课程设计需要融入更多的设计再制作的方法，让学习中不再是以往追求纯技能的教学活动，在思考中找到学习的乐趣，引导学生能够利用五何研究法进行研究陶艺中所遇到的问题及困难，根据综合学科的知识来设计出自己想要的作品。确立陶STEM⁺的研究目标框架，设计原则、设计模式、设计取向。

2.科学技术营造多元学习设计模式

陶瓷最新技术的产生为开展陶艺的在线课程的提供了方向，如3D打印陶瓷，可以远程通过网络学习CAD的软件设计课程而设计出陶瓷造型。例如：借助先进的信息技术和网络平台目前推出的“微课”和“慕课”可以使大规模并且个性化的科学学习活动成为可能。20世纪现代科技发展领域对于目前的陶瓷原料和制作方式产生了巨大的影响，由于较多的高温化学元素的开发拓展了陶瓷工业及艺术的视野。

3.陶STEM⁺设计具有延展性

人类创造陶瓷已经有35000年了，这个古老的材质仍旧散发出其迷人的光彩。陶瓷不仅仅是一门艺术，更是一门科学。陶瓷制造离不开化学，各种原料都是化学物质，选用原料要根据其化学组成。

目前最新的陶瓷具有延展性：

（1）光功能陶瓷（透明氧化铝）

（2）电功能陶瓷（半导体陶瓷）

（3）化学功能陶瓷（催化陶瓷）

（4）生物功能陶瓷（人造骨骼）

（5）高温结构陶瓷（碳化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷）

最新陶瓷技术为陶瓷的教育活动注入了新鲜血液。对于从事此课程的相关老师是个有利的方面，对其有着借鉴作用，并且可供相关行政部门所需要的参考内容。陶瓷可以制作耐火绝缘体、电脑芯片、宇宙飞船、及建造全陶瓷潜水艇和为人类利益控制水生动、植物生活的“海底观察员”建造水下房屋。

二、优化陶STEM⁺教学中设计思维

把设计思维融入课程目标中去，陶艺课堂中偏重视技能的研究，而缺乏工程设计的引导，在一节市级公开课《设计一个新颖的概念型杯子》中不难看出最新的设计课程对于设计思维引入课堂的案例。

1.教学内容分析的设计如下

学校重视陶艺课程，本节课是校本实验教材《捏小杯子》的拓展，选自自编教材《创意设计一个新颖的概念杯子》。本单元之前是在学习捏塑造型的课程，后面的课程是动手制作一个杯子，本活动内容的设计是想通过在原有教材的基础上做了更为深度的挖掘。这样的教学设计即传承了中国的传统艺术的精髓，又融入了现代审美情趣，通过实践教学，让学生了解到陶瓷艺术设计的独特魅力。本单元共分为三课时，第一课时为“何谓设计”，第二课时为“设计欣赏”，第三课时为“创意设计一个新颖的概念杯子”。本节课为本单元的第三课时，本课在整个单元中起着展示教学成果的作用。此节课能够有效促进学生的对于设计能力，激发学生的设计兴趣。陶艺是一门综合创作的艺术，培养人的艺术素质，需要经过长期反复的构思——设计——操作——完善的过程。丰富的现实世界是创作灵感的源泉，只有发现才能创造美。正是在这样的培养过程中，人的艺术欣赏能力得到了提高。陶艺制作还需要一定的设计能力，因为哪怕完成一条线条，也是需要反复琢磨，更不说完成一件小作品了。在上海是设计之都，学生富有设计性思维是陶艺课程中需要补充的课程。

2.学情分析如下

本班学生是预备年级的学生，之前美术课程中已经学会了透视等基本绘画原理，本节课着重学习设计方案的制作，运用设计思维完成一个杯子。今天的课对于他们来说是一次新的挑战，学生在面对新知识时有好奇心，他们会带有独特的创新思维进行创作。学会设计杯子的要素与内容是这节课的重点，杯子设计得有创意又兼具实用是此节课的难点。

3.活动目标及重难点的制定

知识与技能：能说出设计稿包括哪些内容，并会完成设计一张设计图。

过程与方法：运用小组讨论的方法，对设计稿进行比较，分析其优劣点和大家共享。

情感态度与价值观：体验杯子设计的乐趣，激发创作兴趣，感受杯子造型之美，以及为不同人群服务的意愿和行为。

教学重点：设计的要素与内容。

教学难点：杯子设计富有创意又兼具实用。

为了突破重点和难点，我通过观察与讨论、多媒体演示等方法，让学生更清晰的了解设计杯子的思维方法，发挥学生的创造力。整个教学设计围绕杯子的设计说明讨论，学会评价杯子的设计稿，不仅完善了学生的设计，而且也学会了评价设计一个杯子的基本要素。

上面这堂课的课程设计中可以看出为了培养学生的设计思维为目标，开拓了学生的设计能力，课程的目标设定和教学重难点的确立之后，拓展内容可以是使用现在的陶瓷有利用CAD/CAM软件进行虚拟陶瓷设计，虚拟现实建模软件能够让人类在虚拟环境中制作作品，这样的教学有利于学生开拓思维及技能，能够在这样的教学环境当中进行教学的话，学生能够在离开课堂之后还能运用好其中的设计思维，运用到其他方面需要综合的整合这样的案例给老师们以借鉴。

三、优化陶STEM⁺推广策略

1.由点到面的推广模式

采取“学校共建+社会活动推广+家庭创客活动+家庭创客嘉年华活动+多媒体的推广陶STEM⁺公众号”层层递进的模式推进陶STEM⁺有效开展。利用家庭创客的空间营造，在家中与家长一起探究陶艺科学性、并且在高度网络化的学校及社会相互动，促进多元化的社会环境。提升陶STEM⁺设计思维的开发的可持续性及普及性。

2.跨界研究模式

陶艺中包含科学、技术、数学、工程的项目，从科学的角度对于釉料与泥料的制作、烧成时的收缩率作为探究点，探究陶STEM⁺与其他一般陶艺教育活动的区别。陶瓷制造离不开化学。各种原料都是化学物质，选用原料要根据其化学组成和工艺性质做出决定。陶瓷的烧成实际上就是在高温下进行一系列很复杂的化学反应，原先的一些物质变成了在组成、性能、结构以及外观上完全不同的新物质，我们称为“陶瓷”。在现代化的陶瓷厂中，为了要提高产品的质量和合格率，创造出新品种，必须了解原料的化学组成、配法要求以及烧成过程中所要发生的一系列物理-化学变化。数学在计算天然粘土在干燥和干燥过程中会收缩，而粘土是唯一具有这种特性的物质。可以通过添加混合添加剂或者其它物质的方法，改变坯料的收缩率。如陶器烧成温度是1050度，用于炻器烧成的1177度，用于瓷器烧成的1288度。不仅仅在制作陶艺的同时能够运用工程及科学的理论知识解决在设计制作中所遇到的问题，而且今后遇到复杂问题时，能够灵活综合运用相关知识来解决复杂问题的能力。

3.研究综合配套教学活动的材料

结合化学知识总结出一套适合陶艺STEM⁺教学视频、活动方案、及教师能够综合知识运用在陶艺STEM+的学习当中的教学材料，提升教师及学生的专业水平。

4.对开发青少年陶STEM⁺教育创新思维

思维模式的培养是整个学习中的一个关键问题，早期青少年养成良好的思考问题的模式，对于今后学习有着基奠的作用。早期青少年多种能力的综合应用对今后的人生起到至关重要的作用。

综上所述，陶STEM⁺设计思维开发的策略研究是为了让此项目开展得更符合科学性和普及性。在优化课程学习的模式、优化教学的设计思维以及优化推广陶STEM⁺的推广策略，这些策略能更好的使得陶STEM⁺教育教学活動的开展，当然这些方面需要的是社会家庭的支持与学校的认同。并且需要学生带有自主探究的心态进行研究，在这样的氛围下，陶STEM⁺教育教学的事业会越来越好。

参考文献：

[1]张富康.中国古陶瓷的科学[M].上海人民美术出版社，2000.167.