STEAM理念下的儿童教育玩具设计趋势

宋颖佳　蒋晓

摘要：研究STEAM教育理念指导下的儿童教育玩具设计的现状与未来的发展趋势，促进我国STEAM教育理念的深入发展、STEAM教育生态建设。从STEAM跨学科的理念和创新力培养的目标出发，对市场上的STEAM教育玩具设计现状进行分析，在信息技术高速发展的背景下，探究我国STEAM教育下的教育玩具设计的趋势，设置难度分级以适应能力的增长、学科紧密融合达到综合能力培养、给予更多创造力发挥的空间，注重创新思维及创意表达是STEAM教育玩具设计发展的重要趋势。该结果为STEAM理念的实践应用提供理论依据及参考。

关键词：STEAM理念 儿童教育玩具 创造力培养

中图分类号：TB47

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2020）01-0134-03

引言

为适应知识经济下信息爆炸，高速变化的世界，培养创新型人才以应对综合复杂问题的解决，教育界发生变革，STEAM跨学科的教育理念得到了广泛的认可和支持，我国在十三五规划中的教育信息化的未来五年规划中，已然明确指出探索跨学科领域教育、创客教育等新教育模式的应用实践，STEAM教育正在进行网络化的搭建，从幼儿、小学、中学到创新创业教育，从课堂教育到非正式的博物馆，社区，家庭环境下的教育，STEAM理念也逐渐渗透到儿童玩教具的设计中。

随着80，90后逐渐成为家长，他们受教育的程度有所提升，新生家长对儿童的素质教育越来越重视，促使家长增加对STEAM玩教具产品的投入，家长对教育投入的承受能力更高，对教育投入意愿更强。STEAM玩教具让儿童在动手操作的体验过程中，激发儿童主动探索的求知欲，学习跨学科的知识技能，给予发挥创造力的空间，促进学生运用综合的学科素养创造性解决问题能力的培养，为面对以后快速变化的复杂社会做准备。

一、STEAM理论解读

“STEAM”一词缘起于“STEM”教育，指的是与科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）学科相关的教育，而后加入了艺术（Art），将相关的课程进行有机交叉融合，相互协调作用，形成一个知识体系，并将其应用于实际的问题解决之中。科学帮助我们认识世界和解释自然世界的规律，技术和工程帮助人们在尊重规律的基础上合理运用规律改造世界，数学作为发展科学，技术，工程的分析工具，艺术为人们提供了多重的，包容的视角看待世界，帮助对不同学科、社会发展的理解。

STEAM教育旨在不孤立地看待学科领域，而是看到学科间的关联，理解不同学科如何相互促进，相互影响，更深刻、全面的看待问题，将知识与实际生活问题的解决联系起来。STEAM教育是培养孩子的综合运用学科知识、创造性解决问题的能力。

（一）学科融合内容

传统的教学模式偏重对学科知识的教授，知识点较为孤立，抽象，STEAM教育是面向过程的，是对综合素养的培养，是知识、概念的理解运用，能力、思维方式、价值观的培养。在动手体验中认识，理解，运用知识，将抽象的知识立体化，还原到生活情境中，从眼手脑协调的感官经验中获得。在过程中学习知识、培养学习学科知识所需的能力，比如数学中的逻辑思维能力对工程知识学习的促进，艺术中的工具使用能力对科学实验，技术知识学习的促进。

（二）学科融合途径1.基于问题的学习模式如何将学科进行紧密整合，要关注学科间的联系。基于问题的

学习模式或基于大概念展开的问题解决是有效进行学科模式整合的途径。问题是跨学科知识融合的交叉点与连结点，在生活情境下的问题通常是综合性的，有一定的复杂性，从未知，模糊到了解透彻的过程，需要观察，收集，整理，分析，模拟，假设等多个阶段，通过问题的探究、解决习得掌握问题背后隐藏的知识和解决问题所需的知识、技能，并将所学应用到其他情境。大概念是指不同学科中的核心概念，是事实现象基础上抽象出来的核心的、可迁移的概念，但在不同的学科背景下的定义或应用方式不同，应用跨學科的大概念能让学习者思考同一概念的不同侧面，更全面，深刻地理解概念，灵活地应用知识。

2.基于项目的学习模式

基于项目的学习是以作品制作作为特征，作品制作贯穿整个体验过程，作为跨学科的连结点。将自己的创意想法通过动手实践实现，在其中，自主发现问题，运用综合的知识，技能完成项目的制作。这种方式突显学习者的价值意义创造，从适应和改善社会的角度，思考项目的价值意义。

（三）以学习者为中心

以“学习者为中心”的理念强调了学生的主体地位，从以往的知识传授到主动的建构对信息的理解，学习者以过往累计的经验为依据对信息进行归纳吸收，形成新的知识网络，是一种内部驱动下的行为，也可以通过外部因素来刺激，采用设定情境来激发学生的学习兴趣和主动探索精神，使他们处于主动探索、自发思考、积极建构意义的认知主体地位。以学生为主体地位就不能忽视学生个体的主观能动性，个性，多样性，行为的复杂性和不稳定，这需要外界合理的引导。

（四）创造力培养

从“STEM”到STEAM的转变，目标从培养综合学科素养解决问题到创造性的解决问题，明确了创造力培养的目标。创造力是文明持续发展的重要因素，创新能力也是人才培养的重要能力。创造力存在“用进废退”的情况，要持续的保持创造力，需要个体不间断的终身学习，儿童时期的早期教育对创造力培养的意义重大，影响深远。

创造力是指根据一定的目的，运用一切已知信息，涌现出某种新颖、独特、有社会意义或个人价值的新的特征的能力，STEAM理念中，创造力的形成是在利用综合学科知识的基础上进行问题的解决或项目的制作。利用综合学科学科整合下的打破原有知识结构，整合多样化知识经验，将知识进行迁移应用到更大的范围等训练能够促进创造力的培养，STEAM教育里创造力表现在解决问题的多种途径和创造性的自我表达，在分析，整理信息的归纳思维上，与发散思维结合，寻找更多问题解决的可能性;创造力包括创造性思维还有创意实现的能力，将创意通过某种途径以表现、传达出来。

二、STEAM儿童教育玩具设计现状

市场数据分析机构NPD预测到2019年，STEAM教育和受STEAM理念啟发的玩具市场价值将到达几百亿的水平，这一领域的价值已经占有较高的玩具市场销售总额，市场上，STEAM教育玩具呈现激增的趋势。随着STEAM理念对教育改革的影响深入，物联网等技术的发展，市场价值还会持续提升。

（一）正式教育下的STEAM教育玩具

在正式教育的课堂环境下，STEAM教育的实施有教师的引导，课堂模式的设计和同伴间的合作交流，教育产品需要持续支持融入多样化的主题，根据教学目标给予进行实验、模拟测试、活动展开、设计制作的材料。主流的机器人搭建，乐高拼搭，和Sony的koov等产品都是以最小单位量的模块进行任意拼搭，如图1所示，结合一些关键机械部件完成物理动作，以图形化的编程软件和不同的传感电子模块来对作品进行控制和功能的实现。

技术以一种外化的，裸露的，简单易懂的方式让学生理解技术是如何改造周围世界的。一般有三个阶段以适应不同问题，项目的展开，第一阶段按照一定原则进行搭建，第二阶段使用搭建好的作品完成相应的任务，通过自主创造的作品达到解决问题的目标，测试结果，第三阶段自由设置任务，自由探索，让儿童在一定基础上进行更多的想象并实现。

正式教育下的STEAM教育产品需要良好的课程设计，教师在进行问题，情境设定时，需要考虑在此问题下，儿童可能会接触到的知识，引入知识点，并引导他们挖掘与之相关的问题。积木式的模块拼搭给予了儿童发挥想象，实现创意的便捷途径，在制作的过程中，了解工程，技术，培养艺术审美，在传统的积木拼搭上拓展了更多可能性。

（二）非正式教育下的STEAM教育玩具

在课堂之外，培训机构，家庭教育环境里，STEAM教育玩具丰富了正式教育，更侧重儿童兴趣导向的选择，满足个性化的兴趣与需求，激发儿童的兴趣或阶段性的能力培养，对正式教育作为补充和阶段支持。这类产品的主题性更鲜明，学科特征较为突出，围绕一两种主要学科的内容展开动手实践，在过程中培养综合能力，由于缺乏老师的指导，所以产品本身具有一定的引导性，设定基本情境，问题的提出、发散，在过程中促进参与，允许家长或玩伴的共同参与。

比如图2的thinkfun的镭射迷宫，将物理的光的反射的知识融入到棋盘中，通过激光发射的技术来进行对抗，在每次对抗中锻炼对象模式的识别能力，逻辑思维，观察能力，专注力。这个产品将不同学科素养有效融合，设定清晰的目标，让儿童面对多变的情况，利用知识原理，发挥想象，完成每次的进攻与防守，这是其创造力发挥的体现，将光反射的效果通过激光直接显现，激发儿童的兴趣，产生好奇，儿童能对知识是否应用得当有明确的判断并进行修正，让儿童不断尝试、探索，对知识应用的条件，作用效果都有直接的体验。

对目前市场上出现的STEAM教育玩具进行调研，从设计的角度发现需要把握几点：

（一）将抽象的知识外化让儿童得以感知

传统的教授方式让知识停留在书本上，较为抽象，孤立，与生活的联系较远，使儿童理解起来较为费劲，难以将知识与生活联系起来应用到实际，学科较为孤立，理解不深刻。儿童对世界的理解不依赖于学科知识，是在感官体验、探索中融合，儿童STEAM教育玩具将晦涩抽象的知识以一种显现的，可感知，可控制，有趣的方式体现出来，从感官获得的体验来增强认知，加深知识的记忆，提高知识识别效率。利用知识、规则进行动手操作，在预期与动手操作的试验中、创造中达到对知识的应用，操作结果对儿童有直接的反馈，让儿童获得成就感，从技术角度看，声光电、传感器的反馈都增强了儿童的成就感，可控感。

（二）产品的设计要符合儿童年龄阶段的特征

儿童处在成长的阶段，还未发育完全，在身体、心理、认知方面都有其特征，不同的年龄段之间有差别，在设计时，目标儿童的特征是考虑的重要因素之一。将知识融入到教育玩具时，需要考虑是否是儿童能通过感知理解的，操作的过程是否是他们现有的能力能达到的，比如手部力量、精细操作程度，情境的设定是否与他们的生活贴近。在儿童的能力与应对的挑战处于一种平衡波动的时候，儿童能够全身心地投入其中，有动力持续与玩具进行互动，不断探索，从而达到能力培养的目的，难度较大或者过于简单都容易失去对孩子的吸引力。

（三）把握教育性与娱乐性的平衡

教育玩具需要同时具备教育性和娱乐性两种特性，发挥玩具的教育性是教育玩具设计的目的，儿童在玩耍、游戏的过程，达到一些目标，认识、利用事物的规律，获得积极的情感体验。而玩耍是儿童的天性，是认识周围世界的独特途径，在自然环境下，儿童也能利用自然产物进行玩耍，而教育玩具能引导儿童玩耍，逐步与社会融合，获得更好的游戏体验，得到思维、能力的锻炼。著名教育家苏霍姆林斯基说“任何一种教育现象，孩子们越少感到教育者意图，他的教学效果也就越大”。在设计儿童玩耍的体验时，不要显露出明显的教学意图，让儿童在利用知识玩耍的过程中得到快乐。

三、STEAM教育玩具设计趋势

（一）适应能力的增长，难度分级

STEAM教育玩具在情境，问题的设计下，隐藏着学科知识点，外化了知识作用的特征，让儿童在最初产生好奇，逐步认识、理解、利用知识并进行创造，在动手实践的过程中，熟悉规则，适应规则。对知识的应用，能力的培养需要进行一定阶段的训练以深刻，全面的理解知识，形成能力，所以需要融入结构化的知识，设置有一定复杂度的问题，可以在过程中分解任务，不断增加难度，提升挑战，从简单逐渐复杂，设置多种情形，让儿童在不同的情况下进行知识的迁移应用，灵活地应用规则，用新的知识解决新问题，所以，产品呈现难度分级是一个趋势。

家长们希望儿童在玩耍中能获得知识，能力的增长，通过显性的方式看出儿童的变化，难度分级是一种方式，从儿童达到的游戏目标看出变化。

（二）学科紧密融合，综合能力培养

STEAM教育理念融入的玩具设计还处于蓬勃发展的阶段，学科融合是其重要特征，让儿童了解社会生活中的问题的复杂性，利用跨学科的知识解决问题，提高综合能力。面向家庭环境下的STEAM教育玩具主要呈现两三种学科的显性特征，属于知识融入，情境设定的阶段，动手实践的过程会运用其他学科的思维、能力。在今后的设计中，将学科进行融合时，需要将他们放在平等的地位上，有机地结合，而不是为了融合而生硬地插入某种学科，需要有意义的融合，各学科的内容相互作用，在探索的过程呈现一定的因果关系。并且，80后的新生家长相比应试教育，越来越重视素质教育的培养，学科有效融合，综合能力的培养是STEAM教育玩具设计的趋势之一。

（三）更多创造力发挥的空间，注重创新思维及创意表达

STEAM教育理念的重要目标是创造力的培养，创意的思考，产生过程经历想象、创造、制作、反思、再想象的螺旋上升阶段，想象包括事物的联想，事物与事物之间的联系，对未发生事情结果的预判，以及空间想象力，在STEAM教育中想象体现在知识的迁移运用，问题解决办法的发散思维，实验测试的结果假设、预想，空间推理等方面。创造力包含创意思维还包括将创意实现的能力，STEAM教育里创造力表现在解决问题的多种途径和通过动手实践的创造性自我表达，在产品的设计中，可以引导儿童进行问题的发散，尝试更多问题的解决路径，给予儿童充分发挥想象的空间，并提供便于儿童自我表达的方式。目前的STEAM教育玩具很多停留在按照一定方式进行搭建，应当更多地挖掘儿童想象的空间，在事实的基础上进行有意义的想象，而可视化编程，电子元件，3D打印等技术降低了儿童进行操作的门槛，相较于传统的益智玩具，增强了互动的多样可能性。

结论

STEAM理念下的儿童教育玩具的主要特征是让儿童通过动手实践，主动探索的过程，利用综合的学科素养，创造性的解决问题。STEAM理念让儿童用综合的角度对待问题，看到学科间的联系，通过动手实践的过程加深对知识的理解与应用，让儿童进行有意义的想象与创造，达到综合学科素养和创造力培养的目的。文章综合STEAM跨学科的理念和学科融合的内容及途径，分析STEAM理念在儿童教育玩具设计中的应用策略及趋势，让儿童在游戏的过程得到能力的培养。

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