基于STEM理念的创客教育培养小学生创新能力的意义和实践

随着科技的发展与全球经济竞争的日益加剧，创新能力的培养变得愈发重要。创新能力不仅是个人生存与发展的基石，还是推动社会进步与国家繁荣的核心动力。在教育领域，如何有效培养小学生的创新能力，已成为一个亟待解决的课题。

STEM教育与创客教育作为当前教育界的热点话题，与创新能力培养紧密相连，近年来在全球范围内获得了广泛关注。在小学信息技术课堂或社团活动中，基于STEM理念实施创客教育不仅切实可行，而且意义重大，能够显著提高小学生创新能力。

小学生正处于好奇心旺盛、求知欲强烈的阶段，他们在此阶段形成的意识、思维及技能将对其未来的成长产生深远影响。然而，在当前的教育环境中，学生用于培养创新能力的时间和机会相对有限，同时，部分家长与教师尚未充分认识到创新能力对学生成长的重要性，加之创新能力的培养需要长期的硬件支持及资金保障，这导致部分小学无法有效培养学生的创新能力。因此，加强STEM教育与创客教育的推广与实践，对于提高小学生的创新能力具有重要的现实意义。

一、基于STEM理念的创客教育对培养小学生创新能力的意义

STEM教育理念以科学、技术、工程和数学为核心内容，倡导通过实践和探究的方式培养学生的创新能力。创客教育则重视学生的主动参与和实际操作，主张通过让学生亲身经历制作、设计及解决问题的过程，提高学生的创造力、协作能力及解决问题能力。在小学阶段，基于STEM理念的创客教育对于培养小学生的创新能力具有以下三个方面的重要意义。

第一，激发兴趣。以STEM为基础的创客教育能够根据每名学生的兴趣与能力，提供定制化的学习路径。首先，教师会通过深入了解学生的兴趣，并结合学生的实际能力，为每名学生量身打造适宜的学习方案。这种个性化的教育方法能有效激发学生的学习兴趣，提高学生的课堂参与度，进而增强其学习成效。其次，教师会利用多媒体技术、虚拟现实、增强现实等现代科技手段丰富教学资源，使教学内容更加生动有趣，从而进一步激发学生的学习兴趣。最后，教师会设计诸多富有趣味性的教学活动，如角色扮演、游戏化学习等，让学生在轻松愉悦的环境中高效学习。

第二，培养创新思维。在当今社会，创新思维已成为个人及团队成功的关键要素之一。STEM理念下的创客教育作为一种充满活力的跨学科教育模式，鼓励学生动手实践，参与创新项目，以培养学生的创新思维并提高其解决问题能力。这种教育模式超越了传统课堂讲授的范畴，促使学生在实际操作和完成项目的过程中应用理论知识，激发好奇心和探索精神。这不仅有助于学生加深对STEM领域知识的理解，还能提高学生应用知识解决现实问题的能力，为其未来在科学、技术、工程及数学领域的学习和职业发展奠定坚实的基础。此外，STEM理念下的创客教育鼓励学生勇于尝试、直面失败并再次尝试，这有助于培养学生坚韧不拔的性格，提高学生的社会适应能力。同时，学生能学会将抽象的科学原理和数学公式转化为可感知和操作的实体，这一过程不仅加深了学生对知识的理解，还提高了他们将理论应用于实践的能力。

第三，提高实践能力及解决问题能力。STEM教育理念指导下的创客教育，在提高学生实践能力的同时，也有效提高了学生的解决问题能力。首先，在创客教育环境中，学生不再是被动地接受知识，而是通过参与各种项目，如机器人制作、编程挑战、环境监测等，将抽象的STEM知识转化为具体的实践操作。例如，在一个设计小型的太阳能自动浇灌系统的项目中，学生需要运用物理学的知识来计算太阳能与电量转换的效率，并运用科学知识来优化浇灌系统设计参数。通过这样的实践过程，学生能够直观地看到理论与实际应用之间的联系，加深对知识的理解。其次，动手实践的过程要求学生进行问题分析、设计规划和实验验证，这有助于培养学生的批判性思维，提高学生的解决问题能力。在面对具体问题时，学生需要运用科学的方法分析问题根源，利用技术手段设计解决方案，并通过工程实践验证方案的有效性。例如，在一个设计节水装置的项目中，学生需要研究水资源的现状，分析节水的重要性，然后设计出既实用又经济的装置。在这一过程中，学生不仅学会了如何将复杂问题分解为可操作的小问题，还学会了综合运用STEM知识解决实际问题。最后，在解决实际问题的过程中，学生通常需要与同伴协作，通过共同讨论、分工合作完成项目。这种同伴间的合作能够提高学生的沟通能力和团队协作能力，为他们未来的学习和工作奠定坚实的基础。

综上所述，STEM理念强调跨学科融合，能激发学生对知识的好奇心，帮助学生理解不同学科之间的联系，并培养学生综合运用知识解决问题的能力。创客教育则注重实践操作和动手能力的培养，通过项目制作和解决实际问题，帮助学生将理论知识转化为实际技能，这种“从做中学”的过程极大地提高了学生的创新能力和实践能力。因此，基于STEM理念的创客教育为小学生营造了注重实践、合作及鼓励创新的学习环境，对于培养他们的创新能力具有重要意义。

二、基于STEM理念的创客教育在小学生创新能力培养中的实践

在实践中，信息技术课堂与学校社团活动是实施创客教育的理想平台。在信息技术课堂上，学生能够系统地学习编程、软件应用等技能，并通过编程实践、网站开发等项目，有效发展创新思维。在学校社团活动中，学生有机会加入各类创客小组，通过参与机器人组装、电子设备设计等实践活动，进一步提高自身的创造力和实际操作能力。

然而，在小学阶段推行基于STEM理念的创客教育并非易事。首先，学校需要配备完善的硬件设施和实验材料，并对教师团队进行专业培训，以确保教学质量。其次，学校应为学生提供充足的时间和空间，使他们能够全身心地投入创客教育，提高学习效率。最后，政府和家长的关注与支持不可或缺，政府和家长需要与学校携手营造有利于创新思维培养的教育环境。

笔者以笔者所在学校四年级和五年级参与创客社团、创新课堂及信息技术课堂的学生（约900人）为研究对象，围绕“小学阶段开展基于STEM理念的创客教育能否有效提高小学生的创新能力”这一课题进行了深入研究。研究过程中，笔者利用问卷星软件发放并回收问卷，并利用结构化观察量表对收集的信息进行细致分析，得出以下四点结论。

第一，由于生活环境和个人经验等方面的限制，笔者所在学校四年级和五年级学生的初始创新能力普遍较低。具体表现为：学生普遍缺乏创新意识，大多安于现状，不愿意尝试新的方法或思路；学生创新技能不足，缺乏多样化的解决问题的方法和技巧，在面对新问题时无法迅速找到有效的解决方案；学生在学习过程中缺乏创新的勇气。

第二，开展基于STEM理念的创客教育显著增强了小学生的创新意识。实践证明，通过一系列精心设计的训练，包括创新课程和创新社团的培养，学生的创新思维能力和技能得到了显著提高，主要体现在：学生的创新意识逐步增强，在面对问题时能够运用所学的创新技能努力寻找和尝试新的解决方法；创新带来的成功与喜悦激发了学生勇于尝试、敢于创新的勇气。

第三，创客教育与STEM教育在提高学生创新能力方面各有侧重。创客教育强调动手实践、制作与生成，而STEM教育则注重学科间的融合与整合。教师在实践基于STEM教育理念的创客教育时，应巧妙结合多学科知识，创设贴近生活的真实情境，以拓宽学生的知识面，培养学生在实际生活中应用知识的意识，提高学生的应用能力，从而有效提高其创新能力。

第四，当学生具备一定的创新意识和能力后，他们在学习和生活中的自主创新意识和行为也随之增多，对于创新有浓厚的热情和兴趣。通过参与创新课程与社团活动，学生不仅学会了思考与解决问题的方法，还提高了主动观察生活、发现并解决实际问题的能力。面对生活中的问题，他们开始自觉地寻求改进与创新的途径。

结语

当今社会对创新人才的需求日益增长。随着科技的发展和经济全球化的深入，未来社会对创新人才的需求将更加迫切。创新人才不仅是社会进步的重要推动力，也是解决复杂问题的关键。因此，在小学教育中，教师应积极推广基于STEM理念的创客教育，致力于培养具有创新意识和创新能力的人才，为社会的持续发展和进步贡献力量。

（作者单位：深圳市光明区公明第二小学）