STEM+创客教育，激发学生创新思维

在当今快速发展的社会中，创新已成为引领经济前行的核心引擎。它不仅塑造了新的产业格局，也深刻影响着教育领域的变革。面对未来社会对创新型、复合型人才的迫切需求，探索如何在教育中有效激发学生的创新思维，成为中职教育改革的重要课题。STEM教育理念与创客教育的融合，为这一挑战提供了创新性的解决方案。在此，笔者以“智能环保垃圾桶设计项目”为例，分享融合STEM理念的中职创客教育课程如何激发学生的创新思维。

创设真实情境，激发学习兴趣

创客教育通过创设真实情境，激发学生主动学习与创新。此模式摒弃填鸭式教学，鼓励学生结合兴趣与认知进行探索、创造，设计实用创意方案，让学生在解决实际问题的过程中掌握知识与技能，体验学习乐趣。教师需深入了解学生，精心设计贴近学生实际的情境任务，以激发学生的探索欲与创新能力，促其成为问题解决者。

以“智能环保垃圾桶设计项目”为例，创设真实情境来激发学生的学习兴趣、培养其创新思维与实践能力，可以通过以下几个步骤来实施——

情境设定与背景引入。首先，教师需要构建一个贴近学生生活且富有挑战性的真实情境。例如，可以引入当前城市垃圾处理面临的严峻挑战，包括垃圾分类不准确导致的资源浪费和环境污染问题，以及随着科技发展，社会对智能化、环保型垃圾桶的迫切需求。教师可以通过展示相关图片、视频或新闻报道，让学生直观感受到问题的严重性和紧迫性，从而激发他们的责任感和使命感，使其愿意参与到解决这一社会问题的行动中来。

明确任务与目标。在情境设定之后，教师需要明确项目任务与目标。例如，设计一款能够自动识别垃圾类型、进行初步分类并提醒用户正确投放的智能环保垃圾桶。这一目标既具有实用性，又充满创意空间，能够激发学生的创新思维和动手欲望。

鼓励跨学科整合，拓宽思维视野

STEM理念的核心价值在于其强调的跨学科整合能力与知识的综合运用能力，这一理念在创客教育课程中得到了淋漓尽致的展现。在跨学科整合的过程中，学生不断面临着新的挑战与机遇，其思维和视野得以极大地拓宽。他们学会了如何从不同学科的视角审视问题，如何运用多样化的知识与技能解决问题，这种综合能力的培养对于他们的未来发展具有深远的意义。更重要的是，跨学科整合还激发了学生的创新思维，使他们不再满足于现有的解决方案，而是勇于探索未知领域，尝试提出更加新颖、高效的设计思路——这种创新精神是推动社会进步与发展的重要动力。

在“智能环保垃圾桶设计项目”中，跨学科整合体现在——

科学与技术的融合。学生需要了解垃圾分类的科学原理，包括不同材质垃圾的处理方式及其对环境的影响等，这是设计智能垃圾桶的基础。同时，他们还需掌握传感器技术、物联网技术等科学知识，以实现垃圾桶的自动识别和智能互联。在技术层面，学生需要运用编程技术来开发控制系统，使垃圾桶能够识别垃圾类型并作出相应反应。此外，硬件设计、电子元件的选择与连接等也是技术实现的关键环节。

工程与设计的结合。垃圾桶的外观设计、内部结构布局、承重能力等，都需要进行工程设计。学生需要考虑如何使垃圾桶既美观又实用，同时确保其稳定性和耐用性。除了基本的功能实现外，学生还需关注用户体验，包括人机交互界面的设计、提示信息的友好性、垃圾桶的易用性等方面。通过工程设计，学生可以优化这些方面，提升用户的体验感。

数学的辅助与优化。在设计智能环保垃圾桶的过程中，数据分析是不可或缺的一环。学生需要收集并分析用户行为数据、垃圾投放数据等，以优化垃圾桶的设计和功能。例如，通过分析用户投放垃圾的时间分布，可以调整垃圾桶的清洁和维护计划。在编程和控制系统开发中，算法的优化对于提高垃圾桶的识别准确率和响应速度至关重要。学生需要运用数学知识，如概率论、统计学等，来优化算法，使垃圾桶更加智能和高效。

注重实践操作，培养动手能力

创客教育以学生为核心，融合实践与创新，通过丰富的活动激发学生的潜能，培育其动手能力与智慧。教师需精心规划课程，确保挑战与趣味并存，并为学生提供多样化的创作空间，满足其个性化需求，促使学生在不断试错中突破局限，创造独特作品。

在“智能环保垃圾桶设计项目”中，可以这样培养学生的动手能力、实践智慧、创新思维和创造力——

实践操作的全面融入。项目启动阶段：从项目立项开始，教师就引导学生参与需求分析、市场调研等实践活动，让学生亲自动手收集数据、分析问题，为设计奠定基础。设计构思阶段：鼓励学生使用手绘草图、3D建模软件等工具进行创意构思，将想法转化为可视化的设计方案。在这个过程中，学生需要不断尝试、修改，直到形成满意的初步设计。材料准备与制作阶段：学生根据设计方案，选择并准备所需的材料，如传感器、电路板、机械部件等，并在教师的指导下，亲自动手组装、调试设备，将设计变为实体。在这个过程中，学生将学习各种工具，如焊接、切割、调试等的使用方法，从而锻炼自己的动手能力。测试与优化阶段：完成初步制作后，学生需要对垃圾桶进行功能测试，包括识别准确率、分类效果、用户体验等方面。根据测试结果，学生需要进一步优化设计，调整参数，确保垃圾桶达到最佳性能。

多样化的创作空间。物理空间：学校应提供专门的创客空间或实验室，并配备必要的工具和设备，如3D打印机、激光切割机、电子工作台等，以满足学生的制作需求。同时，空间布局应灵活多变，以适应不同项目的需要。虚拟平台：利用在线设计软件、仿真工具等虚拟平台，学生可以更加便捷地进行设计构思和模拟测试。这些平台不仅降低了制作成本，还提高了设计效率，让学生能够有更多的时间和精力去专注于创意和创新。

激发创新思维和创造力。鼓励尝试：教师应激励学生大胆尝试新思路，不畏失败，通过实践找到最佳方案。引导创新：教师可以通过提供案例、头脑风暴等方式激发学生多元思考，鼓励学生提出见解，无论成熟与否。展示交流：项目完成后组织展示，分享经验，促进学习竞争，激发创造力。

倡导团队合作，培养协作精神

在STEM+创客教育中，团队合作是核心要素，可以助力学生个人成长与能力提升。教师须积极倡导并组织合作活动，以发展学生的协作精神。分组合作可以促进多元交流，融合不同背景与视角，激发学生的创新灵感。在共同任务中，学生可以学会有效沟通、明确职责、尊重差异，这些能力对其未来在职场上的发展至关重要。团队合作带来的相互支持与温暖，可以增强学生间的友谊与信任，并为他们提供展现自我、实现梦想的舞台。因此，教师应重视团队合作，设计活动、引导参与、关注动态并提供反馈，让学生在实践中掌握沟通与协作技巧，共创美好未来。

在“智能环保垃圾桶设计PboBcuuGtNYR2OKaw1eoxw==项目”中，教师可以这样培育学生的团队合作与协作精神——

分组策略与多元交流平台。合理分组：教师根据项目需求和学生特点进行合理分组，确保每个小组的成员在技能、兴趣、性格等方面具有一定的互补性，以促进多元交流。明确角色：在小组内部，鼓励学生自行分配或由教师指定角色（如项目经理、技术负责人、设计师、材料采购员等），明确各自的职责和任务，促进团队协作有序进行。交流平台：利用课堂讨论、在线协作工具和定期的项目会议，为学生提供一个多元化的交流平台，让他们能够充分表达自己的想法，分享资源和经验，共同解决问题。

相互帮助与支持的氛围。互助精神：在项目实施过程中，教师要鼓励学生相互帮助，共同面对困难和挑战。当小组成员遇到问题时，其他成员应主动伸出援手，提供必要的帮助和支持。情感关怀：教师应关注学生在团队合作中的情感状态，及时发现并解决可能存在的矛盾和冲突，营造一个和谐、融洽的团队氛围。通过团队建设活动和情感交流，增强学生之间的友谊和信任。

展现自我与实现梦想。个性发挥：在团队中，每个学生都有机会根据自己的兴趣和特长发挥作用。教师应鼓励学生大胆展示自己的才能和创意，为项目的成功贡献自己的力量。共同成就：当项目取得阶段性成果或最终完成时，教师应组织展示活动，让学生共同分享成功的喜悦和成就感。这种共同成就的体验将激励他们更加珍惜团队合作的机会和价值，进一步激发他们的创新精神和探索欲望。

【基金项目：本文系2023年泉州市教育信息技术研究课题“中学创客教育课程开发与应用研究”（立项批准号：QZDJKT2327）的阶段成果】

（作者单位：福建省晋江华侨职业中专学校）