基于STEM教育理念下的跨学科整合模式——创客

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  一、创客是一种最常用、最佳的STEM教育理念的整合模式
  以“体验、创新、成长”为主题,福建省泉州培元中学(以下简称“我校”)在2015年秋季成立了“培元中学树人创客中心”,中心主要开展机器人设计和科技创新项目的研究,激起全校各年段学生的巨大兴趣。他们积极参与各种培训活动,如在2016年暑假创客科技夏令营,这次夏令营主要介绍电子入门实验和arduino入门等,还有很多连物理还没学的初一学生参加。初一的郑同学亲自动手制作第四课——红外对射报警器。其对红外对射报警器十分感兴趣,还想发明一种报警器,当球出界就报警。学生有兴趣了,就会在兴趣上动脑筋想点子,兴趣是创新的动力。
  目前中小学课程模式是分科教学模式,即数学、物理、化学、信息技术等各学科教师只负责教授各自科目,很少重视学科之间的联系。即使到高中,高考文综、理综也是拼盘式。然而,社会需要的是复合性创新人才。我们碰到的事情或问题是综合性的,是多学科知识融合的交叉点与整合点。但学生是一个主体,他们必须整合并超越各学科的界限进行思考。不能是模仿者,而要成为一个创造者。STEM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)四门学科的简称,但不是科学、技术、工程和数学教育的简单叠加,其强调多学科的交叉融合,强调将它们组合形成有机整体,以更好地培养学生的创新精神与实践能力。创客就是一种基于STEM教育理念下的跨学科整合模式,是STEM教育理念体现方式。创客是通过创新制作这种活动(activities),形成连贯的、有组织的课程结构。在活动中物理、化学等不作为独立的学科存在,而是将科学、技术、工程和数学等内容整合起来。
  二、创客将有助于并整合各学科学习
  郑同学有了创意,想把它变成一个创新作品并参加创新大赛,这将面对一个个学科问题和难题,为了攻破难题先要学好各学科知识。首先,是电路问题,她怀着很强的目的性认真学习八年级物理,并自学九年级物理电路部分,理解什么是电路、电源、滑动变阻器等。在学习物理内容和设计、调节电路时必然碰到计算,并涉及大量的数学知识,这也将有助于数学的学习。当然,在做作品参加创新大赛的过程中,信息技术学习不言而喻,Word、PPT、网络等不在话下。郑同学还开玩笑地说:“《司线宝》做完,自己的语文水平大幅度提高了,论文格式懂了,论文也会写了,为了面对各种评委,说明自己的作品,高度概括三分钟或详细介绍十分钟各种准备都会了。特别是口才、应变能力突飞猛进,将来中考高考肯定不会怯场。”
  创客作品来源于生活,又高于生活,它不是凭空想象,它要基于各学科基本知识、基本概念、基本规律,通常是多学科知识融合的交叉点与整合点。中央电视台《异想天开》《走近科学》《我爱发明》《原来如此》以及其他卫视策划科普实验或活动等,也都是创客作品,它们都需要具备各学科一定的学科素养。创客教育不是一味鼓励学生荒废学业、不切实际地去创造发明、创业,而是要有一定学科基础,通过观察,发现生活中存在哪些麻烦、不方便或无法解决的问题。猜想和提出创意,以开发出创新作品为起点,再次回归课本,回归各学科,找理论依据,认真学习新知识。此学习过程将更用脑、用心且动手参与学习过程。最后,学生按自己的设计思路,采用科学的方法完成作品设计。总之,创新作品过程也是科学、数学、技术等学科的学习过程,并在学习过程中整合各学科。
  当然,各学科教师在教授学科知识时,发现本学科中有哪些可以成为创客作品,及时鼓励和发现学生的奇思妙想和闪光点;注意学科间的联系。主动成为创客教育的参与者,这也将提高教师个人全方面发展,促进学科教学。
  三、创客加强学生自主学习能力的培养
  自从学生进入创客中心后,学生自主学习能力大大提高。创客作品中碰到一系列前所未见的问题,有些问题甚至初中、高中各学科课本都找不到,如作品外包装如何美化、推广等。此时学生想到的就是百度、谷歌、咨询其他同学和老师。在网络中遨游,在交流中学习,在实践中验证,自学能力得到很大提高。很多班主任反应,参加创客的学生进步很大,特别是潜力巨大,像郑同学在初二基本能在班级前三名了;还有的学生因参加创新大赛获奖,像原高二林同学不想浪费自主招生名额,发愤图强,利用创客活动得到自主学习能力,高三时边复习边自主学习,突破自我,高考取得好成绩。最后参加自主招生录取于天津大学。
  新课程改革其原因有两点。第一,固有的知识本位、学科本位问题没有得到根本的转变,这与时代对人的要求形成了极大的反差。第二,传统的应试教育势力强大,素质教育不能真正得到落实。所以课改目标第四条指出改善学生的学习方式。强调学生有主动性。要使人能够不断地“更新”,不断地超越自我。强调学生具有“未完成性”。也就是要培养学生自主学习能力,活到老,学到老。学会的知识是有限的,只有会学才能是无限的,“授人以鱼,不如授人以渔”,这是新课程的目标。所以通过设置综合课程、综合实践活动来培养自主学习能力。
  STEM教育理念其实就是新课改精神的体现,创客就是一种综合课程、综合实践活动。通过创客活动,学生由被动地接受知识,转变为结合自己的研究兴趣和研究方向,自己发现问题,并带着问题有目的地寻找解决路径,从而获得新知识、新启蒙。创客教育能够提供基于问题的思考,不像传统教育,根據教育大纲的规定被动学习知识。学生自主提出问题之后,广泛地搜集资源,和各种各样的人交流,然后学会利用身边的材料、器械,自己尝试着解答问题。在解决问题的过程中,学生逐渐培养出一种创新能力。
  四、创客培养学生创新精神与实践能力,促进创新型、创业型人才的成长
  郑同学不断对入门实验红外对射报警器改进,单电源改为双电源,把发射和接受都变为红外发射接收一体管,在实践中改进,在改进中继续创新,最后郑同学的作品《司线宝》在2016年参加市第十三届青少年创新大赛获三等奖。获奖后她说:“创客活动让我学到了很多在课本学不到的知识,对科技创新也有了自己的体会——在生活中我们会有很多麻烦,在解决问题时不应拘泥于传统的思维方式,要善于思考、大胆创新,也许经过创新会有奇迹出现,而每一个奇迹都掌握在我们手中。”
  创客教育无论是源起背景还是内涵发展,都与创新精神有着内在的一致性。这种一致性使培养创新精神成为创客教育的核心理念和追求。事实证明,学生并不缺乏发现问题的智慧之眼,而是缺乏在发现问题后深入研究的意识,感觉自己什么都行,长此以往,便形成了浮躁的性格,但实践起来却无从下手。教师应以创客教育形式,开展基于建构主义的学生创新型信息技术课堂,利用多学科综合特性,培养学生善于发现、勇于创新、踏实、勤思、善做的科学品质。
  总之,相信随着创客活动的开展,我们将推进科学、数学、信息等学科的整合,推陈出新,将来会有越来越多的产品属于中国的知识产权,而不是只印着“Made in China”。
  参考文献:
  [1]王旭卿.面向STEM教育的创客教育模式研究[J].中国电化教育,2015(8).
  [2]余胜泉,胡 翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究,2015(4).
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