創(chuàng)客與STEAM教育-發(fā)展學生核心素養(yǎng)的新途徑

1、創(chuàng)客與STEAM教育:發(fā)展學生核心素養(yǎng)的新途徑蔣鳴和上海市教育科學研究院二級教授2019.3.5 廈門核心素養(yǎng)如何落地”什么是STEAM與創(chuàng)客教育向案例學習:如何創(chuàng)建創(chuàng)客(STEAM)活動創(chuàng)客與STEAM教育:發(fā)展學生核心素養(yǎng)的新途徑核心素養(yǎng)的由來與發(fā)展面對復雜的、不確定性的世界,我們培養(yǎng)什么樣的人才能適應21世紀生存、生活與發(fā)展? 經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）在1997年提出了“核心素養(yǎng)”的概念:核心素養(yǎng)是面對復雜的、不確定性的現(xiàn)實生活情境時，運用所學的知識、觀念、思想、方法，解決真實的問題所表現(xiàn)出來的關(guān)鍵能力與必備品格。教育部己提出中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)，中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)分為文化基礎(chǔ)、

2、自主發(fā)展、社會參與3個方面，綜合表現(xiàn)為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創(chuàng)新等六大素養(yǎng)，具體細化為國家認同等18個基本要點。 “核心素養(yǎng)”是在新的歷史時期，高屋建瓴落實立德樹人戰(zhàn)略目標的重要途徑，是基礎(chǔ)教育課程改革的創(chuàng)新點和突破點。其創(chuàng)新在于，以核心素養(yǎng)為統(tǒng)攝，使得教育“立德樹人”的育人價值更加凸現(xiàn)；其突破在于，它是課程“三維目標”的整合。 急速變化的世界計算思維計算思維是運用計算機科學的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。 計算思維就是把一個看來困難的問題重新闡述成一個我們知道怎樣解的問題，如通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真的

3、方法。 計算思維是一種遞歸思維。它是并行處理。它是把代碼譯成數(shù)據(jù)又把數(shù)據(jù)譯成代碼。 計算思維采用了抽象和分解來迎戰(zhàn)浩大復雜的任務或者設(shè)計巨大復雜的系統(tǒng)。 計算思維是通過冗余、堵錯、糾錯的方式，在最壞情況下進行預防、保護和恢復的一種思維。 周以真教授學生核心素養(yǎng)如何落地“:一個教學案例小學數(shù)學二年級方向與路線教學,應用課件,讓學生在生活情景中動手做中學,經(jīng)歷辨似方向的過程,能畫簡單的路線圖北京二實小怡海分校的數(shù)學課回到原點則進一步讓小學低段(二年級)學生利用Scratch JR編程設(shè)計完成回到原點的任務,初步感知周長。學生學習編程掌握了上下左右的基本語句, 通過自主創(chuàng)編，設(shè)計出了不同的走法，通過

4、匯報交流發(fā)現(xiàn)長方形正方形的一周的長度與長寬之間的關(guān)系，為將來學習長正方形周長計算做好鋪墊。學生核心素養(yǎng)如何落地“?在當下的教學中，知識灌輸和技能訓練仍然是教學的基本方式，過度關(guān)注固定解題過程和標準答案的現(xiàn)象非常普遍。核心素養(yǎng)的落實，不僅僅是對教學內(nèi)容的選擇和變更，更是學習方式和教學模式的變革,把“知識為本”的教學轉(zhuǎn)變?yōu)椤昂诵乃仞B(yǎng)為本”的教學。在展示的教學案例中,構(gòu)建了跨學科概念、學科核心概念和實踐創(chuàng)新三個維度支撐的綜合課程,學習方式的變革體現(xiàn)在:整合性的真實情境；有意義的開放性活動或任務；學習過程是問題解決過程；在充分地展示和交流中加深對知識的理解和應用；教師是設(shè)計者、輔助者和指導者。STEA

5、M和刨客教育就是通過創(chuàng)建綜合課程發(fā)展學生核心素養(yǎng)的新途徑核心素養(yǎng)如何落地“什么是STEAM與創(chuàng)客教育向案例學習:如何創(chuàng)建創(chuàng)客(STEAM)活動創(chuàng)客與STEAM教育:發(fā)展學生核心素養(yǎng)的新途徑什么是STEM課程WSC（World STEAM Conference)世界融合創(chuàng)新教育大會首度對STEAM教育進行了定義：STEAM教育即融合創(chuàng)新教育:是一種基于現(xiàn)行教育與未來社會發(fā)展相匹配的需求，以解決未來世界性的問題為目的，將科學、技術(shù)、工程、人文、數(shù)學等多學科充分融合，以激發(fā)學生好奇心為出發(fā)點，培養(yǎng)學生的持續(xù)學習興趣;運用情景式、任務型的教學方法，采取探究式的學習方式，提升直觀發(fā)散思維和融合創(chuàng)新思維能

6、力的教育理念。STEM課程的說明性案例風能怪獸 作者: 上海STEM云中心 /courses/nK0zW本課程以指導學生組裝和驅(qū)動風能怪獸為載體，指導學生圍繞風能怪獸的動力來源、曲軸和齒輪的作用機理等展開研究，探究風能怪獸背后蘊藏的科學奧秘。該課程不僅讓學生體會到動手組裝的樂趣，而且讓學生在對這種奇怪的能源怪獸的體驗中，探尋能源怪獸蘊含的科學。木牛流馬與風能怪獸“木牛流馬”相傳是諸葛亮使用的一種搬運糧草的工具，這種木牛流馬不需要飲食，可以晝夜不停的行進。“木牛流馬”如果真的像書中所描述那樣顯然是不符合現(xiàn)科學上的能量守恒定律。風能怪獸源于荷蘭工程藝術(shù)家Theo Jansen創(chuàng)造的仿生物體，依靠機

7、械原理和自然風力移動前行，結(jié)構(gòu)巧妙之處在于合理的利用平衡性進行物理變量的轉(zhuǎn)化，能源轉(zhuǎn)化率非常高。它們就像永動機，就像科幻片里的怪物，可以自行活動，自己做決定，無需引擎和電力驅(qū)動。組裝和驅(qū)動風能怪獸本課程以指導學生組裝和驅(qū)動風能怪獸為載體，指導學生圍繞風能怪獸的動力來源、曲軸和齒輪的作用機理等展開研究，探究風能怪獸背后蘊藏的科學奧秘。該課程不僅讓學生體會到動手組裝的樂趣，而且讓學生在對這種奇怪的能源怪獸的體驗中，探尋能源怪獸蘊含的科學?？茖W、技術(shù)、工程和數(shù)學知識的整合通過了解風能怪獸的研發(fā)過程，熟悉機械工程的研究方法，培養(yǎng)學生發(fā)明創(chuàng)造的熱情，以及對待科學堅韌不拔的品質(zhì)。 科學：理解風能轉(zhuǎn)化為動能

8、的能量守恒定律，學習風能怪獸中的機械結(jié)構(gòu)原理； 技術(shù)：熟悉齒輪、曲軸等常用機械結(jié)構(gòu)特點和使用場合； 工程：制作簡易的風能怪獸，掌握搭建技能； 數(shù)學：根據(jù)風能怪獸的幾何模型，計算相關(guān)運動學特征值。從STEM到創(chuàng)客教育“創(chuàng)客”一詞來源于英文單詞“Maker”，是指出于興趣與愛好，努力把各種創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實的人。創(chuàng)客基于從個人通訊到個人計算，再到個人制造的社會技術(shù)發(fā)展脈絡。創(chuàng)客教育的目標是讓每一個孩子成為創(chuàng)客,一個具有探究和創(chuàng)新精神的Maker創(chuàng)客教育的重點在于將想法進行“實踐創(chuàng)造”，STEM教育講究的是跨學科的“知識融合”，創(chuàng)客教育需要STEM教育提供理論知識基礎(chǔ)，而創(chuàng)客實踐是STEM教育的最終目的

9、。創(chuàng)客是如列打開學生想像力的Arduino平臺，即開源電子原型平臺，由美國Arduino公司創(chuàng)建，為有創(chuàng)意的青年人提供一些簡單功能的硬件設(shè)備（開源硬件）和開源軟件，該平臺曾催生3D打印機。 借助于Arduino平臺，學生打開了想像力,創(chuàng)作了一系列富有創(chuàng)造力的作品創(chuàng)客是如何打開想像力的Arduino中文社區(qū)/arduino套件https:/search_product.htm?q=arduino%CC%D7%BC%FE&type=p&spm=a220m.1000858.a2227oh.d100&from=.list.pc_1_searchbutton核心素養(yǎng)如何落地”什么是STEAM與創(chuàng)客教育向

10、案例學習:如何創(chuàng)建創(chuàng)客(STEAM)活動創(chuàng)客與STEAM教育:發(fā)展學生核心素養(yǎng)的新途徑從創(chuàng)客準備課程到創(chuàng)客活動課程創(chuàng)客活動需要知識和技能準備,所以要創(chuàng)建創(chuàng)客準備課程嚴格意義上講,創(chuàng)客準備課程學習并不是一個創(chuàng)客活動借鑒科學探究課程,開發(fā)創(chuàng)客活動課程, 指的是個性化和“做中學”,是領(lǐng)悟創(chuàng)客們個人制造的過程方法而進行的各種活動。 Arduino的創(chuàng)客課程創(chuàng)客活動課程創(chuàng)客活動課程創(chuàng)客活動課程是有組織地鼓勵學生進行“制造”活動的一種綜合實踐活動課程，創(chuàng)客活動課程讓學生在制造過程中有效地使用數(shù)字化工具培養(yǎng)學生動手實踐的能力，讓學生在發(fā)現(xiàn)問題、探索問題、解決問題中將自己的想法作品化，并具備獨立的創(chuàng)造思維與解

11、決問題的綜合能力?；贏rduino平臺的創(chuàng)客課程創(chuàng)客活動課程=工具箱+微課程十DIY+網(wǎng)絡學習社區(qū)Arduino 入門微課程01 了解您的工具02 太空船介面03 LOVE-O-METER04 光學特雷門05 鍵盤樂器Arduino 入門微課程06 電動風車07 水晶球08 觸控燈09 調(diào)校 Arduino 標誌10 推特控制情境燈創(chuàng)客(STEAM)課程案例1:拐杖設(shè)計分享會成師附小萬科分校巫智丹老師讓學生運用設(shè)計思維（通用思維技能）設(shè)計改進出一款供腿腳不便人士使用的拐杖。課程由課內(nèi)延伸至課外, 課外學生完成了調(diào)查-創(chuàng)意-設(shè)計-制作的全過程, 這里樂高僅作為創(chuàng)造的工具, 而不是囿于樂高。課內(nèi)

12、集中展示、陳述、交流, 學生能結(jié)合已學知識闡述設(shè)計思路,是一節(jié)優(yōu)秀的創(chuàng)客活動課程案例。淄博市張店杏園小學開發(fā)的基于創(chuàng)客理念的繪本閱讀與創(chuàng)作課程是應用STEAM理念對現(xiàn)有閱讀課程進行結(jié)構(gòu)改造,創(chuàng)建了學生線上和線下混合式自主閱讀的新模式。課程以繪本閱讀與創(chuàng)作為主題展開，涉及語文、美術(shù)、信息技術(shù)、科技等多學科知識,以學生的“學”為中心，注重培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和實踐能力。學生在線閱讀學生創(chuàng)作數(shù)字繪本創(chuàng)客(STEAM)課程案例2:基于創(chuàng)客理念的繪本閱讀與創(chuàng)作創(chuàng)客(STEAM)課程案例3:淄博山頭鎮(zhèn)中心學校基于Scratch的科學探秘課程淄博博山區(qū)山頭鎮(zhèn)中心學校開發(fā)的基于Scratch的物理探秘課程把編程融

13、于科學課程中,讓學生在編程中學習相關(guān)的科學知識、解釋科學現(xiàn)象，并把科學知識和scratch傳感板（PicoBoard）、arduino板等結(jié)合做相應虛擬實驗，創(chuàng)建了全新視野下的科學實驗教學。目前課程已開發(fā)了物體運動探究、聲音探究、光的秘密、質(zhì)量和密度的秘密、力的秘密、電的秘密和熱的秘密等7個課程模塊。課程采用“導入角色-調(diào)整參數(shù)-研究科學現(xiàn)象” 步驟進行。學生研究同時要完成“游戲研究報告”，研究報告設(shè)計按照“觀察現(xiàn)象-分析問題-驗證結(jié)論”步驟完成。創(chuàng)客(STEAM)課程案例4 :探秘廈門地鐵車廂除味方法廈門地鐵一號線的正式開通，標志著廈門進入了地鐵時代。但現(xiàn)在正式開通四個多月以后，走進地鐵車廂

14、還是能聞到刺鼻的味道。為什么會有這些味道？有沒有什么有效的方法可以去除這些味道？我們研究小組對此問題展開調(diào)查與探究。福建省廈門市集美區(qū)僑英小學基于團隊的設(shè)計，探究以及解決問題的項目本項目基于STEAM理念設(shè)計了問題驅(qū)動-猜測-調(diào)查-創(chuàng)意-原型-測試的實施流程,體現(xiàn)了PBL的與時俱進。實驗構(gòu)想加裝“溫控風扇”不是由教師事先提出,而是在分析大量調(diào)查材料篩選出來的解決方案,體現(xiàn)了科學的嚴謹性不局限于認知,還進一步動手做,從設(shè)計到原型再到調(diào)試,體觀了STEAM創(chuàng)造的理念。地鐵站溫控風扇設(shè)計試驗項目給我們的啟示 當前,STEAM和創(chuàng)客活動正在全圍范圍蓬勃發(fā)展,體現(xiàn)了信息技術(shù)應用的新方向,問題在于如何發(fā)展

15、學生的創(chuàng)新意識和動手能力?本項目給我們的啟示是:很多創(chuàng)客教育課程所解決的問題，都是從已知到已知,例如應用電路套件組裝一個溫控的電風扇,本項目把創(chuàng)客活動與PBL結(jié)合,把制造置于解決真實問題之中,從而是解決從從未知到已知的0到1的問題，而不是解決從1到100的問題。創(chuàng)客活動要符合學生認知水平,一味追求高、大、上的智能技術(shù),違背了教育規(guī)律,合適的才是有效的,本項目動手裝配一個溫控風扇,小學生能做,但把它置于問題解決中,真正體現(xiàn)了跨學科綜合能力的培養(yǎng)。創(chuàng)客(STEAM)課程設(shè)計12步1 圍繞一個主題教學準備STEM課程。 2 這個主題要連接到一個真實世界的問題。 3 清晰地定義STEM課程中學生將處理

16、的挑戰(zhàn)。 4 確定最終完成的結(jié)果的大致輪廓。5 應用工程設(shè)計過程設(shè)計課程。6 幫助學生辨識挑戰(zhàn)。7 包括學生用團隊形式參與應對挑戰(zhàn)的研究內(nèi)容。 8 鼓勵團隊就如何解決問題發(fā)展自己的想法。9 指導團隊選擇一個想法進行測試,然后創(chuàng)建原型。 10強調(diào)原型測試和評價的過程。 11 包括團隊交流他們的發(fā)現(xiàn)。 12 如果有充裕時間可進行再設(shè)計。創(chuàng)客(STEAM)活動如何體現(xiàn)學生核心素養(yǎng)創(chuàng)客活動課程的是與不是創(chuàng)客活動課程是圍繞一個開放的、聯(lián)系真實世界的主題學生要把創(chuàng)意作品化要從課內(nèi)延伸到課外進行統(tǒng)籌設(shè)計活動要有充分的交流和討論應用信息技術(shù)工具創(chuàng)客活動課程不是不是圍繞教師設(shè)定的封閉主題不是學習學科新知識和技能 (通用技術(shù)、信息技術(shù)等等)不是局限于傳統(tǒng)課堂的教師講授學生操作不是缺乏創(chuàng)意的套件的機械裝配操作或勞技操作結(jié)語走中國特色的基礎(chǔ)教育