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基于STEM教育的初中创客空间建设与运营策略

2021-10-31廖培城

广东教学报·教育综合 2021年115期
关键词:STEM教育

廖培城

【摘要】2017年中国教育科学研究院STEM教育研究中心发布了《中国STEM教育白皮书》,提出了“中国STEM教育2029创新行动计划”,引起社会对STEM教育的重视和热情。本论文基于对东城实验中学创客空间建设与运营工作的研究,总结了STEM教育理念与校园创客教育活动融合的经验,构建了一套实用有效的初中创客空间建设与运营方法。

【关键词】校园创客空间;创客空间建设与运营;STEM教育

2015年,教育部在《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见(征求意见稿)》中首次提出要“探索STEM教育、创客教育等新教育模式”。2017年中国教育科学研究院STEM教育研究中心发布了《中国STEM教育白皮书》,提出了“中国STEM教育2029创新行动计划”,引起社会对STEM教育的重视和热情。我校从2015年开始即在开始探索校园创客教育活动的开展,以机器人编程课程为媒介,开设了与STEM主题相关的系列课程。2018年,我校建设了完备的创客空间教室,进一步丰富了校园创客活动场所,营造能够充分支持学生进行多方面探究性学习的良好环境。课程、空间、师资三位一体,旨在激发学生设计创意的兴趣、动手造物的欲望,让学生亲身经理设计创意的过程、获得设计知识、掌握创意方法、培养创新素养。

一、创客空间建设

创客空间是学校推动STEM课程、创客教育课程的主要阵地,是供学生开展自主探究、动手实践活动的场所。创客空间整体的定位是以学生为中心,以工具、材料和技術为基础,融合科学、技术、工程、艺术、数学等多学科知识的新型学习环境。学生利用创客课室中的工具或其他资源相互协同,发现问题、解构问题、寻找解决方案、分享创作成果,培养自己的批判性思维、创新思维与问题解决能力。

依据我校的自身情况,充分利用创客创新教育活动室、计算机教室进行设计整合,整理了一套符合我校实际情况的空间建设方案。

空间建设创客器材和安全器材清单:

序号 类 别 创客空间、创客器材、零件耗材、安全管理、安全器材

1 展示类 在微机楼一楼学生常经过的地方设置创意收集箱、创意展评墙。

2 空间 面积约120平方米,划分为展示区、制作区、学习区(讨论区)、危险器材区

3 家具类 加工制作台、学生创作桌、凳子、椅子、工具挂架、展示台、器材收纳柜等

4 智能

套件 DF中级套件、DF传感器套件、DF电机扩展板、micro.bit套件、掌控版套件、mblock中小学套件、机器人DIY套件和器材、各类传感器套件或器材等。以上智能套件对应的零件耗材和相应软件等。

5 金工

加工类 学生用机床(多合一机床),五金工具套装(如:电钻套件、多功能抛光机、锤子、螺丝刀、美工刀、钳子、扳手、锯子等基础工具),热熔胶枪、调温热风枪、学生剪刀、卷尺、学生尺子套装、游标卡尺等,以上金工加工类器材对应零件耗材等。

6 木工

加工类 激光雕刻机、曲线锯、线锯、钻头套装、沉孔钻头套装、抛光机、砂光机、木凿套装、刨子、锥子、锉刀套装、木工虎钳,等以上木工加工类器材对应零件耗材等。

7 电子

焊接类 恒温电烙铁、烙铁支架、数字万用表、直流电源、剥线钳、尖嘴钳、斜口钳、真空吸锡器、万用板、电源插座、试电笔,等以上电子焊接、电子工具类器材对应零件耗材等

8 文创

设计类 3D打印机、低温3D打印笔、激光切割机等。木艺、陶艺、纸艺、布艺等设置在学校美术室。以上文创设计类器材相应软件、对应零件耗材等

9 电脑

外设 创客空间的电脑30台、空调3台、投影、音响等多媒体设备一套。

10 安全

管理 危险器材单独放置在危险器材室并上锁存放;创客室管理条例、危险应急预案;每项安全保障落实到人。

11 应急

药箱 配置符合国家医疗标准的机械外伤、烫伤、烧伤等紧急处理急救用品,如创口贴、酒精棉球、碘伏棉球、纱布、绷带、止血带、冰袋、口罩、胶带、一次性手套等。救护箱中的药品根据药品有效期及时更换。

创客空间实景图:

二、创客空间运营

(一) STEM课程建设

教育基于课程,课程建设是推动STEM教育的必经之路,STEM课程是实现STEM教育理念和教育目标的主要载体。建设STEM课程,要明确课程目标、开发课程资源、组织课程内容、设计评价方案。课程目标的提出要基于STEM理念,体现核心素养。

自2015年以来,我校就在探索和实践各种类型的创客特色课程,已经形成相对成熟和完善的系列创客课程体系,涵盖科创类课程、陶艺课程、三模竞赛课程、生物实验课程等。

① 科创类课程

我校科创类创客兴趣班分初一、初二两个小组。课程的开发根据学生的学习特点,对创客的理解和掌握情况,遵循由易到难,循序渐进的课程模式。

初一第一学期课程开设主要为创意思维课程、Mblock课程。通过创意思维课程的学习,启发学生的创意思维,激发学生学习创客的兴趣。Mblock是图形化的编程软件,适合刚接触创客学习的初一级学生,硬件的应用通过RJ25与主控板连接,非常容易让学生上手,学习更容易。初一第二学期在第一学期程序学习的基础上开展相对Mblock难度高一点的APP inventor初级课程,让学生了解APP的开发。

初二第一学期课程为《掌控板创意编程学习入门教程》。在经过初一Mblock课程之后,基本上掌握了开源硬件的应用。这学期在前面的基础上更进一步的学习更多开源硬件的相关知识同时结合项目开发为主,让学生能够更好的进行项目的开发。初二第二学期主要课程为《Huskylens传感器项目课程》,该课程主要让学生掌握人工智能的知识,并能够应用Huskylens传感器开发人工智能项目。

② 陶艺课程

陶艺教育价值很高,实践证明,陶艺能够帮助孩子找到自己的乐趣和天地:发展个性、开发潜能、实现自我,提高审美、实践和创新能力,为丰富他们的想象力,扩展创造性思维,开辟了无限的空间。我校陶艺特色课程以粘土为主要原料,以泥塑成形、手工拉坯、印坯成形、泥条盘筑、泥板成形等制作方法,让学生通过手的触摸捏制,亲自参与、自主创作等提高动手能力,培养学生的想象力、创造力,深化审美意识。同时学生了解到从泥巴变成质地坚硬而又美丽的陶瓷艺术品过程中的物理化学变化,逐步熟悉泥性的可塑性、耐火度、烧后白度;造型重心、厚度、倾斜度;釉料的成分,釉色在高温下的转变等等,让学生的知识于体验中得到拓展。

③ 生物实验课程

生物学是一门以实验为基础的自然科学。 生物教学中,实验、学习和观察等实践环节对学生掌握生物学知识、科学方法、以及培养学生的动手能力和形成科学素养都起到了至关重要的作用。因此,我校生物教研组的老师们不断设计各式各样的生物實验课,通过实验教学激发学生学习生物学的兴趣,让学生在实验中探究,在探究中发展,感受科学探究的魅力。

(二)创客活动开展

每一个学校都有自己的校园文化,而校园文化与创客文化的完美结合,一方面赋予了校园文化新的内涵,另一方面也为创客活动的开展提供了主题。

1.校园科技节

我校每年一度的校园科技节活动是一道独特的风景线,推动学生的研究性学习,培养学生发现问题与解决问题的能力,也是学生与老师发挥创意的平台。

2. 校外交流活动

3. 竞赛活动

我们先后组织学生参加第十三届全国青少年未来工程师博览与竞赛总决赛爱创造智能作品赛、2018年“内地与港澳青少年STEAM挑战赛”智能创客赛、第34届广东省青少年科技创新大赛、东莞市青少年科技创新大赛、东莞市青少年STEM创意竞赛——畅游港珠澳大桥STEM挑战赛、东莞市中小学电脑制作活动、东莞市中小学创客嘉年华活动等比赛,获奖人数多到80多人。教师的论文、案例、微课等均获省、市级奖励。多人荣获市优秀科技辅导员称号,优秀指导老师,学校荣获优秀组织奖。

(三)创客师资培养

为配合和支持校园创客空间和STEM教育的发展需要,如何组织和开展创客师资团队的培训学习,一直是我校教研团队非常重视的问题。通过校内外资源的整合,同时辅以文献研究与专家论证会,我校创客教师培训的课程内容最终形成,内容包括创客教育认知、创客技术实训、创客项目教学、创客能力评价四大维度。培训按照需求每学年开展1~2轮,每轮培训的持续时间在1个月左右。老师经过培训后可具备创客教师的基本素养,经考核合格后方可上岗,任教学校创客社团课程。

我校在空间建设、课程/活动开展、师资培养三位一体的STEM创客教育开展过程中,项目团队不断实践与积累经验,形成了东莞城镇初中学校创客空间建设的标准;探索以东莞非物质文化遗产为主题的项目式学习PBL课程;在创客空间运营实践中,学校创客空间以亲子活动的方式尝试着向周边社区的居民开放,扩大我校创客空间及创客教育对社会的影响力,取得了一定的成果。

【参考文献】

[1]傅骞,王辞晓.当创客遇上STEAM教育[J].现代教育技术,2014,(10):37-42.

[2]刘欢,尚传福.创客教育和STEAM教育的融合初探[A].第三届世纪之星创新教育论坛论文集[C];2016年

[3]张瑞静,李戈.STEAM教育模式下的创客培养教学探微[J].知识窗(教师版)(7):91-91.

[4]吴俊杰.创客运动与STEM教育---专访“创客教父”Mitch Altman[J].中小学信息技术教育,2013,(12):39-42.

[5]刘小丹, 胡小红. 创客空间支持下的学习模式研究[J]. 中国电化教育, 2016, 000(005):112-118.

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