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1、创客空间支持下STEAM课程群建设谢作如刘正云【摘要】创客教育的实施离不开创客空间，支撑创客空间的运行需要STEAM课程的实施。温州中学自2008年建立创客空间以来开展了各种STEAM课程，并在课程开设中实现课程结构的扁平化及教学实践的环环相扣，效果良好。本课题以此为基砒，旨在开发以创客空间为课后活动场所，围绕科学、技术、工程、艺术、数学等学习领域组织、规划的一系列校本课程，以培养学生的STEAM素养和实践能力及问题解决能力。【关縫词】创客教育；创客空间；STEAM课程群【作者简介】谢作如，浙江省温州中学信息中心主任（浙江温州325014）;刘正云，南京师范大学教育科学学院教育技术硕士研究生（
2、江苏南京210024）。随着创客文化的风起云涌，创客思想以其开源、共享、鼓励创新等特性受到大众认可，创客教育也随之兴起。创客教育和STEAM教育（科学、技术、工程、艺术、数学）有着天然的联系，其基于宜实世界和基于项冃的学习特征，对青少年科学技术实践能力的培养有着重要的作用。同时，创客教育关注软硬件相结合的技术，能有效弥补基础教育中的缺失。在国内专家呼吁信息技术与通用技术及综合实践活动、研究性学习等科冃合并以提高青少年实践能力和综合运用能力的同时，创客教育以其独特的价值引起越来越多科技教育者的关注。创客教育的实施离不开创客空间的建设。事实上，创建创容空间的过程并不复杂，但培养克正的创客很难。创客
3、空间背后相应的课程设置，将是支撐其不断运行并发展壮大不可或缺的闵素。创客空间的可持续运营需要怎样的创客课程作为支撑？由各个毫无关联的动手项冃零散地拼凑抑或形成具备一定逻辑的课程体系？本文结合温州中学STEAM选修课程建设的经验，依托创客空间研究STEAM课程群的体系架构和教学实施，将创客活动与学校特色课程结合起来，形成可复制的特色科冃群。一、STEAM课程群内涵课程群是有紧密联系的课程集合，不是其简单相加，能摆脫课程的单一性。一般而言，课程群有两大属性。一是课程内容相关性。课程群的课程紧紧围绕教学体系或培养冃标展开，课程间的知识、方法、问题等逻辑联系愈加外显，有效促进学生知识的贯通及迁移应用。
4、二是课程内容整合性。通过对课程群的整体规划设计来填补空白，删除重复课程，实现整体效益的晟大化。因此，课程群的内涵可以界定如下：课程群是为完善施教对象认知结构，将本专业或跨专业中昔干知识、方法、问题等有内在逻辑的课程加以整合而形成的课程体系。1创客空间支持下的STEAM课程群是在课程群的内涵指导下建设及完善的。STEAM课程强调对学生科学素养、技术素养、工程素养、艺术素养以及数学素养的培STEAM课程群建设过程中的关键点在于各课程知识点的融合与分解。“融合”是有意识地减少甚至消除重复的课程内容，“分解”则是对课程进行再设计的过程，经过“融合”和“分解”，能凸显核心课程内容，有利于学生STEAM素
5、养的培养和实践动手能力的提高。由于划入课程群内部的课程本身既相互关联又彼此独立，课程设计者需要对STEAM课程群的内容非常熟悉，其对内容进行融合和分解操作的优劣直接影响课程效果。在STEAM课程群中，科学、技术、工程、艺术及数学素养不是割裂地存在，而是有机结合的，闵而跨学科学习是课程的核心内容。但是，STEAM课程并非一定要均衡地承载科学、技术、工程、艺术及数学这五门学科领域的内容，不同的课程各有侧重，不需要拘泥在STEAM的学科组合上，如Arduino创意机器人僞重于智能控制、互动媒体技术则僞重于媒体交互。二、温州中学创客空间建设创客空间是一个具有加工车间、工作室功能的开放实验室。温州中学的
6、创客空间建立于2008年，原是科技制作社的活动场所，2013年向全校学生开放。创客空间器材清单如表1所示。其中，3D打印机、小型车床、焊台等工具是其标配。Arduino作为晟著名的开源硬件，是STEAM课程群的主要实施平台，配制的相关套件数量可供大班教学;RaspberryPi、BananaPixpeDuino等多种硬件平台，用于学生项冃研究、实际开发创造或教师演示；小型激光雕刻机、3D打印精品机等加工工具，方便学生加工各种结构件；各类成品、电子类书籍、设计创造类书籍给学生提供良好的自学支撑2。表1创客空间器材清单项目名称数量电子Ardunio学习套件10互动媒体技术学习套件16创意机器人学习
7、套件16Scratch测控枫、酷乐宅、Kincct%Makcblock%yeclight套件、树莓派套件、pcDuino套件等若干加工小型焊台1乎持多功能电钻1多用锯套装1检测维修数宇示波器1实验室工具套装3防静电工作台，大小为(180X80X75)4展示/收纳3D打印机(桌面型)2激光打印机1公用电脑2大屏幕电视机1不同规格的透明储物盒30学习Arduino创意机器人教材及配套网络课程、各种创客视频若干各种创客书籍（含爱上制作系列、清华大学科著干技创新丛书系列）温州中学创客空间是独立于学生机房、教室的存在，与校园图书馆相似，全天开放。创客空间里，创客指导师通过各种创客分学活动，鼓励不同年级、
8、不同班级的学生观察生活、发现问题,研究跨学科的综合性项冃，提升技术并交流创意。创客空间鼓励学生在保证自身安全的前提下，动手使用各种金属、木质、塑料甚至电子工具进行创作，将想法转交成现实。创客空间亦是STEAM课程学习者练习、巩同、拓展的活动场所。学生通过选修课习得了基本工具、基砒知识与技能之后，可前往创客空间进行深度学习、作品制作、创意实现等。创客空间提供的3D打印机、电烙铁、基础电子套件等多样化器材与加工工具及创客指导师的深入指导、跨年级、跨班级同学之间的交流学习，都是学生学习STEAM课程坚实有力的保障。三、STEAM课程群建设与实践（一）崗平化的课程结构创客空间支持下的STEAM课程群包
9、含的各门课程在内容上相互独立、课程冃标各不相同，但彼此之间又是紧密衔接、互相依靠的关系。如图1所示，各种STEAM课程组成了STEAM课程群，是一种扁平化的课程体系设计。考虑到STEAM做为校内选修课程，很难向行建立严密的课程知识体系，隔平化看似简单，其实是一种睿智的选择。各门STEAM课程的学习虽然没有规定其前后关系，但其难度通过不同星级予以区别，其中一星晟易、三星晟难。在高一笫一学期，基本上以开设一星难度的STEAM课程为主。01创客空间支持下的STEAM课程群建设示意图部分STEAM课程的简介如下。Arduino创意机器人课程选择国际晟著名的开源机器人平台Arduino,遵循STEAM的
10、教学理念，结合打孔器、3D打印机、激光切割机等工具，D1Y个性化的机器人，培养学生的设计能力、动手能力.逻辑思维能力和实践创新能力。跟我学Applnvcninr课程结合M1T实验室的AppInventor软件展开教学。学生在运用AppInventor平台进行手机应用创意开发时充分利用手机上的各种传感器对实际获得的数据进行建模、应用。互动媒体技术课程是一门涵盖计算机、智能手机、传感器技术和人工智能技术相关教学内容的课程。通过研究互动媒体作品中“有趣”的人机互动技术，学生可以自己动手设计、制作互动媒体作品，体验技术在生活中的应用，提高STEAM素养。物联网与大数据课程关注的是物联网技术。学生根据实
11、际需求来搭建硬件、编写程序，模拟实现物物相连。该课程可提高学生阅读Arduino程序的能力，学会基本程序修改及利用物联网解决实际问题。数学视界下的3D打印课程设计了“初识3D打印”“3D数学博物馆”“SCAD基本操作”“SCAD基础立体模型”“SCAD基本语言”“SCAD综合应用”等专题，使学生了解数学3D建模的过程，重在培养学生的建漠意识,提高学生的推理论证、运算求解、数据处理、语言组织、语言表达等基本能力。从上述培养冃标中，可看出该STEAM课程群内容丰富，重点突出，能很好地培养学生综合运用学科知识（生物、化学、地理、物理等）理解并改造肖然界的能力，正确理解、使用、管理以及评价技术的能力，
12、发现以及解决取实情境下数学问题时的逻辑分析与交流能力以及对技术的工程设计与开发过程的理解能力。3（二）环环相扣的教学实践STEAM课堂强调学生在“杂乱无章”的学习情境中的设计能力与问题解决,要求学生将学习到的各学科知识与过程转交成探究世界相互联系的不同侧面。在教学过程中，大部分STEAM课程采用项冃学习法，将课程内容分解成具体项冃进行教与学，把知识讲解和实际实践有机地整合在一起，给学生充足时间在实践中解决实际问题。例如，Arduino创意机器人将课程分为三个单元，从LED、风扇、小车三个方面进行项冃聚类（见表2）；跟我学AppInventor将课程分为入门篇、游戏篇、学习篇、实践篇（见表3）,
13、通过由浅入深、循序渐进的课程内容，晟终要求学生能完成一个功能相对完整的APPO表2Ardu.no创意机罂人课程安排*专题裸时第一章LED专題一：点亮LED2专題二:按钮控制的LED2专题三：创意LED2第二章智能风扇专题一：智能风扇22专题三：创意风扇2第三章智能小丰专题1：会走路的小车2专题二：避捧小不2专题三：衛线小丰2喪3跟我学AppInventor课程安排学习主题课时第一单元入门篇第1课认沢安卓12第2课走进安卓编程世界1第二单元游戏篦第3课画笔118第4课画笔21第5课剪刀石头市11第6课翦刀石头市21第7课猫提老鼠11第8课養捉老鼠21第9课打密怪11第10课打密怪21第三单元学习
14、篇第11课教字髙手14第12课难记单词摇一摇1第13课自测题11第14课自測題21第四单元实践篇第15课遥控小车14第16课大抽浆1第17-18云旅游2另外，本STEAM课程群在开设中需要注意以下几点。一是课程开设时间。为了确保学生的实践时间，STEAM课程基本上采用两节课连上的方式开展；二是学生选课规则。本STEAM课程群中的几门课程都是作为选修课供学生自由选择的。学生每次只能选择一门课程，且不能重复选择；三是课程软哽件平台。本STEAM课程群中，基本采用开源软硬件为课程平台，如在硬件方面采用Arduino.树莓派等，在编程方面采用ArduBlockxMixlyAppInventorScra
15、tchnS4A和Processing等软件，在3D建模方面则分别使用SkclchUp和（）punScad等。四.STEAM课程群实施影响（一）对学生的影响学生根据STEAM课程所学的知识、技能，消除对先进技术的畏惧心理，掌握先进科技理念，提高动手能力，增强发现问题、解释问题并解决问題的信心。很多在STEAM课程学习中掌握“造物”能力的学生在课余时间常停留在创客空间，并制作出很多出色的作品。例如，多合一遥控机器人的制作：学生将遥控器与手机合为一体，用更多的方式（如语音）去控制小车，根据手机发出的不同指令，小车实现相应效果，制作出会跑、会发光、会唱歌、会讲故事的智能小车；又如，Flaperon远程实验平台：该平台基于网络，利用RTMP流媒体、Flash、JavaScript、PHP等技术，以MySQL为服务器数据库系统，通过平台提供的API与实验端设备连接实现远程实验的开放平台，可扩展性强、简单易用、可实现实时实验操作、数据共享分析，可应用于水质监测、萌宠养殖等方面；再如，基于物联网平台的小鸡孵化实验：学生以Arduino为
