设计思维:促进STEM教育与创客教育的深度融合（1）

王佑镁，郭静，宛平，赵文竹

(温州大学教育信息化研究所，浙江温州325035)

摘要：STEM教育和创客教育的融合是未来教育变革的重要方向，设计思维作为一种培养学习者创造性解决问题的方法或工具，可以促进两种教育形态的深度融合。文章通过概念分析与案例研究，厘清了STEM教育和创客教育各自的特征属性及异同点，剖析了学校推进过程中存在的现实问题与融合需求，提出设计思维作为创新思维方法，连接并促进STEM教育和创客教育的有效融合，构建了设计思维深度融合模型，并结合实践案例进行应用阐释，提出若干应用方法和策略，以此为各级各类学校开展STEM教育、创客教育、综合实践课程的设计和实施提供思路。

关键词：设计思维；STEM教育；创客教育

1、问题的提出

为了能够在未来的全球经济竞争中获得有利地位，各国纷纷制定学生核心素养发展框架，以培养学生的问题解决、应对挑战和实践创新的能力。"21世纪的学习目标框架”中明确提出了学生学习目标的三个维度，包括创造性思维、批判性思维、解决问题与策略(2017地平线报告(基拙教育版)》提到，未来1~2年内驱动基础教育应用技术的关键要素包括“STEM学习的兴起”，强调多学科、跨学科等术语，将校内课程与现实世界结合，从一种新的视角让学生通过探索自主地、创造性地解决问题。2016年，我国正式发布包括“文化基础、自主发展、社会参与”三模块十八维度的《中国学生发展核心素养》;2018年，教育部发布关于《普通高中课程方案和语文等学科课程标准(2017年版)》，强调将创客教育和STEM教育显著地融入课程体系中。创客教育和STEM教育将成为当下教育变革的“关键词”，成为培养学生创新能力和实践能力的最佳路径之一。而在现实中，学校现有课程体系如何适应学生创造能力发展需求，丰富多彩的创客教育与STEM教育如何转型并且与学科教学融合，是当下学校教育改革面临的重要问题。

2、STEM教育与创客教育深度融合的基础

2.1、STEM教育的跨学科整合特性

1986年，美国国家科学委员会在《本科的科学、数学和工程教育》报告中首次提出STEM (Science,Technology, Engineering, Mathematics)的概念。之后，美国学者格雷特·亚克门(Georgette Yakman)又提出STEAM概念，其中，A不仅指艺术，还指美(Fine),语言(Language)、人文(LiberaL}、形体(Physical)艺术等含义。STEM本身是为美国学生对理工科知识逐渐失去兴趣而设立的，旨在培养跨学科解决问题的高端人才。作为一种学习知识的新方式，STEM教育以项目式学习为实施流程，将科学、技术、工程、艺术及数学等学科知识综合应用于学科教育，旨在推动技术驱动的教学创新

余胜泉教授总结了STEM教育的特点:跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性、实证性和技术增强性等。通过跨学科整合教学，STEM教育强调解决真实问题，强调知识与能力并重，强调创新与创造力培养，注重知识的跨学科迁徙及其与学习者之间的关联。STEM教育不仅仅指几门学科知识的简单融合，更是将多门学科知识融会贯通应用于学生感兴趣的项目中，或是解决他们生活中遇到的问题。这要求学生对知识的掌握不能仅仅停留在记忆、理解的初级认知阶段，而必须上升到分析、应用、迁移的高级阶段。研究表明，这种跨学科学习知识的方式更能激发学生的学习兴趣

2.2、创客教育的创新思维特性

“创客”(Maker)产生于西方20世纪60年代的DIY文化，泛指那些勇于创新，努力将自己的创意变为现实的人l9]。创客运动倡导自己动手或与他人合作制造产品，是一场全球性的技术和创新学习革命，对世界教育产生了重要而深远的影响。作为创客文化与教育结合的产物，创客教育本质上是一种素质教育，强调基于学生兴趣、以项目学习的方式、使用数字化工具，倡导造物并鼓励分享，目的在于培养跨学科解决问题能力、团队协作能力和创新能力

从内涵上看，创客教育是一种贯穿终生的、面向全人发展的，培养个体DIY、分享精神与创造能力的教育取向Martinez S.和Staler G.认为，新工具、新材料和新技术的出现，可以让每一位学习者都有可能成为真正的创造者，有必要在中小学推进创客教育。对中小学来说，创客教育可以弥补中小学教育体制中创新能力培养不足等问题。创客教育可以实现一种学习知识的新方式:利用数字技术、综合运用跨学科知识、动手创造人工制品，从而学习和掌握面向真实问题的解决过程和方法，培养和提升创意设计能力、团队合作能力、问题分析与解决能力和实践创新能力。当前，创客教育以新兴科技为技术基础，以创客空间重构学习环境，以创造性实践活动为主要学习过程，融合了建构主义学习理论、基于问题的学习、项目学习法、自主学习等多种教育理念，真正实现了“做中学”

2.3、STEM教育与创客教育深度融合的需求

综上分析，STEM教育和创客教育在理念、培养目标、认知方式等方面既有区别又相互关联。在起源上，STEM教育是起源于美国高等教育领域发现理工人才学习兴趣衰减而提出的一种战略，后来逐步迁移至基础教育领域，形成一种跨学科学习方式，目的是为学生的学科知识学习服务;创客教育产生于社会化的DIY文化，教育者将其引入教育教学体系中，目的是为提升学生的动手能力和创新能力服务。在过程上，STEM教育是以学科知识为基础，以项目式教学为学习方式，教师组织学生参与的形式进行;创客教育本身不强调学科知识，主要强调动手制作，一般是以学生发起、教师支持的形式进行。在学习产出上，STEM教育主要强调跨学科知识的掌握，不在乎是否使用工具或有无作品产出;创客教育不强调对学科知识的学习，但过程中一定会用到工具并有作品产出。由此可见，STEM教育强调整合不同学科领域的内容，将知识获取、方法探究与创新生产的过程进行有机统一，对培养学生的问题解决和综合能力具有重要价值;创客教育则重视让学生运用多种学科知识及数字化工具，通过开展行动、分享与合作将创意作品化，为学生创新能力发展提供了有效途径

同时也发现，STEM教育主要注重学科课程之间的融合，促进学生对综合知识的学习，构建跨学科的、综合的课程体系，这就决定了STEM课程设计大多是围绕着学科知识而展开;虽然相比于单科课程的学习，STEM课程能更有效地促进知识的相互链接，方便回忆提取，但一定程度上只是培养了学生对知识的记忆与理解能力，对于未来人才的核心竞争力—批判性思维、创新思维、问题解决能力和创造力关注较少;而创客教育强调学习者综合利用身边资源和相关知识，动手将自己的创意变成现实，但在实施过程中可能存在着过分强调动手能力而忽略了学科知识学习的特点，这不利于学生的持续发展。因此，在学校教育中，深度融合STEM教育和创客教育，对于培养学生核心竞争力更加重要。研究者认为，创客教育正是STEM教育战略的延伸与拓展。通过深度融合，两者可以相互促进，以螺旋式上升的形式促进学生对知识的记忆和理解，同时，培养学生的批判性思维、创新思维、问题解决能力、创造能力和动手能力。

那么如何促进两者的深度融合呢?通过提取STEM教育与创客教育的要素特质，创新思维成为融合两者的可能中介。近几年，设计思维(DesignThinking)成为风靡欧美中小学的一种创造力培养方法，对培养学生的创新思维和创新能力具有重要作用。运用设计思维解决问题的过程，既需要丰富全面的科学文化知识，也需要运用各种工具动脑、动手创造原型，直到最终形成成品，这对于融合STEM教育和创客教育而言，无疑是一个非常合适的可能工具或方法。