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中小學創客教育和STEAM教育發展現狀調查與對策研

2016年6月教育部印發《教育信息化“十三五”規劃》提出:有條件的地區要積極探索信息技術在跨學科學習(STEAM 教育)、創客教育等新的教育模式中的應用, 著力提升學生的信息素養、創新意識和創新能力,促進學生的全面發展。2017 年7 月國務院印發《新一代人工智能發展規劃》提出:實施全民智能教育項目,在中小學階段設置人工智能相關課程,逐步推廣編程教育,鼓勵社會力量參與寓教于樂的編程教學軟件。河南省教育廳2017 年4 月26 日印發的《河南省教育廳關于進一步推進中小學創客教育的通知》提出:在全省范圍內確定100 所具有一定規模、成績突出、特色鮮明的創客教育試點校。多項政策文件的出臺,極大地促進了河南省中小學創客教育和STEAM 教育的發展。省內中小學開展創客教育和STEAM 教育的學校數量急劇增加,投入力度不斷加強,開設內容不斷豐富。各地舉辦的創客大賽、創客活動節等活動,增強了學校、教師及學生參與創客教育和STEAM 教育的積極性,也引起了學生家長和新聞媒體的廣泛關注。

中小學創客教育和STEAM教育發展現狀調查與對策研究

一、調查目的

由于我省各地市經濟發展不同,教育理念存在差異,導致各地創客教育和STEAM 教育的發展并不均衡。隨著《中小學綜合實踐活動課程指導綱要》和《普通高中信息技術課程標準》(2017 年版)的發布,為促進小學、初中、高中各學段的創客教育和STEAM 教育有效銜接、快速發展,通過利用問卷調查、訪談法和實地調研等方法,對河南省中小學校創客教育和STEAM 教育現狀進行了摸底調查,發現其中存在的問題,并分析產生問題的原因,以求不僅從學校層面對創客空間建設、課程建設、師資隊伍建設與培養及創新文化營造建設等方面提出對策和建議,而且在區域教育行政部門層面提出要頂層設計責任架構、共同構建應用框架,進而有序引導和高效管理區域中小學校開展創客教育和STEAM 教育。

二、調查的設計與實施

(一)調查內容和方法

按照省教育廳有關文件要求,本調查組于2017 年12 月至2018 年3 月組織專家隊伍先后6 次,針對全省18 個省轄市的173 所省級試點學校的創客教育和STEAM 教育工作情況,采取問卷調查法、訪談法和實地調研相結合等多種方式,圍繞學校寬帶網絡建設, 創客教育和STEAM 教育的空間建設、師資隊伍建設、課程設置、資金投入以及創客文化建設等多個維度開展了調查研究。調查研究覆蓋了全部省級試點校,確保了調查研究的廣泛性、客觀性和科學性。

(二)調查實施過程

針對以上提及的調研內容設計調查問卷表,向173所省級創客教育試點校發放問卷共173 份,收回173 份,有效率100%。調查問卷采用的是全面調查,利用SPSS19.0 工具對各項數據進行分析,調查的數據來源于基層學校,真實可信。

(三)調查現狀及分析

1. 全省中小學寬帶網絡校校通建設

“寬帶網絡校校通”是教育信息化全面應用的基礎環境, 河南省從2012 年9 月第一次全國教育信息化工作電視電話會議以來加大了“三通工程”建設力度, 取得了顯著成效。調查得知,部分省轄市中小學已經實現網絡全覆蓋,24 個地市的中小學寬帶網絡接入率超過80%,全省各地寬帶網絡接入率平均為91.6%。

高速、穩定的網絡有力地支撐著中小學創客教育和STEAM教育的教學活動開展、學生的成果展示和創客思維分享交流。

2. 學校創客教育空間建設及活動展開

我省最早由鄭州、洛陽等地部分中小學開展創客教育,2017 年4 月省廳出臺推進創客教育方面文件后, 全省各地開展創客教育和STEAM 教育的學校數量快速增長,目前,僅省級中小學創客教育試點校已達173 所,部分省轄市還有市級試點校,如鄭州市。經統計得知,全省省級試點校已建創客空間913 間,其中社團類852 間,開展創客教育和STEAM 教育常規課的年級數63 個。鄭州市和焦作市是河南省創客教育試點區域,有市級的創客試點校和示范校,創客空間建設較為成熟,不僅有社團類、校本課程類,還有面向全體學生的普惠性課程及面向特定學生的競賽課程,起到了全省引領示范區域的作用。

調查得知,各校各社團每周至少開展1 次活動,部分學校社團數量眾多,每周開展活動多達5 次,每周參與社團的學生達13400余名。各種常規課每周上課1 次,惠及學生3 萬余名。近年來,省轄市都以創客教育和STEAM 教育為抓手,積極參加中小學生電腦制作活動,已有多個省轄市開展了區域性創客大賽或科技創新大賽,參與學生萬余名。說明各地中小學越來越重視創客教育和STEAM 教育,學生參與的積極性已被激發,學生家長逐漸認識到它們對孩子創新思維、動手實踐和合作能力培養的重要性。

3. 創客教育和STEAM 教育的師資隊伍建設

通過調查,在省級試點校中,從事創客教育和STEAM教育的教師總數達3027 人。分析可知,創客教育和STEAM 教育教師的學科背景主要由數學、信息技術、物理和科學學科教師組成,從事創客教育的教師和STEAM 教育的教師分別為2807 人、220 人, 占總數的93%、7%。在這些教師中,專職教師數量較少,由于創客教育屬于新生事物,沒有固定的師資崗位,普遍為兼職教師現狀,制約了創客教育的快速發展, 有些教師身兼數職,如畢業班教師、班主任、年級組長、中層干部等,致使在時間和精力上難以保障創客教育工作的順利開展。通過數據分析,也發現鄭州市專職教師的比例占到了98%,這和鄭州市快速、健康發展創客教育是一致的。

師資隊伍的不斷壯大,一方面說明創客教育和STEAM教育受到越來越多的中小學校教師的認可,但另一方面也凸顯出跨學科教學的困難阻礙了教師從事STEAM 教育的積極性的問題。

4. 創客教育和STEAM 教育課程建設與設置情況

中小學創客教育和STEAM 教育的課程總數達384 節。其中主要以機器人、3D 打印、開源電子、STEAM 教育課程為主,數量分別為113 節、77 節、71 節和41 節,分別占總課程的29.4%、20.1%、18.5% 和10.7%,其他特色課程占總數的21.3%。數據表明,中小學創客教育主要是以數字創客教育的形式進行,且以傳統機器人教育為基礎,利用3D 打印、開源電子等新型技術實施課程教學。創客教育和STEAM 教育的課程建設已經起步,取得一定進展。

三、存在的主要問題

通過對調查結果的分析發現,創客教育的發展局面在一定程度上影響著全省教育信息化2.0 發展進程。主要有以下問題。

( 一) 理念的認同度需要進一步提升

人工智能教育雖已成為國家發展戰略,但人工智能的普及教育和創客教育遠沒有引起各級教育行政部門管理者和中小學校長的足夠重視。首先,各級教育行政部門管理者未能及時規范引導學校開展創客教育和STEAM 教育,而是任由學校自行發展,這必然會讓本身對創客教育和STEAM 教育知之甚少的校長產生畏難情緒,導致各校之間發展不平衡。其次,多數教育工作者,尤其是中小學校長這個群體,會認為創客教育和STEAM 教育不是學校的核心業務,并未意識到創客教育和STEAM 教育對學生的未來可能帶來的有益影響。觀念滯后直接帶來的是動力的缺乏和行動的遲緩,遇到困難就停步不前,陷入進退維谷的窘境。最后,不少學生家長仍然看重孩子的文化課成績, 沒能從學生的長遠發展考慮,這也或多或少影響著學校開展創客教育和STEAM 教育的主動性和積極性。

( 二) 教師隊伍建設及培訓需要進一步專業化

良好的師資力量是開展創客教育和STEAM 教育的保障。中小學校從事創客教育和STEAM 教育的教師總數為3027 人,信息技術、物理、數學以及其他學科教師所占比例分別為11.8%、5.9%、25.2%、57.1%。中小學校從事創客教育和STEAM 教育的教師學科背景來源廣泛,具有一定編程能力的教師僅占總數的25.3%,從事STEAM 教育的教師更少,只占總數的7.4%。從教師兼、專職上看,兼職教師占93.36%,專職教師僅占6.64%,說明全省中小學校創客教育和STEAM 教育教師隊伍組成結構不夠合理,多數教師尚未具備開展創客教育和STEAM 教育的專業能力和水平。

創客教育和STEAM 教育需要教師首先自身要具備創新能力和跨學科教學能力。目前,多數中小學教師接受創客教育和STEAM 教育的培訓主要分為以下三種:一是接受設備廠家技術人員開展的設備使用培訓;二是邀請專家做理念和理論培訓;三是組織教師外出考察學習先進經驗。這三種均沒有深入對教師在課程設置、教學安排、教學開展等方面進行融合培訓,導致教師憑自己的直覺在摸索中前行,尚未系統性掌握教學過程。同時,部分教師對設備使用不夠熟練, 難以充分發揮設備作用,以致多數教師雖然能夠勝任社團的興趣教學任務,但缺乏面向全體學生開展常規課的教學能力。

(三)教材和課程需要進一步更新

分析得知,全省校本創客教育和STEAM 教育空間共開設課程919 個,其中社團類空間850 個、大班常規教學空間69 個,共開設課程384 個。目前,所采用的教材和開設課程分為以下兩種:一是Scratch 編程課,主要采用了中小學信息技術教材;二是開源電子和3D 打印等課程,主要采用設備廠商提供的類似“設備操作說明書”。其弊端主要體現在:第一,教材不完備?,F有創客教育相關教材多是依靠培訓、網絡資源,或依據教學經驗而得,缺乏標準教材的基本要素。第二, 教材配套資源不足。創客教育和STEAM 教育與其他學科教學相比,更需要大量實用的電子教學素材支撐,但現有網絡教學資源多為成人創客學習資源,不適合直接用于中小學課堂教學。第三,課程融合不充分, 創客教育和STEAM 教育授課內容與中小學信息技術課程存在部分內容重疊的問題。

(四)激勵獎勵機制需要進一步健全

現有創客教育和STEAM 教育中約有93% 的教師身兼數職,導致其日常工作量大大增加。首先,數學、物理等學科教師要完成本學科的教學任務;其次,信息技術教師要做好網絡維護、設備管理技術支撐工作;最后,創客教育和STEAM 教育屬于新生事物,沒有成熟的教材和教學模式,需要教師花費更多的精力和時間熟悉設備使用,進行備課等工作。調查發現,基本沒有學校制定激勵獎勵機制,僅依靠教師的熱情開展創客教育和STEAM 教育。若沒有在教師職稱晉升等方面的激勵作用,長此以往可能導致教師工作積極性降低和轉崗等問題。

四、建議與對策

從“十二五”教育信息化發展歷程來看,“教育系統全力推進、社會力量廣泛參與”是教育信息化快速發展,取得顯著成效的重要推手。各級教育行政部門和各中小學校應借鑒其成功經驗,協調聯動,鼓勵相關企業廣泛參與,共同推進區域創客教育和STEAM 教育均衡發展。

根據我省創客教育和STEAM 教育現狀與存在的問題,結合國家教育信息化2.0 的總體安排部署、《中小學綜合實踐活動課程指導綱要》和《普通高中信息技術課程標準》(2017 年版)要求,建議從宏觀和微觀兩方面共同發力,注重區域教育行政部門統籌規劃、學校試點示范。宏觀上頂層設計全省創客教育和STEAM 教育建設與應用工作的責任架構和總體框架;微觀上對學校創客空間建設、課程設置、師資隊伍建設與培養及創新文化營造等方面加以指導,引領全省中小學創客教育和STEAM 教育快速、可持續發展。

(一) 進行創客教育和STEAM 教育責任架構

全省中小學創客教育和STEAM 教育的責任架構應責權清晰、合理,既要注重普惠性,面向全體中小學生;又要關注個性發展,為創新能力突出的學生提供展示和發揮的平臺。這需要各級教育行政部門在此責任架構中擔當主要角色,發揮主要作用。建議結構組成和職責如下:

1. 省級教育行政部門

(1) 負責創客教育和STEAM 教育建設與應用頂層設計,推進體制機制建設;

(2) 成立創客教育和STEAM 教育專家委員會;

(3) 制定中小學創客空間建設規范;

(4) 負責全省中小學創客教育和STEAM 教育課程設置與督導評估;

(5) 建立全省創客教育和STEAM 教育開放、共享交流展示平臺;

(6) 完善中小學生電腦制作活動,舉辦省級創客大賽,營造創客文化。

2. 市級教育行政部門

(1) 落實省級教育行政部門要求的責任主體,負責統籌本區域創客教育和STEAM 教育建設與應用工作;

(2) 成立創客教育和STEAM 教育專家委員會;

(3) 依據省定中小學創客空間建設規范細化本地建設規范;

(4) 負責全市中小學創客教育和STEAM 教育課程設置與督導評估;

(5) 建立或利用好創客教育和STEAM 教育開放、共享交流展示平臺;

(6) 完善中小學生電腦制作活動,舉辦市級創客大賽,營造創客文化。

3. 區縣教育行政部門

(1) 落實省市教育行政部門要求的責任主體,負責統籌本區域創客教育和STEAM 教育建設與應用推動;

(2) 依據省市中小學創客空間建設規范在區域內統籌開展建設活動;

(3) 為本區域所轄學校提供技術支持與培訓活動;

(4) 充分利用省市創客教育和STEAM 教育開放、共享交流展示平臺;

(5) 完善中小學生電腦制作活動,舉辦本區域科技創客大賽,營造創客文化。

4. 各級各類學校

(1) 按中小學創客空間建設規范建設創客空間;

(2) 按教育主管部門要求開設創客教育和STEAM 教育課程;

(3) 舉辦校級創新活動,營造創客文化;

(4) 積極參加上級舉辦的科技創新大賽;

(5) 健全創客教育和STEAM 教育方面的教師激勵制度。

5. 相關企業

(1) 參與學校創客教育和STEAM 教育的建設與應用;

(2) 參與學校校本教材的編寫。

(二)規范學校創客空間和環境建設

創客空間是開展創客教育的主要場所,全省應根據省情,制定和設計多種創客空間建設模式。目前,已有部分學者提出了學校創客空間的架構建議,雒亮、祝智庭構建了創客空間2.0 結構模型,即線上虛擬空間和線下實體空間相互融合的個人—集體交互的學習空間。宋述強、鐘曉流等提出iSMART 模型,以共同的興趣愛好或利益為出發點,結合跨界導師、資源、制作工具,以創客活動為中心,創建一種線上線下的融合空間,為創客們提供支持。

按照“需求引領、科學實用、因地制宜、量力而行” 的原則,2020 年前完成至少150所省級創客教育試點校建設,打造河南省創客教育區域化發展樣本,探索區域化發展策略與路徑,為我省創客教育的全面推廣提供藍本。創客教育要構建靈活多樣、包容開放的學習空間,合理利用現代教育技術工具,充分利用現有學科實驗室、數字探究室、社團活動室、實訓室、科技館、社區教育學院、青少年宮等校內外資源,打造具有時代特征、資源豐富、硬件軟件相配套的新型創客教育學習空間,不斷激發學生創造力,增強學習者的創客教育學習體驗。同時應充分整合、利用社會資源,建立校內外教育銜接機制,構建完整的創客教育網絡。

(三)做好創客教育和STEAM 教育師資團隊建設

1. 成立培訓專家團隊

做好河南省創客教育和STEAM 教育專家團隊和培訓團隊建設,為一線教師開展創客教育提供理論和實踐支持??梢詮母咝?、中小學和電教教研裝備、研究院等機構和企業遴選優秀人員組建河南省中小學創客教育專家團隊,指導市內各中小學開展創客空間建設、師資培訓、課程研發、課題研究等工作。

2. 加強創客教育領導力建設

依據《教育部關于實施全國中小學教師信息技術應用能力提升工程2.0 的意見》(〔2019〕1 號文件) 精神,各級教育行政部門要高度重視創客師資隊伍建設, 采用“請進來,走出去”的方法多形式、多層次培養創客教師。每年定期舉行校長創客教育領導力培訓和外出學校交流活動;分批次、分梯隊常態化培養一批創客教育種子教師;加強培訓團隊創客教育指導能力逐步提升,結合省內外專家力量、高校、研究院等資源提升培訓團隊專業技能。鼓勵創新意識強、技術水平高的學科教師主動轉型成為學校創客教師,不斷提升創客教師專業素養和綜合能力,逐步建立起一支跨學科、富有創新精神的創客骨干教師隊伍。

3. 創新用人機制

各級教育行政部門要創新用人機制,通過建立創客名師工作室(坊)等形式,優化區域內創客教師人員配置和使用;探索建立創客教師“跨校授課”“跨區域授課”機制,充分利用信息技術手段,推動創客師資共享。提倡通過政府購買服務的方式,引進校外專業人員,彌補創客師資力量不足。積極支持學校借助社會力量,聘請校外兼職創客教師。

4. 建立激勵機制

在本校參加創客教育教學活動的教師,其工作量按學校規定計入日常教學工作量。對在創客教育理論研究、課程建設、活動比賽中表現優秀的教師,在評先評優和晉職晉級等方面適度傾斜。

(四)做好教材課程開發和分享

1. 完善課程結構

堅持融合創新原則。順應“互聯網+”發展趨勢, 發揮技術對教育變革的內生變量作用,實現信息技術與教育教學全過程、全方位的深度融合,創新人才培養、教育服務和教育治理模式。各地市教研(師訓)部門至少配備一名創客教育專、兼職教研(師訓)員, 加強創客課程教學研究工作。以創客教育為支點加快學科融合,豐富中小學拓展性課程內容,加快高中和職業教育階斷創客教育的課程規劃發展。加強學科融合和滲透、實踐與研究,多渠道提供學生創客活動平臺與機會。

2. 豐富資源支撐

電教、研訓等部門合作,搭建創客教育網絡資源平臺,不斷豐富微課程、項目方案、套件等教學資源,有條件的學校開發校本課程教材,與普及教材互相補充,突出校本特色,倡導校際、區域共享。

3. 建立推送機制

信息技術部門負責建設創客教育網絡資源平臺, 設立創客資源推送窗口,定期推送當下優秀創客活動案例。研訓部門負責組織開展實地和遠程教學活動,信息技術部門做好技術支撐和服務工作。

(五)建立健全評價機制

各地市要結合本地區創客教育開展情況,系統規劃與特色兼顧,探索建立科學有效的創客教育評價機制,從學校建設、教師發展、學生成長等多層面、多維度對創客教育工作進行全面科學的考核與評價,推動創客教育科學有序發展。

定期開展創客教育研討會,交流展示全省各地在區域推進、空間建設、管理應用、課程研發、特色發展等方面取得的經驗與成果;依托全國中小學電腦制作活動、全國青少年機器人大賽等賽事,舉辦各地市創客教育文化藝術節等活動,進一步完善我省各地創客教育出口。

在國家提出“雙創”和“人工智能”戰略的大背景下,創客教育和STEAM 教育可以提高學生多學科綜合能力,為國家提供創客人才儲備,已得到社會各界普遍認可。這就需要各級教育行政部門和中小學通力合作,加強對創客教育和STEAM 教育的重視程度, 積極構建符合各區域教育發展的中小學創客教育和STEAM 教育體系,穩步推動創客教育和STEAM 教育深入發展。

(本文原載于 《數字教育》 2019年第3期(總第27期))

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