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中小学创客教育生态系统模型构建

摘要:中小学创客教育生态系统的构建与培育对促进中小学创客教育发展具有重要意义。当前我国中小学创客教育系统还是一个不能独立运行的弱系统,还不能有效发挥其价值。与传统中小学教育相比,创客教育更加关注校园文化建设、课程设计与教学活动安排、新技术应用、教与学的评价等,然而我国中小学在校园文化、行政、制度等方面还存在突出问题,限制了创客教育的发展。要彻底解决这些问题必须从校园文化建设上进行突破,只有在浓厚的校园创新文化氛围的基础上才能建成以创客教育活动为主题、以自主探究为方式、以信息技术为手段、以发展性评价为导向的中小学创客教育生态系统,才能促进中小学创新教育的发展。

创客是什么意思?简单来说,创客类似于我们今天所说的“发明家”“专利权人”,他们不仅从事创造发明,而且把创新发明成果广泛地应用于社会生活领域获得财富。今天我们所说的创客主要源于车库文化中的创业者,创客与车库文化联系紧密,具有“发明家”“专利权人”的显著特点。而车库文化集中体现了创客的存在方式、群体特征与特殊价值,成为自20世纪80年代以来青年人创新、创业,为实现人生价值而不断发展的一种新科技文化创新运动。这种科技文化创新运动与以往创新运动相比具有突出的紧迫性、主动性和价值性。

近代以来,科学技术飞速发展,技术在生产生活中的作用突飞猛进,技术创新成为生产发展进步的显著特征。在这一大的时代背景下,创客这一群体日渐进入公众视线,他们的创新成果在社会学、工程技术学、经济学、教育学等诸多领域引起巨大反响,备受关注。学者们开始从教育学的视角研究创客,在对创客成长过程及培育活动的研究中,逐渐形成了一种新的教育理念——创客教育。创客教育作为一种新型的教育,它与传统教育,尤其是与应试教育、接受教育有本质的区别。创客教育强调“做中学”“任务驱动”“实践”“分享”。在“大众创新、万众创业”的时代背景下,教育变革成为新的时代潮流,创客教育也就成为新的研究热点。由此,创客的培养开始由车库走向校园,走进课堂。

虽然创客教育引起了教育领域的密切关注,但是如何有效地践行创客教育,目前,国内研究者还主要停留在对国外经验的介绍和引入上,少数研究者主要从概念辨析、可行性分析、对策建议等方面对创客教育进行了理论分析,还有一部分研究者开始进行创客教育实践研究。作为一种新的教育形式,创客教育的生长环境以及生态状况如何,还需要深入研究。

生态系统的概念最早由Tansley提出,他认为生物体之间以及生物体同有机和无机环境之间是一种复杂的交互关系,彼此之间相互作用形成一个统一的整体。随着生态系统理论的发展,生态学的研究范畴早已超出了生物学的研究领域,生态系统理论不仅适用于自然科学,而且适用于社会科学,已经成为一门交叉学科。

目前,关于教育生态的研究成果比较丰富,能为我们认识创客教育生态提供新的视角、方法和思路。“教育生态系统是教育的要素与要素之间、要素与环境之间相互联系、相互影响、相互作用,形成的结构稳定的功能整体”。刘建华认为具有创新精神和创新特质的学校教育生态系统不仅应该具有民主平等性、实践活动性、独特性、创新性、交往互动性、开放性、生成性等特征,而且其基本架构应该具有层次性,应当包括生态校园、生态课程、生态教学等基本层次。许涛等从校园创客的界定、创客教育教师的培养、创客教育课程和校园创客空间建设等校园创客教育生态系统构成要素的角度,建构了以学生创客教育为中心、校园创客空间建设为基础、创客教育教师和创客教育课程为两翼的校园创客教育生态系统。本文拟通过梳理中小学创客教育实践面临的问题,分析、提取影响和制约创客教育发展的因素,构建符合中小学创客教育发展的教育生态圈,从教育生态视角构建我国中小学创客教育生态系统。

一、传统中小学学校教育生态系统:要素、功能及结构

研究中小学创客教育必须首先认清中小学教育生态系统,只有站在全局的、系统的高度,才能认识和理解学校生态系统,才能把握中小学创客教育的总体生态状况,看清当前创客教育面临的主要问题、影响因素,才能有的放矢,统筹各级各类关系,优化中小学创客教育生态。教育生态系统是教育的要素与要素之间、要素与环境之间相互联系、相互影响、相互作用,形成的结构稳定的功能整体。

研究中小学教育生态系统的要素、结构、功能既可以从中小学行政管理的角度展开,也可以以课堂教学活动为中心展开。二者的不同在于前者是一种组织推进的强的方法,通过行政手段促进教育理念、方式、方法的推行;后者是一种以教师为中心的弱的方法,主要通过教师对教育的理解,按照预先设定的教学计划执行教育活动。但是在目前中小学的教育教学实践中,二者是混杂的,在某种条件下,可能以行政管理为主导,而在另一种条件下可能以教师为中心,也可能出现二者同时起作用的情况。因此在认知和建构学校教育生态的过程中必须同时考虑二者的关系,尽力使二者同时发生作用,形成合力,促进学校教育生态系统的健康、和谐发展。

我国传统学校教育是以课堂为中心的生态系统,它以学生、教师、课堂、课程为核心要素,以学校制度、学校行政、校园文化为重要支持要素,受家庭支持、社会期望、社会舆论等外部因素影响(如图所示)。我国传统学校教育生态系统的结构具有明显的层级特征,可以分成三层:核心层、支持层、外周层。在该系统中,核心要素处于基础层,重要因素处于管理层,外周环境(主要指社会环境)呈现弥散状态,直接或者间接影响基础层和管理层。

以课堂为中心的传统校园生态系统示意图

其中,核心层主要由学生、教师、课堂、课程等核心要素构成,为中小学教育教学活动提供最重要的、最直接的物质资源和人力资源,它框定了中小学教育教学活动的基本组织形式;支持层主要由学校制度、学校行政、校园文化等构成,支持要素处于课堂的外围,对教育教学起规范、监督、引领的作用;而外周层主要包括各级各类教育主管部门以及家庭支持、社会期望、社会舆论等外部因素,它们处于校园外围,直接或间接地影响学校的办学理念和课堂教学活动。在我国传统的中小学学校教育生态系统中,支持层与核心层之间相互作用,共同推进学校教育教学活动的正常进行。支持层与核心层之间的关系是管理与被管理的关系,支持层的管理质量与效力会影响教师的集体归属感、自我发展期望等,进而影响教育教学活动的质量。而周围环境虽然呈现弥散状态,但是它具有行政领导和舆论导向的作用,间接调节系统内部两个层级的关系,起到间接为系统提供能量,维持系统平衡的作用。总的来看,外周层通过行政领导和舆论压力影响中小学学校的行政方式、制度建设和文化建设等支持层的具体内容,而支持层通过行政、制度、文化领导核心层,通过影响核心层的教师、学生、课程设置,直接或间接作用于课堂。

二、传统中小学教育生态系统存在的主要问题及应对

随着创客文化的兴起,创客教育走进中小学校园,但是面对传统的中小学教育生态环境,创客教育如何发展,是摆在教育研究者面前一个十分突出的问题。例如,STEM教育和创客教育等创新教育,都试图让学生在利用前沿技术“玩创新”和自主探究的过程中提升创造能力,其中创客教育主要依托的技术之一就是物理计算和互动媒体技术,它是当前信息技术与其他学科(如艺术设计)交叉、融合的新生领域,借由软硬件的整合可以创建感知和响应现实、模拟世界的交互式系统,强化人与数字世界的联系。以STEM教育和创客教育为代表的创新教育与传统中小学学校教育在形式及内涵上存在明显的不同。因此,分析和研究传统中小学学校教育生态系统对创新教育的影响因素,有利于我们解决两类不同教育形态之间的矛盾,做好从传统教育向创新教育的转变。

目前,在传统中小学学校教育生态系统中存在诸多问题:广大教职员工对学生发展认识单一化;校园管理制度僵化,创客文化缺乏科学精神与人文精神;学校领导层和多数教师缺乏创新教育理念;课堂效率低下,教师工作压力大,学生课业负担繁重;教师信息素养不高;等等。

1.对学生发展认识单一化

根据加德纳的多元智力理论,人的智力结构是多元化的。而当前,中小学教育的主要内容还是以言语智力、数学智力为主,而对于音乐智力、空间智力、身体运动智力、人际关系智力、内省智力、情绪智力、自然智力等很少关注,造成学生发展的不全面,尤其是耽误了在音乐智力、空间智力、身体运动智力、人际关系智力、内省智力、情绪智力、自然智力等方面有发展潜力学生的发展。因此只有关注学生多元化的发展,重视学生个体差异,真正贯彻因材施教,才能促进学生个性化、全面化发展,最终促进创新教育发展。

2.管理制度僵化,科学精神与人文精神缺乏

中小学校园管理制度具有规范、监督、引导教育活动的功能。但是僵化的管理方式会降低管理的效率,限制广大教职员工积极性的发挥,不利于教育教学活动的创新发展。人文精神是一种注重人的发展与完善,强调人的价值和需要,关注生活世界存在的基本意义,并且在现实生活中努力实践这种价值、需要和意义的精神,它强调人的价值和尊严,重视人类处境的终极关怀。“科学精神是人类认识自然、适应自然和变革自然活动的理想追求、价值准则和行为规范的集中体现,是人类认识自然活动及其认识成果的精神升华,是人类对科学这一特殊社会存在观念形态上的反映”。科学精神不足导致中小学学校的管理体制创新精神不足,人文精神缺乏导致学校管理体制人文关怀不够,二者在物质与精神层面直接影响了中小学创新教育的发展。

3.缺乏创新教育理念

当前中小学主要管理人员及创客思维的普及度还不够全面,创新教育意识比较淡薄,创新教育理念不足,阻碍了中小学创新教育的发展。创新意识和创新知识是进行创新教育的基础条件,因此要促进创新教育的发展,广大教职员工首先必须树立创新意识、学习创新知识、自觉进行创新实践。

4.课堂效率低下,课业负担繁重

在当前以知识传播为主要特征的教学活动中,学生被动地接收知识,缺乏对知识进行系统地深入分析与理解,导致知识间的联系单一,在具体实践中不能灵活运用,降低了课堂知识传播的效率。同时,学生的无意义课业负担过重,导致他们把大量的时间和精力,花费在对知识的重复记忆和脱离实践的使用中,降低了知识迁移的效果;而教师为了提高学生考试分数,把大量的时间和精力投入繁重的备课、知识重复讲解中,对学习成绩优秀和学习成绩落后的儿童缺乏针对性辅导。因此,需要构建凸显创新意识和思维的课程体系,降低无效负担;提高知识传播的方式、质量,改善教学效率;发挥和培养学生学习的主动性、自觉性,把教师和学生从繁重而低效的课业负担中解放出来,进行有意义的探究学习。

5.信息素养不高

当今社会是信息化的社会,创新教育是以信息技术为手段、工具、平台的教育形态,创新教育也需要依托信息技术,因此对教育者信息素养有着比较高的要求。信息技术对创新思想、理念、实践的分享与交流提供了便捷而高效的途径,甚至作为工具融入创新活动本身。例如,当前比较流行的STEM教育就具有跨学科、体验性、情境性、协作性、实证性、技术增强性等特征。而信息技术对于跨学科交流、情境体验、协作、实证研究等具有延伸功能。因此信息素养在创新教育中是一个不可忽视的重要因素,中小学教师信息素养的高低决定了他们运用信息技术进行获取、加工、分享资源和改革教育等能力的强弱,制约着创新教育的发展。

我国传统中小学学校教育生态系统中存在的与创新教育相冲突的问题,是制约中小学创客教育发展的主要问题。在这些问题中有些是基础性的问题,如对学生发展认识单一化、管理制度僵化、科学精神与人文精神缺乏。还有一些是在基础问题之上,在发展过程中产生的问题,如学校领导层和多数教师缺乏创新教育理念、课堂效率低下、教师工作压力大、学生课业负担繁重、教师信息素养不足等。解决这些问题一方面需要在基础问题的上下功夫,另一方面还需要积极面对发展过程中出现的新问题。要彻底解决这些问题需要中小学校长及教师深刻认识学生成长规律,重视个体差异;革新教育理念,因材施教,解放教师和学生创新思想,鼓励和支持教师、学生大胆创新;重构课程体系,提高课程的生活意义和效率;提高中小学教师继续教育与培训的针对性和效率,在日常工作中培养中小学教师科学精神与人文精神,营造浓厚的校园创新文化氛围。

三、中小学创客教育生态系统建设的基本要求

创客教育作为一种新的教育形态,与传统的中小学教育相比有许多值得特别关注的焦点,这些焦点主要体现在校园文化、课程建设与教学活动安排、新技术应用、教与学的评估等方面,它们是发展创客教育的文化基础、思想基础、动力之源。

1.执着的科学精神

传统的校园文化虽然重视科学精神,但是在具体教学活动、课外活动、作业完成等方面并没有给予科学精神特别强调,没有通过某种有效的合理的手段完整地展现教学活动、课外活动、作业完成的科学意义,导致教师教学热情与学生学习热情不高。有效且有力的教育不但要让教师深刻理解知识与教学的价值,还要让学生能够理解学习的意义与知识的存在方式。而创客教育强调把创意进行实践,并转化为现实的实在之物,没有创客精神的依托就只能变成天方夜谭。因此铸造教师和学生执着的科学精神,是开展中小学创客教育的必要前提。

2.浓厚的校园创新文化气氛与人文情怀并存

“创新文化是特指与创新实践相关的、有利于自主创新的文化形态,它以创新价值观为核心,包括主体创新文化、制度创新文化、环境创新文化三个层次的内涵”。在中小学创客教育生态系统中,创新文化的作用是鼓励教师和学生在科学精神的基础上大胆实践,在实证的基础上进行创造性的实践发现。因此创新校园文化氛围是进行创新教学,进行有意义探究的基础条件,也是进行创造性实践发现的现实土壤。人文情怀强调人的价值和尊严,重视对人类处境的终极关怀,是对创新文化过度发展的有效矫正。二者相辅相成,共同构建科学创新与人文关怀协同发展的创新教育生态系统及和谐共处的文化环境,使创新教育既具有活力,又具有人文关怀。

3.管理体制开放、包容

管理体制开放、包容也是构建中小学创客教育生态系统的基本要求。从管理制度上看,我国中小学学校的管理大多采用层级管理,这种管理方式的优点是有利于管理队伍和系统的稳定,但是缺点是容易造成管理僵化、资源浪费。开放、包容的管理体制有利于激发教师的自觉性、主动性、工作热情和创造性,有利于教师充分整合校内外资源改革教学。同时,开放包容的管理体制也为学生带来比较自主的学习选择,有利于学生自觉、主动地学习和探究发现。因此中小学学校应在管理体制的改革上做出改变,更多地考虑管理的科学性和人文性,将有利于创客教育生态系统的建构。

4.加强课程融合、精炼课程体系与分级活动目标

课程是中小学教育开展教学活动的依据。但是目前中小学广泛采用分科式教学,这种教学方式不利于创客教育活动的开展。首先,分科弱化了学科之间的联系,不利于教师之间教学研讨与交流,不利于学生知识的迁移,与创客教育的跨学科融合性存在突出矛盾。其次,分科不利于学生对知识的综合理解,阻碍了学科知识的联系,不利于学生综合运用多学科知识认识和研究学习过程面临的问题。因此需要加强课程对不同学科知识的有效融合,促进学生对知识的全方位认识,提高知识正向迁移效率,增强学生综合解决问题的能力。除此之外,课程系统过于庞大、内容不够精练,也会造成学生学习过程进度过快,不能有效学习和理解知识,降低了学习效率。因此在课程的设计上,要精炼课程体系,同时兼顾分级活动目标,不但要提高课程的知识表达效率,还要提高学生对知识的认识水平,有效促进学生对知识的综合运用。

5.鼓励教师与学生积极开展自主探究学习

创客教育具有探究性和实践性的特点,它鼓励教师和学生通过个体的意义建构完成学习活动。探究和实践既是在学习活动中发现知识、理解知识的方式和方法,也是培养科学精神、探索精神、学习研究方法的手段。鼓励教师和学生积极开展自主探究学习,一方面是让教师和学生掌握好研究和学习的方法,另一方面也是培养教师和学生形成良好的研究习惯,为今后的研究工作打下基础。因此可以把自觉探究看成学习的内容和方法。

6.鼓励教师与学生大胆借鉴新技术、新成果进行探究学习

当今社会,新技术在促进生产力发展过程中的作用越来越大。从新技术生成的角度看,新技术是站在巨人的肩膀上,完成了对旧技术的升级和改造,因此可以显著地提高生产效率。所以中小学教师和学生,要大胆借鉴新技术、新成果,提高探究学习的基础和高度。从创客教育的融合性特点以及起源来看,需要教师和学生广泛借鉴物理学、化学、生物学、计算机科学、工程、机械、信息技术等学科最新的研究成果,来认识所要面临的新的需要探究的问题。只有这样,教师和学生才能与现实紧密联系,才能使教学和研究不脱离实践,不闭门造车。

7.通过发展性评价对教师教学活动与学生的学习过程进行可视化分析

如何评价中小学创客教育成果也是目前教育工作者普遍关注的重要问题。由于创客教育既是创新教育,也是一种发展性教育,因此评价创客教育不能再停留在结果性评价上,而要采用过程性评价和发展性评价,注重评价对教与学的过程和人的发展的导向作用。同时,基于大数据的可视化分析工具也为科学和客观地评价教师和学生的探究性学习活动提供了新的有效途径。因此中小学需要在评价的理念上做出改变,在评价的工具上借鉴大数据分析技术,客观公正地对学生和教师开展发展性评价。

综上所述,中小学创客教育生态系统的建构对校园文化建设、课程设置、新技术新成果应用、评价方式等方面提出了新的要求。在这些要求中,创新文化培育、科学精神养成、人文关怀的切实实现是基础性的底层地基;管理体制的包容性、开放性,课程体系的精炼与融合,教师与学生探究性学习习惯的养成,新技术新成果的借鉴与应用,评价的促进性等是处于上层的建筑。这些要求所实现的理想蓝图,在理论上对中小学创客教育生态系统建构有着基础性指导作用和现实意义,也为在实践中构建中小学创客教育生态系统模型提供了可供参考的依据。

四、以探究活动为导向的中小学创客教育生态系统模型构建

上文关于中小学创客教育生态系统建设的基本要求,为我们构建中小学创客教育生态系统提供了基本的原则。因此在改革传统中小学教育生态的过程中,必须着手建立以创新文化为背景的创新教育生态根基,培育自觉探究的学习形态,引进以信息技术为标志的新技术、新成果,引入发展性评价制度,建立校内外的合作、共享、通畅交流的联系机制,打造以活动为中心的中小学创客教育生态系统模型(如图所示),实现创客教育在中小学的有效开展。

以探究活动为导向的中小学创客教育生态系统模型图示

该模型图的核心思想在于通过校园创新文化建设的基础作用,培育自觉探究的学习氛围,通过借鉴新技术、新成果打造以课堂创新活动为主题的创客教育活动,开展中小学创新教育。与传统的中小学教育活动相比,该模型变化最大的是支持层的内容。支持层作为中小学教育活动的直接和间接重要作用力量,它的改变具有特殊的作用和意义。这一改变重在弱化行政、制度的作用,力图通过校园文化建设培养教师与学生的主动性、自觉性,把受行政和制度约束的教学和学习行为变成教师与学生追求自我实现的动力。信息技术作为新技术的代表,承载者教师与学生进行自主探究的工具和学习对象的双重身份,既是教师与学生需要迫切学习的对象,也是他们进行探究可以借鉴和使用的工具。评价作为一个独立且重要的活动贯穿于整个中小学创客教育态系统。评价不仅要评价教师与学生,而且要评价校园创新文化建设的效率、校园制度建设的科学性、校园行政的有效性等,通过外部评价、内部自省实现以活动为导向的中小学创客教育生态系统自身的不断完善。

总体来看,以活动为导向的中小学创客教育生态系统,特别重视校园文化生态的作用。中小学校园文化在整个基础教育中具有重要的地位,它通过规范、暗示、熏陶、启迪和管理等形式直接或间接影响学生的思想观念、道德品质、心理人格、行为习惯等方面,从而促进学生素质全面提高。因此校园创新文化建设如同中小学创客教育生态系统的灵魂,创客教育主题活动如同大脑,自主探究、信息技术实践如同手脚,校园物质系统如同身体,评价如同引导和规范行动的方向杆,如此构成一个可以自主发展的“类人”的中小学创新教育生态系统。

五、小结

创客教育在我国的发展时间虽然已经有十多年,但只是在最近几年才引起研究者的关注。作为一种新的创新教育形式,创客教育在国内中小学的具体实践还处于探索阶段,研究还不成熟,优秀的创客教育公司极其稀少。本研究只是在生态系统的构成上简略分析了中小学发展创客教育面临的问题,初步从教育生态的角度构建了以创新型校园文化建设为基础的中小学创客教育生态系统的模型,该模型的生态效度还需要进一步在实践中检验。

(信阳师范学院 金云波)

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