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中小学创客教育和STEAM教育发展现状调查与对策研

2016年6月教育部印发《教育信息化“十三五”规划》提出:有条件的地区要积极探索信息技术在跨学科学习(STEAM 教育)、创客教育等新的教育模式中的应用, 着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力,促进学生的全面发展。2017 年7 月国务院印发《新一代人工智能发展规划》提出:实施全民智能教育项目,在中小学阶段设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育,鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件。河南省教育厅2017 年4 月26 日印发的《河南省教育厅关于进一步推进中小学创客教育的通知》提出:在全省范围内确定100 所具有一定规模、成绩突出、特色鲜明的创客教育试点校。多项政策文件的出台,极大地促进了河南省中小学创客教育和STEAM 教育的发展。省内中小学开展创客教育和STEAM 教育的学校数量急剧增加,投入力度不断加强,开设内容不断丰富。各地举办的创客大赛、创客活动节等活动,增强了学校、教师及学生参与创客教育和STEAM 教育的积极性,也引起了学生家长和新闻媒体的广泛关注。

中小学创客教育和STEAM教育发展现状调查与对策研究

一、调查目的

由于我省各地市经济发展不同,教育理念存在差异,导致各地创客教育和STEAM 教育的发展并不均衡。随着《中小学综合实践活动课程指导纲要》和《普通高中信息技术课程标准》(2017 年版)的发布,为促进小学、初中、高中各学段的创客教育和STEAM 教育有效衔接、快速发展,通过利用问卷调查、访谈法和实地调研等方法,对河南省中小学校创客教育和STEAM 教育现状进行了摸底调查,发现其中存在的问题,并分析产生问题的原因,以求不仅从学校层面对创客空间建设、课程建设、师资队伍建设与培养及创新文化营造建设等方面提出对策和建议,而且在区域教育行政部门层面提出要顶层设计责任架构、共同构建应用框架,进而有序引导和高效管理区域中小学校开展创客教育和STEAM 教育。

二、调查的设计与实施

(一)调查内容和方法

按照省教育厅有关文件要求,本调查组于2017 年12 月至2018 年3 月组织专家队伍先后6 次,针对全省18 个省辖市的173 所省级试点学校的创客教育和STEAM 教育工作情况,采取问卷调查法、访谈法和实地调研相结合等多种方式,围绕学校宽带网络建设, 创客教育和STEAM 教育的空间建设、师资队伍建设、课程设置、资金投入以及创客文化建设等多个维度开展了调查研究。调查研究覆盖了全部省级试点校,确保了调查研究的广泛性、客观性和科学性。

(二)调查实施过程

针对以上提及的调研内容设计调查问卷表,向173所省级创客教育试点校发放问卷共173 份,收回173 份,有效率100%。调查问卷采用的是全面调查,利用SPSS19.0 工具对各项数据进行分析,调查的数据来源于基层学校,真实可信。

(三)调查现状及分析

1. 全省中小学宽带网络校校通建设

“宽带网络校校通”是教育信息化全面应用的基础环境, 河南省从2012 年9 月第一次全国教育信息化工作电视电话会议以来加大了“三通工程”建设力度, 取得了显著成效。调查得知,部分省辖市中小学已经实现网络全覆盖,24 个地市的中小学宽带网络接入率超过80%,全省各地宽带网络接入率平均为91.6%。

高速、稳定的网络有力地支撑着中小学创客教育和STEAM教育的教学活动开展、学生的成果展示和创客思维分享交流。

2. 学校创客教育空间建设及活动展开

我省最早由郑州、洛阳等地部分中小学开展创客教育,2017 年4 月省厅出台推进创客教育方面文件后, 全省各地开展创客教育和STEAM 教育的学校数量快速增长,目前,仅省级中小学创客教育试点校已达173 所,部分省辖市还有市级试点校,如郑州市。经统计得知,全省省级试点校已建创客空间913 间,其中社团类852 间,开展创客教育和STEAM 教育常规课的年级数63 个。郑州市和焦作市是河南省创客教育试点区域,有市级的创客试点校和示范校,创客空间建设较为成熟,不仅有社团类、校本课程类,还有面向全体学生的普惠性课程及面向特定学生的竞赛课程,起到了全省引领示范区域的作用。

调查得知,各校各社团每周至少开展1 次活动,部分学校社团数量众多,每周开展活动多达5 次,每周参与社团的学生达13400余名。各种常规课每周上课1 次,惠及学生3 万余名。近年来,省辖市都以创客教育和STEAM 教育为抓手,积极参加中小学生电脑制作活动,已有多个省辖市开展了区域性创客大赛或科技创新大赛,参与学生万余名。说明各地中小学越来越重视创客教育和STEAM 教育,学生参与的积极性已被激发,学生家长逐渐认识到它们对孩子创新思维、动手实践和合作能力培养的重要性。

3. 创客教育和STEAM 教育的师资队伍建设

通过调查,在省级试点校中,从事创客教育和STEAM教育的教师总数达3027 人。分析可知,创客教育和STEAM 教育教师的学科背景主要由数学、信息技术、物理和科学学科教师组成,从事创客教育的教师和STEAM 教育的教师分别为2807 人、220 人, 占总数的93%、7%。在这些教师中,专职教师数量较少,由于创客教育属于新生事物,没有固定的师资岗位,普遍为兼职教师现状,制约了创客教育的快速发展, 有些教师身兼数职,如毕业班教师、班主任、年级组长、中层干部等,致使在时间和精力上难以保障创客教育工作的顺利开展。通过数据分析,也发现郑州市专职教师的比例占到了98%,这和郑州市快速、健康发展创客教育是一致的。

师资队伍的不断壮大,一方面说明创客教育和STEAM教育受到越来越多的中小学校教师的认可,但另一方面也凸显出跨学科教学的困难阻碍了教师从事STEAM 教育的积极性的问题。

4. 创客教育和STEAM 教育课程建设与设置情况

中小学创客教育和STEAM 教育的课程总数达384 节。其中主要以机器人、3D 打印、开源电子、STEAM 教育课程为主,数量分别为113 节、77 节、71 节和41 节,分别占总课程的29.4%、20.1%、18.5% 和10.7%,其他特色课程占总数的21.3%。数据表明,中小学创客教育主要是以数字创客教育的形式进行,且以传统机器人教育为基础,利用3D 打印、开源电子等新型技术实施课程教学。创客教育和STEAM 教育的课程建设已经起步,取得一定进展。

三、存在的主要问题

通过对调查结果的分析发现,创客教育的发展局面在一定程度上影响着全省教育信息化2.0 发展进程。主要有以下问题。

( 一) 理念的认同度需要进一步提升

人工智能教育虽已成为国家发展战略,但人工智能的普及教育和创客教育远没有引起各级教育行政部门管理者和中小学校长的足够重视。首先,各级教育行政部门管理者未能及时规范引导学校开展创客教育和STEAM 教育,而是任由学校自行发展,这必然会让本身对创客教育和STEAM 教育知之甚少的校长产生畏难情绪,导致各校之间发展不平衡。其次,多数教育工作者,尤其是中小学校长这个群体,会认为创客教育和STEAM 教育不是学校的核心业务,并未意识到创客教育和STEAM 教育对学生的未来可能带来的有益影响。观念滞后直接带来的是动力的缺乏和行动的迟缓,遇到困难就停步不前,陷入进退维谷的窘境。最后,不少学生家长仍然看重孩子的文化课成绩, 没能从学生的长远发展考虑,这也或多或少影响着学校开展创客教育和STEAM 教育的主动性和积极性。

( 二) 教师队伍建设及培训需要进一步专业化

良好的师资力量是开展创客教育和STEAM 教育的保障。中小学校从事创客教育和STEAM 教育的教师总数为3027 人,信息技术、物理、数学以及其他学科教师所占比例分别为11.8%、5.9%、25.2%、57.1%。中小学校从事创客教育和STEAM 教育的教师学科背景来源广泛,具有一定编程能力的教师仅占总数的25.3%,从事STEAM 教育的教师更少,只占总数的7.4%。从教师兼、专职上看,兼职教师占93.36%,专职教师仅占6.64%,说明全省中小学校创客教育和STEAM 教育教师队伍组成结构不够合理,多数教师尚未具备开展创客教育和STEAM 教育的专业能力和水平。

创客教育和STEAM 教育需要教师首先自身要具备创新能力和跨学科教学能力。目前,多数中小学教师接受创客教育和STEAM 教育的培训主要分为以下三种:一是接受设备厂家技术人员开展的设备使用培训;二是邀请专家做理念和理论培训;三是组织教师外出考察学习先进经验。这三种均没有深入对教师在课程设置、教学安排、教学开展等方面进行融合培训,导致教师凭自己的直觉在摸索中前行,尚未系统性掌握教学过程。同时,部分教师对设备使用不够熟练, 难以充分发挥设备作用,以致多数教师虽然能够胜任社团的兴趣教学任务,但缺乏面向全体学生开展常规课的教学能力。

(三)教材和课程需要进一步更新

分析得知,全省校本创客教育和STEAM 教育空间共开设课程919 个,其中社团类空间850 个、大班常规教学空间69 个,共开设课程384 个。目前,所采用的教材和开设课程分为以下两种:一是Scratch 编程课,主要采用了中小学信息技术教材;二是开源电子和3D 打印等课程,主要采用设备厂商提供的类似“设备操作说明书”。其弊端主要体现在:第一,教材不完备。现有创客教育相关教材多是依靠培训、网络资源,或依据教学经验而得,缺乏标准教材的基本要素。第二, 教材配套资源不足。创客教育和STEAM 教育与其他学科教学相比,更需要大量实用的电子教学素材支撑,但现有网络教学资源多为成人创客学习资源,不适合直接用于中小学课堂教学。第三,课程融合不充分, 创客教育和STEAM 教育授课内容与中小学信息技术课程存在部分内容重叠的问题。

(四)激励奖励机制需要进一步健全

现有创客教育和STEAM 教育中约有93% 的教师身兼数职,导致其日常工作量大大增加。首先,数学、物理等学科教师要完成本学科的教学任务;其次,信息技术教师要做好网络维护、设备管理技术支撑工作;最后,创客教育和STEAM 教育属于新生事物,没有成熟的教材和教学模式,需要教师花费更多的精力和时间熟悉设备使用,进行备课等工作。调查发现,基本没有学校制定激励奖励机制,仅依靠教师的热情开展创客教育和STEAM 教育。若没有在教师职称晋升等方面的激励作用,长此以往可能导致教师工作积极性降低和转岗等问题。

四、建议与对策

从“十二五”教育信息化发展历程来看,“教育系统全力推进、社会力量广泛参与”是教育信息化快速发展,取得显著成效的重要推手。各级教育行政部门和各中小学校应借鉴其成功经验,协调联动,鼓励相关企业广泛参与,共同推进区域创客教育和STEAM 教育均衡发展。

根据我省创客教育和STEAM 教育现状与存在的问题,结合国家教育信息化2.0 的总体安排部署、《中小学综合实践活动课程指导纲要》和《普通高中信息技术课程标准》(2017 年版)要求,建议从宏观和微观两方面共同发力,注重区域教育行政部门统筹规划、学校试点示范。宏观上顶层设计全省创客教育和STEAM 教育建设与应用工作的责任架构和总体框架;微观上对学校创客空间建设、课程设置、师资队伍建设与培养及创新文化营造等方面加以指导,引领全省中小学创客教育和STEAM 教育快速、可持续发展。

(一) 进行创客教育和STEAM 教育责任架构

全省中小学创客教育和STEAM 教育的责任架构应责权清晰、合理,既要注重普惠性,面向全体中小学生;又要关注个性发展,为创新能力突出的学生提供展示和发挥的平台。这需要各级教育行政部门在此责任架构中担当主要角色,发挥主要作用。建议结构组成和职责如下:

1. 省级教育行政部门

(1) 负责创客教育和STEAM 教育建设与应用顶层设计,推进体制机制建设;

(2) 成立创客教育和STEAM 教育专家委员会;

(3) 制定中小学创客空间建设规范;

(4) 负责全省中小学创客教育和STEAM 教育课程设置与督导评估;

(5) 建立全省创客教育和STEAM 教育开放、共享交流展示平台;

(6) 完善中小学生电脑制作活动,举办省级创客大赛,营造创客文化。

2. 市级教育行政部门

(1) 落实省级教育行政部门要求的责任主体,负责统筹本区域创客教育和STEAM 教育建设与应用工作;

(2) 成立创客教育和STEAM 教育专家委员会;

(3) 依据省定中小学创客空间建设规范细化本地建设规范;

(4) 负责全市中小学创客教育和STEAM 教育课程设置与督导评估;

(5) 建立或利用好创客教育和STEAM 教育开放、共享交流展示平台;

(6) 完善中小学生电脑制作活动,举办市级创客大赛,营造创客文化

3. 区县教育行政部门

(1) 落实省市教育行政部门要求的责任主体,负责统筹本区域创客教育和STEAM 教育建设与应用推动;

(2) 依据省市中小学创客空间建设规范在区域内统筹开展建设活动;

(3) 为本区域所辖学校提供技术支持与培训活动;

(4) 充分利用省市创客教育和STEAM 教育开放、共享交流展示平台;

(5) 完善中小学生电脑制作活动,举办本区域科技创客大赛,营造创客文化。

4. 各级各类学校

(1) 按中小学创客空间建设规范建设创客空间

(2) 按教育主管部门要求开设创客教育和STEAM 教育课程;

(3) 举办校级创新活动,营造创客文化;

(4) 积极参加上级举办的科技创新大赛;

(5) 健全创客教育和STEAM 教育方面的教师激励制度。

5. 相关企业

(1) 参与学校创客教育和STEAM 教育的建设与应用;

(2) 参与学校校本教材的编写。

(二)规范学校创客空间和环境建设

创客空间是开展创客教育的主要场所,全省应根据省情,制定和设计多种创客空间建设模式。目前,已有部分学者提出了学校创客空间的架构建议,雒亮、祝智庭构建了创客空间2.0 结构模型,即线上虚拟空间和线下实体空间相互融合的个人—集体交互的学习空间。宋述强、钟晓流等提出iSMART 模型,以共同的兴趣爱好或利益为出发点,结合跨界导师、资源、制作工具,以创客活动为中心,创建一种线上线下的融合空间,为创客们提供支持。

按照“需求引领、科学实用、因地制宜、量力而行” 的原则,2020 年前完成至少150所省级创客教育试点校建设,打造河南省创客教育区域化发展样本,探索区域化发展策略与路径,为我省创客教育的全面推广提供蓝本。创客教育要构建灵活多样、包容开放的学习空间,合理利用现代教育技术工具,充分利用现有学科实验室、数字探究室、社团活动室、实训室、科技馆、社区教育学院、青少年宫等校内外资源,打造具有时代特征、资源丰富、硬件软件相配套的新型创客教育学习空间,不断激发学生创造力,增强学习者的创客教育学习体验。同时应充分整合、利用社会资源,建立校内外教育衔接机制,构建完整的创客教育网络。

(三)做好创客教育和STEAM 教育师资团队建设

1. 成立培训专家团队

做好河南省创客教育和STEAM 教育专家团队和培训团队建设,为一线教师开展创客教育提供理论和实践支持。可以从高校、中小学和电教教研装备、研究院等机构和企业遴选优秀人员组建河南省中小学创客教育专家团队,指导市内各中小学开展创客空间建设、师资培训、课程研发、课题研究等工作。

2. 加强创客教育领导力建设

依据《教育部关于实施全国中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0 的意见》(〔2019〕1 号文件) 精神,各级教育行政部门要高度重视创客师资队伍建设, 采用“请进来,走出去”的方法多形式、多层次培养创客教师。每年定期举行校长创客教育领导力培训和外出学校交流活动;分批次、分梯队常态化培养一批创客教育种子教师;加强培训团队创客教育指导能力逐步提升,结合省内外专家力量、高校、研究院等资源提升培训团队专业技能。鼓励创新意识强、技术水平高的学科教师主动转型成为学校创客教师,不断提升创客教师专业素养和综合能力,逐步建立起一支跨学科、富有创新精神的创客骨干教师队伍。

3. 创新用人机制

各级教育行政部门要创新用人机制,通过建立创客名师工作室(坊)等形式,优化区域内创客教师人员配置和使用;探索建立创客教师“跨校授课”“跨区域授课”机制,充分利用信息技术手段,推动创客师资共享。提倡通过政府购买服务的方式,引进校外专业人员,弥补创客师资力量不足。积极支持学校借助社会力量,聘请校外兼职创客教师。

4. 建立激励机制

在本校参加创客教育教学活动的教师,其工作量按学校规定计入日常教学工作量。对在创客教育理论研究、课程建设、活动比赛中表现优秀的教师,在评先评优和晋职晋级等方面适度倾斜。

(四)做好教材课程开发和分享

1. 完善课程结构

坚持融合创新原则。顺应“互联网+”发展趋势, 发挥技术对教育变革的内生变量作用,实现信息技术与教育教学全过程、全方位的深度融合,创新人才培养、教育服务和教育治理模式。各地市教研(师训)部门至少配备一名创客教育专、兼职教研(师训)员, 加强创客课程教学研究工作。以创客教育为支点加快学科融合,丰富中小学拓展性课程内容,加快高中和职业教育阶断创客教育的课程规划发展。加强学科融合和渗透、实践与研究,多渠道提供学生创客活动平台与机会。

2. 丰富资源支撑

电教、研训等部门合作,搭建创客教育网络资源平台,不断丰富微课程、项目方案、套件等教学资源,有条件的学校开发校本课程教材,与普及教材互相补充,突出校本特色,倡导校际、区域共享。

3. 建立推送机制

信息技术部门负责建设创客教育网络资源平台, 设立创客资源推送窗口,定期推送当下优秀创客活动案例。研训部门负责组织开展实地和远程教学活动,信息技术部门做好技术支撑和服务工作。

(五)建立健全评价机制

各地市要结合本地区创客教育开展情况,系统规划与特色兼顾,探索建立科学有效的创客教育评价机制,从学校建设、教师发展、学生成长等多层面、多维度对创客教育工作进行全面科学的考核与评价,推动创客教育科学有序发展。

定期开展创客教育研讨会,交流展示全省各地在区域推进、空间建设、管理应用、课程研发、特色发展等方面取得的经验与成果;依托全国中小学电脑制作活动、全国青少年机器人大赛等赛事,举办各地市创客教育文化艺术节等活动,进一步完善我省各地创客教育出口。

在国家提出“双创”和“人工智能”战略的大背景下,创客教育和STEAM 教育可以提高学生多学科综合能力,为国家提供创客人才储备,已得到社会各界普遍认可。这就需要各级教育行政部门和中小学通力合作,加强对创客教育和STEAM 教育的重视程度, 积极构建符合各区域教育发展的中小学创客教育和STEAM 教育体系,稳步推动创客教育和STEAM 教育深入发展。

(本文原载于 《数字教育》 2019年第3期(总第27期))

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