(高云峰系清华大学清华大学航天航空学院教授、青少年科普教育专家)

　　中国教育新闻网：理想的创客教育是怎样的？　为什么要提倡创客教育？

　　高云峰：创客（Ｍａｋｅｒ／Ｈａｃｋ），是指出于兴趣与爱好，努力把各种创意转变为现实的人。

　　我就是创客。我先后与中央电视台《加油！向未来》《异想天开》《走进科学》《我爱发明》《原来如此》《是真的吗》，北京电视台《魅力科学》《北京青年》，湖南卫视《好奇大调查》等栏目组合作，参与策划设计了数百个科普实验或活动，例如：纸桥过车、纸船载人、弹簧秤称大象、手机吊冰箱、飞针穿玻璃、机械打水漂、小鸭下山、自锁平衡等经典节目，观众累计超过数亿人次。２０１３年参与我国首次太空授课的方案论证、道具原型设计与制作、讲稿撰写等工作，并接受《新闻１＋１》专访。

　　２０１２年我在清华成立了创新实验室，开始了创客教育方面的探究，目标是培养创客。让每个人都成为创客！我根据自己多年的创客经验，以及理论和实践的教学经验，整合了快速的激光切割技术，建立了相应的ＣＡＭＥ（卡魅）实验室，ＣＡＭ是计算机辅助制造（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ），我对软硬件加以改进整合后就有了ＣＡＭＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ），服务于教育的计算机辅助制造。

　　卡魅最大的特点，就是快速、高精度地帮助学生实现自己的想法。学生在制作中如果发现问题，可以在极短时间内进行修改，允许学生在试错中学习。经过实践，可以让每个学生在课堂内做出自己的创意作品。卡魅以二维设计完成三维作品，降低了学习的门槛，克服了性别在三维学习中的差异。基于卡魅平台，融汇多学科学知识，开发了教材和大量启迪思维的案例。

　　理想的创客教育，是在培养人的过程中，让参与者掌握相关的知识，具有处理问题的方法和手段，能积极主动地发现身边和自然界中的问题或现象，通过团队合作、分析研究，设计制作一些装置，从而帮助人们更好地解决问题，提升生活的质量，为社会的发展提供前进的动力。

陶行知在《创造宣言》中希望：

处处是创造之地

天天是创造之时

人人是创造之人

　　这就是理想的创客教育的结果。

　　真正的创客教育，不是仅仅教学生做一些作品，而是培养学生一种创新精神，一种发现问题、分析问题、解决问题的能力，这也是创客教育的精髓。同时，让学生掌握一些先进的工具和方法，把自己的设想变为现实。

　　为什么要提倡创客教育？人类未来社会可能面临大量新的问题，需要新的发明创造。回顾历史，以前人们的千里眼、顺风耳等幻想，都由于电视、电话的发明而变成了现实。那么，今天的很多幻想，明天是否能变为现实呢？谁让这些幻想变为现实呢？如果我们提倡创客教育，我们的学生中间将会涌现出大量的发明家，他们将有能力改变世界。

　　传统教育注重知识的传递，理论与实际脱节，学生处理实际问题的能力弱，进入社会后不适应。而创客教育，知识与能力并重，特别是让学生有能力设计制作出作品，使学生从传统意义上的“纯粹消费者”转换为“产品设计者”，未来可以为社会提供真正的产品，从而提升生活水平、推动社会进步。

　　中国教育新闻网：现行创客教育有哪些误区？难点？困境？

　　高云峰：很多中小学意识到创客教育的重要性，开始建设创客空间，进行创客教育。

　　然而，这里面也有一些问题：

　　（１）缺乏系统性

　　由于创客本身是自下而上发展起来的，创客教育也是新事物，人们的认识还在不断深化之中。首先创客教育与传统教育的关系还有待梳理，创客教育是大面积开展，还是小规模兴趣小组，一些学校还在探索、观望。创客教育和以前的科学、通用技术是什么关系、如何考核？也有不同的看法。最主要的，是没有统一系统的教材，使得很多学校对创客教育产生畏难情绪。

（　　２）硬件条件和软件条件不匹配

　　通常学校很容易把地方和硬件设备准备好，但是相匹配的软件环境就不容易配备好。这里的软件环境包括发展规划、学校对创客教师的待遇等。

　　一些学校购置了昂贵先进的设备，但是教师不太会用（不熟练），设备成了摆设。

　　（３）师资力量薄弱

　　目前大部分的老师没有创客的经验，自己没有设计、制作过一些作品，很难辅导学生。因为创客一方面需要一些知识储备，更需要经验，包括动手能力、工具的使用，遇到问题如何处理等等。有些知识或能力是需要体验才能获得的。就好像家长自己不会骑自行车，就不敢教孩子。创客教育中教师一定自己要是一个创客，才可能把一些实际的经验传授给学生。

　　高云峰：教育的目的是培养人，因此系统化就很重要。而创客教育本身系统化不强，所以创客教育要考虑与教育本身的目的。

　　近几十年来，国内外教育界先后涌现出两种现象，一个是ＳＴＥＡＭ教育，另一个则是创客教育（Ｍａｋｅｒ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ）。ＳＴＥＡＭ教育强调整合科学、技术、工程、数学和人文艺术领域的内容，将知识的获取、方法与工具的利用以及创新生产的过程进行有机的统一，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，为开发学生的创新素养提供了新的有效途径。

　　△ＳＴＥＡＭ教育与创客教育融合的前提

　　“ＳＴＥＡＭ”一词源自于Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ。这一提法首次出现于１９８６年美国国家科学委员会的《本科的科学、数学和工程教育》报告中。在这一概念中，Ｓｃｉｅｎｃｅ（科学）是反映自然、社会、思维等客观规律的知识体系；Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（技术）是解决问题的工具、方法和经验的总称；Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（工程）是运用科学原理和技术手段创造人工物体的过程；而Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ（数学）则是研究数量关系和空间形式的一门科学。科学、技术、工程和数学之间存在着相互支撑、相互补充和共同发展的关系，在实际问题解决过程中它们也是相互交叉和渗透，以整合方式起作用的。从应用知识解决现实问题的角度，对这些学科不宜独立分割、强调分科教学，而应该作为整体统一考虑。尤其是考虑到“ＳＴＥＭ”更多偏重于科学工程等方面，加入“Ａｒｔｓ”（人文艺术）演变为“ＳＴＥＡＭ”则成为了ＳＴＥＭ教育发展的必然趋势。

　　ＳＴＥＡＭ不仅综合了多种学科的知识，更是融合了不同学科所蕴涵的实践活动、精神内涵和价值观，可以认为是一种多元学科文化的融合创新。这种跨学科的教育思路强调打破学科边界，使学生运用科学、工程、人文艺术等多门学科知识解决真实生活情境中的问题，在此过程中培养学生的综合素养，历来受到国际社会的高度关注。

　　△创客教育是ＳＴＥＡＭ教育实施的有效手段

　　ＳＴＥＡＭ的融合式教育改变了传统的教育模式，但在强调跨学科整合的同时对原创性和创新性重视不足。

　　创客教育利用数字化设备极大提升了动手实践的效率，使学生有时间进行多种尝试，包括试错。此外，创客教育的造物乐趣激发学生的探索热情，更容易解决真实环境的问题。

　　融合了创客的ＳＴＥＡＭ教育更有吸引力。

　　△ＳＴＥＡＭ教育是创客教育的必要补充

　　创客教育本身没有系统，很零散。ＳＴＥＡＭ　教育的本质是在众多孤立的学科中建立一座新的桥梁，从而为学生提供整体认识世界的机会。

　　创客教育需要综合运用多学科的知识，好的创客作品背后离不开多学科的支撑。因此，ＳＴＥＡＭ的多学科对开展创客教育来说是必要的前提与保障。

　　融合了ＳＴＥＡＭ的创客教育才可能长久。

　　△两种教育结合产生良好效果

　　借助于创客教育，在培养学生ＳＴＥＡＭ素养时，更容易在实践环节激发学生兴趣，更好解决真实情景中的问题。

　　借助ＳＴＥＡＭ教育，能够让创客教育持续发展，同时从教育的角度看更能培养全面发展的创新人才。

　　“ＳＴＥＡＭ为本，创客为用”。

　　下面是我给中学生设计的融合多学科知识和创客活动的具体课程：《幸运之草》。

　　教学目标：让学生加深理解数学与物理的关系，设计制作尽可能简单的装置，画出指定的图案。

　　教学过程：

　　（１）问题导入：首先写出如下所示的一个数列，让学生讨论并找规律。

１，１，２，３，５，８，１３，２１，３４，５５，８９，１４４，２３３，……

　　这是数学中的斐波那契数列，学生一般很快就找到了规律。然后让学生寻找隐藏在该数列背后的数值：相邻的２个数相除，有什么规律？学生们很快会发现除数趋近于０．６１８，黄金分割值！

　　再转到植物方面。很多植物在生长的过程中为了能最佳地利用空间（亿万年进化的结果），每片叶子和前一片叶子之间的角度是２２２．５度（图１），这个角度称为“黄金角度”，因为它和整个圆周３６０度之比是黄金分割值０．６１８。

图１三叶草

　　既然斐波那契数列和植物生长都与黄金分割数有关，那植物与斐波那契数列有什么关系呢？如果我们稍微注意一下，会发现自然界中的大部分植物的叶子或花瓣通常是３、５、８等数目。例如人类在太空中培养的第一颗植物，就是１３瓣的菊花！

　　也许你听过寻找幸运草的故事－－找到四叶草就会得到幸福。四叶草的四片叶子分别表示：真爱（ｌｏｖｅ），健康（ｈｅａｌｔｈ），名誉（ｇｌｏｒｙ），财富（ｒｉｃｈｅｓ）。有理由认为三叶草是自然界优化的结果，而四叶草可能只是变异的结果（这可以成为另一个研究问题）。三叶草很容易找到，而四叶草在自然界中只有百万分之一的概率，很难被找到。既然四叶草很难被寻找到，为什么我们不能自己创造？

　　（２）确定目标：

　　今天我们的目标，就是设计出一种简单的装置，可以画出四片花瓣。

　　自然界中真实的四叶草（图２）轮廓比较复杂，我们用数学中的“四叶玫瑰线”（图３）来代替“四叶草”。需要考虑两个问题：

图２四叶草

图３数学上的四叶玫瑰线

　　战略问题：四叶玫瑰线能否用简单的装置画出来？

　　战术问题：各部分的尺寸和画笔位置如何确定？

　　（３）讲授原理：

　　（４）动手探究：

　　获得原理知识之后，具体两个圆的大小、笔放置的位置仍需要学生进行探究（图４）。学生根据自己的理解，设计制作装置，然后利用我开发的卡魅平台做出道具（图５）。通常一开始发现画出的结果不正确。没有关系，创客和ＳＴＥＡＭ教育都允许学生试错和修改。最后很多学生可以画出完美的四叶草！

图４学生在进行探究、讨论

图５学生做出道具进行尝试

　　教学反思：

　　本次课程，既教育学生如何把不同学科的知识融会贯通，更教育学生要自己创造幸福。过程中把科学、技术与人文有机地融合在一起。前半段以教师为中心，启发引导学生思考、领悟学科知识；后半段以学生为中心，让学生讨论、设计和计算，把自己的理解在设计中反馈出来。学生在短短的９０分钟（２节课）中，通过学习知识、设计、制作、试错、修改，最终达到目标，从而完整地体验了创客和ＳＴＥＡＭ教学的精髓。

　　课程是创客教育的生命线，课程设计的结构优化与否，课程质量的优劣与否，都直接影响到学习者的兴趣，直接关乎创客教育的最终质量。创客教育中课程设置的出发点，应该是面向现实应用的，学生根据自己需求提出的。只有让人萌生兴趣的课程，才可能让学习者摆脱传统课程的“阴云”，拓展新的思路和看法。此外，在课程实施过程中还要特别注意避免一些情况，如在课程中教会了学生做一些作品，但是没有教学生处理问题的方法和手段；或者只注意教技术，忽略背后的科学和数学知识。如果处理得不好，学生在经过一段时间的学习后，学习曲线并不能按照预期一直向上走。因此，创客教育不应急功近利，只顾眼前效果，而应以ＳＴＥＡＭ教育为土壤，放眼于学生综合素养的长远发展。

　　每一次工业革命的推进，都是人类将自身大脑的创造力外化为工业生产效率的过程。我国正处于从人力资源大国、制造大国向人力资源强国、制造强国转变的时期，有必要抓住新一轮技术革新的机遇和挑战，重视制造技术的推广，拓展创新文化的传播。从儿童青少年开始，引导更广泛和持续发展的群体关注原创设计与制造，使他们愿意并积极投身于科学技术发展的浪潮中，必将有利于人力资源强国、制造强国目标的实现。在跨学科创新思路的引领下，传统而重要的ＳＴＥＡＭ教育与新生事物创客教育的融合，必将能够为当前的教育教学改革带来崭新的思路和积极的效果，为国家、社会和个人的发展做出贡献。（中国教育新闻网记者　张春铭）