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上海辉典实验室设备工程有限公司

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STEM创客实验室

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STEM创客实验室

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STEM创客实验室

(一)STEM教育理念

随着社会发展的需要,基于生活、兴趣而非唯书本论的自主学习,将越来越重要。STEM教育适应了这种时代需求,教师不是向学生讲解事实性知识、解释概念性知识或展示原理,而是激发学生创造的激情,培养学生的设计思维、原型制作与测试能力。近年来,STEM教育作为重在培养学生创造与创新能力的新型教育方式受到了世界不同国家的重视。通过创新价值观的传递,造物技能及知识的分享,从而培养创新型社会人才。


 培养创造与创新能力

STEM教育的关键在于,如何将创客空间的资源整合到现有的教育项目中,创客空间为创客们提供制作、交流、共享知识与资源、项目协作的场所,鼓励学生创建物品、发明工艺、分享创意点子。STEM教育课程将教学目标锁定在学生的创造力和创新力的培养上,大胆尝试,迭代设计,注重美学,打破年龄歧视,跨专业享受实训资源,以技术为基本要素,让学生自己掌控学习,从根本上提升学生自主学习能力,为其创造和创新能力的激发提供空间和契机。

培养就业与创业能力

创客的另一个目标在于,转化创客成果,对接市场。不论从创客者自身能力结构来说,还是从其所产生的创客成果来说,都无疑是推动其进入社会和市场的有效动力。STEM教育目前已备受政府和教育部门的关注,引入了大量的政府和社会资源,在培养学生创新创业能力的同时,也带动了整个社会的就业能力。此外,开放的STEM教育,使得创客者们能够进行充分的创意交流,从创意交流到产品设计,从产品设计到实体创作、营销策划,实现专业性与职业性的有机融合。

(二)方案设计导向

校园创客空间创新教育整体解决方案集先进的软硬件设施、创新的创客课程设置、完备的师资培训服务以及前沿的高新行业资源为一体,一者打破传统教育模式,树立全新的创新教学理念,提高学生创新、创业和就业能力;二者作为传统教育课程内容的加强和延伸,为学生提供一个动手锻炼、发散思维、创造生产的空间。

整个STEM教育方案围绕4大知识领域开展:

科学(Science

科学知识,尤其是基础理论知识,包括数学,物理,化学,生物,这部分在课堂上或者超出课堂的知识,是创客知识系统的核心。

技术(Technology

简单的说就是科学知识在时间中的应用。这部分结合课堂知识和创客空间中已有的器材来完成。例如3D打印机的使用技术等。

工程(Engineering

合理的运用技术来达到目标。通过实际的工程实践才能完成。

设计(Design

学生通过制定设计方案、制作原型、方案优化等设计过程,培养合作精神、提高审美情趣,学会多角度思考问题。

(三)全方位推进

1、明确STEM教育政策导向,建立学校创客“五个一“工程

随着李克强总理在达沃斯论坛上提出“大众创业、万众创新”,“创客”这个新名词也被首次写入政府工作报告。201532日,科技部“发展众创空间推进大众创新创业电视电话会议”中迚一步强调,推进大众创新创业是新时期科技工作的重要任务,要按照党中央、国务院决策部署,努力营造良好的创新创业生态环境,帮助大众创新创业者应用新技术、开发新产品、创造新需求、培育新市场、打造新经济。2015311日,国务院办公厅印发《关于发展众创空间推进大众创新创业的指导意见》,共计提出8项重点任务,其中第一条就是加快构建众创空间。2014年的国际高等教育权威报告《地平线报告》当中指出,创客将在35年之内形成影响教育发展的关键趋势,并取得实际效果。

20177月国务院正式印发了《新一代人工智能发展规划》(以下简称《规划》),提出面向2030年我国新一代人工智能发展的指导思想、战略目标、重点任务和保障措施,描绘了我国新一代人工智能发展的蓝图。《规划》明确指出,“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、游戏的开发和推广。”人工智能从娃娃抓起,已从口号上升到了国家规划和战略布局的高度。

“五个一“工程

l  每所学校建设一个创客空间

l  聘任一位STEM教育指导师

l  开出一门创客课程

l  每年开展一次STEM教育活动

l  每个学生每年完成一个创客作品

2、搭建物联创客成果展示平台

创客成果展示中心是创客服务体系中的重要组成部分,是STEM教育的核心,与学校创客教学活动共同构建高低搭配、分工合作、互为补充的格局。学校创客教学活动主要承担STEM教育的启蒙和普及,以体现学校创客活动的普惠性。创客成果展示中心侧重于创客能力的提升与拓展,同时输出师生的物联创客作品,展示学校创客活动成果,弘扬优秀创客文化,成为学校创客活动展示的主要场所。同时,创客成果展示中心为学校优秀作品和个人提供专利展示和学校自组赛事活动成果的展示功能。

3、建立物联创客示范性课程

物联创客课程是学校开展物联STEM教育的目标、内容、方式及评价等的总称。通过实施物联创客课程,学生能正确认识世界、学会创新、服务社会,为培养学生的综合创新能力和终身发展奠定基础。

物联创客课程体系包括三类:第一类为基础课程,我们认为思维和想象是创新的基础,以Scraino趣味编程提升学生逻辑思维能力,程序设计是STEM教育的基础课程,也是必修课程,纳入课表实施。第二类为拓展课程,主要了解和应用新一代信息技术如智能控制器、传感器等物联网技术开展创新活动。第三类为创新课程,以物联世界为主题内容,让学生通过自己的观察与思考,尝试“研发联接和改变世界的“机器”,为学校、社区和家庭做贡献。

建设方案

创客教室的建设建议现阶段以培养学生兴趣为主,可以以社团或兴趣小组的形式,开展多样性的创客体验和技能培训,为未来专业性技能的学习打好基础。

在空间布局和硬件建设上,综合利用现有条件,本着少投入,多产出的原则,开展丰富多彩的创客活动。

创客作品的最终表现形态基本包括三大部分:软件、电子、结构,也就是传统意义上所说的机电一体化。我们在教学中可以由软件教学作为切入点,通过对软件的学习进一步发展为以软件控制电子器件,以电子器件驱动机械结构件的过程,实现教学中的机电一体化。STEM教育区别与传统软件教育的最大特点在于其综合性、实用性,将我们日常生活中各种实际应用软硬器具融入我们的教学,最大的提升学习者的学习兴趣,全面提升学习者综合能力。

此外,创客的活动需要确定一个方向,因为创客的实质是造物,而不是简单的教学过程,最终需要学生根据老师前期教授的一些基础的知识能够创造出自己的作品并且分享和展示。创客教室切记千篇一律,重在与众不同,方法就是让学生积极参与其中,让学生自己创造并展示自己的作品,因此一个相对明确的主题是创客教室建设所必须的,这样才能集中有限的硬件和教师资源,让学生尽快完成和展示一定的作品,形成学校的特色。

物联创客空间建设主要包含六大建设内容,即空间建设、教学器材研发、软件系统建设、配套课程体系、师资培训服务和竞赛活动方案。为学校打造一个集展示、教学、实践、训练、分享、交流于一体的创客实验室,可以满足教学、项目设计、技术创新等不同需求。

在空间布置、装修设计、基础设施的建设上,注重实用,使空间设计科学化、高效化、标准化,凸显物联世界、人工智能及开源硬件STEM教育的专业化。

(一)空间建设

注:(以90㎡可容纳40名学生为例)

1.利用学校统一配置的微机教室,进行与电子和软件相关的教学和创作。可以进行的活动是图形化编程软件Scraino的学习,软硬件的交互式学习,项目规划和展示资料的制作等,以及其他电脑制作。

2.另外配置一间创客教室,作为创客作品创作的空间。最初以兴趣小组的形式开展活动,待形成一定的基础,可以采取传、帮、带的形式,让更多的学生参与创客活动。创客教室可以初步设立以下几个区域:资料检索区、讨论区、材料区、创作区、路演区、作品展示区等,主要进行作品主题讨论,创作主题立项,项目组成立,作品策划,资料检索,作品外观及功能设计,作品搭建、作品调试,项目路演和作品展示,以及竞技类作品的场地竞赛,例如:物联点亮我的世界、智慧农业、智慧气象站等。

A.     具备投影仪和讲台(形式不限,以小尺寸为主)用于项目的讨论和项目路演;

B.     墙壁进行简单的创客文化及创客理念的宣传海报,可以采取手绘或喷绘的形式;

C.     墙壁和地面进行简单的个性化的区域划分指示;

D.    6~8组可移动课桌,每组3~6人,满足同时45人左右授课条件;

E.     重点建设作品展示墙和作品资料的整理,因为这是对外宣传的窗口,也便于作品的交流和展示;

F.     材料存储区:用于基本物料和教具的存放;

G.    操作区和工具区:用于作品的加工和调试;


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