(一)扁平化的課程結(jié)構(gòu)
創(chuàng)客空間支持下的STEAM課程群包含的各門課程在內(nèi)容上相互獨(dú)立、課程目標(biāo)各不相同，但彼此之間又是緊密銜接、互相依靠的關(guān)系。如圖1所示，各種STEAM課程組成了STEAM課程群，是一種扁平化的課程體系設(shè)計(jì)。考慮到STEAM做為校內(nèi)選修課程，很難自行建立嚴(yán)密的課程知識(shí)體系，扁平化看似簡單，其實(shí)是一種睿智的選擇。各門STEAM課程的學(xué)習(xí)雖然沒有規(guī)定其前后關(guān)系，但其難度通過不同星級(jí)予以區(qū)別，其中一星最易、三星最難。在高一第一學(xué)期，基本上以開設(shè)一星難度的STEAM課程為主。
圖1創(chuàng)客空間支持下的STEAM課程群建設(shè)示意圖
部分STEAM課程的簡介如下：
《Arduino創(chuàng)意機(jī)器人》課程選擇國際最著名的開源機(jī)器人平臺(tái)Arduino，遵循STEAM的教學(xué)理念，結(jié)合打孔器、3D打印機(jī)、激光切割機(jī)等工具，DIY個(gè)性化的機(jī)器人，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手能力、邏輯思維能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。
《跟我學(xué)App Inventor》課程結(jié)合MIT實(shí)驗(yàn)室的App Inventor軟件展開教學(xué)。學(xué)生在運(yùn)用App Inventor平臺(tái)進(jìn)行手機(jī)應(yīng)用創(chuàng)意開發(fā)時(shí)充分利用手機(jī)上的各種傳感器對(duì)實(shí)際獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模、應(yīng)用。
《互動(dòng)媒體技術(shù)》課程是一門涵蓋計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、傳感器技術(shù)和人工智能技術(shù)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的課程。通過研究互動(dòng)媒體作品中“有趣”的人機(jī)互動(dòng)技術(shù)，學(xué)生可以自己動(dòng)手設(shè)計(jì)、制作互動(dòng)媒體作品，體驗(yàn)技術(shù)在生活中的應(yīng)用，提高STEAM素養(yǎng)。
《物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)》課程關(guān)注的是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。學(xué)生根據(jù)實(shí)際需求來搭建硬件、編寫程序，模擬實(shí)現(xiàn)物物相連。該課程可提高學(xué)生閱讀Arduino程序的能力，學(xué)會(huì)基本程序修改及利用物聯(lián)網(wǎng)解決實(shí)際問題。
《數(shù)學(xué)視界下的3D打印》課程設(shè)計(jì)了“初識(shí)3D打印”“3D數(shù)學(xué)博物館”“SCAD基本操作”“SCAD基礎(chǔ)立體模型”“SCAD基本語言”“SCAD綜合應(yīng)用”等專題，使學(xué)生了解數(shù)學(xué)3D建模的過程，重在培養(yǎng)學(xué)生的建模意識(shí)，提高學(xué)生的推理論證、運(yùn)算求解、數(shù)據(jù)處理、語言組織、語言表達(dá)等基本能力。
從上述培養(yǎng)目標(biāo)中，可看出該STEAM課程群內(nèi)容豐富，重點(diǎn)突出，能很好地培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)科知識(shí)(生物、化學(xué)、地理、物理等)理解并改造自然界的能力，正確理解、使用、管理以及評(píng)價(jià)技術(shù)的能力，發(fā)現(xiàn)以及解決真實(shí)情境下數(shù)學(xué)問題時(shí)的邏輯分析與交流能力以及對(duì)技術(shù)的工程設(shè)計(jì)與開發(fā)過程的理解能力。
(二)環(huán)環(huán)相扣的教學(xué)實(shí)踐
STEAM課堂強(qiáng)調(diào)學(xué)生在“雜亂無章”的學(xué)習(xí)情境中的設(shè)計(jì)能力與問題解決，要求學(xué)生將學(xué)習(xí)到的各學(xué)科知識(shí)與過程轉(zhuǎn)變成探究世界相互聯(lián)系的不同側(cè)面。在教學(xué)過程中，大部分STEAM課程采用項(xiàng)目學(xué)習(xí)法，將課程內(nèi)容分解成具體項(xiàng)目進(jìn)行教與學(xué)，把知識(shí)講解和實(shí)際實(shí)踐有機(jī)地整合在一起，給學(xué)生充足時(shí)間在實(shí)踐中解決實(shí)際問題。例如，《Arduino創(chuàng)意機(jī)器人》將課程分為三個(gè)單元，從LED、風(fēng)扇、小車三個(gè)方面進(jìn)行項(xiàng)目聚類(見表2);《跟我學(xué)App Inventor》將課程分為入門篇、游戲篇、學(xué)習(xí)篇、實(shí)踐篇(見表3)，通過由淺入深、循序漸進(jìn)的課程內(nèi)容，最終要求學(xué)生能完成一個(gè)功能相對(duì)完整的APP。
另外，本STEAM課程群在開設(shè)中需要注意以下幾點(diǎn)。一是課程開設(shè)時(shí)間。為了確保學(xué)生的實(shí)踐時(shí)間，STEAM課程基本上采用兩節(jié)課連上的方式開展;二是學(xué)生選課規(guī)則。本STEAM課程群中的幾門課程都是作為選修課供學(xué)生自由選擇的。學(xué)生每次只能選擇一門課程，且不能重復(fù)選擇;三是課程軟硬件平臺(tái)。本STEAM課程群中，基本采用開源軟硬件為課程平臺(tái)，如在硬件方面采用Arduino、樹莓派等，在編程方面采用ArduBlock、Mixly、App Inventor、Scratch、S4A和Processing等軟件，在3D建模方面則分別使用SketchUp和OpenScad等。
