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      STEM教育策略與教學(xué)方案實施探究

      2018-12-12 10:44楊博衍顧衛(wèi)
      關(guān)鍵詞:課程融合STEM教育教學(xué)改革

      楊博衍 顧衛(wèi)

      摘 要:作者以蘇州市第二十四中學(xué)校開展的STEM教育項目教學(xué)實踐為例,結(jié)合新時期教學(xué)改革工作內(nèi)容,聯(lián)系課堂教學(xué)實際,在學(xué)科滲透、課程融合、創(chuàng)意智造等方面開展了深入研究,摸索出了一套具有該校特色的STEM教育與教學(xué)實施路線圖,以期為同行提供借鑒。

      關(guān)鍵詞:STEM教育;教學(xué)改革;課程融合;創(chuàng)意智造

      中圖分類號:G434 文獻標(biāo)志碼:B 文章編號:1673-8454(2018)18-0026-02

      眾所周知,STEM強調(diào)學(xué)科之間的交叉融合,重視學(xué)生問題解決能力、團隊協(xié)作能力、實踐創(chuàng)新能力等的培養(yǎng)。但對于一個生源95%以上為外來務(wù)工子女的公辦初中來說,應(yīng)如何聯(lián)系課堂教學(xué)實際開展STEM教育活動呢?

      筆者所在的蘇州市第二十四中學(xué)校作為江蘇省STEM教育項目樣本示范校,自2014年開展這一教育活動以來,在學(xué)科滲透、課程融合、創(chuàng)意智造三個方面開展了深入研究,摸索出了一套具有該校特色的STEM教育與教學(xué)實施路線圖。

      一、學(xué)科滲透,從課堂內(nèi)學(xué)習(xí)向課堂外探究延伸

      學(xué)校STEM教育最先是從學(xué)科滲透開始的,其原因有二:一是STEM教育是個新事物,由學(xué)科滲透入手,起步低、適用面廣,而最重要的是隨著近年來新課標(biāo)的落實,一些學(xué)科中包含多學(xué)科知識內(nèi)容越來越多,從而為在學(xué)科教學(xué)中開展STEM教育滲透創(chuàng)造了條件;二是隨著新時代教育形勢的發(fā)展,人們對學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)提出了更高要求,借助STEM教育來快速提升學(xué)生分析問題、解決問題和創(chuàng)新思維能力不失為一個好辦法。

      學(xué)校信息技術(shù)學(xué)科從數(shù)年前開始探索實踐以來,廣大學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力普遍獲得到提高,作品連續(xù)三屆獲得市級以上組織的學(xué)生創(chuàng)客與創(chuàng)新活動獎杯。

      1.教材重組,為STEM教育活動開展編制好教材

      江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究室編制的《初中信息技術(shù)》教材分為七、八、九年級三冊書,由于教材內(nèi)容相對獨立又分散于各冊書中,不便于學(xué)生連貫學(xué)習(xí)和開展實踐,更不便于教學(xué)活動的實施。

      為此我們對教材作了重組,編制了校本STEM學(xué)習(xí)講義《Arduino創(chuàng)意智造入門》,并配置了相應(yīng)的自學(xué)課件、微視頻和實驗器材,將內(nèi)容整合于一塊,配合學(xué)科教材開展STEM教學(xué),從而大大方便了學(xué)生進行課內(nèi)外自學(xué)與探究,為STEM教育滲透打下了基礎(chǔ)。

      2.鼓勵創(chuàng)新,在教學(xué)中注重創(chuàng)造性思維培育和引導(dǎo)

      STEM教育中最重要的一項是拓展性、創(chuàng)造性思維的培養(yǎng),如何來做呢?

      (1)從“發(fā)現(xiàn)”訓(xùn)練開始,引導(dǎo)學(xué)生多觀察、勤實踐、想運用

      創(chuàng)造性思維的形成最初與人的好奇心有關(guān),與“發(fā)現(xiàn)”能力高低密切相聯(lián)。因此在教學(xué)中,我們常常有意識地組織一些與學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的社會實踐活動,突破校園邊界的限制,指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識來收集、觀察生活中所“發(fā)現(xiàn)”的應(yīng)用實例,拍攝其影像、記錄其過程,在一定程度上還原知識發(fā)生、發(fā)展與應(yīng)用的現(xiàn)場。如物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用,我們就讓學(xué)生到生活中去找實例,不但充實了教材中原有的內(nèi)容,而且還找到了許多教科書中沒有寫入的新應(yīng)用,從而觸發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新思維與靈感的啟動。在教師引導(dǎo)下,學(xué)生從初始時的被動學(xué)習(xí),逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹骄?,從書本到實踐,從課內(nèi)到課外,運用物聯(lián)網(wǎng)知識開展智能應(yīng)用的創(chuàng)設(shè)樂此不疲。

      根據(jù)我校位于蘇州市古城區(qū)中心,學(xué)校人員多、操場跑道少的現(xiàn)況,學(xué)生運用學(xué)習(xí)到的物聯(lián)網(wǎng)電子標(biāo)簽技術(shù),設(shè)計了一個學(xué)生校園分時健身跑步智能管理系統(tǒng);根據(jù)校園中一些教室經(jīng)常出現(xiàn)的人走后電燈、電器忘關(guān)現(xiàn)象,運用所學(xué)的紅外線傳感器技術(shù),構(gòu)建了一個與“校園鈴聲系統(tǒng)”組合的教室智能節(jié)電管理系統(tǒng)等等,使得發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)造能力得到了鍛煉與培育。

      (2)從“觀摩”作品開始,鼓勵找茬,助長“異想天開”

      觀摩別人的優(yōu)秀作品是學(xué)習(xí),友善地給作品“找點兒茬”、提點兒“意見”,這其實也是一種學(xué)習(xí),是創(chuàng)新意識“萌芽”、生長的標(biāo)志,值得鼓勵與呵護。

      一次課上,信息技術(shù)教師組織學(xué)生參觀一臺新配置的交互式可編程桌面機器人,許多學(xué)生都對這臺可編程、操控方便、集成有多種傳感器的“小精靈”十分喜愛。可有位學(xué)生卻說:“為什么它非要沿著商家提供的軌跡走,可否讓它照著我畫的路線跑呢?”這一問,當(dāng)時真難住了不少人,因為那時候?qū)W生都還是第一次與真正意義上的“機器人”接觸,想得還沒那么深。

      “好主意!去試試吧!”在教師的鼓勵下,幾位學(xué)生找來了馬克筆與大白紙,鋪在桌上畫了好幾張地圖請機器人走,可機器人就是不動,是什么原因呢?經(jīng)過與商家地圖對比發(fā)現(xiàn)是學(xué)生畫的線太細、色彩涂得太不均勻所致,造成機器人底座下的灰度傳感器識別不了。為此,學(xué)生重畫了地圖再次試驗,機器人乖乖地沿著他們繪制的線路圖跑了起來,學(xué)生的“異想天開”終于得到了驗證。

      二、課程融合,從單學(xué)科知識學(xué)向多學(xué)科知識用擴展

      1.抓好“頂層設(shè)計”,運用信息技術(shù)實現(xiàn)多學(xué)科知識有機融合

      地理學(xué)科教師,根據(jù)課標(biāo)首先從“頂層設(shè)計”抓起,仔細比對地理學(xué)科與其他學(xué)科間的契合處,深挖學(xué)科間融合點,運用信息技術(shù)充實融合課的課程資源,借助StarC云端一體化學(xué)習(xí)平臺和未來教室網(wǎng)絡(luò)與多屏環(huán)境,實現(xiàn)地理學(xué)科與各學(xué)科間的有機融合,從而突破教學(xué)活動中的時空限制,幫助學(xué)生更好地了解與把握所學(xué)知識內(nèi)容。

      在上《印度》這一節(jié)課時,地理教師先是以印度的人口介紹作為切入點,從地理角度分析印度的人口現(xiàn)狀作為引線,隨后導(dǎo)入有關(guān)印度人口的歷史背景和成因微視頻,巧妙地實現(xiàn)了與歷史知識的融合。

      2.從單學(xué)科知識教,向多學(xué)科知識用方向發(fā)散

      學(xué)校生物學(xué)科教師在教授有關(guān)鳥類知識時,設(shè)計的教案采用了翻轉(zhuǎn)課堂模式,在課前將編制好的學(xué)習(xí)任務(wù)單與自學(xué)課件(含微視頻),通過校園網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)放給每一位學(xué)生,指導(dǎo)學(xué)生開展課前自學(xué)。而當(dāng)上課時,教師除了強調(diào)適合鳥類空中飛行的各個關(guān)鍵特征之外,留出更多時間供學(xué)生互動,如結(jié)合生物學(xué)知識回答樹林里隨處可見的小鳥、高空中翱翔的大雁為什么能夠飛行,從而幫助學(xué)生加深對鳥類的基本結(jié)構(gòu)和各部分機能的了解。

      人類若裝上鳥類的翅膀能不能飛行?為什么飛機不煽動翅膀也能起飛?手折的紙飛機該如何做、怎樣飛才能飛的更遠、更高、更持久呢?隨著教師一系列問題的拋出,學(xué)生被引入到了問題探究的深水區(qū),而物理課中的浮力、空氣動力學(xué)知識一下子成了大家手中問題解答的“利器”。一堂單學(xué)科知識教的生物課,通過生生、師生互動,演變成一節(jié)多學(xué)科知識用的研究課、實踐課。

      學(xué)生在這一過程中,對知識的了解更具體、更全面,體驗到的是從學(xué)到用需知道的知識更多、內(nèi)容更細、技能更豐富,從而教育了學(xué)生在學(xué)習(xí)一門知識的同時,要時時關(guān)注與其它學(xué)科間的聯(lián)系,達到學(xué)以致用,并能對問題的分析考慮更周全,對問題的解決更有效。

      三、創(chuàng)意智造,讓設(shè)想變藍圖、使藍圖變實物

      蘇州市出臺了在市區(qū)禁止燃放煙花爆竹的規(guī)定后,怎樣幫助人們尋找既環(huán)保又具有時代氣息的喜慶活動方式,一時成為學(xué)生關(guān)注的焦點。有學(xué)生說:可否在大疆無人機“肚”下懸掛個空投箱,在一些適宜飛行的喜慶場合,當(dāng)飛機飛行到一定高度時,通過遙控在指定區(qū)域投放禮花、彩紙,這豈不是一個既有趣又環(huán)保的方法嗎?

      為此,在教師幫助下,學(xué)生與校無人機社團合作成立了“無人機空投箱”STEM項目組,結(jié)合所學(xué)知識一步步將創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為可實施的具體方案,如設(shè)立箱體制作、倉門控制、放飛投放、后勤支援等四個工作小組,大家依據(jù)各自喜好與特長認領(lǐng)任務(wù),充分調(diào)動了每一位參與者的積極性和智慧,使大家都能學(xué)得、習(xí)得、有所得。

      倉門控制是STEM項目中的關(guān)鍵,在實踐課教師的輔導(dǎo)下,大家對該部分作了圖解化分析,依照其任務(wù)與功能,再細分為主控、驅(qū)動、通信、供電等四個小項目進行攻關(guān),這里不僅復(fù)習(xí)了所學(xué)過的物理、物聯(lián)網(wǎng)和《Arduino創(chuàng)意智造入門》校本教材中的知識,還加學(xué)了電路焊接、無人機飛行等技能,學(xué)會了將一個復(fù)雜問題逐一化解為簡單問題去認識它、分析它、解決它,使得每一位參與者都在這一科學(xué)活動中得到了很好的體驗與錘煉。

      兩個星期過去了,在大家的協(xié)同努力下,經(jīng)過反反復(fù)復(fù)數(shù)十次試驗,一個懸掛于無人機肚子下可遙控的空投箱終于被“造”了出來。當(dāng)裝滿禮花、空降兵的空投箱隨著無人機升空在校園里投下首批空降物時,圍觀的師生和家長們都高興地鼓起了掌。

      通過一個個與課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容緊密相關(guān)的STEM項目實施,學(xué)生自然而然地把所讀的書變活了,將所學(xué)的知識變實了,動腦動手造物的能力提高了,“好學(xué)、實踐、融合、創(chuàng)新”的校園新風(fēng)悄然興起,STEM為新時代學(xué)校教育工作跨上新臺階注入了新活力。

      實踐證明,貼近師生的“學(xué)科滲透、課程融合、創(chuàng)意智造”STEM教育教學(xué)策略適合于學(xué)校實際,有效地促進了學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的提升與核心素養(yǎng)培育在課堂落地。

      (編輯:李曉萍)

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