淺談思維在STEM課堂中多樣呈現(xiàn)的有效途徑

卜璽

摘 要：STEM是科學(xué)、數(shù)學(xué)、科技、工程融合課程，有著獨(dú)特的教學(xué)模式，從真實(shí)情景下提出問題，明確任務(wù)后商討設(shè)計(jì)解決方案，根據(jù)方案進(jìn)行模型制作，隨后測試模型效果，依據(jù)實(shí)際效果進(jìn)行改造或完善，最后交流整個設(shè)計(jì)與實(shí)踐過程。此模式下的諸多環(huán)節(jié)都是思維呈現(xiàn)過程，旨在促進(jìn)學(xué)生在理解、表達(dá)、推理、概括、抽象、判斷、論證、比較、分析、綜合等方面的思維發(fā)展。我將從以下五個方面對思維在STEM課堂中多樣呈現(xiàn)的有效途徑做幾點(diǎn)思考。

關(guān)鍵詞：STEM課堂; 思維; 多樣呈現(xiàn)

中圖分類號：G623.6? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? 文章編號：1006-3315（2019）11-071-001

一、小組討論解決方案

在21世紀(jì)多元共生的形式下，科技工作由重理論研究向工程與技術(shù)合作的復(fù)合型轉(zhuǎn)變，科學(xué)家和工程師以合作的形式工作，合作學(xué)習(xí)的教學(xué)形式在STEM教學(xué)下的實(shí)施也是必不可少的。

在尋求解決方案中，期望達(dá)成最佳方案光靠一個人的想法是顯然不夠的，小組討論形式打破了閉門造車，打破慣性思維，形成多種思維渠道，思維通過語言交流為載體，彼此思想與思想進(jìn)行碰撞，撞擊出新的思想，有效降低思維片面性。

在《冰棍保衛(wèi)戰(zhàn)》教學(xué)中，有棉被、泡沫盒、塑料盒、硬板紙盒這四種材料供學(xué)生選擇制作一個保溫產(chǎn)品，學(xué)生進(jìn)行小組討論選擇相應(yīng)的材料，在教室巡視過程中，各小組內(nèi)都是在激烈的商討，難免組員之間存在不同觀點(diǎn)，為了堅(jiān)持自己的觀點(diǎn)，根據(jù)自己已有的生活經(jīng)驗(yàn)和書本所得經(jīng)驗(yàn)，擺出充足的理由是獲勝的籌碼，例如有學(xué)生舉例送蛋糕的保溫袋質(zhì)地較柔軟，預(yù)測里面有棉質(zhì)材料，有同學(xué)認(rèn)為泡沫材料保溫效果好。還有同學(xué)認(rèn)為把不同材料進(jìn)行組合，提出若單一選擇棉被則保溫產(chǎn)品就很難塑性，可以利用盒子初步給保溫產(chǎn)品塑性，可見這是一條新思路，隨即又有同學(xué)提出盒子套盒子的新組合，思維一觸即發(fā)，給后期的產(chǎn)品具體設(shè)計(jì)提供了良好的基礎(chǔ)。

二、繪制設(shè)計(jì)方案

STEM教學(xué)的目標(biāo)是生產(chǎn)出能夠完成任務(wù)的產(chǎn)品，產(chǎn)品模型制作前，要依據(jù)實(shí)際需求對產(chǎn)品制作進(jìn)行全面分析。在設(shè)計(jì)過程中，團(tuán)隊(duì)們從多角度來分析與設(shè)計(jì)，各抒己見，此情景光用語言表達(dá)就容易造成雙方思維混亂的局面。為了能高效的表達(dá)出自己的思維，就離不開利用繪制圖案、文字注釋等可視化方式，將思維變得直觀、形象、具體。

在《自制凈水器》教學(xué)中，在學(xué)生面前呈現(xiàn)了棉花、細(xì)黃砂、大陶粒、活性炭、麥飯石、紗布這六種凈化材料，學(xué)生經(jīng)過組內(nèi)商討后選擇相應(yīng)的材料并安排材料疊加的量和順序，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)光用語言無法在他人的腦海里形成清晰的結(jié)構(gòu)，尤其是對材料順序與量的概念。利用圖文并茂的繪制設(shè)計(jì)思路是必要的措施。

三、分享制作思路

當(dāng)各小組在所設(shè)計(jì)的方案下完成制作后，就要對進(jìn)行性能測試，個體素養(yǎng)和團(tuán)體實(shí)力的客觀差異導(dǎo)致測試的結(jié)果優(yōu)劣不一，對于那些較成功的小組，并不是代表STEM課程結(jié)束，而那些測試效果一般或測試失敗的小組，也并不是立馬推翻設(shè)計(jì)重新操作，真正實(shí)施的是分享各自的設(shè)計(jì)思路以及總結(jié)成功的經(jīng)驗(yàn)與反思失敗的原因。各制作團(tuán)隊(duì)只有在測試后分享交流各自的思維下的優(yōu)缺點(diǎn)，才能進(jìn)一步促發(fā)新思維的產(chǎn)生。

學(xué)生將自制的凈水器對一杯紅色渾濁污水進(jìn)行凈水，凈水完成后，各組對水樣酸堿度和濁度進(jìn)行測試，得出水樣酸堿度大體呈弱酸性，從水樣的顏色、氣味等方面就可初步得出濁度情況各不相同，這就直接反映出制作質(zhì)量的差異性，失敗的小組一定很想知道較成功的小組是怎樣制作的，成功的小組也會很有自豪感的向大家分享成功經(jīng)驗(yàn)，在交流中總結(jié)出活性炭是去味去色的良好吸附劑，小顆粒材料會更加有效的過濾雜質(zhì)，相同的材料也會因?yàn)槠洳煌臄[放順序?qū)е虏煌倪^濾效果，這樣的交流是促進(jìn)學(xué)生有意義學(xué)習(xí)與探索的必要措施。

四、改進(jìn)與創(chuàng)新思路

在STEM教學(xué)理念下遵循的是“沒有最好，只有更好”的研究原則，這也是產(chǎn)品不斷改進(jìn)的現(xiàn)實(shí)體現(xiàn)。為了能讓產(chǎn)品更好的滿足在不斷發(fā)展形勢下的人們所需，創(chuàng)新思維是推動產(chǎn)品進(jìn)化的原動力。

那如何盡可能多的促生創(chuàng)新思維呢，做到對已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行綜合處理亦是一種創(chuàng)造性思維活動，主動對已有經(jīng)驗(yàn)從新的角度去進(jìn)行觀察和分析，也是一種重新安排已有知識的創(chuàng)造性思維活動。在團(tuán)隊(duì)思維多樣的情況下，對所提方案、措施權(quán)衡主客觀條件和利弊得失而做出決策，或綜合幾個方案提出新的方案，可以說，在正確的時刻恰當(dāng)選擇正確的方案也是創(chuàng)造性的本質(zhì)所在。

在《神奇的泡泡》研究課中，不僅研究吹泡泡的不同溶液配方與泡泡大小、持續(xù)情況的關(guān)系外，還創(chuàng)新性的研究用不同形狀的泡泡器吹出來的泡泡是怎樣的形狀。學(xué)生親歷實(shí)踐探究打破了他們認(rèn)為只有圓形的泡泡器吹出來的才是圓的前認(rèn)知，另有學(xué)生別出心裁的提出能否制作出吹出其他形狀的泡泡呢，這無疑是開辟了一條新的探究道路，持續(xù)激發(fā)學(xué)生的探究熱情，是“沒有最好，只有更好”的無止境探索的真實(shí)寫照。

五、交流評價

STEM教育的評價過程應(yīng)該趨向多元評價主體、形成性評價和面向?qū)W習(xí)過程的評價。為了在STEM教育活動過程中更好地達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，教師要注重評價方式的多元化，需要在教學(xué)過程中不斷進(jìn)行形成性評價。

通過使用量表、行為觀察和知識測驗(yàn)等形式了解學(xué)生階段性的教學(xué)成果和存在問題，及時對STEM活動方案進(jìn)行修改、完善。在活動關(guān)鍵階段或者活動完成時，我們也可以采用總結(jié)性評價以檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果是否達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。STEM教學(xué)側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)習(xí)者解決實(shí)際問題的能力，比傳統(tǒng)的紙筆測試更加靈活多樣，并關(guān)注學(xué)習(xí)者的真實(shí)能力。

綜上所述，基于STEM的教學(xué)模式讓學(xué)生從解決實(shí)際問題出發(fā)，在培養(yǎng)STEM思維的同時，不斷提升學(xué)生綜合素養(yǎng)，提高學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)小學(xué)生創(chuàng)新能力和數(shù)學(xué)應(yīng)用能力，讓我們共同努力，為孩子們插上科學(xué)的翅膀。