探究小學(xué)ＳＴＥＭ課程中工程思維培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)

鄒海深

【摘 要】隨著近些年來科技在不斷的進(jìn)步，國內(nèi)的教育改革也在不斷的深入發(fā)展，STEM的教育方式也被廣泛的關(guān)注，我國有關(guān)STEM課程教學(xué)也都開展起來。STEM是將科學(xué)課程、技術(shù)課程、工程課程以及數(shù)學(xué)課程進(jìn)行有效的整合，從而就可以讓學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的興趣，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的效率上得到有效的提升。本篇文章以手機(jī)支架為例對(duì)小學(xué)教育中如何利用STEM課程對(duì)學(xué)生在工程思維上的培養(yǎng)進(jìn)行探討，希望可以在設(shè)計(jì)小學(xué)教學(xué)中的STEM課程時(shí)提供一些借鑒。

【關(guān)鍵詞】工程思維;STEM課程;教學(xué)設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】G434?????? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】2095-3089（2019）23-0220-01

引言

在當(dāng)前這個(gè)以創(chuàng)新為主題的時(shí)代中，在創(chuàng)新過程中工程思維在邏輯思維上也被當(dāng)作一種必備的能力。但是在目前有很多人還是注重對(duì)高中生以及大學(xué)生的培養(yǎng)，對(duì)小學(xué)生是一種忽視的態(tài)度，但站在教育的立場(chǎng)上來看，每個(gè)階段中的教育都需要去培養(yǎng)學(xué)生的工程思維，不應(yīng)該出現(xiàn)脫節(jié)的現(xiàn)象，因此要有意識(shí)的對(duì)小學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)與構(gòu)建，讓小學(xué)生能夠理解工程在個(gè)人與社會(huì)中所產(chǎn)生的影響，從而就可以讓小學(xué)生去面對(duì)更多的問題與挑戰(zhàn)。

一、對(duì)STEM課程與工程思維的概述

STEM是由科學(xué)的英語首字母、技術(shù)的英語首字母、工程的英語首字母以及數(shù)學(xué)的英語首字母組合而成。與其他的所寫進(jìn)行比較，STEM課程是將科學(xué)與技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)這四個(gè)學(xué)科進(jìn)行有效的融合的產(chǎn)物，從其含以的角度上來看，STEM課程是由跨學(xué)科的形式出現(xiàn)在課堂教學(xué)當(dāng)中，在國外的一些高中教育中STEM課程都被安排成必修課，其課程中主要內(nèi)容可以劃分為兩種：一種是自然科學(xué)的課程，另一種是社會(huì)科學(xué)的課程，在這兩種課程中又可以劃分成多種。

工程思維是指人們?cè)陂_展工程活動(dòng)以及工程研究工作時(shí)，逐漸形成一種比較特別的思維方式，還有一些人將其定義成在專業(yè)層次上一種籌劃型的實(shí)體思維。在對(duì)它的定義上來看，工程思維在思維方式上就是一種直接面向?qū)ο蟮模こ趟季S中的專業(yè)層次就能夠體現(xiàn)出其本身的復(fù)雜性以及系統(tǒng)性，想要讓一項(xiàng)工程順利地完成在這其中必定是漫長而又復(fù)雜的。工程思維是由人類對(duì)世界進(jìn)行改造時(shí)所孕育出一種在思維上的方式。

二、對(duì)小學(xué)教學(xué)中如何利用STEM課程去培養(yǎng)學(xué)生工程思維進(jìn)行設(shè)計(jì)

1.建立教學(xué)情境并提出問題。

教師需要對(duì)學(xué)生提供一些必要的教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生將自身所具有的問題給提出來，同時(shí)還要讓學(xué)生對(duì)自己的任務(wù)進(jìn)行全面的了解。教師通過對(duì)工程設(shè)計(jì)中的整個(gè)過程進(jìn)行詳細(xì)的描述，引導(dǎo)學(xué)生讓他們利用工程中解決問題所用到的思維方式去解決所遇到的問題，并指引學(xué)生對(duì)工程日志進(jìn)行詳細(xì)的記錄。例如：教師想要利用手機(jī)去觀看一個(gè)視頻，但是一直拿著手機(jī)看視頻會(huì)很累，這時(shí)教師可以問學(xué)生怎么解決這個(gè)問題？教師可以根據(jù)學(xué)生們的回答，將用手機(jī)支架的方法給引入進(jìn)來。然后教師向?qū)W生展示一個(gè)手機(jī)架，并問學(xué)生見沒見過手機(jī)支架？你們見到的手機(jī)支架都是些什么樣的？這個(gè)支架有什么作用？最后讓學(xué)生對(duì)自己印象比較深刻的手機(jī)支架進(jìn)行描述，同時(shí)教師還要用手機(jī)支架讓學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)體會(huì)一下手機(jī)支架的便利。最后將問題引出：手機(jī)支架是如何將手機(jī)支撐住的？這其中在物理學(xué)上都有哪些原理？這樣就可以引起學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)有了更加強(qiáng)烈的欲望。

2.讓學(xué)生進(jìn)行調(diào)查與探索。

教師可以將所有的學(xué)生分為三個(gè)組，并讓所有的學(xué)生按照規(guī)定的步驟去調(diào)查和探索。首先學(xué)生要結(jié)合觀察手機(jī)支架后得出的結(jié)論來進(jìn)行小組討論，提出各種假設(shè)，然后教師要將電腦的權(quán)限打開，向?qū)W生介紹網(wǎng)絡(luò)上各種搜索引擎以及物理學(xué)網(wǎng)站，這是學(xué)生就可以結(jié)合自己提出的假設(shè)使用合適的方法來進(jìn)行調(diào)查，同時(shí)教師還要指導(dǎo)學(xué)生對(duì)工程日志進(jìn)行合理的記錄。最后當(dāng)學(xué)生完成調(diào)查探索時(shí)，教師讓每個(gè)小組的學(xué)生對(duì)調(diào)查的結(jié)果以及整個(gè)調(diào)查過程進(jìn)行敘述，譬如第一小組與第三小組都認(rèn)為在手機(jī)支架中使用了三角形具有穩(wěn)定性這一原理，手機(jī)支架和手機(jī)結(jié)合在一起就形成了三角形。另一個(gè)小組則認(rèn)為手機(jī)支架是借助支撐力這一原理。

3.對(duì)假想進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)施。

教師要設(shè)計(jì)一個(gè)手機(jī)支架的圖紙并分發(fā)給學(xué)生，還要對(duì)要求進(jìn)行明確，讓學(xué)生充分的發(fā)揮想象力，設(shè)計(jì)用途更多的手機(jī)支架，在這一環(huán)節(jié)中教師還需要對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的全過程出做出評(píng)價(jià)打分。例如：教師給每名學(xué)生多張A4紙，讓學(xué)生將思路中的想法畫出來，然后在小組中進(jìn)行討論，制定出一個(gè)最佳的方案，最后將所有的數(shù)據(jù)都記錄在圖紙上。當(dāng)所有人都完成之后，教師可以讓這三個(gè)小組將自己的作品進(jìn)行展示，每個(gè)小組都要多聽取另外兩個(gè)小組提出的意見，同時(shí)還要借鑒別的小組作品中的優(yōu)點(diǎn)，然后在對(duì)自己的作品做進(jìn)一步的改進(jìn)。之后，教師就可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)讓他們根據(jù)圖紙上的設(shè)計(jì)來進(jìn)行建模，讓學(xué)生都能夠完成圖紙中的3D模型，同時(shí)還要將學(xué)生設(shè)計(jì)出來的作品在格式上進(jìn)行轉(zhuǎn)換，首先教師要打開一個(gè)設(shè)計(jì)三維圖的軟件，為學(xué)生介紹其中的各項(xiàng)功能和注意事項(xiàng)，然后教師在任意制作一個(gè)物體，把各種功能都演示一次，讓學(xué)生對(duì)建立模型有一個(gè)基礎(chǔ)性的認(rèn)識(shí)和怎樣去設(shè)計(jì)三維圖形中的手機(jī)支架，最后使用打印機(jī)將其打印出來，在這過程中教師還要對(duì)打印時(shí)有可能出現(xiàn)的問題提出來，讓學(xué)生進(jìn)行了解，以便學(xué)生可以對(duì)自己的設(shè)計(jì)以及建模進(jìn)行反思，明白在工程設(shè)計(jì)以及實(shí)施的過程中所具有的嚴(yán)謹(jǐn)性。

4.對(duì)學(xué)生進(jìn)行交流和評(píng)價(jià)。

學(xué)生在教師的指導(dǎo)下將工程日志順利的完成，同時(shí)還要分享自己在這節(jié)課中獲得的收獲，例如：有的小組同學(xué)會(huì)說在設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)各種實(shí)際情況進(jìn)行充分的考慮，由于小組設(shè)計(jì)出來的模型非常的復(fù)雜導(dǎo)致建模時(shí)難以完成，最后對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡化才將模型完成：還有的小組會(huì)說參考原有的手機(jī)支架對(duì)設(shè)計(jì)非常的方便，讓效率得到有效的提高。最后教師需要根據(jù)這節(jié)課所有學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)還要做出全面的總結(jié)。

三、結(jié)束語

綜上所述，STEM課程可以讓學(xué)生在工程思維上有一定程度上的提高，但是對(duì)學(xué)生在工程思維上的培養(yǎng)工作時(shí)一個(gè)漫長而又復(fù)雜的過程，目前我國有關(guān)的STEM課程還處在起步的階段，依然需要對(duì)其進(jìn)行長時(shí)間的探索。

參考文獻(xiàn)

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