校本課程STEM教育初體驗

沈 穎 沈仲謙

(1.福建省漳州市第八中學(xué) 363000;2.福建省廈門大學(xué)附屬實驗中學(xué) 363123)

2016年教育部《教育信息化“十三五”規(guī)劃》把STEM教育定義為一種新的教育模式.STEM是將 Science (科學(xué))、 Technology(技術(shù))、Engineering(工程)與 Mathematics (數(shù)學(xué))等多學(xué)科進行整合，采用項目式學(xué)習(xí)的一種課程組織方式，重視真實、有意義、有挑戰(zhàn)性的問題情境創(chuàng)設(shè)，強調(diào)學(xué)生在動手、動腦、動口過程中合作解決問題,提升核心素養(yǎng).課題組成員廈大附中沈仲謙教師以“制作紙飛機游戲”為主題，設(shè)計了STEM教育的校本課程，使學(xué)生充分理解科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)之間的交互關(guān)系，為學(xué)生的全面發(fā)展打下良好基礎(chǔ).

一、課題選擇

1.源于童年

折紙飛機是大家小時候常玩的一種手工，還經(jīng)常比賽誰的飛機飛得更高更遠，是很多學(xué)生童年的記憶.

2.基于校本課程

《基礎(chǔ)教育課程改革綱要》中規(guī)定“學(xué)校在執(zhí)行國家課程和地方課程的同時，應(yīng)視當(dāng)?shù)厣鐣⒔?jīng)濟發(fā)展的具體情況，結(jié)合本校的傳統(tǒng)和優(yōu)勢、學(xué)生的興趣和需要，開發(fā)或選用適合本校的課程”.“制作紙飛機游戲”校本課程的開發(fā)就是依據(jù)學(xué)生的需求和可以利用的課程資源，滿足學(xué)生的獨特性和差異性，發(fā)展學(xué)生科學(xué)素養(yǎng).

3.立足于STEM

折疊紙飛機活動有利于加強學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)，對紙飛機測試方案的設(shè)計，有利于加強學(xué)生的工程素養(yǎng)，對飛行數(shù)據(jù)的測試有利于加強學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng).符合STEM教育把多學(xué)科相融合的教育方式使學(xué)習(xí)與實際生活密切相關(guān)，滿足了學(xué)生的認知需要.

二、教學(xué)目標

學(xué)生已經(jīng)掌握了一些基本的科學(xué)知識，具備一定的邏輯思維、分析和動手能力，但實驗探究的方法還沒有形成體系，對定量實驗的方法了解還不夠全面.基于此確定表1所列教學(xué)目標.

表1

三、教學(xué)方法確定

采用PBL(problem based learning)任務(wù)驅(qū)動、模型建構(gòu)、多媒體、引導(dǎo)學(xué)生小組合作探究學(xué)習(xí)如圖1所示.

圖1

四、教學(xué)過程

1.尋找童年的記憶：折出自己最熟悉的紙飛機模型(5min)

2.科技寫作初體驗：簡明扼要寫出自己折紙飛機的制作過程(5min)

3.我的心你是否明白：前后桌交換《紙飛機折疊說明》，并根據(jù)折疊說明折出對方的紙飛機(15min).

4.展示學(xué)生的作品.

提問：為什么根據(jù)《折疊說明》折出來的紙飛機看上去一點都不像紙飛機.

學(xué)生可能回答：是《折疊說明》說不清楚，看不懂應(yīng)該怎么疊.

教師：今天我們將有機會學(xué)習(xí)像一名工程師那樣進行寫作，自己寫一個更好的折疊方法.

簡單介紹本次課程的任務(wù)：1.學(xué)生不是設(shè)計真正的飛機，而是一款紙飛機.2.在設(shè)計時要考慮如何讓這款紙飛機盡量飛遠一些，同時將制作這款紙飛機的折疊方法寫下來.3.學(xué)生將折好的紙飛機進行測試，看看自己原先折的紙飛機和別人根據(jù)自己《折疊說明》折的紙飛機是否一樣.4.想想技術(shù)寫作對每一個紙飛機的質(zhì)量是否有影響.

5.制作自己的紙飛機(30min)

(1)為學(xué)生提供紙飛機圖紙：網(wǎng)上下載

(2)學(xué)生可以根據(jù)提供的圖紙進行折疊或選擇自己從頭設(shè)計.將這款紙飛機作為寫作的對象進行折疊方法的寫作.

(3)折疊過程的指導(dǎo).

①機翼的折疊方法，調(diào)整升降舵以及配重(可提供回形針)

②對疊好的紙飛機進行非正式測試

(4)根據(jù)測試結(jié)果提實驗建議.

①為什么你的紙飛機總是機頭朝下墜地？

②有什么辦法讓你的紙飛機實現(xiàn)直線飛行？

③你覺得，真正的飛機有垂直尾翼和水平尾翼的原因是什么？

④在飛機飛行的過程中，你是否觀察過飛機升降舵？在飛機的具體哪一個時間段會使用升降舵？升降舵有什么變化？衛(wèi)生要有這樣的變化？

6.指導(dǎo)學(xué)生做好記錄筆記(30min)

(1)記錄下飛機的具體數(shù)據(jù)(如機身長度、機頭到回形針的距離等)

(2)繪制T型圖表，同時對圖表進行標注

(3)利用T形圖表記錄對飛機的每一個改造以及這些改造的效果

7.展示學(xué)生的折疊方法，讓全班學(xué)生一起修改(5min)

在學(xué)生提出自己的觀點和建議之后，跟學(xué)生解釋“紙飛機折疊方法”的文本屬于技術(shù)寫作.

(PPT展示)技術(shù)寫作指南：

(1)使用明白、直接的詞匯

(2)不要默認你的讀者知道一些他們可能不知道的事情

(3)盡量使用祈使句表達

(4)按邏輯順序羅列步驟

(5)活用圖表、繪圖，合理使用不同的字體

8.就自己的概念飛機寫一份折疊說明書(15min)

提醒學(xué)生：寫折疊方法時應(yīng)假設(shè)讀者使用的是一張完全沒有標記的白紙.

9.試折紙飛機(15min)

將學(xué)生兩兩分組，學(xué)生將自己的折疊方法交給同組的同學(xué)，讓他們根據(jù)手頭上的折疊方法制作相應(yīng)紙飛機.

10.問學(xué)生，通過觀察，哪些折疊方法時比較容易操作的，而哪些則恰恰相反.(5min)

11.讓學(xué)生針對自己拿到的折疊方法，寫下一些需要澄清明確的問題，以便讓折疊方法的作者進一步修改完善.(5min)

12.重折飛機(25min)

13.相識度評價(5min)

(1)在完成終版飛機之后，學(xué)生將終版飛機交到相應(yīng)折疊方法的作者手上.

(2)作者們應(yīng)當(dāng)仔細觀察概念飛機和終版飛機，并完成《相識度評價表》.

14.試飛環(huán)節(jié)(45min)

15.數(shù)據(jù)分析

16.總結(jié).重點評價幾個折疊方法的范本和紙飛機設(shè)計范本.

在整個項目實施過程中，充分利用活動報告，讓學(xué)生在制作中、試驗前、試驗后填寫.以問題引導(dǎo)的方式指導(dǎo)學(xué)生進行系統(tǒng)化的思考和分析，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用物理、數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)等進行多角度思考，綜合解決問題的能力.學(xué)生在整個系列教學(xué)活動中不單單有制作、競賽的快樂，更有“學(xué)以致用”的快樂在里面.

這次在STEM教育思想指導(dǎo)下設(shè)計校本課程，在實際教學(xué)中起到了很好的效果.活動實施方案是一次教學(xué)模式的探索，希望能給校本課程的設(shè)計提供一種新的思路.但目前STEM教育的開展還面臨很多困難.在教學(xué)方面很容易跟目前開展中的研究性學(xué)習(xí)、校外科技活動等同起來，組織凌亂難以維持學(xué)生的學(xué)習(xí)動力.在課程素材方面，STEM教育資源匱乏，很多是直接引自國外資料，缺少從身邊的已有的資源挖掘材料，無法利用STEM教育教育精神從一個新的角度帶領(lǐng)學(xué)生進行再學(xué)習(xí)再創(chuàng)作.在師資方面，教師無法跳出單科思維，科學(xué)素養(yǎng)不高無法用STEM視角解釋問題.