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      在校本課程中融入STEM教育的探索研究

      2023-06-07 21:18:26張曉瑩
      啟迪與智慧·下旬刊 2023年4期
      關(guān)鍵詞:STEM教育校本創(chuàng)新能力

      張曉瑩

      摘要:將STEM教育理念融入小學校本課程中,目的在于引導(dǎo)學生將自己的創(chuàng)意、想法以團隊合作等方式表達出來,其能夠突出學生的課堂主體地位,提高學生學習的自主性,從而使學生在生活實踐中學會運用知識和技能?;诖耍卦诒拘i_設(shè)課程來研究STEM教育如何在小學校本課程中融合運用,對培養(yǎng)創(chuàng)新人才進行探索研究,從而提高校本課程的教學質(zhì)量。

      關(guān)鍵詞:STEM教育;校本;融合;創(chuàng)新能力

      校本課程以培養(yǎng)學生對知識的運用能力及綜合素養(yǎng)為導(dǎo)向,可將STEM教育、團體動力學、特殊教育、勞動教育等跨學科理念融入其中。STEM教育是一種全新的教學模式,將其融入校本課程教學中,能讓學生從實踐中體驗學習的樂趣,培養(yǎng)學生探究創(chuàng)新精神和動手實踐能力,提高學生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力,有效提高課程的教學質(zhì)量。

      1? ? STEM教育理念及其與當前多學科的融合情況

      1.1 STEM教育

      教育部辦公廳在印發(fā)的《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導(dǎo)意見(征求意見稿)》中明確提出,要有效利用信息教育技術(shù)促進“眾創(chuàng)空間”建設(shè)和探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新型教育模式的發(fā)展,培養(yǎng)學生更強的信息感和創(chuàng)新意識,養(yǎng)成使用數(shù)字化學習的習慣,促進學生的全面發(fā)展。 因此,STEM教育是以學生的興趣愛好為出發(fā)點,讓學生從情境中觀察問題、發(fā)現(xiàn)問題,轉(zhuǎn)化成學習探究的主題,并通過小組合作學習、共同探究的方式動手實踐,借助創(chuàng)客技術(shù)手段及工具等媒介,融合科學、數(shù)學、物理、化學、藝術(shù)等學科知識,從而將創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實,讓學生主動探索新知,激發(fā)學生的創(chuàng)新精神,進一步提升學生的創(chuàng)新能力、創(chuàng)造能力與實踐能力。

      1.2開展科學教育與STEM教育的情況

      青少年科學素質(zhì)行動包括全面推進校內(nèi)青少年科技教育,特別鼓勵探索開展科學創(chuàng)新與技術(shù)實踐的跨學科探究活動,即STEM領(lǐng)域的后備人才培養(yǎng)的教學改革。因此,學校開展的科學教育也在不斷更新變化,不僅要重視培養(yǎng)學生的探究能力、求知精神與動手實踐能力,還要引導(dǎo)學生善于觀察并發(fā)現(xiàn)問題,樂于動手操作嘗試,勤于運用科學原理和技術(shù)等多學科知識創(chuàng)造性地解決遇到的問題,從而不斷促進學生自我價值、綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的全面提升。

      1.3 STEM教育與校本課程的融合情況

      2017年11月,為創(chuàng)新學校課程內(nèi)容,引領(lǐng)教與學方式的改變,促進人才培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變,經(jīng)廣州市教育研究院審定,廣州市越秀區(qū)楊箕小學(以下簡稱“我?!保┏蔀槭着皬V州市中小學、中等職業(yè)學校深入推進STEM課程實施試點學?!?。因此,我校在校本課程的實施中,融入STEM教育理念,把STEM教育與創(chuàng)新教育、體驗教育、勞動教育、項目式學習等理念和思想相互融合,在有意義的以及富有體驗感的學習環(huán)境中培養(yǎng)學生的好奇心,讓課堂變成以學生為焦點的學習中心。教師在教學過程中,通過觀察記錄的方式,持續(xù)地觀察學生的行為表現(xiàn)、心理活動以及小組合作情況,包括對有特殊教育需要的學生的觀察。學生在小組團隊中遇到問題、發(fā)現(xiàn)問題時及時引導(dǎo)并評估學生在此活動中學習的進度,動態(tài)評量所實施的教學策略是否有效。在此教育模式下,進一步提升學生勤思考、樂參與、勇操作等核心素養(yǎng)以及解決問題、激發(fā)創(chuàng)作、合作學習等方面的意識和綜合能力。

      2? ? STEM教育在小學校本課程中的融合策略

      2.1將STEM教育與課外實踐學習相融合

      在開展校本課程教學過程中,教師要注重激發(fā)學生的學習動機,通過多樣化的主題學習,鼓勵學生大膽創(chuàng)新,在此期間讓學生嘗試使用數(shù)字化技術(shù),以及將各學科知識融合理解,運用知識探索的方式來解決遇到的問題,嘗試把想法或創(chuàng)意付諸實踐,同時要培養(yǎng)學生的團隊意識與分工協(xié)作能力,不斷嘗試和調(diào)整改良作品,充分激發(fā)學生持續(xù)不斷的創(chuàng)造力,提高學生利用信息技術(shù)對問題進行分析、制定解決方案的能力和動手探究、操作的能力。例如,教師可以組織學生對附近河流水源質(zhì)量展開調(diào)查。先讓負責走訪調(diào)查的學生確定調(diào)查內(nèi)容,然后根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計表,在調(diào)查過程中以錄音、拍攝和筆記等方式對河流附近的居民進行走訪調(diào)查,最后將采訪內(nèi)容整理好。再讓負責河流考察的學生在河流附近水域進行取樣調(diào)查,觀察水源顏色、清澈程度、漂浮物情況等并出具調(diào)查結(jié)果。負責水源取樣檢測的學生通過測定樣本的pH酸堿度、測試水中含氧量等了解水源質(zhì)量,并記錄測驗結(jié)果。在此過程中,學生不僅積極動腦思考,還通過親歷實踐,掌握了獲取信息、處理信息及運用不同學科知識解決問題的能力,從而實現(xiàn)STEM教育的目的。

      2.2利用STEM教育培養(yǎng)團隊協(xié)作能力

      在STEM教育理念下,鼓勵互相學習、共同探究、分組合作、同伴互助、樂于分享的精神。其十分重視培養(yǎng)學生的團隊意識與協(xié)作能力,學生可以通過同伴間或師生間的互動來獲得不同的學習經(jīng)驗。不同的任務(wù)角色和不同的分工內(nèi)容,都可以有效激發(fā)學生對知識的探索欲望。例如,在組織學生進行將廢物變肥料的活動時,除了讓學生了解蚯蚓的呼吸方式與生活習性外,還可以讓學生以小分隊為單位探究蚯蚓將廢物變肥料的能力。在此過程中,有的學生選擇調(diào)制營養(yǎng)液,還有的學生選擇為蚯蚓建造一個處理廢物的空間。學生在實踐的時候,分工配合,共同商量對策、設(shè)計方案。最終確定了最佳方案,在集思廣益過程中,學生都積極地參與其中,共同協(xié)作。

      2.3將STEM教育融入課堂設(shè)計中

      雖然STEM教育與傳統(tǒng)教育模式下的課堂教學都是以知識點為起點開展教學活動,但是學生獲得的實踐體驗有所不同。傳統(tǒng)教學模式下的課程一般以教材中的內(nèi)容為中心,缺乏創(chuàng)新性,難以提高和激發(fā)學生的思維能力與創(chuàng)新精神。在STEM教育理念下,教師不僅是學生學習知識的引導(dǎo)者,更是學生的技術(shù)指導(dǎo)者。教師在學生運用跨學科的知識和元素以及創(chuàng)造性的操作技能進行學習的過程中給予指導(dǎo),使學生可以在有限的學習時間、空間中獲取更有趣、更豐富及更有意義的學習體驗,目的是讓學生在親身參與實驗的過程中培養(yǎng)自主探究精神和動手操作能力,從而進一步激發(fā)學生的好奇心與學習主動性。

      在STEM教育模式下,教師通過設(shè)計項目式學習的方式,對各項活動的實施過程進行優(yōu)化調(diào)整,使學生能夠?qū)⑺鶎W知識內(nèi)容應(yīng)用到日常生活中。例如,教師在教學設(shè)計時會思考如何在課堂中為學生提供豐富的學習素材,并利用這些素材拋磚引玉,激發(fā)學生的興趣,讓其思考探究,在學習的過程中習得使用信息技術(shù)的方法,利用任務(wù)單或者學習單,環(huán)環(huán)相扣,這樣不僅可以有效激發(fā)學生的學習興趣,提升學生解決問題、創(chuàng)新創(chuàng)造的能力,還能讓學生更好地參與到教學活動中,從而提高課程的教學質(zhì)量,讓每個學生都能得到不同程度的提升和發(fā)展。

      2.4將STEM教育融入教學實踐中

      教師在將STEM教育融入小學校本課程中時,可以結(jié)合STEM教育中“人工智能”的一些科學原理,根據(jù)學生的個體差異及學習需求進行智能教學,以科學的量表實測評估分析學生的能力起點和學習特質(zhì),并以智能分析的方式促進學生進行實踐學習,滿足學生的成長需求,為其創(chuàng)造應(yīng)用科學知識和技術(shù)的平臺,使得學生將頭腦里裝著的各種各樣的想法表達出來。

      在這樣的教學模式下,需要教師融合翻轉(zhuǎn)課堂的教育理念,從過往的知識內(nèi)容講授者變成學習促進者,更新和調(diào)整教學方式、改變課堂模式,實現(xiàn)真正的因材施教。例如,組織學生設(shè)計智能夏季滅蚊機器人活動時,教師首先讓學生通過各種工具查找了解到蚊子的生理構(gòu)造及生活習性,讓學生認識蚊子這種害蟲對人類健康的危害。然后,讓學生根據(jù)蚊子所處環(huán)境等因素研究如何進行滅蚊操作,開展分析討論并設(shè)計出滅蚊裝置。最后讓學生通過動手實踐的方式,將設(shè)計的滅蚊裝置制作出來,并對滅蚊效果進行評價。教師全程參與其中,提出自己的建議與想法,并與學生一同動手操作。這樣的教學模式,能夠為學生提供一個開放的、動態(tài)的、交互的學習平臺,教師也是其中一員,在拉近學生與教師之間距離的同時,讓師生間建立起密切的聯(lián)系,有助于學生與教師一同合作,共同交流探討。

      3? ?小學校本課程中運用STEM教育的評價與成效

      3.1實施過程的評價反饋

      STEM教育課堂教學評價的重點評價維度在以下方面:圍繞教學目標,重點關(guān)注學生的創(chuàng)新思維能力和解決問題的操作技能的變化;教學過程要注重學生的自主性、探索性;教師是否能關(guān)注不同學生發(fā)展的差異性;關(guān)注學生創(chuàng)作作品的成果(包括是否完整、外觀、配色、穩(wěn)定度、運行的流暢性等);課堂教學的開放性與動態(tài)生成性;課堂教學的互動性(與同伴分工協(xié)作的能力、總結(jié)與反思的能力、發(fā)現(xiàn)以及解決問題的能力、作品展示以及表達的能力)。

      3.2目前取得的實施成效

      從2017年起,我校為三到五年級的全體學生,每周每班開設(shè)了一節(jié)STEM課和創(chuàng)客融合教育校本特色課程。

      課堂表現(xiàn)。從《校本課程觀察評價表》可以看出,教師在課堂上,應(yīng)用以學生為教學主體,鼓勵學生自主積極思考、動手探索的教學模式,學生的動手能力、團隊協(xié)作能力、解決問題的能力等綜合能力得到了不同程度的提升。同時,根據(jù)每個學期期末考察形式與評價,可以看到學生的上課表現(xiàn):分組互動、有序進行、作品充滿著創(chuàng)意。觀察中發(fā)現(xiàn),連隨班就讀的特殊學生也能有效參與,享受課堂樂趣,他們都非常期待和喜歡上這門課,同時也能遵守上課規(guī)則。因此,STEM教育在校本課程中的融合運用,有效地體現(xiàn)了多元智能的評價方式、開放式的教學模式以及特殊教育因材施教的教學理念,這也是其能提高教學質(zhì)量的核心所在。

      數(shù)據(jù)方面。為了讓課程的實施效果可量化,也更直觀,基于STEM課題的實施,由專業(yè)技術(shù)人員利用持續(xù)開發(fā)中的學生綜合能力測量系統(tǒng),對學生接受STEM教育進行前測和后測。從數(shù)據(jù)上可以看出,STEM學科融合組課程開展后,融合組學生在創(chuàng)造力傾向、語言智能、邏輯數(shù)學智能、學習效能感、主科學習興趣維度的得分差異顯著(顯著性p<0.5),融合組顯著高于對照組。

      3.3研究成果

      設(shè)計50節(jié)分別適用于小學各年級的可編程機器人STEM課程以及一套適用于小學使用的可編程機器人STEM自編活動教材。

      STEM教育提供給學生全方位展現(xiàn)自我的發(fā)展平臺。學生積極參加科技嘉年華、STEM教育展示活動、青少年科技創(chuàng)新大賽、機器人競賽、中小學生電腦制作活動等特色活動,不僅在活動中獲得獎項,各方面能力得以提升,還有效地推進了科技創(chuàng)新活動與學校基礎(chǔ)教育的有機結(jié)合。

      4? ? 結(jié)語

      綜上所述,將STEM教育融入小學校本課程中,需要教師在教育理念、教學方式、教學策略等方面進行改革與創(chuàng)新。在STEM教育理念下,為學生提供更加開放的學習空間,使得學生在團隊協(xié)作中根據(jù)不同的學習項目設(shè)計解決方案、合理分工、思考探究、共同配合,完成任務(wù),達成課程目標,從而培養(yǎng)學生善于發(fā)現(xiàn)問題、勇于動手操作、勤于思考、樂于參與、尊重他人等核心素養(yǎng)以及解決問題、創(chuàng)新創(chuàng)作、合作學習等方面的意識和綜合能力,并且將這些核心素養(yǎng)和綜合能力運用到日常學習和生活實踐中。

      參考文獻:

      [1]王禎.基礎(chǔ)教育名師網(wǎng)絡(luò)工作室發(fā)展現(xiàn)狀及建設(shè)對策研究[D].開封:河南大學,2017.

      [2]陳鵬.“創(chuàng)客工程教育”的概念內(nèi)涵及其價值理念[J].現(xiàn)代遠程教育研究,2019(3):40-48.

      [3]廖曉鋒,杜淑歡.創(chuàng)客教育在小學綜合實踐活動中的融合應(yīng)用[J].教育信息技術(shù),2019(10):28-29.

      [4]喬伏波.基于創(chuàng)客教育的初中生綜合實踐能力培養(yǎng)的活動模式研究[D].石家莊:河北師范大學,2020.

      [5]左獻雄.綜合實踐與小學科學課堂的融合[J].科學咨詢(教育科研),2020(8):205.

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