“機(jī)關(guān)王”理念支持下的STEM綜合實踐課程思考與實施

哈麗

“機(jī)關(guān)王”的概念源自于1942年美國“魯布·戈德堡的機(jī)械”（Rube Goldberg's Inven-tions）這種有趣的設(shè)計方法，在此之后，成為訓(xùn)練創(chuàng)意、思考的課程。它運用了奧巴馬提倡的STEM理念（Science，Technology，Engineeringand Mathematics，即科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)）還加入了A（Art，藝術(shù)），培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)五個方面的學(xué)習(xí)能力。

“機(jī)關(guān)王”實踐課程是根據(jù)學(xué)生身心發(fā)展、思維創(chuàng)新、能力培養(yǎng)等特點開展的綜合實踐體驗課程。它聯(lián)系實際生活體驗讓學(xué)生在玩積木的過程中感受科技的力量，激發(fā)學(xué)生對機(jī)關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計的組裝思維、邏輯分析能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)知識的整合與創(chuàng)新能力，真正做到在玩的過程中學(xué)習(xí)。

一、基礎(chǔ)型課程，讓機(jī)關(guān)王走進(jìn)科學(xué)課堂

“機(jī)關(guān)王”實踐課程在我校實施中，科學(xué)老師通過科學(xué)小實驗、卡通視頻、科學(xué)小故事等教學(xué)方式，讓“機(jī)關(guān)王”的科學(xué)知識變得新穎有趣。

利用“機(jī)關(guān)王”組件，設(shè)計出好玩的機(jī)械課程，帶領(lǐng)孩子們親自動手搭建機(jī)關(guān)，學(xué)習(xí)簡單的機(jī)械、電動、水壓、杠桿等科學(xué)知識。

【炫彩動力環(huán)保船】

紅色環(huán)保船船長：30cm，船寬：12cm，船高：8cm，采用雙動力，速度超快。在設(shè)計這款船的時候設(shè)計者想的最多是要環(huán)保節(jié)能，于是利用太陽能帶動船行駛。但想到如果沒有陽光怎么辦，那就用風(fēng)力和海浪發(fā)電讓大燈泡變亮，再照到太陽能板上面，所以在船上方安裝了兩塊太陽能板和風(fēng)力發(fā)電的裝備。

【聰明可愛避障車】

你別看它身體小，其實可聰明了。小車分為1號、2號、3號、4號，四個角度來躲避障礙物。障礙物遇到1號會右轉(zhuǎn)。遇到2號會左轉(zhuǎn)。遇到3號小車左轉(zhuǎn)3秒之后變直行。遇到4號小車右轉(zhuǎn)3秒之后變直行。

“機(jī)關(guān)王”并沒有固定的圖紙和玩法，需要孩子們發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力。看到自己設(shè)計出的機(jī)關(guān)運轉(zhuǎn)成功，孩子們也將更有成就感，更自信！

二、童本型課程，讓“機(jī)關(guān)王”促進(jìn)潛能發(fā)展

1.“機(jī)關(guān)王”精品社團(tuán)

學(xué)校每周三的“機(jī)關(guān)王”精品社團(tuán)課上是一次想象力的比拼，也是一次動手與協(xié)作能力的較量：成百上千個零件，十幾道甚至幾十道精巧的機(jī)關(guān)，孩子們自由組隊盡情地在社團(tuán)“秀出”天馬行空的“腦洞”，展現(xiàn)各自非凡的個性與創(chuàng)造力。

2.“機(jī)關(guān)王”大比拼

第四屆上海青少年“機(jī)關(guān)王”展示交流活動現(xiàn)場。這場大賽集合了世界的頂尖隊伍，在GreenMech和R4M兩個賽項中進(jìn)行工程創(chuàng)意的設(shè)計、空間構(gòu)建的巧思、賽事團(tuán)隊的默契等多維度的比拼。

活動共有148支隊伍360名選手，分別參加中學(xué)組、小學(xué)組和幼兒組的比賽。中央路小學(xué)“快樂農(nóng)場”R4M項目榮獲“機(jī)關(guān)王”展示交流活動小學(xué)組二等獎。

中央路小學(xué)校本特色課程《智高——創(chuàng)新機(jī)關(guān)達(dá)人》課程，圍繞多個主題單元的《光與太陽能》《液體與液壓》《風(fēng)力能源》等開展相應(yīng)活動：興趣社團(tuán)、組隊競賽、匯報展示等。先后在2017年和2018年“機(jī)關(guān)王”大賽中獲全國一等獎、二等獎。機(jī)關(guān)王社團(tuán)也在區(qū)“星光耀金陵”、江蘇省“少先隊?wèi)c六一”等大型活動中得到成功展示，廣受好評，更有一批“機(jī)關(guān)王”小隊員深深愛上了科學(xué)。

3.“機(jī)關(guān)王”校際聯(lián)盟

2018年中央路小學(xué)與福建晉靈源街道江大山后小學(xué)為持續(xù)推進(jìn)《機(jī)關(guān)王》項目研發(fā)，實施特色科技創(chuàng)新教育課程，以合作促共贏，以交流促提升，共同提高，實現(xiàn)開放辦學(xué)，對口交流的目標(biāo)，經(jīng)雙方協(xié)商決定開展結(jié)對共建活動。

雙方定期到結(jié)對的學(xué)校了解情況，及時提供相關(guān)活動信息，中央路小學(xué)每年利用寒假、暑假科技周向結(jié)對學(xué)校，開設(shè)《機(jī)關(guān)王》項目公益性科技活動課程。讓學(xué)生通過活動互相交流學(xué)習(xí)，推進(jìn)學(xué)生同成長共進(jìn)步。

此外，中央路小學(xué)發(fā)揮科技活動優(yōu)勢，結(jié)對學(xué)校建立以《機(jī)關(guān)王》特色示范項目為核心的項目聯(lián)盟體，在聯(lián)盟體內(nèi)每年開展課堂教學(xué)、課題研究、教師培訓(xùn)、科技活動等各項工作不少于2次。

4.“機(jī)關(guān)王”國際化視野

中央路小學(xué)接待了美國威斯康辛州簡斯維爾市教育局代表團(tuán)來訪，美國教育同行參觀了學(xué)校萌創(chuàng)社的“機(jī)關(guān)王”作品，給予高度贊譽(yù)。作為接軌國際教育的一項內(nèi)容，“機(jī)關(guān)王”推進(jìn)學(xué)校課程的發(fā)展，也開闊開學(xué)校的國際化視野。

“《中國制造2025》中提出要打造具有國際競爭力的制造業(yè)，這就離不開創(chuàng)新人才的培育?！迸_灣教育大學(xué)系統(tǒng)總校長吳清基說，世界“機(jī)關(guān)王”主張STEAM的教學(xué)概念，希望結(jié)合科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engi-neering）、藝術(shù)（Art）和數(shù)學(xué)（Mathematics）等知識能力的培養(yǎng)訓(xùn)練，讓我們的下一代成為具備創(chuàng)新意識和動手能力的人才。

有別于傳統(tǒng)的單學(xué)科、重書本知識的教育方式。“機(jī)關(guān)王”是一項學(xué)科綜合性很強(qiáng)的活動，讓孩子們自己動手完成他們感興趣的、并且和他們生活相關(guān)的項目，從過程中學(xué)習(xí)各種學(xué)科以及跨學(xué)科的知識。這種學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變可以讓所有的學(xué)生都能從中受益。實踐教學(xué)案例表明，一些上課不注意聽講，愛做小動作等小毛病比較多的孩子，在參加“機(jī)關(guān)王”活動后，變得愛動腦、愛思考了，他們的學(xué)習(xí)成績也發(fā)生變化了，自信和敏捷的思維使其學(xué)習(xí)成績有了大幅度提高。

三、拓展型課程，讓機(jī)關(guān)王支持思維提升

在“機(jī)關(guān)王”項目實踐中，我們發(fā)現(xiàn)：由于受場地、器材等問題局限，真正能參與到“機(jī)關(guān)王”活動中的孩子還沒有在全校普及化。怎樣讓全校學(xué)生都受益于星光科技“機(jī)關(guān)王”項目？是不是“機(jī)關(guān)王”課程就等于必須用指定器材搭建呢？作為南京唯一進(jìn)行“機(jī)關(guān)王”實踐的學(xué)校，市場缺乏相應(yīng)的高位引領(lǐng)，項目又該怎樣持續(xù)進(jìn)行呢？……諸多問題讓我校的“機(jī)關(guān)王”項目似乎走到了進(jìn)退兩難的瓶頸期。

項目組老師們進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)研修，上網(wǎng)查找各種關(guān)于“機(jī)關(guān)王”的活動素材，還請來了市、區(qū)多位專家多次進(jìn)行專項研討。專家和老師們都認(rèn)為：“機(jī)關(guān)王”項目重在理念的引領(lǐng)，并非局限于用指定器材進(jìn)行搭建，其主旨在于：運用奧巴馬提倡的STEM理念，培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)五個方面的學(xué)習(xí)和發(fā)展。

在市、區(qū)專家的高位引領(lǐng)下，我校確立了“‘機(jī)關(guān)王理念支持下的STEM綜合實踐課程”這一主題。如何讓孩子們以STEM的方式思考問題，找到解決問題的關(guān)卡，甚至創(chuàng)作出相關(guān)的作品……都是我們近一年來思考和實踐的主題。我們不僅關(guān)注“機(jī)關(guān)王”項目本身的實踐操作，更是力圖以“機(jī)關(guān)王”的理念引領(lǐng)全校的課程，讓更多的孩子參與到項目研究中來，在研究中得到成長。

1.五月科技節(jié)：“科技之光，萌動央小”科學(xué)園

學(xué)校大隊部精心組織了“科學(xué)智闖關(guān)”系列科技活動：一場激動人心的科學(xué)秀、一個充滿趣味的科學(xué)園、一個創(chuàng)意滿滿的水果塔大比拼。讓孩子們在科學(xué)趣味十足的氛圍中愉快地度過自己的節(jié)日。

2.十月創(chuàng)客節(jié)：每年一次全校全員參與的學(xué)校創(chuàng)客節(jié)，激發(fā)學(xué)生對科技探索的熱情。

創(chuàng)客節(jié)啟動

10月15日的升旗儀式上，新晉江蘇省少年科學(xué)院小院士，南京市“星光學(xué)子”——六（6）班丁易安向全校師生介紹自己獲得的創(chuàng)新獎項，分享自己的創(chuàng)客故事，宣讀創(chuàng)客倡議書。丁同學(xué)幽默風(fēng)趣的描述，讓同學(xué)們了解了身邊的創(chuàng)客達(dá)人，大家都覺得：創(chuàng)客似乎也并不是想象中那樣觸不可及。

創(chuàng)客作品巧設(shè)計

小創(chuàng)客們開啟自己的創(chuàng)意設(shè)計之旅，有的組建團(tuán)隊進(jìn)行團(tuán)隊設(shè)計，有的獨立思考進(jìn)行個人設(shè)計。他們觀察生活、思考生活，提出自己的創(chuàng)意，在課堂上交流，起草自己的初稿?？茖W(xué)老師、信息老師、數(shù)學(xué)老師進(jìn)行相關(guān)學(xué)科類的指導(dǎo)，美術(shù)老師進(jìn)行作品美化指導(dǎo)，語文老師則指導(dǎo)孩子們用合適的語言描述創(chuàng)意設(shè)計的過程、說明書或創(chuàng)客故事的書寫。一個月里，校園的每個角落里都充滿了濃濃的創(chuàng)客氛圍。

創(chuàng)客專家進(jìn)校園：

創(chuàng)客節(jié)邀請多位專家走進(jìn)校園，與老師、同學(xué)深入交流。

東南大學(xué)學(xué)習(xí)科學(xué)研究中心葉兆寧教授：與創(chuàng)客節(jié)項目組老師共同研討相關(guān)創(chuàng)客課題的可行性，并對作品形式、原理等提出建設(shè)性意見。

南京市通用技術(shù)學(xué)科帶頭人、全國教師發(fā)明一等獎劉建明老師：走進(jìn)課堂對學(xué)生的創(chuàng)客作品進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)。如何讓創(chuàng)客作品更具有科學(xué)性？如何更好地創(chuàng)新？如何讓作品不僅僅停留在靜態(tài)觀賞層次？……

學(xué)校還邀請了來自東大研究生會的專業(yè)人員進(jìn)入各班級，大手拉小手建立一對一的輔導(dǎo)機(jī)制，對學(xué)生們的創(chuàng)客作品進(jìn)行指導(dǎo)和優(yōu)化。

創(chuàng)客作品現(xiàn)場秀

經(jīng)過一個月的創(chuàng)客研學(xué)，孩子們創(chuàng)作出精彩紛呈的作品，四2班率先用晨會時間進(jìn)行對本班團(tuán)隊作品“海陸空三劍客”的創(chuàng)意解說，他們的創(chuàng)意設(shè)計及演示贏得了全場的掌聲。

創(chuàng)客作品成果集

小小創(chuàng)客們把自己創(chuàng)客的過程用圖片、文字記錄下來，后期老師集結(jié)成冊，固化為創(chuàng)客成果集，讓孩子們相互間交流探討。

“‘機(jī)關(guān)王理念支持下的STEM綜合實踐課程”，以項目為主導(dǎo)開發(fā)跨多學(xué)科的優(yōu)質(zhì)課程，積極吸納信息、數(shù)學(xué)、語文、美術(shù)等優(yōu)秀教師加入項目團(tuán)隊中，同時加強(qiáng)團(tuán)隊教師的培訓(xùn)及研討。這些多樣化校本課程，充分突出了科技教育的特色，并以這些課程為載體，綜合運用跨學(xué)科知識，在探究實踐中培養(yǎng)和提升學(xué)生的創(chuàng)意設(shè)計能力、團(tuán)隊合作能力、問題解決和實踐創(chuàng)新能力，讓每一顆小種子煥發(fā)成長的光彩，綻放生命之美，釋放最大能量。

（江蘇省南京市中央路小學(xué)）