淺談將STEM理念融入科技活動的實踐與探索

林彥杰

摘要：為了更好地培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，提升學生解決問題的能力，我們將STEM理念融入科技活動中，設計活動主題，重組活動內容，以豐富的活動形式開展科技活動；提高科技活動效能，讓學生在活動中綜合運用學科知識，解決實際問題。

主題詞：STEM理念科技活動核心素養(yǎng)

一、背景分析

1.中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)的提出

2016年9月，教育部發(fā)布了《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》研究成果。核心素養(yǎng)以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心，分為文化基礎、自主發(fā)展、社會參與3個方面，綜合表現(xiàn)為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創(chuàng)新6大素養(yǎng)。核心素養(yǎng)的提出不僅對現(xiàn)代人才培養(yǎng)提出了新目標，更對基礎教育工作的開展提出了新要求。需要教育工作者更新教育觀念，對以往的教學活動進行回顧與思考，針對其中存在的不足和問題，找到原因，探索新途徑，不斷優(yōu)化調整。同時在開展教育教學活動中，更加注重提升學生的核心素養(yǎng)，促進學生的全面發(fā)展。

2.STEM理念的發(fā)展

2006年，美國前總統(tǒng)布什在《美國競爭力計劃》中提出知識經(jīng)濟時代教育目標之一是培養(yǎng)具有STEM素養(yǎng)的人才，并稱其為全球競爭力的關鍵。希望加強科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學（Mathematics）教育，以培養(yǎng)高科技人才，提高國家競爭力。自此，STEM理念逐步進入了大眾視野。2016年，我國教育部出臺了《教育信息化“十三五”規(guī)劃》，明確提出了將STEM理念融入教育教學之中，實現(xiàn)多學科整合解決實際問題，從而全面提升學生的知識、能力和情意方面的核心素養(yǎng)。STEM理念的提出為中國教育增加了一個新的教學模式，它打破了學科之間的壁壘，強調學科間知識的整合，給學生搭建一個立體豐滿的學習系統(tǒng)。

3.傳統(tǒng)科技活動中的一些問題

在我校以往開展的科技活動中，一般以學生參與度、制作速度和作品質量為評價指標，對學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)意設計關注較少，不太重視引導學生自主運用學科知識解決活動中的問題，往往是“授之以魚”而非“授之以漁”，學生的知識遷移能力較差。這些都是我們在開展科技活動中需要反思調整的地方，都需要我們不斷探索，豐富科技活動內涵，讓學生在科技活動中不僅收獲知識、加強技能，更在創(chuàng)新設計和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)方面都能有所提升，全面提升學生的綜合素養(yǎng)。

4.學生的基本情況

處于初中階段的學生已經(jīng)有了一定的知識儲備，掌握了一定的木工、金工及電子技術的操作技能。處于13～15歲年齡段的孩子好奇心強、思維活躍、喜歡探索，在參與學?；顒又?，喜歡做一些與眾不同的事情，引起別人的注意，從而獲得滿足感。這個階段的孩子知識體系還不夠完整，缺少自主將各個領域的知識整合成新的知識體系的能力，需要教師在日常教學中多加引導。

二、探索實踐

STEM教育過程提倡學科之間的整合與融合，強調學生的個性化和創(chuàng)造力的發(fā)展，培養(yǎng)學生的綜合能力，而核心素養(yǎng)以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心，二者都有高度的綜合性，需要通過實踐進行探索，并融入學生的真情實感，創(chuàng)造富有個性的新事物，從而獲得能力的提升和素養(yǎng)的完善。

1.創(chuàng)設主題情境，激發(fā)活動興趣，引發(fā)學生的探究欲望

在以往開展科技活動時，我們更重視學生在活動中的完成情況，沒有關注學生在實踐活動中的感受。學生在參與活動時，有時候會感到單調，活動興趣度較低。例如我校常規(guī)科技活動“建筑模型制作”。以往的活動中，我們先開展模型制作的培訓活動。利用科學課堂和社團活動時間，由科學教師帶領學生學習模型制作的方法，感受制作工序，解決制作中的難點。再利用年級統(tǒng)一的科技活動時間進行集體實踐活動。以模型制作得最快、最好為評價要點，對表現(xiàn)突出的學生進行表彰。學生在初次參與科技活動時興趣很高，但是再次制作同樣的模型時參與興趣就大打折扣了。為了更好地激發(fā)學生的活動興趣，我們結合STEM教育理念，在設計模型制作活動時創(chuàng)設情境，設置一個活動主題，比如魅力校園、未來城市、美麗家園等，讓學生不僅僅是制作一個模型，還要發(fā)揮自己的主觀想象，根據(jù)主題情境進行制作。圖1左為以往的學生作品，右為創(chuàng)設情境后的模型作品。

通過STEM理念的啟發(fā)，我們在模型制作活動中增加主題、創(chuàng)設情境，為學生活動增加了很多樂趣，學生的活動興趣得到了很大的提升。他們不僅根據(jù)自己的想象，使用各種材料制作模型的情境，還創(chuàng)造了很多新模型，加入了許多創(chuàng)意新元素，豐富自己的模型作品。加入主題元素的活動，讓學生不僅再度激發(fā)出制作模型的興趣，還讓他們更加深刻地體會到了制作模型的樂趣。感受創(chuàng)新制作的成就感與滿足感。而這成就感和滿足感又大大激發(fā)了他們深入探究的欲望，引導他們繼續(xù)努力，激發(fā)出更多的靈感。

2.關注自主創(chuàng)意，鼓勵創(chuàng)新設計，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維

為了更好地讓學生在科技活動中發(fā)揮創(chuàng)造力，自主進行創(chuàng)新設計，我們在設計活動方案時進行了改革。受到STEM教育理念中的“關注設計，注重創(chuàng)意”的啟發(fā)，我們在設計活動方案中，從關注活動限定使用材料轉移到限定活動主題；從關注加工工藝轉移到是否實現(xiàn)功能；從關注完成情況轉移到創(chuàng)意精巧設計。在設計活動方案時，我們著重關注學生的創(chuàng)新設計，增強學生的活動自主性，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。鼓勵學生敢想敢干，敢于創(chuàng)新，做不一樣的自己。

我們開展的“隔熱保護墊的設計與制作”活動，首先讓學生自主觀察并收集日常生活中的隔熱保護墊的材質、形狀、使用對象等信息，再讓學生從提供的眾多不同規(guī)格的木工加工材料中自主選擇適合自己的材料，適量取用，進行隔熱保護墊的設計與制作。這次活動，教師打破了以往統(tǒng)一材料種類和數(shù)量的規(guī)則，而是盡可能多地為學生提供材料，引導學生自主選擇材料種類與數(shù)量，發(fā)揮學生的自主性。而在活動中，教師將學生適量取用材料作為一個重要指標進行考核，通過另一種方式監(jiān)督材料使用情況，防止材料的浪費。同時，教師引導學生注重隔熱保護墊的設計工作，要多創(chuàng)意、多設計，敢于表達自己的想法，給予學生自主設計的機會和空間，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。經(jīng)過觀察討論、設計制作、調整美化之后，學生制作的隔熱保護墊各具特色，不僅保證了隔熱功能，在結構和使用對象等方面都生發(fā)了很多新點子，制作出了很多創(chuàng)意作品，如圖2所示。

3.注重學科整合，豐富活動內容，提高學生的學習能力

STEM教育理念中強調多學科整合，通過主題活動讓學生打破學科壁壘，引導學生綜合各學科的知識，解決實際問題。為了幫助學生建構更立體的知識體系，在設計科技活動的時候，教師要明確每個活動環(huán)節(jié)需要學生掌握哪些知識，還需要考慮各個環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系，如何借助之前環(huán)節(jié)的信息完成下一個活動。當學生通過學習具備了相關的知識和技能，完成了各個環(huán)節(jié)的任務之后，也就達到了此次活動的總目標。在活動設計中，教師要關注活動中各個環(huán)節(jié)的邏輯與層次，逐層深入，不斷豐富，讓學生逐步完成。

借助我?！笆⑷A會”活動平臺，我們開展了“‘英雄聯(lián)盟展才能，攜手共創(chuàng)闖難關”實踐活動?；顒右援斀竦膰H形勢為背景，加深學生對我國政治及世界軍事政治形勢的認知；滲透政治意識，通過設計人質營救任務，激發(fā)學生的愛國情懷及參與活動的動力，增強保衛(wèi)祖國的意識。

活動采用了闖關模式，在每個關卡中都引導學生綜合各學科知識解決問題。設置的3個關卡相互聯(lián)系，環(huán)環(huán)相扣。第1個關卡考查學生的地理、歷史、英語、美術、幾何知識，并且通過索取線索的數(shù)量，決定給予第3關的道具數(shù)量。學生需要將地理、歷史及日常積累的生活常識相結合，通過文字描述、形狀、意義等提示條件，判斷出營救地點的具體位置。線索的描述也是根據(jù)難度層次進行劃分的，實現(xiàn)分層激勵。第2個關卡結合數(shù)學知識對學生進行考查。一方面希望學生能夠意識到了解一個建筑或者結構可以通過尺寸、數(shù)學推理等方式進行。另一方面也希望學生能夠根據(jù)給出的條件進行數(shù)學計算，得出建筑物的高度。這道題的設計難度并不大，主要是要讓學生有立體結構的認識，通過數(shù)學計算得出想要的數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學生的邏輯思維和技術素養(yǎng)。第3個關卡為合作實踐活動。學生根據(jù)前2關累計的道具（撲克牌），在規(guī)定的時間內搭建云梯，達到指定的高度。這是對學生創(chuàng)新思維、合作能力的培養(yǎng)，也是讓學生通過實踐體驗結構設計，利用有限的材料解決實際問題。

整個活動設計了明暗兩條學習線索，一條以營救人質的任務活動為線索，另一條以數(shù)學知識運用為暗線。每個題目中都暗含著與三角形、三角結構有關的內容，希望學生在完成活動后，對三角形、正四棱錐結構有新的認知?；顒又?，學生不僅能夠將各個學科的知識進行綜合使用，提高能力，還在營救人質的背景中，感受到濃濃的愛國情懷，利用各種知識與創(chuàng)意形式完成各個任務，增強愉悅感。

4.建立小組，強調分工合作，加強學生的協(xié)作能力

STEM教育理念十分重視小組合作，強調學生在活動中要相互溝通，相互幫助，共同努力，完成小組任務；積極開展交流討論，針對存在的問題共同想辦法解決，分享收獲的喜悅。在我們設計活動方案的過程中，注重小組合作，將活動設置為以小組形式開展，幫助學生加強合作能力。

“瘋狂過山車”創(chuàng)意設計活動（如圖3）和“瘋狂多米諾”實踐活動，都是提高學生合作能力，以小組為單位開展的科技活動。通過這些團隊活動，很好地提高了學生的交往能力和合作能力，讓他們能深刻感受到集體的力量。

5.完善環(huán)節(jié)，增加文字記錄，強化學生的科學表達能力

通過多年組織科技活動積累的經(jīng)驗，學生在參與科技活動中更喜歡動手實操，而忽視了梳理活動過程、記錄活動要點與活動心得，比如繪制設計圖紙、記錄活動數(shù)據(jù)、分析總結活動難點等，更不用說用規(guī)范術語進行記錄和表達了。為了提高學生的文字表達能力，幫助學生反思記錄活動中的問題和要點，教師在設計活動中，應以實驗報告、學習單等輔助材料引導學生注意文字材料的積累。在填寫技術報告中，注意科學表達。

三、總結反思

為了更好地掌握學生情況，了解學生需求，我們在學期末初對學生展開了“我?？萍蓟顒娱_展情況”的問卷調查，請全體學生參與調查，寫出自己最真實的感受。通過調查，我們發(fā)現(xiàn)學生十分喜歡“新面貌”的科技活動。通過問卷數(shù)據(jù)可以看出，在科技活動中融入STEM教育理念，重新燃起學生對科技活動的熱情，激發(fā)了學生的參與興趣和探究欲望。在設計活動內容時，教師要更加關注創(chuàng)設情境，鼓勵創(chuàng)新設計，融入多學科知識，加強團隊合作，強化活動記錄，引導學生不斷豐富自己的知識，提升各項技能，在不斷學習、不斷實踐和不斷交流的過程中，形成自己的思維模式，學會利用圖樣、文字、語言進行表達，能夠有意識地利用技術解決問題。同時，在開展科技活動的過程中，教師應該在活動中通過講解、指導學生實踐、加強學生體驗、反思感悟滲透學生科學技術理想信念與技術核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。點評

作者依托《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》相關研究成果，嘗試將STEM教育理念與其所在學校學生科技活動的實踐相結合，從創(chuàng)設主題情境，激發(fā)活動興趣，引發(fā)學生的探究欲望；關注自主創(chuàng)意，鼓勵創(chuàng)新設計，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維；注重學科整合，豐富活動內容，提高學生的學習能力；建立小組，強調分工合作，加強學生的協(xié)作能力；完善環(huán)節(jié)，增加文字記錄，強化學生的科學表達能力等諸方面總結出具有一定示范性的科技教育實踐經(jīng)驗，對廣大科技輔導員具有較好的參考價值和借鑒作用。

如果作者在所介紹的理論依據(jù)中，能夠更確切地界定學生核心素養(yǎng)、學生綜合素養(yǎng)和學科核心素養(yǎng)等不同概念，以及深入挖掘STEM教育理念的核心內涵，則會使本文的科學性和教育性更為明顯。

——翟立原（中國青少年科技輔導員協(xié)會理論工作委員會副主任委員，第25屆全國青少年科技輔導員論文征集活動評審委員會主任委員）