基于STEAM 教育理念的家庭創(chuàng)客課程開(kāi)發(fā)與實(shí)施研究

孔麗娟（山東省榮成市幸福街小學(xué) 264300）

一、背景與起因

隨著創(chuàng)客教育的興起，全國(guó)各地學(xué)校都成立了創(chuàng)客空間，進(jìn)行創(chuàng)客教育。創(chuàng)客器材上，大多以開(kāi)源硬件、編程機(jī)器人、3D 打印機(jī)等為載體，同時(shí)配合相應(yīng)的教材，以培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)和應(yīng)用知識(shí)創(chuàng)新創(chuàng)造的能力。但在進(jìn)行創(chuàng)客教育的過(guò)程中，存在以下問(wèn)題：

1.由“精英模式”向“普惠模式”轉(zhuǎn)化的瓶頸問(wèn)題

在多年的創(chuàng)客教育教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)，市面上創(chuàng)客器材昂貴，社團(tuán)僅有的設(shè)備只用于個(gè)別學(xué)生的學(xué)習(xí)，難以滿足多數(shù)學(xué)生創(chuàng)客制作的愿望。

2.家庭創(chuàng)客缺少與之配套的課程體系

家庭創(chuàng)客活動(dòng)可以因地制宜、因材施教地引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展動(dòng)手做、進(jìn)行“做中學(xué)”的實(shí)踐活動(dòng)。家庭創(chuàng)客活動(dòng)能更多地從學(xué)生的興趣出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生使用生活中的常用材料及數(shù)字化工具，如錘子、剪刀、釘子、膠水、筆、尺等工具，制作出有趣、好玩、富有一定現(xiàn)實(shí)意義的作品。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生與家長(zhǎng)一起動(dòng)手參與、交流溝通，可以培養(yǎng)學(xué)生手腦結(jié)合、主動(dòng)探究、互動(dòng)合作、創(chuàng)新實(shí)踐的能力。但由于沒(méi)有配套的課程體系，家庭創(chuàng)客不能持續(xù)開(kāi)展。

二、實(shí)踐與研究

疫情期間，筆者校申報(bào)了山東省疫情專項(xiàng)課題，立項(xiàng)研究《疫情背景下基于STEAM 教育理念的家庭創(chuàng)客課程開(kāi)發(fā)實(shí)施研究》，課題編號(hào)2020YZJ143。自課題立項(xiàng)研究后，學(xué)校積極啟動(dòng)了“我愛(ài)家創(chuàng)”STEAM 家庭創(chuàng)客系列活動(dòng)，將科技實(shí)踐鏈接到家庭，鼓勵(lì)家長(zhǎng)和學(xué)生一起參與調(diào)查、實(shí)驗(yàn)、游戲、制作等，共同領(lǐng)略科創(chuàng)的無(wú)限魅力。

1.做一做趣味小實(shí)驗(yàn)，做中有提升

陶行知先生指出：“俗語(yǔ)說(shuō)：‘百聞不如一見(jiàn)。’說(shuō)得更確切些是：‘百聞不如一做?！茖W(xué)實(shí)驗(yàn)要從‘做’起。每天找些小實(shí)驗(yàn)教小朋友們?nèi)プ霭?！倘使不照書上所說(shuō)而能獨(dú)出心裁地指導(dǎo)小朋友在做上追求真知，那就格外的好了?！边@里，不僅提出以做為中心，還指出要有創(chuàng)新。

在家庭小實(shí)驗(yàn)剛實(shí)施的階段，教師會(huì)悉心指導(dǎo)，幫助學(xué)生選題?？梢韵?qū)W生適當(dāng)推薦一些小實(shí)驗(yàn)，打開(kāi)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思路，給他們以借鑒，讓學(xué)生在類推中學(xué)會(huì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。在推薦方式方面，可以創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，可以引導(dǎo)學(xué)生觀察生活現(xiàn)象，也可以直接推薦幾個(gè)問(wèn)題供學(xué)生選擇，而最常用的是科學(xué)課的拓展活動(dòng)。

家庭小實(shí)驗(yàn)室的內(nèi)容難度小了，不能很好地激發(fā)學(xué)生的興趣；難度太大了，學(xué)生的知識(shí)能力以及動(dòng)手能力都面臨挑戰(zhàn)。因此，結(jié)合實(shí)際，我校組織編輯了《迷你科學(xué)小實(shí)驗(yàn)》校本教材，包括各領(lǐng)域的很多趣味小實(shí)驗(yàn)，講述學(xué)生身邊的生活常識(shí)、科學(xué)知識(shí)，助推家庭小實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展。

比如，在學(xué)完《不倒翁的秘密》一課后，為了讓學(xué)生更深入地理解重心的作用，我們做了系列趣味實(shí)驗(yàn)，“欹器”“豎笤帚”“搭紙牌”“神奇的平衡”“土豆忍者”“平衡鳥(niǎo)”等小實(shí)驗(yàn)，重心與支點(diǎn)位置的相對(duì)變化，由靜態(tài)實(shí)驗(yàn)到動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)，由淺入深，學(xué)生在動(dòng)手探究中，培養(yǎng)了創(chuàng)新能力。

2.玩一玩科學(xué)小游戲，玩中有發(fā)現(xiàn)

生活中的奇妙現(xiàn)象，常蘊(yùn)含著深刻的科學(xué)道理，是學(xué)生特別喜歡參與的趣味活動(dòng)。教材中的“玩鏡子”“玩磁鐵”等，很多科學(xué)道理都是在玩中發(fā)現(xiàn)的，像“站立的雞蛋”“捏不碎的雞蛋”就是很好的案例。

和父母共同參與科學(xué)探究，一起經(jīng)歷觀察、探索、實(shí)踐的過(guò)程，豐富了學(xué)生的課余生活，拓展了他們的成長(zhǎng)空間，培養(yǎng)了創(chuàng)造力和實(shí)踐能力，全面提升了科學(xué)素養(yǎng)。

3.做一做科技小制作，做中有創(chuàng)新

科學(xué)與數(shù)學(xué)工程等有著密切的聯(lián)系。因此，筆者還在教學(xué)中引入了STEAM 教育活動(dòng)設(shè)計(jì)，利用身邊常見(jiàn)的材料將創(chuàng)意進(jìn)行物化。

比如，在“門店牌”的制作中，學(xué)生綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)的周長(zhǎng)、科學(xué)的齒輪以及趣味英語(yǔ)的知識(shí)。這些綜合知識(shí)的應(yīng)用，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

再如，在“密碼箱”的制作活動(dòng)中，問(wèn)學(xué)生：“你想擁有自己的小秘密嗎？那我們就用瓦楞紙來(lái)做一個(gè)密碼箱吧！”在活動(dòng)中學(xué)生通過(guò)巧妙地設(shè)計(jì)機(jī)關(guān)，嘗試制作自己的密碼箱。

在“循環(huán)車道”的制作活動(dòng)中，筆者提出了這樣的問(wèn)題：“想玩玩具賽車，但是家里的地方不夠怎么辦？”引導(dǎo)學(xué)生想辦法合理利用空間布局，制作一個(gè)多層循環(huán)車道。制作車道時(shí)最難的地方就是拐彎的弧形制作，怎樣讓半圓弧軌道非常的規(guī)范呢？圓弧的半徑太大，沒(méi)法使用圓規(guī)，學(xué)生提出了可以用家里的鍋蓋、盤子等工具作為模具進(jìn)行繪制。在“自制3D 眼鏡”的活動(dòng)中，學(xué)生利用一次性透明餐盒和馬克筆涂色，替代紅、藍(lán)膠片，這是對(duì)工具選擇的創(chuàng)新。

4.比一比工程設(shè)計(jì)，比中有改進(jìn)

在科技實(shí)踐活動(dòng)中，學(xué)生能感到自己是一個(gè)發(fā)現(xiàn)者、研究者和探索者，體驗(yàn)到智慧的力量和創(chuàng)造的快樂(lè)。認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為：思維產(chǎn)生于動(dòng)作。教師要不失時(shí)機(jī)地為學(xué)生提供實(shí)踐的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在生活實(shí)踐中體會(huì)知識(shí)的力量。因此，突出學(xué)生的實(shí)踐性，讓學(xué)生經(jīng)歷“技術(shù)與工程”設(shè)計(jì)的過(guò)程，比獲取最終結(jié)果更重要。

在“紙飛機(jī)”的飛行比賽中，比較誰(shuí)的飛機(jī)飛得最遠(yuǎn)。當(dāng)飛機(jī)出現(xiàn)水平或豎直偏離航向時(shí)，能夠判斷出機(jī)頭的輕重，并通過(guò)調(diào)整機(jī)翼和尾翼的方法進(jìn)行修改。

在“木筷廊橋”的活動(dòng)中，學(xué)生探究通過(guò)筷子之間的摩擦力和相互擠壓搭建6 根筷子的橋，然后探究增大摩擦力的方法，并進(jìn)行承重和跨度的比賽。

在“投石器”的活動(dòng)中，學(xué)生用橡皮筋、冰棒棍、小勺等制作一個(gè)投石器，通過(guò)反復(fù)調(diào)整測(cè)試，達(dá)到最大的投射距離。

在“自制走馬燈”活動(dòng)中，筆者嘗試引導(dǎo)學(xué)生從開(kāi)口的位置、形狀、大小、轉(zhuǎn)動(dòng)方向與開(kāi)口折向的關(guān)系、影響轉(zhuǎn)速的原因、熱源的選取、支架的選擇等方面思考，讓學(xué)生自主進(jìn)行探究科學(xué)活動(dòng)并鼓勵(lì)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。經(jīng)過(guò)探究，有的學(xué)生竟然想到了利用熱水、燈泡甚至冰塊做熱源，制作出獨(dú)具個(gè)性的走馬燈。

類似的工程設(shè)計(jì)還有很多，比如，“水火箭”“紙環(huán)飛行器”“做一只紙船”和“雞蛋撞地球”。根據(jù)“雞蛋撞地球”這個(gè)活動(dòng)，筆者開(kāi)發(fā)了“快遞薯片”的科技實(shí)踐活動(dòng)，先提出問(wèn)題：“作為食品開(kāi)發(fā)商的王先生有一個(gè)疑惑，在快遞薯片的過(guò)程中，總是有一些薯片破碎，導(dǎo)致客戶很不滿意，你能幫他解決這個(gè)煩惱嗎？”然后給學(xué)生提供了吸管、氣球、塑料袋、橡皮筋、海綿等材料，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)包裝，然后進(jìn)行材料成本及安全性的測(cè)試及改進(jìn)。

在這些工程設(shè)計(jì)制作活動(dòng)過(guò)程中，在確定問(wèn)題、研究問(wèn)題、提出方案、選擇方案、制作原型、測(cè)評(píng)原型、重新設(shè)計(jì)和交流方案的過(guò)程中，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維與能力。

5.做一做項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，做中有發(fā)明

在“設(shè)計(jì)自動(dòng)澆花器”的活動(dòng)中，有的學(xué)生利用了虹吸原理，有的學(xué)生利用了毛細(xì)現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了不同的澆花裝置，還有的學(xué)生利用電路設(shè)計(jì)了澆花器，社團(tuán)的學(xué)生還用編程設(shè)計(jì)了物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程澆花器。

在“改進(jìn)兔籠”項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)驅(qū)動(dòng)式的任務(wù)，圍繞如何解決舊兔籠糞便難清理、漏雨、潮濕、墻體破損、功能單一等問(wèn)題展開(kāi)活動(dòng)，學(xué)生通過(guò)實(shí)地考察、調(diào)研收集信息、學(xué)習(xí)新技能等多種途徑去解決項(xiàng)目中遇到的問(wèn)題。在這一過(guò)程中，鼓勵(lì)解決問(wèn)題方法的多樣性，促進(jìn)學(xué)生對(duì)材料、功能、占地、成本、設(shè)計(jì)圖、建模等概念的理解，最終通過(guò)物化的成果來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的習(xí)得和理解。

活動(dòng)中，每個(gè)小組在設(shè)計(jì)、修改、深入討論其他組設(shè)計(jì)圖的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)觀點(diǎn)的碰撞，思維的深度和廣度都得到一定的提高，思維的靈活性和流暢性得到一定的提升。各組的設(shè)計(jì)圖在符合兔籠設(shè)計(jì)基本的要求之外，還有1～2 個(gè)的創(chuàng)新點(diǎn)，這在一定程度上表現(xiàn)出創(chuàng)新思維的新穎性。分小組設(shè)計(jì)兔籠，反復(fù)修改，并在全班多次討論中，聽(tīng)取其他小組的意見(jiàn)和建議修改設(shè)計(jì)圖，形成本組設(shè)計(jì)圖終稿。在評(píng)選出班級(jí)最佳設(shè)計(jì)圖的基礎(chǔ)上，結(jié)合各小組設(shè)計(jì)圖之所長(zhǎng)，形成班級(jí)兔籠設(shè)計(jì)圖，學(xué)生的創(chuàng)新思維得到一定的鍛煉和提高。

再如，飲水健康一直是人們重點(diǎn)關(guān)注的話題，為此，我們選擇了“水質(zhì)檢測(cè)及飲水健康”科技實(shí)踐活動(dòng)。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)、調(diào)查、訪問(wèn)、收集資料等方式，分析了不同飲用水的區(qū)別，對(duì)飲水與健康的關(guān)系做了較為詳細(xì)的分析，總結(jié)了科學(xué)飲水的若干原則，并把研究成果進(jìn)行推廣，倡導(dǎo)人們節(jié)約用水，保護(hù)水資源，了解健康飲水知識(shí)。

三、反思與改進(jìn)

在研究中，雖然我們?nèi)〉昧艘欢ǖ某煽?jī)，但仍存在一些問(wèn)題，后續(xù)會(huì)圍繞以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)：

第一，進(jìn)一步豐富家庭創(chuàng)客課程的內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生深度參與實(shí)施本課題研究。隨著研究的深入，還需要繼續(xù)整理創(chuàng)客課外探究的內(nèi)容，使活動(dòng)的開(kāi)展有層次、有系統(tǒng)，更有利于對(duì)學(xué)生綜合素養(yǎng)的培育。

第二，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)，不斷提升探究水平?，F(xiàn)階段，教師的幫扶還多了些，今后會(huì)繼續(xù)多指導(dǎo)，逐步實(shí)現(xiàn)教師從“幫扶”到“全放”的過(guò)渡，引導(dǎo)他們更多地自主進(jìn)行探究。后續(xù)，可以引領(lǐng)學(xué)生開(kāi)講，鼓勵(lì)他們積極爭(zhēng)當(dāng)創(chuàng)客課程的小老師。

第三，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)校家庭深度的合作，提升課程特色品質(zhì)。在時(shí)間、地點(diǎn)不變的情況下，如何真正以學(xué)生為主體，著重于提升課程品質(zhì)，還需要進(jìn)一步研究。

總之，“疫情背景下，基于 STEAM 教育理念的家庭創(chuàng)客課程開(kāi)發(fā)實(shí)施研究”能將科學(xué)與創(chuàng)客教育相融合，具有貼近生活、題材廣泛、內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，在確保內(nèi)容設(shè)置科學(xué)合理、程序安全可靠的前提下，精心選擇和編制多組項(xiàng)目化學(xué)習(xí)內(nèi)容，將課內(nèi)和課外知識(shí)有機(jī)結(jié)合，大大促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力等科學(xué)素養(yǎng)的不斷提升。