例談結(jié)合STEM理念的融創(chuàng)課程

翁崇濤

[摘? ?要]“走向世界的‘中國(guó)芯”課程，是上海師范大學(xué)附屬外國(guó)語中學(xué)校本融創(chuàng)課程的一部分。該課程結(jié)合物理基礎(chǔ)課程和STEM教育理念，注重時(shí)政熱點(diǎn)與科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)踐體驗(yàn)與課題研究相結(jié)合，創(chuàng)新素養(yǎng)與國(guó)際視野相結(jié)合，通過開展多種活動(dòng)，提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和工程技術(shù)素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]物理;STEM;融創(chuàng)課程;工程技術(shù)素養(yǎng)

STEM教育提倡基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)和技能解決實(shí)際問題，并在完成目標(biāo)任務(wù)的過程中提升解決問題的能力。融創(chuàng)課程是一個(gè)動(dòng)態(tài)性概念，即課程群是一個(gè)不斷發(fā)展的課程融合與創(chuàng)生的過程;也是一個(gè)目標(biāo)性概念，指學(xué)校在三級(jí)課程的開展中，尋找課程目標(biāo)、內(nèi)容、資源等的共通之處，使其在目標(biāo)、內(nèi)容和資源等方面達(dá)到層級(jí)化的發(fā)展態(tài)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)學(xué)校課程整體的貫通與融合[1]。

筆者結(jié)合物理學(xué)科教學(xué)，基于STEM理念自主開發(fā)了校本融創(chuàng)課程，內(nèi)容涵蓋機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)控制、人工智能、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，涉及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)電自動(dòng)化設(shè)計(jì)和創(chuàng)意設(shè)計(jì)等三大系列。在此，將結(jié)合“走向世界的‘中國(guó)芯”課程，討論融創(chuàng)課程的開發(fā)與實(shí)施。

一、課程簡(jiǎn)介

物理學(xué)家費(fèi)曼曾表示，研究物理不是為了榮譽(yù)，也不是為了獎(jiǎng)?wù)潞酮?jiǎng)金，而是因?yàn)樗猛?，是為了一種純粹的發(fā)現(xiàn)的快樂?？梢?，在物理課堂上，最重要的是激發(fā)學(xué)生的好奇心，讓學(xué)生覺得物理“好玩”。與單純的知識(shí)教學(xué)相比，時(shí)政熱點(diǎn)與科技前沿更能引起學(xué)生的好奇與探究。也有研究發(fā)現(xiàn)，在日常物理教學(xué)中滲透國(guó)際理解素養(yǎng)，可強(qiáng)化學(xué)生的研究型創(chuàng)新素養(yǎng)[2]。“走向世界的‘中國(guó)芯”是在物理學(xué)科基礎(chǔ)上，結(jié)合時(shí)政熱點(diǎn)與科技前沿，注重創(chuàng)新素養(yǎng)與國(guó)際視野相結(jié)合而的物理拓展型融創(chuàng)課程。

該課程包括四個(gè)主要部分。一是介紹與課程主題有關(guān)的時(shí)政熱點(diǎn)與科技前沿技術(shù);二是芯片設(shè)計(jì)與制作的基本流程，重點(diǎn)在于芯片設(shè)計(jì)中的硬件部分，幫助學(xué)生掌握芯片基本原理，認(rèn)識(shí)常見元件;三是使用NE555時(shí)基芯片搭建常用電路，實(shí)現(xiàn)一些小應(yīng)用;四是國(guó)際視野下的DIS+與人工智能，由學(xué)生自主合作選定主題進(jìn)行研究。該課程的特色是理論與實(shí)踐相結(jié)合，時(shí)政熱點(diǎn)與科技前沿結(jié)合，富有知識(shí)性、趣味性與創(chuàng)新性，注重學(xué)生動(dòng)手能力、合作能力和創(chuàng)新素養(yǎng)的培養(yǎng)。

二、課程目標(biāo)

本課程的授課對(duì)象是高一、高二的學(xué)生，整體目標(biāo)是使學(xué)生能運(yùn)用所學(xué)的芯片知識(shí)解決生活中的實(shí)際問題。通過電學(xué)實(shí)驗(yàn)及入門硬件的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣和創(chuàng)新意識(shí)，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展創(chuàng)新性思維，提高綜合問題解決能力，并為未來的職業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。此外，結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)和技術(shù)原理，設(shè)置了課程的單元目標(biāo)（見表1）。

三、課程內(nèi)容

物理的簡(jiǎn)潔和實(shí)踐之美，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。物理思維的基本方法是發(fā)現(xiàn)問題、作出假設(shè)、進(jìn)行驗(yàn)證、得出結(jié)論，由此不斷發(fā)現(xiàn)事物的本質(zhì)。要引導(dǎo)學(xué)生從被動(dòng)地“聽和看”，轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)地“想和學(xué)”。因此，設(shè)計(jì)課程時(shí)，要致力于使學(xué)生打開眼界，拓展個(gè)性特長(zhǎng)，增強(qiáng)自主發(fā)展的信心和能力，提升實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。

為了幫助學(xué)生提升工程素養(yǎng)，發(fā)揮個(gè)性特長(zhǎng)，該課程開發(fā)了“書院學(xué)習(xí)”“長(zhǎng)短課時(shí)”“三分課堂”等多個(gè)項(xiàng)目，將國(guó)際理解和工程技術(shù)素養(yǎng)滲透到日常學(xué)科教學(xué)中。經(jīng)過三年多的探索與實(shí)踐，已形成校本課程與案例資源包，發(fā)揮了一定的示范作用。該課程的主要內(nèi)容見表2。

四、課程體系

學(xué)校的融創(chuàng)課程提倡在基礎(chǔ)型課程中滲透工程技術(shù)素養(yǎng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并將其列入三維教學(xué)目標(biāo)。其中，拓展型課程用于強(qiáng)化工程技術(shù)教學(xué)，通過整合優(yōu)質(zhì)資源，將學(xué)生需求與課程發(fā)展相結(jié)合，為學(xué)生提供更多可選擇的課程和學(xué)習(xí)平臺(tái)。研究型課程則以學(xué)科課題為依托，由學(xué)生根據(jù)興趣愛好自主組成研究型課題小組，由教師為學(xué)生提供指導(dǎo)，最終形成學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)平臺(tái)的研究型課程資料集。在落實(shí)STEM教育方面，校本融創(chuàng)課程注重跨學(xué)科方法與課堂教學(xué)的統(tǒng)一、學(xué)科教學(xué)與學(xué)生實(shí)踐活動(dòng)的統(tǒng)一，扎實(shí)推進(jìn)課程發(fā)展。在教學(xué)研討中，要求教師們?cè)O(shè)置詳細(xì)的實(shí)施方案，包括教學(xué)流程圖和具體要講授的內(nèi)容（含文字、圖片、視頻資料等）。詳情可參考滬科版高二物理“電路”章節(jié)中關(guān)于“工程技術(shù)素養(yǎng)”滲透的樣章。

“走向世界的‘中國(guó)芯”課程的實(shí)施途徑就包含在物理思維的訓(xùn)練中，結(jié)合時(shí)政熱點(diǎn)和先進(jìn)科技，可開展有具體生活情境的、有實(shí)際意義的課題研討。學(xué)生通過大量需要?jiǎng)邮謱?shí)踐的探究學(xué)習(xí)，在不斷設(shè)計(jì)、改進(jìn)甚至創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案的過程中，深刻地認(rèn)識(shí)和理解實(shí)驗(yàn)原理;通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和求證，不斷提升工程技術(shù)素養(yǎng)和物理思維品質(zhì);在理論知識(shí)的學(xué)習(xí)中了解和對(duì)比中西科學(xué)技術(shù)的成就，在需要?jiǎng)邮值奶骄宽?xiàng)目中不斷提高實(shí)踐創(chuàng)新素養(yǎng)。

通過課程的實(shí)施，學(xué)生掌握了基礎(chǔ)芯片的知識(shí)與制作方法，激發(fā)了創(chuàng)新意識(shí)，提高了動(dòng)手實(shí)踐能力。但更重要的是，該課程讓學(xué)生們認(rèn)識(shí)到，在高科技領(lǐng)域，長(zhǎng)期處于由其他國(guó)家“賣給中國(guó)”的情況，將使自己的國(guó)家陷于被動(dòng)，青年學(xué)子要為“中國(guó)設(shè)計(jì)”“中國(guó)創(chuàng)造”乃至“中國(guó)夢(mèng)想”而努力。教師也在實(shí)踐中認(rèn)識(shí)到，應(yīng)繼續(xù)開發(fā)和不斷完善結(jié)合基礎(chǔ)課程和STEM教育理念的融創(chuàng)課程，結(jié)合社會(huì)現(xiàn)實(shí)問題與科技發(fā)展，重視學(xué)生的實(shí)踐體驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生在探究式學(xué)習(xí)中不斷提升自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新意識(shí)和工程技術(shù)素養(yǎng)，為培養(yǎng)新時(shí)代的合格建設(shè)者和接班人貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)

[1]華志英，高一維.融創(chuàng)課程追求課程卓越的現(xiàn)實(shí)路徑[J].江蘇教育，2017（4）：89-102.

[2]林洛穎，邊國(guó)霞，周文葉.基于核心素養(yǎng)的課程建構(gòu)——“第十五屆上海國(guó)際課程論壇”綜述[J].教育測(cè)量與評(píng)價(jià)，2017（12）：50-54，61.

（責(zé)任編輯? ?郭向和）