基于初中學(xué)生日常生活的STEM課程的開發(fā)研究

梁美怡

【摘要】從科學(xué)（S），技術(shù)（T），工程（E），數(shù)學(xué)（M）四方面入手，全面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，本課程以“布”為主線，用編繩，織布，染色，制作布制品幾個課程，一步步引導(dǎo)學(xué)生解決實(shí)際問題。

【關(guān)鍵詞】STEM? ?編繩? ?織布? ?染色

【中圖分類號】G632.4

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】1992-7711（2020）31-131-02

素質(zhì)教育以及新課程改革要求教師培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和綜合素養(yǎng)。為此，在 STEM教育理念的指導(dǎo)下，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)為目的，我校開展了STEM課程的教學(xué)。從“衣、食、住、行”四大方面引入，結(jié)合STEM的理念，把科學(xué)、技術(shù)、工程以及數(shù)學(xué)教育結(jié)合起來，解決實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力以及綜合素養(yǎng)。本文主要對本校課程里的第一個系列課程“衣”進(jìn)行詳細(xì)分析。

1.背景分析

該主題的與學(xué)生的日常生活密切相關(guān)，制作衣服的主要材料是布，穿衣服是人類文明的象征。那制作衣服的布有哪些類型呢？布又是如何制作出來的呢？布是怎樣染色的呢？怎樣用布制作一些生活中常用的物品呢？本課程將帶領(lǐng)學(xué)生簡單領(lǐng)略這個過程。

2.實(shí)施對象

教學(xué)對象是初中二年級學(xué)生，他們初步具有科學(xué)探究的能力，對物理，生物，地理，歷史，數(shù)學(xué)，工程等知識均有一定的基礎(chǔ)。同時，他們對布的制作基本沒有經(jīng)驗(yàn)，但是十分感興趣，積極性很高。

3.課程設(shè)置

3.1 課程內(nèi)容

本課程分三個部分，共6個活動。包括1個問題引入活動，4個背景經(jīng)驗(yàn)活動和1個經(jīng)驗(yàn)總結(jié)活動。

3.2? 課程時長

整個課程利用學(xué)校研究性學(xué)習(xí)的時間進(jìn)行，每周60分鐘，共計劃用一個學(xué)期完成。

4.實(shí)施過程

以下就每個課程的實(shí)施過程作簡要的介紹和分享，并對過程中可能出現(xiàn)的問題做出分析。

4.1織布廠和染布廠的構(gòu)造

工程問題：教師結(jié)合織布廠和染布廠的情景，指出學(xué)生需要提交的項(xiàng)目包括織布機(jī)的組裝和染布的設(shè)計。

從主題所涉及的知識與原理的角度看，這個主題適合初中階段的學(xué)生進(jìn)行研究。其中涉及到的科學(xué)（S）知識有：化學(xué)、物理、生物。

化學(xué)：染料的制作和染布的過程，涉及到化學(xué)問題。

物理：織布涉及到織布機(jī)的制作。

生物：麻，絲，棉的處理，天然染料的制作涉及到生物的問題。

從主題涉及到的技術(shù)（T）的方面看，織布和染布的具體操作都是有相關(guān)技術(shù)的，可以向?qū)W生普及這些技術(shù)，并讓學(xué)生把這些技術(shù)使用到工程設(shè)計方面。

從主題涉及到工程（E）方面看，可以讓學(xué)生自己制作小型織布機(jī)。

從主題涉及到的數(shù)學(xué)（M）方面：在實(shí)際的工程運(yùn)用中，需要計算需要的原料和機(jī)器，染布需要的原料用量等等。

4.2 搓麻繩

工程問題1：讓學(xué)生了解紡紗車的原理。

工程問題2：通過了解不同的纖維的特性，選用適合的纖維進(jìn)行編繩。之所以選擇苧麻是因?yàn)槠r麻是最長的天然纖維，如果選擇棉花一類的短纖維，就要進(jìn)行紡紗，而紡紗的難度非常高，不是學(xué)生能輕易解決的。

學(xué)生活動：指導(dǎo)學(xué)生細(xì)細(xì)撕開苧麻纖維，以待編繩。接著讓兩個學(xué)生為一組，一個學(xué)生手持編繩器，一個學(xué)生手持苧麻，如圖1所示進(jìn)行編繩。也可以讓學(xué)生體驗(yàn)手搓麻繩，或者用自己的方法編繩。

4.3 織布

工程問題：讓學(xué)生了解織布機(jī)的原理和自己組裝小型織布機(jī)如圖2.

學(xué)生活動：學(xué)生自己組裝小型織布機(jī)，并用上節(jié)課編織好的麻繩織布如圖3，4.為了讓學(xué)生更有創(chuàng)作空間，可以讓學(xué)生自帶彩色毛線進(jìn)行編制。

4.4 染色

工程問題：讓學(xué)生了解制作染料和染布的基本原理。制作染料和染布是一門系統(tǒng)而復(fù)雜的學(xué)問，有中國傳統(tǒng)的用刈藍(lán)制作的靛藍(lán)，古羅馬人用貝殼制作的紫色等，本課程選用洋蔥讓學(xué)生體驗(yàn)染色。因?yàn)槠r麻不容易染色，所以也可以準(zhǔn)備一些白棉布讓學(xué)生體驗(yàn)扎染。

學(xué)生活動：（1）將洋蔥皮用清水洗過，置于不銹鋼鍋中。按1：10的比例加入清水，煮以萃取色素，萃取時間約為水沸后30分鐘。

（2）將萃取后的染液經(jīng)細(xì)網(wǎng)過濾后使用。添加鹽固色，每八杯水加1/2杯鹽。

（3）將布料投入染液中浸泡染色，時間為30分鐘以上。建議布料先用清水浸透，這樣染色時著色會更均勻。注意染色時要不停翻動，以免著色不均如圖5.

（4）最后，拿出來用冷水沖洗，手洗染好的布料至少兩次，然后晾干。

4.5 制作布制品

學(xué)生活動：讓學(xué)生小組根據(jù)自己制作的布匹，加入小飾物，設(shè)計布制品如圖6.

4.6 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)活動

工程問題：請學(xué)生根據(jù)自己的完成情況，對自己的學(xué)習(xí)過程和完成的作品進(jìn)行評估并制作ppt.匯報。

學(xué)生活動：讓學(xué)生交流展示他們這一階段以來的學(xué)習(xí)成果，交流的形式是通過展示成品及匯報PPT來實(shí)現(xiàn)的，這不僅給學(xué)生提供了總結(jié)自己的研究工作的機(jī)會，也讓學(xué)生鍛煉了語言的表達(dá)能力。學(xué)生交流的形式可以多種多樣，交流的時候同時也可以邀請織布和染色的工程師來旁聽、指導(dǎo)，并促進(jìn)學(xué)生和專家們之間的對話。交流時還可以邀請學(xué)生家長參與，讓其了解學(xué)生這一階段以來的學(xué)習(xí)成果。在活動的最后，教師可以詢問學(xué)生在這一個階段里面的學(xué)習(xí)心得和體會，并就此問題進(jìn)行全班交流。

5.設(shè)計反思

本課程是基于 STEM 教育理念的初中科學(xué)教學(xué)設(shè)計。整個教學(xué)設(shè)計立足STEM 教育理念，以布料為主線，讓學(xué)生經(jīng)歷了制作、探索、再制作、評估、完成報告單等完整的過程，培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，動手操作能力，分析數(shù)據(jù)的能力，邏輯推理的能力，促進(jìn)了學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。學(xué)生對動手制作這些新奇的知識非常有興趣，部分平時上課不大認(rèn)真的同學(xué)也能靜下心來細(xì)細(xì)地編制。同時課后反饋收獲很大，在制作的過程中增加了自信和對各學(xué)科的應(yīng)用能力。

當(dāng)然，本課程也存在不足，在編制線的課程本來想加入紡紗的課時，但是紡紗的難度太大，無法在課堂上簡單完成，所以選用了不用紡紗的苧麻。但是苧麻偏硬，織出來的繩較粗，而且不容易染色，后續(xù)將繼續(xù)研究紡紗這個內(nèi)容。

【注：本文系廣州市教育研究院2017年度“廣州市中小學(xué)中等職業(yè)學(xué)校深入推進(jìn)STEM課程實(shí)施”專項(xiàng)研究課題“基于初中學(xué)生日常生活的STEM課程的開發(fā)研究”成果，（課題編號：GZJY2017-004）】

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