STEM課程開發(fā)中學(xué)生探究能力的培養(yǎng)與實(shí)踐

程然

【摘要】STEM理念支持下的無人機(jī)課程是利用跨學(xué)科知識，對無人機(jī)教育方式進(jìn)行重新思考和整理設(shè)計(jì)的課程，能夠?qū)⒆钚碌娘w行科技與現(xiàn)代工藝，以及教育思想、匠人精神、合作品質(zhì)等進(jìn)行整合，從而強(qiáng)化學(xué)生對無人機(jī)學(xué)習(xí)的質(zhì)量，助力學(xué)生探究能力的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】STEM課程;無人機(jī);信息技術(shù)

STEM課程起源于美國，強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科和動(dòng)手實(shí)踐操作的教學(xué)形式，這與我國打造創(chuàng)新型國家的發(fā)展方向是相適應(yīng)的。無人機(jī)是STEM課程的重要領(lǐng)域，為了促進(jìn)STEM課程的落實(shí)，有的學(xué)校將飛大疆看作無人機(jī)創(chuàng)客教育，有的學(xué)校將幾十年的航模教育模式照搬出來當(dāng)作STEM課程。顯然，這些模式在設(shè)計(jì)工藝和教學(xué)理念等層面已經(jīng)落后于當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展需求，不能促進(jìn)學(xué)生探究能力的發(fā)展。而隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷進(jìn)步以及信息化趨勢的不斷加快，傳統(tǒng)對學(xué)生進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)的形式已經(jīng)不能滿足國家發(fā)展的需要，創(chuàng)新能力、探究能力以及綜合素養(yǎng)等方面成為人才評判的最新標(biāo)準(zhǔn)。所以，教師有必要在深入分析STEM課程理念中切實(shí)打造有效的無人機(jī)教學(xué)方式。

一、健全各項(xiàng)準(zhǔn)備，做好課程前提

在開發(fā)STEM課程時(shí)，為了讓課程更有條理地開展，使學(xué)生探究能力的培養(yǎng)可以有條不紊地落實(shí)，教師有必要做好教學(xué)準(zhǔn)備的工作，奠定施教的基礎(chǔ)。在一般的信息技術(shù)課程教學(xué)前，許多教師認(rèn)為提高教學(xué)成效的關(guān)鍵是在課堂，因此常常忽視備課的過程，只在課堂上針對學(xué)生的反應(yīng)給予反饋，以至于經(jīng)常呈現(xiàn)出手足無措的狀態(tài)，造成最終信息技術(shù)課程教學(xué)質(zhì)量的不理想。所以，為了更好地在無人機(jī)的教學(xué)中體現(xiàn)STEM課程的優(yōu)勢，促進(jìn)學(xué)生探究能力的成長，打造出多學(xué)科融合的狀態(tài)，教師應(yīng)當(dāng)在施教前進(jìn)行多元素準(zhǔn)備，從而奠定教學(xué)基礎(chǔ)。

例如，在組織學(xué)生參與無人機(jī)的STEM課程前，教師先對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行分析，指出學(xué)生對無人機(jī)內(nèi)容的知識儲(chǔ)備情況，學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐操作能力發(fā)展情況，學(xué)生是否有過無人機(jī)的制作經(jīng)驗(yàn)，以及學(xué)生喜愛的無人機(jī)學(xué)習(xí)方式等，并將此作為施教的基礎(chǔ)。緊接著，教師對無人機(jī)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析，明確電腦作圖和激光雕刻機(jī)的使用，以及無人機(jī)木板切割和零件分類，無人機(jī)的機(jī)架結(jié)構(gòu)等是課程的主要知識。隨后，教師進(jìn)行教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)，指出最終期望的教學(xué)狀態(tài)，以及學(xué)生需要實(shí)現(xiàn)的智力和能力成長方向等。之后，教師再安排無人機(jī)教學(xué)的活動(dòng)，增強(qiáng)教學(xué)的針對性。最后，教師根據(jù)之前的分析和安排，為學(xué)生準(zhǔn)備上課時(shí)需要的課件和材料等，如課堂施教的PPT、電工工具箱、飛行配件元件等，為學(xué)生有序完成無人機(jī)的開發(fā)和探究能力的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

可以看出，教師在展開無人機(jī)的教學(xué)前，對教學(xué)對象、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)活動(dòng)和材料等進(jìn)行準(zhǔn)備，做到心中有數(shù)，更有條理地展開無人機(jī)STEM課程，促使學(xué)生按部就班地進(jìn)行無人機(jī)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，從而在教師的健全準(zhǔn)備下實(shí)現(xiàn)探究能力的有效成長。

二、注重靈動(dòng)展示，刺激探索欲望

基于STEM課程對學(xué)生進(jìn)行探究能力的培養(yǎng)時(shí)，如果教學(xué)形式相對靈動(dòng)，學(xué)生會(huì)輕易地轉(zhuǎn)移自己的目光，主動(dòng)地進(jìn)行課程內(nèi)容的探索;而當(dāng)教學(xué)形式單一和枯燥時(shí)，學(xué)生會(huì)在課堂的一開始就喪失進(jìn)入課堂的動(dòng)力，以至于探究能力得不到有效的培養(yǎng)。所以，為了增強(qiáng)學(xué)生對無人機(jī)進(jìn)行深究的意愿，使學(xué)生基于無人機(jī)的學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)探究能力的發(fā)展，教師有必要在進(jìn)行無人機(jī)的教學(xué)時(shí)，為學(xué)生設(shè)定靈動(dòng)的導(dǎo)入模式，以便激發(fā)學(xué)生的探索欲望。

比如，在向?qū)W生介紹無人機(jī)之前，教師先使用多媒體為學(xué)生播放介紹無人機(jī)的動(dòng)態(tài)視頻，以便學(xué)生基于不同種類的無人機(jī)形成直觀的感受，生成探究的主觀意識。在課堂上，教師先為學(xué)生播放準(zhǔn)備好的無人機(jī)介紹視頻，讓學(xué)生通過對視頻的觀看，認(rèn)識到無人機(jī)的分類和基本結(jié)構(gòu)，以及無人機(jī)在當(dāng)前社會(huì)的廣泛應(yīng)用等，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)可探究無人機(jī)制作方法的實(shí)用價(jià)值。在視頻播放結(jié)束后，教師可以在視頻的末端制作一個(gè)無人機(jī)虛擬動(dòng)畫形象，并借由這一動(dòng)畫形象之口說出“讓我們一起來做一個(gè)無人機(jī)吧！”的話語，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生制作無人機(jī)的欲望。隨后，透過這一欲望，學(xué)生順勢思索“要制作哪一個(gè)種類的無人機(jī)？”“如何進(jìn)行無人機(jī)的制作？”等問題，沿著這些問題產(chǎn)生探究的思路，從而在不斷解決問題中完成對無人機(jī)制作方法的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)探究能力的有效提升。

顯而易見，教師在導(dǎo)入環(huán)節(jié)進(jìn)行靈動(dòng)資源的展示，能夠有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，讓學(xué)生主動(dòng)生成進(jìn)行無人機(jī)探究的主觀意愿，使得學(xué)生產(chǎn)生探究的思路，明確探究的方向，從而在問題的分析中切實(shí)提高解決問題的能力，體現(xiàn)出STEM課程在培養(yǎng)學(xué)生探究能力上的教育優(yōu)勢。

三、展開團(tuán)隊(duì)合作，實(shí)現(xiàn)有序操作

個(gè)人的能力是有限的，集體的力量是無限的。學(xué)生在對無人機(jī)進(jìn)行自主探究時(shí)，個(gè)人能力是有限的，對無人機(jī)知識的掌握程度是較低的，在進(jìn)行無人機(jī)的搭建時(shí)，有許多項(xiàng)目是學(xué)生依靠個(gè)人的能力無法完成的。而展開項(xiàng)目合作是當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展趨勢。因此，為了更好地促進(jìn)學(xué)生探究能力的成長，讓學(xué)生在獨(dú)立探究之余擁有合作探究的機(jī)會(huì)，教師可以為學(xué)生創(chuàng)建團(tuán)隊(duì)合作的空間，促使學(xué)生集中各方智慧，共同探索無人機(jī)機(jī)架的拼裝和配件的安裝等，實(shí)現(xiàn)有序操作。

就拿無人機(jī)的機(jī)架拼裝來說，教師先組織學(xué)生探究無人機(jī)機(jī)架的基本結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生認(rèn)識到無人機(jī)是由哪幾部分組成的，以及這幾部分應(yīng)當(dāng)如何進(jìn)行組裝等。之后，教師根據(jù)之前的教學(xué)觀察，對學(xué)生的情況進(jìn)行分析，指出哪些學(xué)生對無人機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)的掌握程度較好，哪些學(xué)生對無人機(jī)的機(jī)架機(jī)構(gòu)掌握程度一般。此外，教師可以結(jié)合以往課堂上學(xué)生表現(xiàn)出的動(dòng)手實(shí)踐操作能力，對學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步的定位和分層。隨后，教師按照優(yōu)勢互補(bǔ)的原則，安排各個(gè)小組的人員，使學(xué)生之間具有一定的差異性。緊接著，學(xué)生在小組中進(jìn)行合理的分工，不同的學(xué)生負(fù)責(zé)相應(yīng)的任務(wù)，如對機(jī)架結(jié)構(gòu)掌握程度較好的學(xué)生可以負(fù)責(zé)拼裝細(xì)節(jié)的任務(wù)，以便保障整體拼裝活動(dòng)有序落實(shí)。

不難看出，教師圍繞學(xué)生的不同能力，按照互補(bǔ)性的原則進(jìn)行合作學(xué)習(xí)小組人員的安排，能夠讓各個(gè)小組的學(xué)生都合理地展現(xiàn)自己的長處和優(yōu)勢，使得學(xué)生在無人機(jī)制作活動(dòng)中找準(zhǔn)自己的位置，彰顯自己的優(yōu)勢，從而促進(jìn)自身合作探究能力的有效提高。

四、融入競賽元素，活躍學(xué)習(xí)氛圍

興趣是學(xué)生獲取知識，發(fā)展能力的強(qiáng)大動(dòng)力，也是推動(dòng)課堂活動(dòng)順利展開的必要條件。而趣味性是STEM課程中不可或缺的元素，也是調(diào)動(dòng)STEM課程活力的“調(diào)味劑”。初中無人機(jī)課程開展的目的之一就是讓學(xué)生對無人機(jī)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的興趣。這就要求初中信息技術(shù)教師在教學(xué)形式和教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行趣味性的創(chuàng)建，以便調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，進(jìn)而收獲事半功倍的教育成效。因此，在組織學(xué)生進(jìn)行無人機(jī)的學(xué)習(xí)時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)主動(dòng)將競賽等游戲活動(dòng)設(shè)定為教學(xué)形式，激發(fā)學(xué)生參與無人機(jī)學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

以團(tuán)隊(duì)協(xié)作安裝無人機(jī)配件的教學(xué)來說，在引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位進(jìn)行無人機(jī)配件安裝方法的學(xué)習(xí)和測試后，教師創(chuàng)建競賽游戲，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對無人機(jī)配件安裝方法的熟練程度。首先，教師為學(xué)生講述游戲的基本規(guī)則：學(xué)生以小組為單位參與比賽，最先完成配件安裝任務(wù)且全部安裝正確的一組獲得游戲的勝利。隨后，教師組織學(xué)生按照既定的游戲規(guī)則來展開活動(dòng)，從而在緊張、刺激的游戲氛圍中增強(qiáng)參與配件組裝活動(dòng)的積極性。

通過游戲活動(dòng)的設(shè)計(jì)，學(xué)生參與無人機(jī)學(xué)習(xí)的積極性被極大地調(diào)動(dòng)起來，也會(huì)為了獲得游戲的勝利而主動(dòng)進(jìn)行無人機(jī)配件安裝方法的探究，從而滿足STEM課程中對學(xué)生探究能力的要求，使得學(xué)生在獲得學(xué)習(xí)動(dòng)力的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)探究能力的有效成長。

五、重視結(jié)果呈現(xiàn)，收獲學(xué)習(xí)成就

在STEM理念指導(dǎo)下，教師組織學(xué)生學(xué)習(xí)了無人機(jī)的內(nèi)容后，學(xué)生也會(huì)制作一定的成品來反映學(xué)習(xí)的效果。所以，初中信息技術(shù)教師應(yīng)當(dāng)主動(dòng)地利用學(xué)生制作的無人機(jī)來展開結(jié)果呈現(xiàn)的環(huán)節(jié)，讓學(xué)生圍繞自己制作的無人機(jī)，向其他同伴講解自己的學(xué)習(xí)過程和探究過程，使得其他學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上提出建議，幫助學(xué)生進(jìn)行改進(jìn)。此外，通過結(jié)果呈現(xiàn)，學(xué)生也會(huì)獲得一定的成就感和滿足感，從而堅(jiān)定學(xué)習(xí)無人機(jī)的信心，在未來的學(xué)習(xí)活動(dòng)中仍日保持對無人機(jī)進(jìn)行探究的積極性。

例如，教師在組織學(xué)生完成了無人機(jī)配件的安裝后，引導(dǎo)學(xué)生熟悉遙控器，并利用電腦進(jìn)行仿真飛行模擬。隨后，教師為學(xué)生創(chuàng)建結(jié)果展示的平臺，讓學(xué)生講述自己學(xué)習(xí)無人機(jī)和制作無人機(jī)的過程，并將自己做好的無人機(jī)進(jìn)行展示，讓其他學(xué)生進(jìn)行直觀的認(rèn)識，以便收獲成就感。緊接著，教師組織學(xué)生展開評價(jià)活動(dòng)，使學(xué)生根據(jù)同伴的評價(jià)意見獲得改進(jìn)的方向，在不斷精進(jìn)無人機(jī)安裝技術(shù)中，提高探究的成效。

顯然，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行結(jié)果的呈現(xiàn)，并組織學(xué)生圍繞最終制作的無人機(jī)進(jìn)行互評，能夠讓學(xué)生在獲得成就感之余，認(rèn)識到自己的問題，并在明確的改進(jìn)意見中進(jìn)一步深究，從而發(fā)展探究能力。

總而言之，在信息技術(shù)課程教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生利用椴木木板設(shè)計(jì)、制作卯榫結(jié)構(gòu)無人機(jī)，組織學(xué)生將遙控飛行系統(tǒng)引入無人機(jī)之中，并讓學(xué)生進(jìn)行無人機(jī)外形的美化設(shè)計(jì)，能夠有效融合美工、電工等多個(gè)工種，促進(jìn)學(xué)生將多個(gè)技能進(jìn)行整合，從而讓學(xué)生基于STEM課程實(shí)現(xiàn)應(yīng)用一張木板飛上天的夢想。

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