融入地方特色的STEM課程開發(fā)與實(shí)踐

黃明迪

教育部出臺(tái)的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中明確指出，有效利用信息技術(shù)推進(jìn)“眾創(chuàng)空間”建設(shè)，探索STEM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式，使學(xué)生具有較強(qiáng)的信息意識(shí)與創(chuàng)新意識(shí)，養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)習(xí)慣。由此可見，STEM教育已成為學(xué)校教育的重要組成部分，如何將STEM教育理念落地，進(jìn)而開設(shè)適合本地學(xué)校的STEM課程，是一個(gè)值得探索的問題。筆者在文中分析了STEM教育理念融入地方特色課程的意義，并開展了具體的實(shí)踐探索，以期為學(xué)校的STEM課程建設(shè)提供參考樣本。

● STEM課程融入地方特色的重要意義

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，“情境”“協(xié)作”“會(huì)話”“意義建構(gòu)”是學(xué)習(xí)環(huán)境的四大要素，這四大要素與STEM教育理念相吻合。因此，STEM課程中將與學(xué)生的生活、學(xué)習(xí)有密切相關(guān)的地方場(chǎng)景、事物等融入到具體學(xué)習(xí)內(nèi)容中，可以讓學(xué)生更有代入感。學(xué)生對(duì)身邊熟悉的東西會(huì)有天然的親切感，在與他人的協(xié)作和會(huì)話中能夠有更多的表達(dá)欲望，也更愿意參與到學(xué)習(xí)過程中，從而完成學(xué)習(xí)內(nèi)容意義的建構(gòu)。

從當(dāng)?shù)氐膫鹘y(tǒng)民間手工藝以及當(dāng)?shù)靥厣臉蛄航ㄖ⒌乩順?biāo)志、特色工農(nóng)業(yè)項(xiàng)目等資源中提取適合的內(nèi)容來開發(fā)STEM課程，對(duì)豐富教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，培養(yǎng)具有科技素質(zhì)的實(shí)踐創(chuàng)新性人才，滿足社會(huì)對(duì)多元化、全方位的創(chuàng)新性人才的需求具有非常重要的意義。

● 融入地方特色的STEM課程實(shí)踐

柳州是我國(guó)西南地區(qū)重要的工業(yè)城市，工業(yè)印跡非常明顯，很多學(xué)生的家庭成員就職于柳鋼集團(tuán)、柳工集團(tuán)等工業(yè)企業(yè)，學(xué)生對(duì)工廠里的工業(yè)設(shè)施和工程機(jī)械等并不陌生，這些工業(yè)素材可以作為STEM課程的重要素材來源。下面，筆者以“鋼鐵是怎樣煉成的”課程為例介紹將柳州鋼鐵工業(yè)融入STEM課程的實(shí)踐，其中涉及的學(xué)科領(lǐng)域如下表所示。

1.實(shí)施前的準(zhǔn)備

為了更好地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，在課程實(shí)施前，筆者讓學(xué)生填寫了《學(xué)生起點(diǎn)能力調(diào)查表》，根據(jù)“組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)”的原則對(duì)學(xué)生進(jìn)行了分組。同時(shí)，筆者為學(xué)生準(zhǔn)備了《STEM學(xué)習(xí)手冊(cè)》（如下頁圖），學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中可以將設(shè)計(jì)和制作的過程記錄在手冊(cè)中。

2.課程實(shí)施過程

①科學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)觀看有關(guān)煉鋼的微視頻、查找資料或者向化學(xué)教師咨詢等方式完成導(dǎo)學(xué)案。這個(gè)環(huán)節(jié)是讓學(xué)生對(duì)煉鋼有初步的認(rèn)識(shí)，同時(shí)，為下一個(gè)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備。

②參觀柳鋼展覽館。學(xué)生在教師的帶領(lǐng)下參觀柳鋼展覽館，通過工作人員的講解以及觀看展覽館里的圖片、視頻和實(shí)物模型了解柳鋼的歷史，理解鋼鐵的生產(chǎn)過程。學(xué)生按學(xué)習(xí)要求詳細(xì)了解煉鋼模型及煉鋼流程，并做好筆記，回校后根據(jù)筆記將整個(gè)煉鋼的流程圖補(bǔ)充完整，將涉及的化學(xué)方程式加入圖中。這個(gè)環(huán)節(jié)的目的為：一是通過講解員的介紹，讓學(xué)生了解柳鋼從艱苦創(chuàng)業(yè)到年產(chǎn)千萬噸的歷史，滲透堅(jiān)韌不拔、千錘百煉、勇于創(chuàng)新的精神。二是通過實(shí)地參觀，讓學(xué)生直觀地了解煉鋼的全過程，讓書本上的知識(shí)變得鮮活生動(dòng)。通過繪制流程圖讓學(xué)生對(duì)煉鋼的整個(gè)生產(chǎn)流程建立總體的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，為下一個(gè)環(huán)節(jié)的模型制作奠定基礎(chǔ)。

③設(shè)計(jì)制作煉鋼流程的動(dòng)態(tài)演示模型。筆者將學(xué)生分成四個(gè)小組，每個(gè)小組分別討論和設(shè)計(jì)完成一個(gè)小模塊：A小組使用CAD繪圖設(shè)計(jì)并使用激光切割機(jī)制作礦石運(yùn)輸小車和魚雷罐車體;B小組使用CAD繪圖設(shè)計(jì)并使用激光切割機(jī)制作礦石傳送帶模型;C小組使用三維設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)高爐模型和魚雷罐并使用3D打印機(jī)生成模型;D小組使用Arduino或掌控板設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)和控制系統(tǒng)。然后四個(gè)小組合作將這四個(gè)模塊整合成完整的煉鋼流程動(dòng)態(tài)演示模型。這個(gè)環(huán)節(jié)是讓學(xué)生以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式來學(xué)習(xí)和使用必要的技術(shù)，教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用工程思維來達(dá)成目標(biāo)，并且以團(tuán)隊(duì)合作的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)探究。這一過程充分鍛煉了學(xué)生的設(shè)計(jì)、動(dòng)手能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

④作品展示和分享。各小組把設(shè)計(jì)、制作過程以及過程中的體會(huì)和感悟進(jìn)行公開展示和分享。這一環(huán)節(jié)的目的為：一是在展示、分享中鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力和自信心。二是通過讓學(xué)生對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行反思并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，有利于以后其他STEM項(xiàng)目的知識(shí)遷移。

3.調(diào)查與反饋

課程完成后，筆者讓參與課程的學(xué)生填寫了《教學(xué)實(shí)施效果問卷調(diào)查》，從調(diào)查結(jié)果和學(xué)生的訪談結(jié)果可以看出，本課程雖然還存在一些問題，如硬件的兼容性問題、設(shè)備較少需要排隊(duì)使用、教師的指導(dǎo)時(shí)間太短等，但是仍然得到了學(xué)生的喜愛和認(rèn)可。

● 反思與展望

筆者將地方特色資源融入到STEM課程中，明確了課程目標(biāo)，優(yōu)化了課程內(nèi)容，并有利于歷史文化的傳承、操作技能的學(xué)習(xí)、學(xué)科的融合、創(chuàng)意物化等。同時(shí)，在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中，筆者注重培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力及團(tuán)隊(duì)合作精神，從而實(shí)現(xiàn)了STEM課程在學(xué)校的落地。針對(duì)STEM課程中反映出來的問題，筆者會(huì)在今后的研究過程中加強(qiáng)教師能力的培訓(xùn)，將更多具有地方特色的元素融入STEM課程，并建立更加完善的課程監(jiān)督機(jī)制、評(píng)價(jià)機(jī)制，以進(jìn)一步完善整個(gè)STEM課程體系。