STEM課程中工程思維培養(yǎng)的行動研究

謝月玲

摘 要：STEM教育是基于解決問題、基于工程設(shè)計、基于建造產(chǎn)品的學(xué)習(xí)，是跨學(xué)科的、開放式的學(xué)習(xí)。將STEM課程引入現(xiàn)在的教學(xué)當(dāng)中，符合社會發(fā)展對人才培養(yǎng)的需求，契合培養(yǎng)綜合型、專業(yè)型人才發(fā)展的理念。讓學(xué)生應(yīng)用科學(xué)、工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識，以真實問題和建造產(chǎn)品為驅(qū)動，在工程實踐中創(chuàng)新性地解決問題，是學(xué)生具備核心素養(yǎng)的重要表現(xiàn)之一。將學(xué)科教學(xué)與STEM課程相銜接，也是教學(xué)領(lǐng)域的熱門話題之一。基于此，就STEM課程中如何對學(xué)生進行工程思維的培養(yǎng)展開了行動研究。

關(guān)鍵詞：STEM課程;工程思維;小學(xué)教育;培養(yǎng)策略;行動研究

新課標指出，學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成不僅需要學(xué)好科學(xué)技術(shù)知識，還要具備一定的運用知識處理實際問題、參與公共事務(wù)的能力?！肮こ趟季S”屬于思維模式的一種，是學(xué)生應(yīng)該具備的基本科學(xué)素養(yǎng)之一。在科學(xué)課的教學(xué)中，應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生像完成工程實踐一樣，思考其基本的框架、規(guī)則、原理，要建立和完善合理的知識體系，在實驗操作中不斷改進方案，選取最優(yōu)化的方案實施，在這樣的素養(yǎng)培養(yǎng)之下，學(xué)生工程思維、創(chuàng)新能力逐漸提升，逐漸摸索出適合自己的學(xué)習(xí)策略、方法。

一、親身經(jīng)歷，在體驗實踐中建立知識體系

小學(xué)生正處于成長的初期，在很多情況下，他們的思維方式不夠健全，考慮問題也不夠全面，教師應(yīng)該著重讓學(xué)生參與到實踐活動當(dāng)中，讓學(xué)生體會這種融學(xué)科、跨學(xué)科學(xué)習(xí)的樂趣，在他們心中埋下一顆思維種子，樹立起對知識學(xué)習(xí)的正確態(tài)度。此外，小學(xué)生注重情感體驗，教師要關(guān)注他們內(nèi)心的感受，這樣才能增強他們的認同感與歸屬感。因此，教師可以讓學(xué)生親身經(jīng)歷，體驗實踐過程，為學(xué)生提供一些參與性較強的活動。

例如，在進行“不同的聲音”學(xué)習(xí)時，教師通過不同樂器的制作，讓學(xué)生感受科學(xué)知識與生活之間的密切聯(lián)系，留意身邊的事物，分析身邊的聲音差異，養(yǎng)成細心觀察的好習(xí)慣。一些復(fù)雜的現(xiàn)象、概念的學(xué)習(xí)對小學(xué)生來講存在一定的難度，如果只從表面進行理解，很容易使學(xué)生產(chǎn)生混淆，若讓學(xué)生親身經(jīng)歷生活中的科學(xué)現(xiàn)象，體驗實踐過程，有利于使學(xué)生的知識體系更加清晰。

二、動手操作，在測試改進中進行課程學(xué)習(xí)

學(xué)生的手部和腦部在一定程度上是有著聯(lián)系的，當(dāng)教師讓學(xué)生進行動手操作時，他們的大腦也會進行相應(yīng)的活動，這也是刺激學(xué)生腦部發(fā)育的一種有效途徑。在教學(xué)過程中，如果設(shè)計一些讓學(xué)生動手操作的活動，不僅學(xué)生樂于參加，更能在他們腦海中留下深刻的印象，有助于課程知識的學(xué)習(xí)及思維的培養(yǎng)。

例如，在進行科學(xué)課程的學(xué)習(xí)時，以四年級下冊第2單元第7課“太陽”為例，讓學(xué)生參與實際測量太陽高度角的實驗，在教師的引導(dǎo)下，以教材的方法為實例讓學(xué)生了解太陽高度角的測量方法，明確測量太陽高度角時的具體要求。然而，書本中測量太陽高度角的方法需要的活動空間大，不利于教師活動的組織。面對此問題，在學(xué)生明確了實驗的具體要求后，我讓學(xué)生以小組為單位對測量太陽高度角所需要的材料及實驗步驟進行討論，在匯報交流的過程中，引導(dǎo)學(xué)生選取最優(yōu)化的方案進行實驗，最終學(xué)生選擇用保溫杯、長尺子、量角器進行實驗，因為保溫杯能垂直、穩(wěn)固于地面，長尺子相當(dāng)于直線，實驗材料更易獲取，實驗活動范圍也易于教師組織。更重要的是實驗方案的改進是在小組合作交流過程中，孩子們通過自主思考，選取了最優(yōu)化、更便利的實驗方案，是孩子自主設(shè)計的。在自主交流的這一過程中，對小學(xué)生思維進行啟蒙，是他們思維發(fā)散的第一步。教師不能禁錮學(xué)生思維的發(fā)展，而是要讓他們的眼界放得長遠一些。這樣一來，通過鼓勵學(xué)生動手操作，在測試改進中進行課程學(xué)習(xí)，有利于將教師反思和教學(xué)實施融會貫通。

三、問題解決，在工程實踐中發(fā)展創(chuàng)新思維

工程思維是學(xué)生問題解決能力發(fā)展的重要基礎(chǔ)，對形成正確的學(xué)習(xí)習(xí)慣、思維模式尤為重要。在傳遞文化知識的同時，要讓學(xué)生學(xué)會舉一反三，致力于問題的解決。在此基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生具備獨立思考的能力，不能總是想著依賴教師、他人，否則當(dāng)自己面臨問題時，他們會顯得“驚慌失措”。因此，教師可以培養(yǎng)學(xué)生問題解決的能力，在工程實踐中逐步發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維。

教師可以將一個工程項目交給學(xué)生去做，在此之前，與學(xué)生交流想法，讓學(xué)生說出自己對這個項目的見解，并且說出自己完成這個過程項目的計劃、步驟。創(chuàng)新思維的培養(yǎng)離不開學(xué)生本人的參與，教師應(yīng)該鼓勵他們擁有創(chuàng)新的意識和想法，敢于突破陳規(guī)和傳統(tǒng)，并選擇最優(yōu)化方案解決問題。這樣一來，通過貫徹問題解決的理念，讓學(xué)生在工程實踐中發(fā)展創(chuàng)新思維，既是STEM課程的核心思想體現(xiàn)之一，又是教師與學(xué)生實現(xiàn)教學(xué)相長的途徑之一。

綜合上文可以看出，在STEM課程中，學(xué)生工程思維的培養(yǎng)一定要與行動相配合，這樣才能將理念落實到位。首先，教師可以讓學(xué)生親身經(jīng)歷，不要讓學(xué)生的學(xué)習(xí)局限在理論知識層面，而要讓學(xué)生體驗實踐過程。其次，教師可以讓學(xué)生動手操作，在一定程度上刺激學(xué)生的腦力發(fā)育，達成在測試改進中進行課程學(xué)習(xí)的目的。最后，教師可以著重提高學(xué)生的問題解決能力，在工程實踐中發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維，使學(xué)生及早建立起相應(yīng)的思維模式。

參考文獻：

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基金項目：福建省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2019年度立項課題“基于STEM教育小學(xué)生工程思維培養(yǎng)的研究”（FJJKXB19-662）。