校本課程STEM教育初體驗

沈穎 沈仲謙

摘 要：以“制作紙飛機游戲”為例，確定STEM四維教學(xué)目標(biāo)，構(gòu)建教學(xué)模型，將STEM教育理念融入校本課程教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力、復(fù)合思維和創(chuàng)新思維.

關(guān)鍵詞：STEM教育;校本課程;中學(xué)理科

中圖分類號：G632文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1008-0333（2021）03-0095-02

2016年教育部《教育信息化“十三五”規(guī)劃》把STEM教育定義為一種新的教育模式.STEM是將 Science （科學(xué)）、 Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）與 Mathematics （數(shù)學(xué)）等多學(xué)科進(jìn)行整合，采用項目式學(xué)習(xí)的一種課程組織方式，重視真實、有意義、有挑戰(zhàn)性的問題情境創(chuàng)設(shè)，強調(diào)學(xué)生在動手、動腦、動口過程中合作解決問題，提升核心素養(yǎng).課題組成員廈大附中沈仲謙教師以“制作紙飛機游戲”為主題，設(shè)計了STEM教育的校本課程，使學(xué)生充分理解科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)之間的交互關(guān)系，為學(xué)生的全面發(fā)展打下良好基礎(chǔ).

一、課題選擇

1.源于童年

折紙飛機是大家小時候常玩的一種手工，還經(jīng)常比賽誰的飛機飛得更高更遠(yuǎn)，是很多學(xué)生童年的記憶.

2.基于校本課程

《基礎(chǔ)教育課程改革綱要》中規(guī)定“學(xué)校在執(zhí)行國家課程和地方課程的同時，應(yīng)視當(dāng)?shù)厣鐣?、?jīng)濟(jì)發(fā)展的具體情況，結(jié)合本校的傳統(tǒng)和優(yōu)勢、學(xué)生的興趣和需要，開發(fā)或選用適合本校的課程”.“制作紙飛機游戲”校本課程的開發(fā)就是依據(jù)學(xué)生的需求和可以利用的課程資源，滿足學(xué)生的獨特性和差異性，發(fā)展學(xué)生科學(xué)素養(yǎng).

3.立足于STEM

折疊紙飛機活動有利于加強學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)，對紙飛機測試方案的設(shè)計，有利于加強學(xué)生的工程素養(yǎng)，對飛行數(shù)據(jù)的測試有利于加強學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng).符合STEM教育把多學(xué)科相融合的教育方式使學(xué)習(xí)與實際生活密切相關(guān)，滿足了學(xué)生的認(rèn)知需要.

二、教學(xué)目標(biāo)

學(xué)生已經(jīng)掌握了一些基本的科學(xué)知識，具備一定的邏輯思維、分析和動手能力，但實驗探究的方法還沒有形成體系，對定量實驗的方法了解還不夠全面.基于此確定表1所列教學(xué)目標(biāo).

能運用現(xiàn)代信息技術(shù)對紙飛機涉及的相關(guān)知識進(jìn)行搜索、歸納、整理;E（工程）學(xué)會從可行、精準(zhǔn)方面綜合考慮方案的設(shè)計.M（數(shù)學(xué)）對定量測定的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理;能運用數(shù)學(xué)建模進(jìn)行討論確定.

三、教學(xué)方法確定

采圖1用PBL（problem based learning）任務(wù)驅(qū)動、模型建構(gòu)、多媒體、引導(dǎo)學(xué)生小組合作探究學(xué)習(xí)如圖1所示.

四、教學(xué)過程1.尋找童年的記憶：折出自己最熟悉的紙飛機模型（5min）

2.科技寫作初體驗：簡明扼要寫出自己折紙飛機的制作過程（5min）

3.我的心你是否明白：前后桌交換《紙飛機折疊說明》，并根據(jù)折疊說明折出對方的紙飛機（15min）.

4.展示學(xué)生的作品.

提問：為什么根據(jù)《折疊說明》折出來的紙飛機看上去一點都不像紙飛機.

學(xué)生可能回答：是《折疊說明》說不清楚，看不懂應(yīng)該怎么疊.

教師：今天我們將有機會學(xué)習(xí)像一名工程師那樣進(jìn)行寫作，自己寫一個更好的折疊方法.

簡單介紹本次課程的任務(wù)：1.學(xué)生不是設(shè)計真正的飛機，而是一款紙飛機.2.在設(shè)計時要考慮如何讓這款紙飛機盡量飛遠(yuǎn)一些，同時將制作這款紙飛機的折疊方法寫下來.3.學(xué)生將折好的紙飛機進(jìn)行測試，看看自己原先折的紙飛機和別人根據(jù)自己《折疊說明》折的紙飛機是否一樣.4.想想技術(shù)寫作對每一個紙飛機的質(zhì)量是否有影響.

5.制作自己的紙飛機（30min）

（1）為學(xué)生提供紙飛機圖紙：網(wǎng)上下載

（2）學(xué)生可以根據(jù)提供的圖紙進(jìn)行折疊或選擇自己從頭設(shè)計.將這款紙飛機作為寫作的對象進(jìn)行折疊方法的寫作.

（3）折疊過程的指導(dǎo).

①機翼的折疊方法，調(diào)整升降舵以及配重（可提供回形針）

②對疊好的紙飛機進(jìn)行非正式測試

（4）根據(jù)測試結(jié)果提實驗建議.

①為什么你的紙飛機總是機頭朝下墜地？

②有什么辦法讓你的紙飛機實現(xiàn)直線飛行？

③你覺得，真正的飛機有垂直尾翼和水平尾翼的原因是什么？

④在飛機飛行的過程中，你是否觀察過飛機升降舵？在飛機的具體哪一個時間段會使用升降舵？升降舵有什么變化？衛(wèi)生要有這樣的變化？

6.指導(dǎo)學(xué)生做好記錄筆記（30min）

（1）記錄下飛機的具體數(shù)據(jù)（如機身長度、機頭到回形針的距離等）

（2）繪制T型圖表，同時對圖表進(jìn)行標(biāo)注

（3）利用T形圖表記錄對飛機的每一個改造以及這些改造的效果

7.展示學(xué)生的折疊方法，讓全班學(xué)生一起修改（5min）

在學(xué)生提出自己的觀點和建議之后，跟學(xué)生解釋“紙飛機折疊方法”的文本屬于技術(shù)寫作.

（PPT展示）技術(shù)寫作指南：

（1）使用明白、直接的詞匯

（2）不要默認(rèn)你的讀者知道一些他們可能不知道的事情

（3）盡量使用祈使句表達(dá)

（4）按邏輯順序羅列步驟

（5）活用圖表、繪圖，合理使用不同的字體

8.就自己的概念飛機寫一份折疊說明書（15min）

提醒學(xué)生：寫折疊方法時應(yīng)假設(shè)讀者使用的是一張完全沒有標(biāo)記的白紙.

9.試折紙飛機（15min）

將學(xué)生兩兩分組，學(xué)生將自己的折疊方法交給同組的同學(xué)，讓他們根據(jù)手頭上的折疊方法制作相應(yīng)紙飛機.

10.問學(xué)生，通過觀察，哪些折疊方法時比較容易操作的，而哪些則恰恰相反.（5min）

11.讓學(xué)生針對自己拿到的折疊方法，寫下一些需要澄清明確的問題，以便讓折疊方法的作者進(jìn)一步修改完善.（5min）

12.重折飛機（25min）

13.相識度評價（5min）

（1）在完成終版飛機之后，學(xué)生將終版飛機交到相應(yīng)折疊方法的作者手上.

（2）作者們應(yīng)當(dāng)仔細(xì)觀察概念飛機和終版飛機，并完成《相識度評價表》.

14.試飛環(huán)節(jié)（45min）

15.數(shù)據(jù)分析

16.總結(jié).重點評價幾個折疊方法的范本和紙飛機設(shè)計范本.

在整個項目實施過程中，充分利用活動報告，讓學(xué)生在制作中、試驗前、試驗后填寫.以問題引導(dǎo)的方式指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)化的思考和分析，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用物理、數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)等進(jìn)行多角度思考，綜合解決問題的能力.學(xué)生在整個系列教學(xué)活動中不單單有制作、競賽的快樂，更有“學(xué)以致用”的快樂在里面.

這次在STEM教育思想指導(dǎo)下設(shè)計校本課程，在實際教學(xué)中起到了很好的效果.活動實施方案是一次教學(xué)模式的探索，希望能給校本課程的設(shè)計提供一種新的思路.但目前STEM教育的開展還面臨很多困難.在教學(xué)方面很容易跟目前開展中的研究性學(xué)習(xí)、校外科技活動等同起來，組織凌亂難以維持學(xué)生的學(xué)習(xí)動力.在課程素材方面，STEM教育資源匱乏，很多是直接引自國外資料，缺少從身邊的已有的資源挖掘材料，無法利用STEM教育教育精神從一個新的角度帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行再學(xué)習(xí)再創(chuàng)作.在師資方面，教師無法跳出單科思維，科學(xué)素養(yǎng)不高無法用STEM視角解釋問題.

參考文獻(xiàn)：

[1]秦瑾若，傅鋼善.STEM教育：基于真實問題情景的跨學(xué)科式教育[J].中國電化教育，2017（4）：67-74.[2]王詩瑤，王永紅.跨學(xué)科 STEM 教育的思辨、現(xiàn)狀與應(yīng)用[J].教學(xué)與管理，2018（33）：97-100.

[3]余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式[J].開放教育研究，2015，21（04）：13-22.

[4]中國教育科學(xué)研究院.STEM 教師能力等級標(biāo)準(zhǔn)[Z].北京：中國教育科學(xué)研究院STEM教育研究中心，2018.

[責(zé)任編輯：季春陽]