浅谈将STEM理念融入科技活动的实践与探索

林彦杰

摘要：为了更好地培养学生的核心素养，提升学生解决问题的能力，我们将STEM理念融入科技活动中，设计活动主题，重组活动内容，以丰富的活动形式开展科技活动；提高科技活动效能，让学生在活动中综合运用学科知识，解决实际问题。

主题词：STEM理念科技活动核心素养

一、背景分析

1.中国学生发展核心素养的提出

2016年9月，教育部发布了《中国学生发展核心素养》研究成果。核心素养以培养“全面发展的人”为核心，分为文化基础、自主发展、社会参与3个方面，综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新6大素养。核心素养的提出不仅对现代人才培养提出了新目标，更对基础教育工作的开展提出了新要求。需要教育工作者更新教育观念，对以往的教学活动进行回顾与思考，针对其中存在的不足和问题，找到原因，探索新途径，不断优化调整。同时在开展教育教学活动中，更加注重提升学生的核心素养，促进学生的全面发展。

2.STEM理念的发展

2006年，美国前总统布什在《美国竞争力计划》中提出知识经济时代教育目标之一是培养具有STEM素养的人才，并称其为全球竞争力的关键。希望加强科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）教育，以培养高科技人才，提高国家竞争力。自此，STEM理念逐步进入了大众视野。2016年，我国教育部出台了《教育信息化“十三五”规划》，明确提出了将STEM理念融入教育教学之中，实现多学科整合解决实际问题，从而全面提升学生的知识、能力和情意方面的核心素養。STEM理念的提出为中国教育增加了一个新的教学模式，它打破了学科之间的壁垒，强调学科间知识的整合，给学生搭建一个立体丰满的学习系统。

3.传统科技活动中的一些问题

在我校以往开展的科技活动中，一般以学生参与度、制作速度和作品质量为评价指标，对学生创新思维和创意设计关注较少，不太重视引导学生自主运用学科知识解决活动中的问题，往往是“授之以鱼”而非“授之以渔”，学生的知识迁移能力较差。这些都是我们在开展科技活动中需要反思调整的地方，都需要我们不断探索，丰富科技活动内涵，让学生在科技活动中不仅收获知识、加强技能，更在创新设计和创新思维的培养方面都能有所提升，全面提升学生的综合素养。

4.学生的基本情况

处于初中阶段的学生已经有了一定的知识储备，掌握了一定的木工、金工及电子技术的操作技能。处于13～15岁年龄段的孩子好奇心强、思维活跃、喜欢探索，在参与学校活动中，喜欢做一些与众不同的事情，引起别人的注意，从而获得满足感。这个阶段的孩子知识体系还不够完整，缺少自主将各个领域的知识整合成新的知识体系的能力，需要教师在日常教学中多加引导。

二、探索实践

STEM教育过程提倡学科之间的整合与融合，强调学生的个性化和创造力的发展，培养学生的综合能力，而核心素养以培养“全面发展的人”为核心，二者都有高度的综合性，需要通过实践进行探索，并融入学生的真情实感，创造富有个性的新事物，从而获得能力的提升和素养的完善。

1.创设主题情境，激发活动兴趣，引发学生的探究欲望

在以往开展科技活动时，我们更重视学生在活动中的完成情况，没有关注学生在实践活动中的感受。学生在参与活动时，有时候会感到单调，活动兴趣度较低。例如我校常规科技活动“建筑模型制作”。以往的活动中，我们先开展模型制作的培训活动。利用科学课堂和社团活动时间，由科学教师带领学生学习模型制作的方法，感受制作工序，解决制作中的难点。再利用年级统一的科技活动时间进行集体实践活动。以模型制作得最快、最好为评价要点，对表现突出的学生进行表彰。学生在初次参与科技活动时兴趣很高，但是再次制作同样的模型时参与兴趣就大打折扣了。为了更好地激发学生的活动兴趣，我们结合STEM教育理念，在设计模型制作活动时创设情境，设置一个活动主题，比如魅力校园、未来城市、美丽家园等，让学生不仅仅是制作一个模型，还要发挥自己的主观想象，根据主题情境进行制作。图1左为以往的学生作品，右为创设情境后的模型作品。

通过STEM理念的启发，我们在模型制作活动中增加主题、创设情境，为学生活动增加了很多乐趣，学生的活动兴趣得到了很大的提升。他们不仅根据自己的想象，使用各种材料制作模型的情境，还创造了很多新模型，加入了许多创意新元素，丰富自己的模型作品。加入主题元素的活动，让学生不仅再度激发出制作模型的兴趣，还让他们更加深刻地体会到了制作模型的乐趣。感受创新制作的成就感与满足感。而这成就感和满足感又大大激发了他们深入探究的欲望，引导他们继续努力，激发出更多的灵感。

2.关注自主创意，鼓励创新设计，激发学生的创新思维

为了更好地让学生在科技活动中发挥创造力，自主进行创新设计，我们在设计活动方案时进行了改革。受到STEM教育理念中的“关注设计，注重创意”的启发，我们在设计活动方案中，从关注活动限定使用材料转移到限定活动主题；从关注加工工艺转移到是否实现功能；从关注完成情况转移到创意精巧设计。在设计活动方案时，我们着重关注学生的创新设计，增强学生的活动自主性，激发学生的创新思维。鼓励学生敢想敢干，敢于创新，做不一样的自己。

我们开展的“隔热保护垫的设计与制作”活动，首先让学生自主观察并收集日常生活中的隔热保护垫的材质、形状、使用对象等信息，再让学生从提供的众多不同规格的木工加工材料中自主选择适合自己的材料，适量取用，进行隔热保护垫的设计与制作。这次活动，教师打破了以往统一材料种类和数量的规则，而是尽可能多地为学生提供材料，引导学生自主选择材料种类与数量，发挥学生的自主性。而在活动中，教师将学生适量取用材料作为一个重要指标进行考核，通过另一种方式监督材料使用情况，防止材料的浪费。同时，教师引导学生注重隔热保护垫的设计工作，要多创意、多设计，敢于表达自己的想法，给予学生自主设计的机会和空间，培养学生的创新思维。经过观察讨论、设计制作、调整美化之后，学生制作的隔热保护垫各具特色，不仅保证了隔热功能，在结构和使用对象等方面都生发了很多新点子，制作出了很多创意作品，如图2所示。

3.注重学科整合，丰富活动内容，提高学生的学习能力

STEM教育理念中强调多学科整合，通过主题活动让学生打破学科壁垒，引导学生综合各学科的知识，解决实际问题。为了帮助学生建构更立体的知识体系，在设计科技活动的时候，教师要明确每个活动环节需要学生掌握哪些知识，还需要考虑各个环节之间的联系，如何借助之前环节的信息完成下一个活动。当学生通过学习具备了相关的知识和技能，完成了各个环节的任务之后，也就达到了此次活动的总目标。在活动设计中，教师要关注活动中各个环节的逻辑与层次，逐层深入，不断丰富，让学生逐步完成。

借助我校“十二英华会”活动平台，我们开展了“‘英雄联盟展才能，携手共创闯难关”实践活动。活动以当今的国际形势为背景，加深学生对我国政治及世界军事政治形势的认知；渗透政治意识，通过设计人质营救任务，激发学生的爱国情怀及参与活动的动力，增强保卫祖国的意识。

活动采用了闯关模式，在每个关卡中都引导学生综合各学科知识解决问题。设置的3个关卡相互联系，环环相扣。第1个关卡考查学生的地理、历史、英语、美术、几何知识，并且通过索取线索的数量，决定给予第3关的道具数量。学生需要将地理、历史及日常积累的生活常识相结合，通过文字描述、形状、意义等提示条件，判断出营救地点的具体位置。线索的描述也是根据难度层次进行划分的，实现分层激励。第2个关卡结合数学知识对学生进行考查。一方面希望学生能夠意识到了解一个建筑或者结构可以通过尺寸、数学推理等方式进行。另一方面也希望学生能够根据给出的条件进行数学计算，得出建筑物的高度。这道题的设计难度并不大，主要是要让学生有立体结构的认识，通过数学计算得出想要的数据，培养学生的逻辑思维和技术素养。第3个关卡为合作实践活动。学生根据前2关累计的道具（扑克牌），在规定的时间内搭建云梯，达到指定的高度。这是对学生创新思维、合作能力的培养，也是让学生通过实践体验结构设计，利用有限的材料解决实际问题。

整个活动设计了明暗两条学习线索，一条以营救人质的任务活动为线索，另一条以数学知识运用为暗线。每个题目中都暗含着与三角形、三角结构有关的内容，希望学生在完成活动后，对三角形、正四棱锥结构有新的认知。活动中，学生不仅能够将各个学科的知识进行综合使用，提高能力，还在营救人质的背景中，感受到浓浓的爱国情怀，利用各种知识与创意形式完成各个任务，增强愉悦感。

4.建立小组，强调分工合作，加强学生的协作能力

STEM教育理念十分重视小组合作，强调学生在活动中要相互沟通，相互帮助，共同努力，完成小组任务；积极开展交流讨论，针对存在的问题共同想办法解决，分享收获的喜悦。在我们设计活动方案的过程中，注重小组合作，将活动设置为以小组形式开展，帮助学生加强合作能力。

“疯狂过山车”创意设计活动（如图3）和“疯狂多米诺”实践活动，都是提高学生合作能力，以小组为单位开展的科技活动。通过这些团队活动，很好地提高了学生的交往能力和合作能力，让他们能深刻感受到集体的力量。

5.完善环节，增加文字记录，强化学生的科学表达能力

通过多年组织科技活动积累的经验，学生在参与科技活动中更喜欢动手实操，而忽视了梳理活动过程、记录活动要点与活动心得，比如绘制设计图纸、记录活动数据、分析总结活动难点等，更不用说用规范术语进行记录和表达了。为了提高学生的文字表达能力，帮助学生反思记录活动中的问题和要点，教师在设计活动中，应以实验报告、学习单等辅助材料引导学生注意文字材料的积累。在填写技术报告中，注意科学表达。

三、总结反思

为了更好地掌握学生情况，了解学生需求，我们在学期末初对学生展开了“我校科技活动开展情况”的问卷调查，请全体学生参与调查，写出自己最真实的感受。通过调查，我们发现学生十分喜欢“新面貌”的科技活动。通过问卷数据可以看出，在科技活动中融入STEM教育理念，重新燃起学生对科技活动的热情，激发了学生的参与兴趣和探究欲望。在设计活动内容时，教师要更加关注创设情境，鼓励创新设计，融入多学科知识，加强团队合作，强化活动记录，引导学生不断丰富自己的知识，提升各项技能，在不断学习、不断实践和不断交流的过程中，形成自己的思维模式，学会利用图样、文字、语言进行表达，能够有意识地利用技术解决问题。同时，在开展科技活动的过程中，教师应该在活动中通过讲解、指导学生实践、加强学生体验、反思感悟渗透学生科学技术理想信念与技术核心素养的培养。点评

作者依托《中国学生发展核心素养》相关研究成果，尝试将STEM教育理念与其所在学校学生科技活动的实践相结合，从创设主题情境，激发活动兴趣，引发学生的探究欲望；关注自主创意，鼓励创新设计，激发学生的创新思维；注重学科整合，丰富活动内容，提高学生的学习能力；建立小组，强调分工合作，加强学生的协作能力；完善环节，增加文字记录，强化学生的科学表达能力等诸方面总结出具有一定示范性的科技教育实践经验，对广大科技辅导员具有较好的参考价值和借鉴作用。

如果作者在所介绍的理论依据中，能够更确切地界定学生核心素养、学生综合素养和学科核心素养等不同概念，以及深入挖掘STEM教育理念的核心内涵，则会使本文的科学性和教育性更为明显。

——翟立原（中国青少年科技辅导员协会理论工作委员会副主任委员，第25届全国青少年科技辅导员论文征集活动评审委员会主任委员）