STEM视野下小学“设计与制作”类的科技活动实施策略

伍新宁

摘要：创意结构搭建属于“设计与制作”类的科技活动，它是一项以塑料配件、正反转马达、灯光、传感器、太阳能板、电脑编程处理器为基础配件的多元化智能教育体系。我们以STEM学科整合为视角，以STEM素养培养为目标进行创意结构搭建教学活动。文章通过阐述开展基于STEM教育理念下的创意结构搭建的课程目标和开展策略，尝试探讨基于STEM教育下开展“设计与制作”类科技活动的策略。

关键词：STEM教育;设计与制作;科技活动;创意结构搭建

“设计与制作”是小学科技活动的一个重要类型。是以解决一个比较复杂的操作问题为主要目的，一般包括社会性活动的设计和科技类项目的设计两种类型。“创意结构搭建”是一套立体空间构建积木，通过其塑料基础配件与马达（正反转）、灯光、传感器、太阳能板、电脑编程处理器组合，该积木可以搭建学生心目中所要的立体形状及功能立体形状。其学习方式主要是基础构建和操控模型的创新与探索。有研究指出，STEM素养是把学生学习到的零碎知识与机械过程转变成一个探究世界相互联系的不同侧面的过程。开展创意结构搭建是开展STEM教育的一个很好载体。同时，以STEM教育的理念和教学方法来开展创意结构搭建活动，也能极大地提高创意搭建活动教学效果，学生的综合能力得到较大的提升。

一、基于STEM的创意结构搭建活动课程目标

1.思维目标。思维训练是STEM教育有别于传统单一学科教学的首要目标。通过持续的实践活动培养学生解决真实情景下复杂问题的策略、思维方式，除了有问题解决思维，还包括情感思维，让学生在搭建过程中锻炼动手能力、逻辑思维能力、空间思维能力。

2.能力目标。创意搭建活动以学生认知水平为基础，在搭建中结合了科学、数学、技术等课程的知识，深化和扩展所学的知识，提高学生知识运用能力。注重学生跨学科综合能力、真实情境问题解决能力、人际协作能力的培养。

3.知识目标。基本事实和程序性知识是传统教育目标的重中之重。创意搭建活动通过生活中的常见物品认识杠杆、斜面、轮轴、滑轮四类简单机械的原理及其作用，认识齿轮传动、链传动的工作原理和特点，并学会模拟生活中常见的具体物件来设计和搭建自己所要的立体模型。

4.创新目标。营造创新文化氛围、提供多元化的创新实践支持，是进行创意搭建活动的重中之重。还要学习一些基本的创造方法并在搭建的过程中灵活运用，提高创新能力。

5.价值观目标。通过制定小组工作计划、完成模型搭建、进行工作报告等形式，培养团队合作精神及人际交往能力。同时注重培养学生正确面对困难、耐心完成任务的良好品质，通过自己亲手完成任务收获成功，提高学生学习的积极性。

二、开展基于STEM的创意结构搭建活动的策略

（一）设计具有一定挑战性的学习内容

挑战的主旨是激发自我、调动潜力、克服困难、享受成功的喜悦。具有挑战性课程内容的关键点是提出有挑战性的问题。在内容上，以生活中的实际问题为切入点，以跨学科知识为支撑，问题既要有趣，又要有一定难度和挑战性，足以吸引学生的持久注意。同时良好的师生互动和生生互动可以激发学生的潜能，而且能有效地培养学生探究并发现新知识的能力和思维创新、综合运用学科知识解决实际问题的能力，并使团队协作能力得到提升。

例如，在创意搭建活动中，在学习齿轮和链条传动这一部分时，教师利用自行车作为例子引入主题。在完成齿轮和链条传动的基础知识后，教师提出以下问题：生活中运用链条传动的还有很多，仔细观察一下，自行车运动时，两个大小齿轮的运动情况怎样呢？这种链条传动具有怎样的性质特点呢？这样的问题对于小学生来说有一定的难度，把封闭的问题变为开放的问题，把单一的问题变为多样的问题，有助于提高学生主动探究的积极性。

（二）用探究式学习提升学习效果

探究式教学法由美国教育家杜威提出，强调“做中学”，即从学科领域或现实生活中选择和确立主题，学生通过动手做、做中学主动地发现问题、实验、操作、调查、收集与处理信息、表达与交流等探索活动，获得知识，培养能力，发展情感与态度，特别是发展探索精神与创新能力。

探究式教学围绕真实的问题展开。教师根据教学目标确定教学内容，抛出生活中的真实问题，创设一个真实的问题情境。通过学生的自主探究的学习过程，激发了学生自主探索的欲望，调动了学生主动学习的积极性。如在学生制作完剪刀的基本模型后，教师让学生想一想怎么改进已经完成的剪刀模型，让它比其他小组的模型更具创意，更加与众不同。列举出你能想到的改进方法，用搭建模型制作一个创意设计。

在探究式学习中，学生是主体，教师是主导。在创意搭建活动中，每一项任务都包括“资料城”“挑战任务”“动动手”“伶俐嘴”“展风采”等环节。分别完成介绍相关知识、提出研究问题、设计大奖方案并加以实施、说说自己的感受与收获、展示作品成果等学习任务。教师指导学生制定阶段性的学习计划，提供部分学习资料和设备，引导学生亲自动手查阅资料、整理资料、动手实践和归纳总结，充分挖掘学生自主探究和自主动手搭建模型的能力。当学生探究偏离目标方向时，教师应当及时纠正和指引。当学生完成模型的搭建，教师安排时间让学生讲解自己的构思和展示自己的作品，其他学生和教师一起讨论、评价，在这一过程中，学生自然就会从“要我学”转变为“我要学”。

（三）给予学生充分的展示和表达的机会

STEM模式的课堂是“做中学”的课堂，创意搭建活动的实施过程都是围绕一个个需要解决的实际问题开展，关于解决这一问题所需要的各种信息就要靠学生在实践中收集，寻找解决问题的办法。要给予学生充分的展示、分享和交流的时间，让学生在解决问题的过程中越来越自信，从而更好地认识自己。

例如，在方案设计课上，在制定创意搭建模型方案的过程中，笔者首先放手让学生自主制定，同时与学生共同讨论修订。接着由各组宣读自己制定的模型制作方案，然后展开全班互动，大家可以就方案中自己感兴趣的地方进行询问，也可就模型制作方案中自己认为有所缺憾的地方进行质疑，可以补充，也可以提出修改建议。

在模型制作指导课上，教师首先让学生根据过往的模型制作活动的操作办法，然后让各组选择自己的制作过程和方法，接着通过全班交流对选择的制作过程和方法进行评点和修正。选择合适的制作过程与方式和进行必要的指导对活动的成功实施起决定性作用。在课堂上，学生可以对其他同学提出建议，这能帮助他们找到自己比他人更好的创意，有助于增强自信心，特别是对于平时寡言少语的学生来说，这是他们展示自己的舞台。

（四）让学生明确每项活动的目标和评价点

指导学生制定明确的目标和模型的评价点是十分重要的。对不同层次的学生应当提出不同的目标。对于初学阶段的学生，则引导其学会统筹安排，掌握模型制作的每一个细节步骤，这是学生做好创意结构搭建模型的关键，更是提高学生动手能力的基础。值得注意的是，在创意结构搭建模型制作过程中，一方面要通过引导，让学生详细地了解模型的制作步骤，另一方面还应当引导学生树立整理和保管意识，提高模型制作的连续性和完整性。

在评价方面，教师要进行整体评价。把课程、教学和评价融合为一个有机整体，贯穿到日常教学活动中。评价不局限于对知识、能力的评价，还要从过程与方法、情感态度与价值观方面对学生的发展进行综合而全面的评价。

STEM教育旨在培养学生的创新能力、实践能力和团队合作能力，它取决于个人的兴趣、教师的引导、环境的影响。开展创意结构搭建活动有助于提高学生的学习兴趣、提高学生的素质，也是实现活动育人的一个良策。两者能培养学生自主学习的意识，挖掘学生自主学习的潜能，培养学生团队合作的能力。

参考文献：

[1]王娟.STEM整合视野下的机器人教学活动设计[D].温州：温州大学，2014.

[2]王红美.综合实践活动中学生动手能力培养的思与建[J].中學课程辅导（教师教育），2015（17）.

[3]陈启明.STEM教学在小学科学课程设计中的应用[J].小学科学（教师版），2016（11）.