融入地方特色的STEM课程开发与实践
2021-05-10黄明迪
黄明迪
教育部出台的《教育信息化“十三五”规划》中明确指出,有效利用信息技术推进“众创空间”建设,探索STEM教育、创客教育等新教育模式,使学生具有较强的信息意识与创新意识,养成数字化学习习惯。由此可见,STEM教育已成为学校教育的重要组成部分,如何将STEM教育理念落地,进而开设适合本地学校的STEM课程,是一个值得探索的问题。笔者在文中分析了STEM教育理念融入地方特色课程的意义,并开展了具体的实践探索,以期为学校的STEM课程建设提供参考样本。
● STEM课程融入地方特色的重要意义
建构主义学习理论认为,“情境”“协作”“会话”“意义建构”是学习环境的四大要素,这四大要素与STEM教育理念相吻合。因此,STEM课程中将与学生的生活、学习有密切相关的地方场景、事物等融入到具体学习内容中,可以让学生更有代入感。学生对身边熟悉的东西会有天然的亲切感,在与他人的协作和会话中能够有更多的表达欲望,也更愿意参与到学习过程中,从而完成学习内容意义的建构。
从当地的传统民间手工艺以及当地特色的桥梁建筑、地理标志、特色工农业项目等资源中提取适合的内容来开發STEM课程,对丰富教学模式、教学内容和教学方法,培养具有科技素质的实践创新性人才,满足社会对多元化、全方位的创新性人才的需求具有非常重要的意义。
● 融入地方特色的STEM课程实践
柳州是我国西南地区重要的工业城市,工业印迹非常明显,很多学生的家庭成员就职于柳钢集团、柳工集团等工业企业,学生对工厂里的工业设施和工程机械等并不陌生,这些工业素材可以作为STEM课程的重要素材来源。下面,笔者以“钢铁是怎样炼成的”课程为例介绍将柳州钢铁工业融入STEM课程的实践,其中涉及的学科领域如下表所示。
1.实施前的准备
为了更好地了解学生的学习情况,在课程实施前,笔者让学生填写了《学生起点能力调查表》,根据“组内异质,组间同质”的原则对学生进行了分组。同时,笔者为学生准备了《STEM学习手册》(如下页图),学生在课程学习中可以将设计和制作的过程记录在手册中。
2.课程实施过程
①科学知识学习。学生通过网络观看有关炼钢的微视频、查找资料或者向化学教师咨询等方式完成导学案。这个环节是让学生对炼钢有初步的认识,同时,为下一个环节的学习做准备。
②参观柳钢展览馆。学生在教师的带领下参观柳钢展览馆,通过工作人员的讲解以及观看展览馆里的图片、视频和实物模型了解柳钢的历史,理解钢铁的生产过程。学生按学习要求详细了解炼钢模型及炼钢流程,并做好笔记,回校后根据笔记将整个炼钢的流程图补充完整,将涉及的化学方程式加入图中。这个环节的目的为:一是通过讲解员的介绍,让学生了解柳钢从艰苦创业到年产千万吨的历史,渗透坚韧不拔、千锤百炼、勇于创新的精神。二是通过实地参观,让学生直观地了解炼钢的全过程,让书本上的知识变得鲜活生动。通过绘制流程图让学生对炼钢的整个生产流程建立总体的认知结构,为下一个环节的模型制作奠定基础。
③设计制作炼钢流程的动态演示模型。笔者将学生分成四个小组,每个小组分别讨论和设计完成一个小模块:A小组使用CAD绘图设计并使用激光切割机制作矿石运输小车和鱼雷罐车体;B小组使用CAD绘图设计并使用激光切割机制作矿石传送带模型;C小组使用三维设计软件设计高炉模型和鱼雷罐并使用3D打印机生成模型;D小组使用Arduino或掌控板设计运动和控制系统。然后四个小组合作将这四个模块整合成完整的炼钢流程动态演示模型。这个环节是让学生以项目驱动的方式来学习和使用必要的技术,教师引导学生运用工程思维来达成目标,并且以团队合作的方式进行学习探究。这一过程充分锻炼了学生的设计、动手能力以及团队协作精神。
④作品展示和分享。各小组把设计、制作过程以及过程中的体会和感悟进行公开展示和分享。这一环节的目的为:一是在展示、分享中锻炼学生的表达能力和自信心。二是通过让学生对整个过程进行反思并总结经验,有利于以后其他STEM项目的知识迁移。
3.调查与反馈
课程完成后,笔者让参与课程的学生填写了《教学实施效果问卷调查》,从调查结果和学生的访谈结果可以看出,本课程虽然还存在一些问题,如硬件的兼容性问题、设备较少需要排队使用、教师的指导时间太短等,但是仍然得到了学生的喜爱和认可。
● 反思与展望
笔者将地方特色资源融入到STEM课程中,明确了课程目标,优化了课程内容,并有利于历史文化的传承、操作技能的学习、学科的融合、创意物化等。同时,在项目学习过程中,笔者注重培养学生解决问题的能力及团队合作精神,从而实现了STEM课程在学校的落地。针对STEM课程中反映出来的问题,笔者会在今后的研究过程中加强教师能力的培训,将更多具有地方特色的元素融入STEM课程,并建立更加完善的课程监督机制、评价机制,以进一步完善整个STEM课程体系。