校本课程STEM教育初体验

沈颖 沈仲谦

摘 要：以“制作纸飞机游戏”为例，确定STEM四维教学目标，构建教学模型，将STEM教育理念融入校本课程教学，培养学生的问题解决能力、复合思维和创新思维.

关键词：STEM教育;校本课程;中学理科

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2021）03-0095-02

2016年教育部《教育信息化“十三五”规划》把STEM教育定义为一种新的教育模式.STEM是将 Science （科学）、 Technology（技术）、Engineering（工程）与 Mathematics （数学）等多学科进行整合，采用项目式学习的一种课程组织方式，重视真实、有意义、有挑战性的问题情境创设，强调学生在动手、动脑、动口过程中合作解决问题，提升核心素养.课题组成员厦大附中沈仲谦教师以“制作纸飞机游戏”为主题，设计了STEM教育的校本课程，使学生充分理解科学、技术、工程与数学之间的交互关系，为学生的全面发展打下良好基础.

一、课题选择

1.源于童年

折纸飞机是大家小时候常玩的一种手工，还经常比赛谁的飞机飞得更高更远，是很多学生童年的记忆.

2.基于校本课程

《基础教育课程改革纲要》中规定“学校在执行国家课程和地方课程的同时，应视当地社会、经济发展的具体情况，结合本校的传统和优势、学生的兴趣和需要，开发或选用适合本校的课程”.“制作纸飞机游戏”校本课程的开发就是依据学生的需求和可以利用的课程资源，满足学生的独特性和差异性，发展学生科学素养.

3.立足于STEM

折叠纸飞机活动有利于加强学生的技术素养，对纸飞机测试方案的设计，有利于加强学生的工程素养，对飞行数据的测试有利于加强学生的数学素养.符合STEM教育把多学科相融合的教育方式使学习与实际生活密切相关，满足了学生的认知需要.

二、教学目标

学生已经掌握了一些基本的科学知识，具备一定的逻辑思维、分析和动手能力，但实验探究的方法还没有形成体系，对定量实验的方法了解还不够全面.基于此确定表1所列教学目标.

能运用现代信息技术对纸飞机涉及的相关知识进行搜索、归纳、整理;E（工程）学会从可行、精准方面综合考虑方案的设计.M（数学）对定量测定的数据进行处理;能运用数学建模进行讨论确定.

三、教学方法确定

采图1用PBL（problem based learning）任务驱动、模型建构、多媒体、引导学生小组合作探究学习如图1所示.

四、教学过程1.寻找童年的记忆：折出自己最熟悉的纸飞机模型（5min）

2.科技写作初体验：简明扼要写出自己折纸飞机的制作过程（5min）

3.我的心你是否明白：前后桌交换《纸飞机折叠说明》，并根据折叠说明折出对方的纸飞机（15min）.

4.展示学生的作品.

提问：为什么根据《折叠说明》折出来的纸飞机看上去一点都不像纸飞机.

学生可能回答：是《折叠说明》说不清楚，看不懂应该怎么叠.

教师：今天我们将有机会学习像一名工程师那样进行写作，自己写一个更好的折叠方法.

简单介绍本次课程的任务：1.学生不是设计真正的飞机，而是一款纸飞机.2.在设计时要考虑如何让这款纸飞机尽量飞远一些，同时将制作这款纸飞机的折叠方法写下来.3.学生将折好的纸飞机进行测试，看看自己原先折的纸飞机和别人根据自己《折叠说明》折的纸飞机是否一样.4.想想技术写作对每一个紙飞机的质量是否有影响.

5.制作自己的纸飞机（30min）

（1）为学生提供纸飞机图纸：网上下载

（2）学生可以根据提供的图纸进行折叠或选择自己从头设计.将这款纸飞机作为写作的对象进行折叠方法的写作.

（3）折叠过程的指导.

①机翼的折叠方法，调整升降舵以及配重（可提供回形针）

②对叠好的纸飞机进行非正式测试

（4）根据测试结果提实验建议.

①为什么你的纸飞机总是机头朝下坠地？

②有什么办法让你的纸飞机实现直线飞行？

③你觉得，真正的飞机有垂直尾翼和水平尾翼的原因是什么？

④在飞机飞行的过程中，你是否观察过飞机升降舵？在飞机的具体哪一个时间段会使用升降舵？升降舵有什么变化？卫生要有这样的变化？

6.指导学生做好记录笔记（30min）

（1）记录下飞机的具体数据（如机身长度、机头到回形针的距离等）

（2）绘制T型图表，同时对图表进行标注

（3）利用T形图表记录对飞机的每一个改造以及这些改造的效果

7.展示学生的折叠方法，让全班学生一起修改（5min）

在学生提出自己的观点和建议之后，跟学生解释“纸飞机折叠方法”的文本属于技术写作.

（PPT展示）技术写作指南：

（1）使用明白、直接的词汇

（2）不要默认你的读者知道一些他们可能不知道的事情

（3）尽量使用祈使句表达

（4）按逻辑顺序罗列步骤

（5）活用图表、绘图，合理使用不同的字体

8.就自己的概念飞机写一份折叠说明书（15min）

提醒学生：写折叠方法时应假设读者使用的是一张完全没有标记的白纸.

9.试折纸飞机（15min）

将学生两两分组，学生将自己的折叠方法交给同组的同学，让他们根据手头上的折叠方法制作相应纸飞机.

10.问学生，通过观察，哪些折叠方法时比较容易操作的，而哪些则恰恰相反.（5min）

11.让学生针对自己拿到的折叠方法，写下一些需要澄清明确的问题，以便让折叠方法的作者进一步修改完善.（5min）

12.重折飞机（25min）

13.相识度评价（5min）

（1）在完成终版飞机之后，学生将终版飞机交到相应折叠方法的作者手上.

（2）作者们应当仔细观察概念飞机和终版飞机，并完成《相识度评价表》.

14.试飞环节（45min）

15.数据分析

16.总结.重点评价几个折叠方法的范本和纸飞机设计范本.

在整个项目实施过程中，充分利用活动报告，让学生在制作中、试验前、试验后填写.以问题引导的方式指导学生进行系统化的思考和分析，培养学生综合运用物理、数学、工程、技术等进行多角度思考，综合解决问题的能力.学生在整个系列教学活动中不单单有制作、竞赛的快乐，更有“学以致用”的快乐在里面.

这次在STEM教育思想指导下设计校本课程，在实际教学中起到了很好的效果.活动实施方案是一次教学模式的探索，希望能给校本课程的设计提供一种新的思路.但目前STEM教育的开展还面临很多困难.在教学方面很容易跟目前开展中的研究性学习、校外科技活动等同起来，组织凌乱难以维持学生的学习动力.在课程素材方面，STEM教育资源匮乏，很多是直接引自国外资料，缺少从身边的已有的资源挖掘材料，无法利用STEM教育教育精神从一个新的角度带领学生进行再学习再创作.在师资方面，教师无法跳出单科思维，科学素养不高无法用STEM视角解释问题.

参考文献：

[1]秦瑾若，傅钢善.STEM教育：基于真实问题情景的跨学科式教育[J].中国电化教育，2017（4）：67-74.[2]王诗瑶，王永红.跨学科 STEM 教育的思辨、现状与应用[J].教学与管理，2018（33）：97-100.

[3]余胜泉，胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究，2015，21（04）：13-22.

[4]中国教育科学研究院.STEM 教师能力等级标准[Z].北京：中国教育科学研究院STEM教育研究中心，2018.

[责任编辑：季春阳]