中学生STEM项目校本课程教学模式探究--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

中学生STEM项目校本课程教学模式探究

发表时间：2020/4/16 来源：《中小学教育》2020年4月2期作者：金丽

[导读] STEM教育，区别于传统的教育模式，是以科学、技术、工程、数学这四个学科为重要组成的一种重实践、跨多门学科的教育理念。根据2017年发布的《中国STEM教育白皮书》，STEM教育以校本教学模式为本，强调解决具体问题的方法，注重培养学生知识的综合运用和创新思维，是更符合当今社会人才需求的教育模式。因此，本文将对STEM校本课程教学模式的意义及主要的几个部分进行探究，帮助学生和老师更好的运用STEM校

金丽连云港市新海实验中学苍梧校区江苏连云港 222000
【摘要】STEM教育，区别于传统的教育模式，是以科学、技术、工程、数学这四个学科为重要组成的一种重实践、跨多门学科的教育理念。根据2017年发布的《中国STEM教育白皮书》，STEM教育以校本教学模式为本，强调解决具体问题的方法，注重培养学生知识的综合运用和创新思维，是更符合当今社会人才需求的教育模式。因此，本文将对STEM校本课程教学模式的意义及主要的几个部分进行探究，帮助学生和老师更好的运用STEM校本课程教学模式。
【关键字】STEM课程；校本课程；教学模式
中图分类号：G688.2 文献标识码：A 文章编号：ISSN1672-2051 （2020）04-190-01

        引言：我国于2017年6月通过了《中国STEM教育白皮书》，全面开始了STEM教育的研究和探索。本文尝试从教学模式的角度对STEM校本课程教学进行探讨，以便深入了解STEM教育的本质特征，为中小学教师开发、实施 STEM 课程项目提供一些参考。
        一、STEM教育理念下开发中学校本课程的意义
        STEM最早起源于美国，是将科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)等学科有机地融合在一起，提倡学科之间的整合和融合，锻炼学生的思维能力、动手能力和创造能力的一种教育方式。中学阶段的课程性质目标之一即是强调“以提高学生的学科核心素养为主旨，以设计学习、操作学习为主要特征……有助于强化学生手脑并用与知行合一，增强技术思想和方法的学习与运用，发展工程思维与创造”。目前在我国新课改的教育形势下，校本课程成为了新课改的重点，开发基于“STEM”教育理念下的校本课程项目，能够满足初中阶段培养学生工程思维与创造的要求。
        以《交通信号灯》为例，该项目课程的开发与实施能引导学生真正理解与体验人文与科学技术相融合，能有效地锻炼中学生的动手能力、培养他们的思维和提高解决问题的能力。因此，在课程设计上应尽可能使得每一节课之间有很好的连贯性与系统性，帮助学生整合运用数学、物理等知识来设计项目，这必将极大地提升学生的科学综合素养、创新实践能力与解决问题的能力。
        二、STEM教育理念下中学校本课例的开发
        2.1课程目标设计
        以《交通信号灯》为例进行分析，在进行课程目标设计时，教师应考虑所设计项目的目标。一项STEM教育理念下中学校本课例的目标通常包含几个方面：1. 知识与技能目标；2.过程与方法目标；3. 情感态度与价值观目标。具体来讲，在考虑知识与技能目标时，学生应具备数学、物理相关专业知识，能实现“交通信号灯”的设计与制作工程，能实现交通信号灯的设计与建模。在考虑过程与方法目标时，学生应初步学会有计划、有步骤、科学地开展设计活动的方法。在考虑情感态度与价值观目标时，学生应达到初步形成和保持对技术问题的敏感性和探究欲，提高创意思维与审美能力，提升分析和解决问题的能力。
        2.2课程内容设计
        在进行课程设计时，一般情况下，整个课程应包括“概念”、“建模”、“工程”、“交流”和“总结提升”五大模块。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        课程设计遵循学生认识事物的特点和专业知识的特点，在单元设计上形成认知领域与经验能力的递增，在各主题与课题的制定上根据学生实际，由浅入深地呈现相关学习内容。联系学生生活，方便教学使用，以丰富多样的、来自生活以及其他学科形式相结合的操作活动贯穿学生课程始终，从而能够利用技术有创造性地设计作品，顺利地完成课程。
        2.3课程的教学实施
        在课程的教学实施环节，包含教学环境选择和教学过程实施。教学环境要求专用实践探究室、相关多媒体设备，搭建“交通信号灯”需要的各种结构件和相关的工具以及智能控制的软件平台等。教学过程以小组合作形式进行，教学实施要求环节齐全，结构严谨，环环相扣。
        首先，引入相关知识概念。学生观察了解道路上“交通信号灯”工作模式。引导学生深入思考几个问题：1.为什么要用交通信号灯？2.为什么要用红色、黄色和绿色的灯？3.各个路口红绿灯切换时长都一样吗？决定时长的依据是什么？带着这些问题，学生实地考查并查找相关资料。带着任务学生了解到，有无交通信号灯与交通事故的发生率的关系；各种可见光中，红色光光波最长，黄、绿色光波也较长，光波越长，穿透力就越强，交通灯用红绿黄三色，可以让司机在雨雾天气看得更清楚；各个路口时长是根据路口的人流量来决定切换时长等。
        其次，科学设计模型。选择合适的结构件搭建信号灯的模型。搭建的过程中引导学生如何选择适合室外的材质、结构尺寸的合理性，同时还要兼顾颜色的搭配。
        第三，智能控制。了解各类传感器的作用，选择合适的传感器，完成线路的连接。选择对应的Scartch软件，完成智能控制程序设计。
        最后，展示交流。学生在完成了作品过程中，小组成员分工合作，制作完成后，各小组对作品功能进行讲解演示，小组间相互评价，并提出合理的改进建议。设计与制作是一个不断完善的过程。学生通过交流，可以找到设计中的不足并进行改进，也可以发现设计中存在的隐患进行功能完善。
        三、STEM教育理念下中学竞赛的培训
        中学生STEM校本课程教学模式下除了课堂教学，还包括竞赛的培训。校本课程在培养学生的STEM素养方面有着独特的优势。当前多数学生学习时缺乏主动性，思考时缺少创新激情，校本结合竞赛很大程度上可以激发学生参与的热情，而在比赛和训练过程中，学生的创新能力更是进一步得到提升。以与3D打印校本结合的比赛为例，每年的竞赛主题不一，每次参加竞赛学生都需要对规则任务进行分析，整合多学科知识对任务要求进行发散思维，寻找解决问题的可能性，和同伴分享自己的方案并进行展示，在这个过程中教师只需要进行调控管理，剩下的就是学生自己进行拓展与实践，不断地反思改进自己的作品，从而完成符合竞赛要求的作品，同时引入学科综合性的奖励机制和反馈机制，保证了课程与竞赛结合的评估效果。这个过程对学生的创新创作能力有极大的提升。
        在竞赛活动中，可以鼓励学生想象、怀疑和指正，充分利用课程内容，培养学生的学习兴趣，激发学生的创造欲望；通过设计、制作、试验等活动，可以培养学生的科学探究能力和敢于创新、善于创造的精神和勇气，使学生的创造潜能得到良好引导和有效开发，进一步发展学生的实践能力。
        结语：
        STEM教育理念下的校本课程教学和竞赛培养，以通STEM学科为支点，激发学生积极地、热情地、全身心参与到STEM项目活动中。学生在真实的问题情景中发现问题和解决问题，在小组合作与探究中形成个人的知识体系，提升了科学探究、技术制作、工程思维与设计等能力，也极大地提高了学科综合素养与创新实践能力。
参考文献：
[1]庾丽贤,邵巨钱.STEM教育理念下高中通用技术校本课程设计与实践——以《DIY台灯设计》为例[J].教育信息技术,2019(Z2):18-21.
[2]何容,江维维.基于STEM教育的校本课程教学实践探究[J].教育科学论坛,2019(20):16-18.