基于STEM与PBL结合的“问导式课堂”实践研究 ——以校本教材“设计校园攀爬安全卫士”为例

发表时间:2021/3/19   来源:《教育学文摘》2020年33期   作者:莫嘉欣
[导读] 问题是课堂当中的常见要素,这是我们进行教学的良好契机,同时也是学生进入学习的良好途径
        莫嘉欣
        江门市新会尚雅学校 广东 江门 529100
        【摘要】问题是课堂当中的常见要素,这是我们进行教学的良好契机,同时也是学生进入学习的良好途径。在过去的很长一段时间里,部分教师都将问题当作课堂中的麻烦,但其实刻意隐藏问题,反而导致了学生对知识理解的不深刻,让课堂教学没有达到真正的效果。因此在今天的教学当中,我们提倡用项目式教学的方式,让学生提出问题,根据问题来进行学习,这样能够促使学生更好的理解知识。本文根据自身的教学经验来谈一谈基于STEM与PBL项目式学习结合的问导式课堂。
【关键字】PBL;项目式学习;STEM;教学;校园

一、学情分析和教学目标
        当前的信息技术教学当中,学生往往只将信息技术作为一种技能性的学习来看待。其实这并不是由学生而产生的问题,一般来说是教师在教学当中引导不得当而导致的。事实上在我们的调查当中也发现很多学生对于信息技术的未来应用并没有很明确的概念,甚至也不知道自己所学的知识在未来会为自己带来什么样的收获。
        而今天我们之所以要进行STEM教学,就是为了让学生能够在学习过程当中既掌握知识又掌握技术,既通过自己的学习构建知识体系,又能够将目光延伸到社会生活和未来的成长过程当中。

二、教学策略与方法
        (一)用任务驱动引导学生合作探究
        强调的是STEM与PBL项目式教学结合起来,也就是说学生在学习新的知识的时候,需要将新知识整合成为一个整体的项目,从项目当中认识知识的应用。因此这其实就是一种任务驱动的教学模式,学生在这样的学习过程当中,将会全方位的认识到知识的应用方式,把知识转化为技能。同时也能够知道学习知识的整体流程,就是要不断的学习新的知识,对于自己的目标进行设计,在设计完成之后进行制作,最后再进行测试,在测试之后还要进行进一步的改进,直到精益求精。学习是没有尽头的,在这种任务驱动的学习过程当中,学生能够认识到学习的真实面貌。
        (二)提高创新素养中解决问题的能力
        在数字时代,创新是一个关键词,学生学习的知识很有可能在很短的时间内就被更新迭代。因此学生本身也必须具有知识创新的能力。所谓的创新,并不是要让学生从知识的底层创造出新的理论体系,而是要针对具体的应用场景,把技术的实现方式做更好的适配,从而在应用层面上进行创新。
        在项目教学当中,学生接触到的项目都有各自的特点,同时每个小组的学生解决问题的思路也会不同,因此必然会产生一些小的创新点,是根据自己的实际解决方法而产生的创新。求新求异是本能,对于青少年时期的学生尤其如此,这样的教学模式能够让学生认识到知识的真正实现形式。
        
三、教学过程
        (一)创设情境,互问活动
        首先想要实现 STEM与PBL的联合教学,我们必须要为学生创设一个实际的情景,这样才能够让学生对于整体的项目有更加真实的体会。
        小学五年级的校本教材《酷玩创客》中“设计校园攀爬智能卫士”(2课时)教学过程中,教师可以为学生创设一个具体的项目场景:由总务处人员向学生解说学校购买了新的攀岩墙,安装在体育馆外面。为了让整个运动场的使用最大化,因此不准备安装围栏,但是学生不可以在没有教师监护的情况下私自攀爬。为了解决攀岩设备使用以及学生个人安全之间的矛盾,要设计一套能够在无人管理的状态下,杜绝学生私自攀爬的设备。本课要求学生利用编程知识、掌控板套件和哈士奇摄像头设计一个智能产品方案和制作预警系统,当有学生私自攀爬的时候向监控室发出警报,提高校园安全管理的水平。
        在这里我们要先让学生发挥想象来提出自己对于安全管理系统的设想。比如在哪些情况下,这套系统会发出警报,如果有学生私自攀爬,除了向监控室发出警报以外,是否还有其他的方法阻止学生继续攀爬等等。当对这些功能提出想象以后,再为学生提供一些实际的设备,让学生按照刚刚自己想象的内容来对照现有的设备,是否能够实现自己的设想,同时又应该如何将其实现。这样学生就在具体的情境当中发挥自己的想象力,对于产品的最初构想提出了自己的想法。
        本环节设计意图是:创设趣味课堂情境,学生以提问的形式说出自己的设想,让学生融入学习,调动学生积极性,点名课堂主旨。
        (二)游戏体验,设计产品
        在整个学习和设计的过程当中,我们要让学生以小组为单位进行集体学习和实践。教师提出请大家思考如何实现,把虚拟的设计转化为现实的操作,把学生拉回现实中,拉到知识点前面,将学生的设想逐渐具体到可实现的范围之内。然后教师向学生集体讲解现有的设备功能和使用方法,比如说智能摄像头如何识别物体超声波传感器如何编程使用等等。
        在学生集体学习了基本的设备操作以后,再让学生以小组为单位进行设计,安排学生在小组里进行角色扮演的小游戏,一位学生提出产品所需功能,一位学生提出质疑,另一位学生思考解决方法,学生轮流担任不同角色,把产品设计得尽善尽美,不懂的地方请教老师。
例:产品功能分析清单

        
        按照自己的想法逐渐实现功能,同时也按照产品的正规设计流程,在设计完成之后进行测试,根据测试结果进行再次修改更正。
        本环节设计意图是:体验游戏提升学习的积极性,培养学生灵活运用知识,和发现问题和解决问题的能力。
        (三)成果展示,分享交流
        在整体的设计环节结束以后,小组向教师安保人员等做产品展示。在产品展示当中,学生需要根据实际的需求来设计PPT并且进行实际的操作演示。最终由学生代表,体育教师和学校安保人员等共同打分。评分人员同时把疑问和真实的评价反馈给小组,培养学生的辩证性思维,打破课堂只说好话,不说真话的局面。
        本环节设计意图是:学生将会对于整体的产品设计和最终的展示流程有全面的认识,并且能够更加贴近现实的了解,在真实情况中,一个设计是如何面对它的使用者。
        (四)总结提高,迁移创意
        教师对每个小组总结点评,小组吸取意见后,对作品改进。老师继续鼓励学生思考,这个安全系统能否用在其他设施上呢?让学生继续思考,下一节课与大家分享。学生通过对生活的观察,把本课知识迁移到生活例子里,解决新的问题,思考如何优化生活。
        本环节设计意图是: 学生通过观察生活,运用知识和技能,解决问题,不断挑战自己。
        
四、学校效果评价
        本课评价方式以过程性评价为主,包括学生自评,小组互评,教师评价。除此之外,课堂评价里加入学生对教师和课程设计的评价,例如哪个环节你最喜欢?对你的学习最有帮助和建议等。日后教师可利用学生反馈的意见改进教学设计。
        
五、本课注意事项:充分做好课前准备,促进项目顺利开展。
1、课前需要准备创客工具(硬纸皮、文具刀、热熔胶)提供给学生制作掌控板套件支撑架。
2、学生在制作产品过程中产生很多个性化问题,教师在备课中需要充分预设问题。

        综上所述,STEM与PBL结合的教学模式是我们今天教学当中应该采用的良好形式。这不仅能够让学生更加实际的运用知识,还能够让学生了解实际社会生活,社会生产当中一个产品,从最初的想法到最终落地需要经过哪些环节,这会让学生对知识的学习和使用有更深的认识。以问题引出知识,让知识发展为技能,从技能中培养核心素养,利用智能设备联系实际生活,运用知识解决问题,是未来教育的重要使命,是学生学习方式的重大变革,是对教师组织教学能力的巨大考验,是家长需要面临的课题。本课以任务驱动为路径,以提升核心素养为目标,稳步推进,实效显著,现做成果公报。“学力”代替“学历”时代真正来临,大家做好准备了吗?
        
        参考文献
        [1]董艳,孙巍.促进跨学科学习的产生式学习(DoPBL)模式研究 --基于问题式PBL和项目式PBL的整合视角[J].远程教育杂志,2019,(2).81-89.
        [2]吕世奇.PBL教学模式下STEM课程教学策略的研究[J].中国教育信息化(基础教育),2017,(9).35-38
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