探索STEAM教育項(xiàng)目樣態(tài)助推科技教育創(chuàng)新變革

段雨薇

摘 要： 本研究以“創(chuàng)新人才”培養(yǎng)為目標(biāo)，以“實(shí)驗(yàn)”為手段，以“STEAM教育”為理念，以“創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)學(xué)具課程”為載體，以“科學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)探究館”為環(huán)境，通過“合作學(xué)習(xí)”“項(xiàng)目探究”等方法，進(jìn)行跨學(xué)科知識、能力情感價(jià)值觀的培養(yǎng)，進(jìn)行了本土化的“STEAM+自制學(xué)具”研究與實(shí)踐.構(gòu)建了STEAM理念下的自制學(xué)具研究的科技教育新樣態(tài)，助推科技教育創(chuàng)新變革.

關(guān)鍵詞： STEAM;自制學(xué)具;科技教育

文章編號： 1008-4134（2019）23-0005 ? ? 中圖分類號： G633.7 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

1 緣起，召喚新世紀(jì)的創(chuàng)造者

隨著第四次工業(yè)革命的爆發(fā)，科學(xué)技術(shù)再一次打破了行業(yè)結(jié)構(gòu)改變了人類的生存方式，變革了社會的行業(yè)結(jié)構(gòu)，顛覆了衍生領(lǐng)域的人才需求.國家的競爭力有賴于立德樹人兼有科技與人文素養(yǎng)的創(chuàng)新應(yīng)用型人才，由此引發(fā)了具有創(chuàng)造力與創(chuàng)新力的人才的培養(yǎng)目標(biāo)與教育方式的變化，急需科技教育創(chuàng)新的變革.

2 定位，本土化的STEAM校內(nèi)探路

目前，從國家到地方均沒有形成STEAM系統(tǒng)的解決方案.2017版《義務(wù)性教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中涉及了STEAM教育，但高中階段沒有相應(yīng)延續(xù)的課程.為了推進(jìn)我?？萍紕?chuàng)新教育，教師團(tuán)隊(duì)決定開展STEAM教育.因此，教師團(tuán)隊(duì)決定借鑒其他STEAM課程的同時(shí)，進(jìn)行本土化的改良.結(jié)合我校具體情況，以學(xué)校實(shí)驗(yàn)室為大本營，構(gòu)建適合本土開展的課程體系，以STEAM教育作為“創(chuàng)新”的核心素養(yǎng)實(shí)踐路徑，推動(dòng)學(xué)校學(xué)科教學(xué)（如物理、技術(shù)、數(shù)學(xué)、藝術(shù)）、綜合實(shí)踐活動(dòng)等課程的教學(xué)改革.

STEAM教育起源于國外，為了更加適應(yīng)中國以及本區(qū)域乃至校內(nèi)的情況，因地制宜，國內(nèi)先驅(qū)者率先進(jìn)行了“STEAM+”的研究和實(shí)踐，其中“+”是代表教育本土化的一個(gè)符號，它代表了學(xué)生綜合能力的延伸，強(qiáng)調(diào)和其他實(shí)踐探究的融合.通過借鑒STEAM教育理念進(jìn)行本土化的探究嘗試更加能夠凸顯出實(shí)際的價(jià)值.

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是STEAM教育的主要手段，它倡導(dǎo)的是“做中學(xué)”跨學(xué)科融合的理念.多年來，我校以學(xué)生為中心，以實(shí)驗(yàn)為載體，注重培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和動(dòng)手能力，開發(fā)了較多的自制學(xué)具作品.STEAM與自制學(xué)具能夠完美融合，是轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式的重要載體，能夠促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變.因此，為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，基于STEAM教育理念，在學(xué)校開展本土化的“STEAM+自制學(xué)具”研究與實(shí)踐.

3 突破，挑戰(zhàn)跨學(xué)科融合的科技實(shí)踐活動(dòng)

3.1 “STEAM+自制學(xué)具”課程：四門核心系列課程的研發(fā)

以 STEAM 教育理念為指導(dǎo)，開發(fā)與開設(shè)能夠滿足學(xué)生科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)與工程實(shí)踐為特色的融合藝術(shù)素養(yǎng)的選修課程群學(xué)習(xí)，為課程改革提供必要的支撐.

課程涵蓋多個(gè)學(xué)科的知識與技能，劃分為四門核心課程.設(shè)置18個(gè)課時(shí)，四門核心課程下設(shè)4大主題分別是《我是制作者》《我是工程師》《我是科學(xué)家》《我是創(chuàng)作者》，16個(gè)子主題，開發(fā)拓展研究“STEAM+自制學(xué)具”項(xiàng)目案例，內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，由淺入深，層層遞進(jìn)，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科的融合.部分案例見表1.

3.2 “STEAM+自制學(xué)具”線下實(shí)施環(huán)境：多功能科學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)探究館的創(chuàng)設(shè)

根據(jù)我校的場地空間情況和“STEAM+自制學(xué)具”課程所需開展的項(xiàng)目進(jìn)行空間規(guī)劃與建設(shè).考慮到學(xué)校實(shí)驗(yàn)教室實(shí)際情況是學(xué)校實(shí)驗(yàn)樓分布為一樓大廳、二樓化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、三樓物理實(shí)驗(yàn)室、四樓生物實(shí)驗(yàn)室、五樓為學(xué)科教室和通用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，決定在五樓建設(shè)一個(gè)獨(dú)立的固定空間——科學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)探究館，既不占用實(shí)驗(yàn)課開設(shè)場地，又與學(xué)科教室、通用教室毗鄰，在制作流程和教學(xué)需求方面可以與相關(guān)資源和設(shè)備共享，有利于學(xué)生開展不同形式和規(guī)模的項(xiàng)目學(xué)習(xí).

科學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)探究館經(jīng)過合理設(shè)計(jì)，可開展“STEAM+自制學(xué)具”教學(xué).實(shí)驗(yàn)空間長11.76米，寬8.1米，如圖1所示.其中整體區(qū)域劃分三大部分：設(shè)計(jì)區(qū)、制作區(qū)和展示區(qū).細(xì)分為九大區(qū)域，分別是3D打印區(qū)、互動(dòng)制作區(qū)、創(chuàng)意展示區(qū)、核心教學(xué)區(qū)、常用元件區(qū)、機(jī)器人競賽區(qū)、激光切割區(qū)、開放閱讀區(qū)、儲物區(qū)等.

3.3 “STEAM+自制學(xué)具”教學(xué)模式：自制學(xué)具項(xiàng)目式教學(xué)法（PBL）的實(shí)踐

圖2為項(xiàng)目式教學(xué)法流程（PBL）的六大環(huán)節(jié)：項(xiàng)目引入、知識鋪墊、方案制訂、實(shí)施優(yōu)化、評價(jià)總結(jié)、知識拓展為框架，讓學(xué)習(xí)者輕松掌握工程技術(shù)思維與學(xué)習(xí)，旨在讓學(xué)生“像科學(xué)家和工程師工作般地學(xué)習(xí)”.

3.4 “STEAM+自制學(xué)具”創(chuàng)新展示活動(dòng)：成果分享交流形式的激活

由學(xué)校實(shí)驗(yàn)室主辦，實(shí)驗(yàn)教師帶領(lǐng)，科技社社團(tuán)承辦?！翱萍脊?jié)”活動(dòng).開展了形式新穎的系列展示、分享、交流活動(dòng)，可行性與學(xué)生參與度高.與其說是“做學(xué)具”不如說是“玩學(xué)具”，“玩”的過程中探究實(shí)驗(yàn)原理，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，帶給學(xué)生足夠的親近感和全新的體驗(yàn).

3.5 搭建線上平臺：“STEAM+自制學(xué)具”學(xué)習(xí)資源微信小程序上的共享

致力于建設(shè)的線上學(xué)習(xí)資源，為線下平臺的各項(xiàng)資源提供有力理論支撐.這個(gè)平臺是指“STEAM+自制學(xué)具”學(xué)習(xí)資源管理平臺.利用微信公眾平臺的小程序開發(fā)功能，自主設(shè)計(jì)研發(fā)學(xué)習(xí)資源小程序.主要分為首頁、在線微課、課程平臺、實(shí)施空間、作品展示等五個(gè)模塊.通過掃描二維碼，獲取相關(guān)的課程要點(diǎn)、技術(shù)支持等，如圖3所示.

4 落地，實(shí)踐效果大放異彩

4.1 初步構(gòu)建校內(nèi)“STEAM+自制學(xué)具”的科技教育創(chuàng)新新樣態(tài)

基于STEAM教育理念下的“STEAM+自制學(xué)具”研究與實(shí)踐項(xiàng)目以“創(chuàng)新人才”培養(yǎng)為目標(biāo)，以“實(shí)驗(yàn)”為手段，以“STEAM教育”為理念，以“STEAM+自制學(xué)具”課程為載體，以“科學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)探究館”為環(huán)境，通過“合作學(xué)習(xí)”“項(xiàng)目探究”等方法，進(jìn)行跨學(xué)科知識、能力情感價(jià)值觀的培養(yǎng)，將STEAM教育與自制學(xué)具相互融合，構(gòu)建STEAM理念下的“STEAM+自制學(xué)具”研究的科技教育創(chuàng)新新樣態(tài)，“STEAM+”校園本土化研究已見雛形.在課程上對學(xué)生們進(jìn)行引領(lǐng)，技術(shù)上為學(xué)生們提供支持，通過項(xiàng)目學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)、體驗(yàn)學(xué)習(xí)、競賽驅(qū)動(dòng)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)等方式對學(xué)生進(jìn)行能力提升，最終培養(yǎng)善于創(chuàng)新與創(chuàng)造、具有批判性思維與解決復(fù)雜問題能力、善于溝通交流、合作協(xié)作、學(xué)會學(xué)習(xí)的創(chuàng)新型人才.

4.2 確立了有“STEAM+自制學(xué)具”制作主體內(nèi)容框架，積累了滿足師生不同需求的課程資源

為了滿足師生不同需求的課程資源，學(xué)校開發(fā)了《STEAM+自制學(xué)具——我是制作者》《STEAM+自制學(xué)具——我是工程師》《STEAM+自制學(xué)具——我是科學(xué)家》《STEAM+自制學(xué)具——我是創(chuàng)造者》等教材，如圖4所示.其中，《STEAM+自制學(xué)具——我是制作者》（又名《創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)學(xué)具制作》）榮獲浙江省第九批普通高中推薦選修課程教材.

4.3 創(chuàng)建了可復(fù)制、推廣的實(shí)施空間的建設(shè)范本

創(chuàng)建的線下實(shí)施環(huán)境——科學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)探究館是一個(gè)集加工制作、探究研發(fā)、展示交流功能于一體的工作空間.空間可以用于選修課、社團(tuán)課的工作室，也可以在課余時(shí)間向?qū)W生開放，是學(xué)生參與綜合實(shí)踐活動(dòng)的實(shí)踐基地.線上平臺——微信小程序內(nèi)匹配資源二維碼，通過掃描二維碼獲取工具、課件、指導(dǎo)教師、技術(shù)支持.

4.4 智能化教育初見端倪，助推科技教育創(chuàng)新變革

智慧型的科學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)探究館是以微信小程序作為媒介連接實(shí)施空間中的學(xué)生與課程、學(xué)生與工具、學(xué)生與技術(shù)、學(xué)生與指導(dǎo)教師等，實(shí)現(xiàn)“線上+線下”深度融合，顛覆了學(xué)生、教師對傳統(tǒng)教室的想象.

5 開花，教師學(xué)生雙雙豐收

教師帶領(lǐng)學(xué)生自制學(xué)具作品及其開發(fā)的選修課程取得了顯著的成績.自制儀器、設(shè)備、學(xué)具、模型等在各類教師公開課及活動(dòng)課中均發(fā)揮到了重要的作用.通過設(shè)計(jì)以“STEAM教育”為理念、知識融合為具體學(xué)習(xí)目標(biāo)，同時(shí)指向4C核心素養(yǎng)（創(chuàng)造創(chuàng)新能力Creativity&Innovation、批判思考和復(fù)雜的問題解決能力Critical Thinking and Complex Problem Solving、溝通交流能力和合作協(xié)作能力Communication and Collaboration）的課程，建設(shè)科學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)探究館，構(gòu)建PBL教學(xué)法及成果展示交流活動(dòng)，用跨學(xué)科的學(xué)習(xí)方式，激發(fā)學(xué)生們強(qiáng)烈的創(chuàng)造欲望，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力.

“STEAM+自制學(xué)具”的研究立足生活實(shí)踐，注重創(chuàng)新，著力探究，又能實(shí)現(xiàn)科學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)、工程、數(shù)學(xué)和生活的融合，不僅有助于教學(xué)，更重要的是通過研究與開發(fā)這些學(xué)具，帶動(dòng)學(xué)生們的學(xué)習(xí)、課題研究、知識拓寬，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)及探究的樂趣，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識解決問題的能力，綜合培養(yǎng)學(xué)生的人文科學(xué)素養(yǎng)，助推科技教育創(chuàng)新變革.

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（收稿日期：2019-09-27）