基于STEM教育下的小學科技創(chuàng)新教學實踐

黃國棟

【摘要】STEM教育就是基于學生的天性，為他們的成長提供平臺的一種教學模式。本文結合教學實踐，介紹利用STEM教育融入小學創(chuàng)客教學的初步探索和心得體會，以期有助于探索、促進、深化教學模式。

【關鍵詞】小學科技；STEM教育模式；創(chuàng)客實踐

創(chuàng)客（Mak-er）“創(chuàng)”指創(chuàng)造，“客”指從事某種活動的人，“創(chuàng)客”本指勇于創(chuàng)新，努力將自己的創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實的人。隨著教育的不斷創(chuàng)新和變革，利用STEM（科學、技術、工程與數(shù)學首字英文字母的縮寫）教育模式，把創(chuàng)客文化與教育結合形成的“創(chuàng)客教育”正快速地在學校中鋪展開來，這有利于培養(yǎng)學生利用數(shù)字化工具，以項目學習的方式來解決跨學科知識和技能的教學，大大促進和豐富教學活動。

一、知識導航，激發(fā)興趣

STEM 教育的理念是把多學科知識應用到實際生活中，用以解決實際學習中的問題，從而激發(fā)學生的求知欲和創(chuàng)造力。在此教育模式下，學生擁有明確的學習目標，便可以充分發(fā)揮自己的想象力，并通過實際動手操作，將想象轉化成具體的實物。在此過程中，學生學到的是綜合全面、相互聯(lián)系且鮮活靈動知識，而不是傳統(tǒng)課堂模式下學到的抽象的、孤立的、單一的知識。

例如，在2018年順德區(qū)第二屆教育創(chuàng)客節(jié)開源硬件競賽項目中，比賽題目為“利用所學的知識給你的學科老師做一個教學用具或學具。結合學科教學的實際需求，為老師講解某個知識點設計一個輔助或為同學學習某個知識點設計一個輔助學具?！痹诒荣愔?，比賽組學生充分利用所學的其它科目的知識，充分發(fā)揮自己的聯(lián)想，認為：“語文書上有一篇關于蝙蝠的課文，講到了蝙蝠飛行時嘴里會發(fā)出超聲波，然后再返回到耳朵，做到避開障礙物。但這個過程十分抽象，很多同學理解起來相當困難。我們可以制作一輛模擬蝙蝠行進車，模擬蝙蝠飛行時躲避障礙物的過程，加深同學們對蝙蝠的飛行概念有形象的理解?！?/p>

利用STEM教育時，教師可以讓學生學以致用，即把書本中難以理解的知識通過具體的實物來體現(xiàn)，以此激發(fā)學生學習的興趣。有趣的內容會讓學生感到親切，有助于進一步激發(fā)探究的興趣，也有了解決問題的動力，主動嘗試尋找突破口，使他們與成功的距離更靠近一步。

二、思維導航，貫通學科

在確定創(chuàng)作的目標后，根據(jù)目標進行方案的設計是至關重要的環(huán)節(jié)。小學生想象力豐富，天馬行空，往往一個想法還沒成熟，另一個想法就出來了，思維容易產生混亂，影響了設計效率。此時，學生亟需一個幫助理清思路的工具，而思維導圖便是一種較好的工具，可以讓學生進一步整合思路，優(yōu)化設計環(huán)節(jié)。在平時的教學中，筆者會要求學生將自己的設計思想用思維導圖的形式呈現(xiàn)出來，學生就會對于最終目標是什么，首先要解決什么問題，其次再做什么，最后要做什么等問題十分清楚，在腦海中形成清晰的結構。這個過程是整理產生思路的過程，也可用來對已經產生的創(chuàng)作過程進行優(yōu)化整合。

例如，在思維導圖繪制完畢之后，學生就開始進入到方案實施過程—-“模擬蝙蝠行進車”的實物創(chuàng)作。在創(chuàng)作過程中，學生利用思維導圖的優(yōu)勢充分得到體現(xiàn)，學生思路清晰，每一步都有條不紊。同時，學科貫通融合也明顯呈現(xiàn)出來，學生對跨學科的知識和技能的綜合運用便可駕輕就熟，提升了解決生活實際問題的能力。

三、目標導航，篩選最優(yōu)

STEM教育不僅僅讓學生在探究學習中獲取知識，解決問題，還要強調培養(yǎng)學生良好的科學素養(yǎng)。在平時教學中，要引導學生在設計過程中必須遵循科學規(guī)律，不能只依靠感覺或者想象來進行設計，用科學的方法進行創(chuàng)作才是正軌。由于每個學生的最初的設想不可能是盡善盡美的，因此，需要教師進行及時引導和啟發(fā)，通過具體的、多層的對比驗證，篩選出最合理的方案，為設計實物奠定基礎。

例如，在創(chuàng)作“模擬蝙蝠行進車”過程中，同組的三名學生各自提出了自己的想法，并且都認為自己的想法是最好的，此時便出現(xiàn)思想了不統(tǒng)一，也一度讓設計過程停滯不前。不過，小組成員之間經過溝通和協(xié)商，慢慢地梳理各自想法，開始評估不同想法的利弊。通過不斷的論證篩選，學生根據(jù)賽會組織方提供的配件及時地調整和整合了設計方案，隨后進行編程，最終完善了模擬蝙蝠行進時的部分重要功能。

在創(chuàng)作的實踐中不斷地進行驗證和比較，篩選出最優(yōu)的設計方案，這樣就會在很大程度上提高學生的思辨能力、甄別及分析問題的能力，從而培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度、深究的探索精神和科學的思維方式。從知識的遷移，到目標的確立，再到方案的實施，讓可行、科學、最優(yōu)成為貫穿創(chuàng)新教學課堂始終的要素，讓嚴謹?shù)墓こ淘O計實踐可幫助學生進一步認識科學規(guī)律，培育良好的科學素養(yǎng)，這正是STEM教育模式的魅力所在。

四、同伴導航，促進創(chuàng)新

STEM教育要求的跨學科的綜合知識較多，且理解難度較大，需要同伴之間進行通力協(xié)作，溝通交流，這樣才會使得探究過程更加順利，獲取知識和解決問題也會變得相對容易。因此，在開展STEM 教育時，教師要注重培養(yǎng)協(xié)作探究，充分發(fā)揮同伴的優(yōu)勢，互相借鑒、啟發(fā)和幫助，從而獲得知識，完成目標。

俗話說：“沒有做不到，只有想不到?！边@就要求在創(chuàng)新課堂教學中，教學過程不只是學生從老師那里獲得知識，還應該是學生在教師的鼓勵下，學生之間多溝通和協(xié)作，打破思維的局限和壁壘，接受不同思想的碰撞，從而暢所欲言、集思廣益，營造良好的學習氣氛，讓創(chuàng)新靈感在良好氛圍的刺激下瞬間迸發(fā)。

在整個比賽中，學生之間分工明確，通過彼此間的協(xié)作，每一個環(huán)節(jié)都進行地比較順利。當把想象中的東西通過自己的動手操作，變成現(xiàn)實的作品時，同學們歡呼雀躍，高興不已。最終，學生制作的實物作品在順德區(qū)第二屆教育創(chuàng)客節(jié)開源硬件項目中獲得了一等獎。比賽結束后，一名學生說：“這次比賽讓我學習到了怎樣利用現(xiàn)場的資源來完成創(chuàng)作，最大的收獲是與同伴的協(xié)作是完成創(chuàng)作的關鍵?！痹趯嵺`中，學生不僅切身領悟到了科技的魅力，明白科學就在我們身邊，同時也認識到只有同學之間團結一心、群策群力才能取得進步。

對于學生而言，STEM教育不單是某方面知識的應用，而是要培養(yǎng)學生能綜合應用所學知識進行創(chuàng)新的能力，形成創(chuàng)新意識，真正讓創(chuàng)新教育落到實處。這不僅僅是對學生個性發(fā)展的內在需求，也是時代發(fā)展的大勢所趨。同時，STEM教育也為一線教師提出更高的要求，教師不僅要具備完善的學科綜合知識，專業(yè)教學技能，還要有良好的科學素養(yǎng)、人文藝術素養(yǎng)、工程設計能力、實踐操作能力等，從而為學生樹立好典范，引導他們不斷開啟科技創(chuàng)新的大門。

STEM教育模式是創(chuàng)客教育的具體體現(xiàn)，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的學生的一種有效方式。通過開展STEM教育，讓學生從小就感受科技創(chuàng)新所帶來的快樂，并通過與同伴的團結協(xié)作，讓這份快樂得以延續(xù)下去，使他們擁有獨特的人格魅力，讓創(chuàng)新理念陪伴他們一生。當一顆熱愛科學，敢創(chuàng)新的種子播灑在他們心底，我們堅信他們將會在科學探索的路上越走越遠，終會成為國家的棟梁。

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