依托學(xué)生小課題研究讓知識和生活融合

師修武

STEM教育源于美國，深圳市龍崗區(qū)教育局在實現(xiàn)STEM課程本土化的過程中，對其加以豐富和完善，在STEM中植入人文學(xué)科（Arts），加強人文精神對STEM課程的引領(lǐng)作用?！渡钲谑旋垗弲^(qū)A-STEM課程建設(shè)的指導(dǎo)意見》提出：“通過A-STEM教育，著力培養(yǎng)學(xué)生成為具有人文精神且人格健全的未來生活創(chuàng)造者?！痹诖艘庖娭笇?dǎo)下，2018年9月我校開始開發(fā)A-STEM課程。下面就以我校學(xué)生開展的四個小課題研究為例，對“A”的落實情況加以介紹。

從改善民生初衷，積極探索設(shè)計新程序

我校學(xué)生藍婞筠對比我國的北斗系統(tǒng)與美國的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)后，堅定了對北斗的認可，并著眼于如何充分發(fā)揮北斗系統(tǒng)在生活中的作用，如何改善人民的生活，從而確定了自己的小課題“北斗系統(tǒng)在生活中的應(yīng)用方案實踐活動”。該生利用課余時間學(xué)習(xí)相關(guān)知識，從服務(wù)民生出發(fā)，提出了自己的思考，計劃設(shè)計一款命名為“北斗旅游助手”的應(yīng)用程序，它是一款連接著北斗衛(wèi)星系統(tǒng)以及各個旅游景區(qū)的APP，可利用北斗系統(tǒng)提供的實時位置信息，對景區(qū)內(nèi)流動的人員、設(shè)備進行實時感知，再將該信息通過通信系統(tǒng)與后臺管理系統(tǒng)軟件處理。在后臺管理軟件的支持下，提升景區(qū)管理的精準度，并可實現(xiàn)定位、導(dǎo)航、搜索、短報文通信等功能。

另一位成員駱南欽針對快遞行業(yè)中仍然時有出現(xiàn)的丟失、盜竊等問題，構(gòu)思設(shè)計“北斗快遞”應(yīng)用軟件。它是一款集智能定位、數(shù)字查詢?yōu)橐惑w的功能應(yīng)用軟件，主要是為快遞物流運輸和顧客查詢快遞物流信息提供更方便的服務(wù)。

為民排憂解難，制造更好的替代品

我校裴尚杰等同學(xué)注意到，隨著機動車數(shù)量的逐年增多，作為保障行車安全和行人安全的減速帶存在隱患：當(dāng)司機未注意到減速帶而以較高車速碾過減速帶時，劇烈的震動對汽車懸梁有損害不說，還會把這種震動傳遞給司機，并產(chǎn)生一個垂直向上的加速度，給司機產(chǎn)生強烈的不適感和慌亂。極易導(dǎo)致汽車出現(xiàn)短暫的失控，給司機和路人的安全帶來威脅?；谶@些考慮，裴尚杰等同學(xué)查閱相關(guān)資料得知，現(xiàn)行的普通硬質(zhì)減速帶在中高速行駛（60-120km/h）的情況下減速效果良好。但在低速狀態(tài)（0-50km/h）下，會導(dǎo)致不必要的顛簸，還會制造噪音，影響周圍居住區(qū)居民的生活。這些學(xué)生利用課余時間探討研究，想找到一種既能保持減速帶的震懾作用，又有減速和保持舒適性安全性的替代品。于是他們開始了“關(guān)于新型減速帶的研究”，他們先調(diào)查司機們對于普通減速帶的不滿及希望改進的地方，接著由研究小組進行理論研究，進行理論上的改進。他們請教材料學(xué)方面的老師，并查閱資料，通過多次實驗，最終采用非牛頓流體（淀粉膠體）作為內(nèi)部填充物，以遮雨布為包裹材料，制作出了兩條減速帶模型。經(jīng)過多次檢驗，這樣的減速帶達到了他們研究的要求，并獲得鑒定老師們的認可。

追求更快更美，帶動更多學(xué)生參與研發(fā)

我校的聶成天樂同學(xué)在2018中國航模公開賽飛行器設(shè)計項目中獲得一等獎，這款航模能連續(xù)飛行近7千米。但他并不滿足于已經(jīng)取得的榮譽，希望能夠更具體地了解發(fā)動機的制造原理，以期加大航模發(fā)動機的推力，最終確定小課題“沖壓火箭理論研究”。隨著研究的深入，課題組成員把注意力轉(zhuǎn)移到通過提高現(xiàn)有發(fā)動機的葉片效率進而提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速的研究上。同時探索高亞音速飛行器的燃料消耗過大的問題，以及發(fā)動機自融問題。這種精益求精的追求，改進了他們的航模發(fā)動機，提升了航模的推力。同時使自己的航模更加精致，更加美觀。需要特別指出的是，在研究的過程中，由于他們無法從航空市場上獲得昂貴的小截面沖壓發(fā)動機，他們就自己動手改裝KJ99型渦噴發(fā)動機作為替代品。為了制造和改裝出一臺理想的發(fā)動機，他們聯(lián)合我校航模社、建模社（硬件研發(fā)，數(shù)據(jù)模擬）以及航模社研發(fā)部的編程人員，參與者達到92人。很多材料和零部件都由他們拼湊或改裝，尾噴管的控制程序和算法都由編程人員經(jīng)過多次實驗編寫而成。經(jīng)過多次研究與合作，不光是他們的研究能力和動手能力得以提升，他們的組織能力以及與多部門的協(xié)調(diào)能力也都得以提升。

防患于未然，關(guān)注并研究環(huán)境

我校學(xué)生莊筱瑜等人在生物老師介紹外來入侵植物的危害時，看到老師展示的數(shù)據(jù)和圖片，他們深感憂慮。這些許多入侵的外來生物危害本地生物多樣性，甚至還影響人類的生產(chǎn)生活。強烈的責(zé)任感促使他們想了解深圳入侵植物的現(xiàn)狀和危害，看能否提出一些好的防治建議。在老師的指導(dǎo)下，他們最終確定研究的課題“入侵植物馬纓丹在深圳的分布調(diào)查及潛在危害分析”，通過本次課題研究，他們深入了解了馬纓丹的生長習(xí)性、在深圳的分布以及現(xiàn)有的和潛在的危害。他們還了解到了馬纓丹的雙面性（危害性與藥用性），并延伸到了對生活的感悟。他們聯(lián)想到人類生活中的許多東西都和馬纓丹一樣具有兩面性，從而產(chǎn)生這樣的認識：在看待事物時，還可以從另外的角度來看待和思考，應(yīng)該在了解其全方面性質(zhì)之后再做判斷，切不可不經(jīng)調(diào)查研究就草率的亂下結(jié)論。

我校的這些小課題，都是學(xué)生們在生活和學(xué)習(xí)中形成，都是著眼于服務(wù)于人民，提升人民的生活質(zhì)量，富有擔(dān)當(dāng)意識，凸顯了人文精神。研究中，跨學(xué)科甚至聯(lián)合多學(xué)科更是普遍現(xiàn)象，課題組成員分工合作，訓(xùn)練了學(xué)生們的溝通能力與組織能力。不管他們研究的質(zhì)量如何，這些小課題研究經(jīng)歷和體驗為他們今后進入高校學(xué)習(xí)和研究，打下了底子。

作者單位：廣東深圳市華中師大龍崗附屬中學(xué)