在校外科技教育中進(jìn)行多學(xué)科整合的嘗試

王飛燕

摘 要 現(xiàn)代教育更加注重對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，但在日常教育教學(xué)中，科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)是受限制的。校外教育有利于發(fā)展學(xué)生“創(chuàng)新思維”，支持學(xué)生“動(dòng)手實(shí)踐”，并將STEAM教育教學(xué)方法論融入到小組教學(xué)實(shí)踐中，為學(xué)生提供內(nèi)容豐富、形式多樣的發(fā)展創(chuàng)新思維的機(jī)會(huì)，引導(dǎo)學(xué)生形成積極的學(xué)習(xí)態(tài)度、掌握系統(tǒng)的思維方法、發(fā)展有效的學(xué)習(xí)策略、獲得超常的創(chuàng)新能力。在校外小組活動(dòng)中，結(jié)合STEAM教育方法論，并有相應(yīng)的教育教學(xué)理念作支撐，學(xué)生在整個(gè)活動(dòng)過程中進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)，體驗(yàn)完整的科學(xué)探究過程，“做中學(xué)”，以達(dá)到終身學(xué)習(xí)的目的，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代教育的真正目的。

關(guān)鍵詞 科學(xué)素養(yǎng) 探究式學(xué)習(xí) STEAM教育 終身學(xué)習(xí) 做中學(xué)

中圖分類號(hào)：G420文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1創(chuàng)意構(gòu)建的簡(jiǎn)介和發(fā)展

創(chuàng)意構(gòu)建源自美國(guó)和以色列合作的一種富有創(chuàng)意性教具，其建造出來的模型比同類產(chǎn)品功能強(qiáng)大，而且是空間立體結(jié)構(gòu)，非常便于觀察。在美國(guó)、以色列及歐洲等國(guó)，創(chuàng)意構(gòu)建深受各類學(xué)生喜愛，是作為創(chuàng)意科技教育的主要教具。

創(chuàng)意建構(gòu)系統(tǒng)的組裝配件，可以做出360度的旋轉(zhuǎn)，讓學(xué)生能夠簡(jiǎn)單又快捷的做出完美的3D立體模型。枝狀外型的雪花片是建構(gòu)式玩具中非常革命性的創(chuàng)舉，可與魔力棒連結(jié)在一起，隨意組合成平面或立體的各種造型。最為特殊的是，雪花片與魔力棒結(jié)合后，創(chuàng)作出的模型可以活動(dòng)，這與只能組出靜態(tài)模型的一般積木有很大的不同。會(huì)轉(zhuǎn)會(huì)動(dòng)的創(chuàng)意構(gòu)建魔幻建構(gòu)組合更能激發(fā)孩子們的興趣與創(chuàng)作的潛能，通過觀察、建立邏輯與空間概念。

2創(chuàng)意構(gòu)建教學(xué)的特點(diǎn)

創(chuàng)意構(gòu)建教學(xué)，體現(xiàn)了科學(xué)、快樂學(xué)習(xí)、發(fā)散思維以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。該教學(xué)將這四方面有機(jī)的結(jié)合起來，形成了一套獨(dú)特的學(xué)習(xí)體系。

2.1具有創(chuàng)新性

創(chuàng)意構(gòu)建創(chuàng)新系統(tǒng)的模型比同種類型的模型要大，這套模型完全是由杠桿與連接器結(jié)合而成，可以看作是線與面的結(jié)合。結(jié)合STEAM教育理論，與數(shù)學(xué)學(xué)科融合教學(xué)，在初中立體幾何中，線與面的結(jié)合就可以構(gòu)成一個(gè)立體圖形。該系統(tǒng)突出了它的立體性，穿透性強(qiáng)，易于觀察。它的立體性保證了模型可以無限制地向四周廣闊的空間延伸，給了學(xué)生以無限的想象空間，可以引導(dǎo)他們創(chuàng)造出許許多多新的事物，也輔助了數(shù)學(xué)教學(xué)。

2.2體現(xiàn)科學(xué)探究精神

在我國(guó)新一輪課程改革的課程標(biāo)準(zhǔn)中，強(qiáng)調(diào)了科學(xué)探究性學(xué)習(xí)在學(xué)生發(fā)展過程中的重要地位：在課程目標(biāo)中強(qiáng)調(diào)過程和方法;在課程內(nèi)容上把科學(xué)探究作為首要的一級(jí)主題;在評(píng)價(jià)上注重科學(xué)探究能力;在學(xué)習(xí)方式上倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)。在科學(xué)的發(fā)展史中，實(shí)踐一直是探究問題、獲取知識(shí)與創(chuàng)新的重要手段。現(xiàn)代的教育更加突出了這一點(diǎn)。有鑒于此，創(chuàng)意構(gòu)建創(chuàng)新系統(tǒng)給學(xué)生提供了一個(gè)平臺(tái)去實(shí)踐，從剛開始的設(shè)計(jì)并搭建模型到最后的編程體現(xiàn)，如此循環(huán)反復(fù)，使學(xué)生在不斷的實(shí)踐過程中掌握所學(xué)知識(shí)，逐步培養(yǎng)他們解決實(shí)際問題的思路、方法和能力，也是培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

2.3創(chuàng)客教學(xué)——結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

創(chuàng)客教學(xué)難度最大，挑戰(zhàn)性越大，越能激發(fā)學(xué)生興趣，學(xué)生越有動(dòng)力。學(xué)生確定活動(dòng)主題，用一個(gè)學(xué)期的時(shí)間把創(chuàng)客作品完成，完成創(chuàng)客作品需要以下5個(gè)步驟。說：團(tuán)隊(duì)交流創(chuàng)意，利用思維導(dǎo)圖的方式，明確團(tuán)隊(duì)的作品創(chuàng)意，形成共同的目標(biāo);寫：撰寫制作方案，明確作品思路之后，形成較為完整的工作方案及時(shí)間安排表;畫：畫出作品草圖，使用計(jì)算機(jī)軟件，畫出創(chuàng)客作品的草圖及工程圖;做：完成樣機(jī)制作，使用數(shù)控設(shè)備以及開源硬件完成作品的制作;展：展示團(tuán)隊(duì)作品。

3創(chuàng)意構(gòu)建教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

3.1創(chuàng)造性

創(chuàng)意構(gòu)建創(chuàng)新系統(tǒng)致力于提供有效、創(chuàng)新性強(qiáng)的課程和教具，使學(xué)生的創(chuàng)造力得到更好的支撐，激發(fā)他們的構(gòu)建熱情。該教育系統(tǒng)具有“玩具”的特點(diǎn)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。系統(tǒng)可以隨意組裝和拆分，對(duì)開發(fā)學(xué)生的智力有很大的幫助。

3.2科教性

創(chuàng)意構(gòu)建創(chuàng)新系統(tǒng)涉及了數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、機(jī)械、電子、材料、能源、計(jì)算機(jī)硬件、軟件等眾多領(lǐng)域的科學(xué)與技術(shù)知識(shí)，結(jié)合STEAM教育理論，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)、理解和記憶知識(shí)，提高學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力。該系統(tǒng)由教師設(shè)計(jì)，又服務(wù)于教師，可用于不同風(fēng)格的教學(xué)和學(xué)習(xí)，便于挖掘每個(gè)學(xué)生的各種潛力。

3.3可編程性

創(chuàng)意構(gòu)建創(chuàng)新系統(tǒng)編程不同于其它大多數(shù)產(chǎn)品，它最大的特色就是為初學(xué)者提供了一個(gè)循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)環(huán)境，四個(gè)不同的級(jí)別完全按照不同學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)，從最初的直接控制等級(jí)到最高級(jí)別的合作控制等級(jí)，它可以滿足不同程度、不同年齡的學(xué)習(xí)者需求。即使是沒有任何編程經(jīng)驗(yàn)的人，只要對(duì)它有興趣愿意學(xué)習(xí)，均可在短時(shí)間內(nèi)，熟悉與掌握該程序的編寫。使用者是否已具備電腦知識(shí)或編制程序的知識(shí)都沒有作任何要求。其次，創(chuàng)意構(gòu)建創(chuàng)新系統(tǒng)的微型控制器是唯一的，即每個(gè)系統(tǒng)都有一個(gè)特定身份的控制器，系統(tǒng)之間可以相互通訊也可以互不干擾，這是其它類型產(chǎn)品無法比擬的。

4創(chuàng)意構(gòu)建的小組教學(xué)

4.1教育方法論——STEAM教育

所謂STEAM教育指的是一種融合科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineer）、人文（Art）和數(shù)學(xué)（Mathematics）等學(xué)科的新型教學(xué)方式，它強(qiáng)調(diào)學(xué)生在項(xiàng)目和問題引領(lǐng)下，運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)創(chuàng)新地解決真實(shí)問題，其前身是STEM教育。

在這里還是要強(qiáng)調(diào)STEAM實(shí)際上是一種方法論，應(yīng)當(dāng)融會(huì)在各門學(xué)科之中，只有這樣才能充分釋放其作為方法論的潛能。我的小組課程改進(jìn)還有非常巨大的潛力可以挖掘，STEAM教育給了我們一個(gè)非常好的課程改進(jìn)視角，但關(guān)鍵是要將這種方法論融入教學(xué)實(shí)踐，而不是將其“孤立化”或“學(xué)科化”。

創(chuàng)意構(gòu)建教學(xué)活動(dòng)涉及了數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、機(jī)械、電子、材料、能源、計(jì)算機(jī)硬件、軟件等眾多領(lǐng)域的科學(xué)與技術(shù)知識(shí)，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)、理解和記憶知識(shí)，提高學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力。

在這樣跨學(xué)科的教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生們以項(xiàng)目為核心，以團(tuán)隊(duì)為單位學(xué)習(xí)知識(shí)、參與實(shí)踐、完成項(xiàng)目。

4.2教育教學(xué)理念

首先借鑒了學(xué)校的探究式學(xué)習(xí)教育理念：教師給學(xué)生出一個(gè)主題，讓學(xué)生去思考問題，組內(nèi)討論，設(shè)計(jì)模型的圖紙方案，然后搭建模型，交流展示，再根據(jù)不足對(duì)模型作出相應(yīng)的改進(jìn)。讓學(xué)生在活動(dòng)中體驗(yàn)了一個(gè)完整的科學(xué)探究的過程。讓學(xué)生知道，科學(xué)探究不是一蹴而就的，而是需要不斷的討論與改進(jìn)，最終才會(huì)完成一個(gè)相對(duì)完美的作品。

其次是德育教育的滲透。在我小組教學(xué)過程中遇到這樣的難題：當(dāng)學(xué)生初次接觸插件時(shí)，覺得插件顏色非常好看，使用插件搭建的結(jié)構(gòu)模型也很美觀，但是，隨著長(zhǎng)時(shí)間搭建模型，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣，不愿再繼續(xù)學(xué)習(xí)模型搭建。所以要通過小組活動(dòng)讓學(xué)生知道，任何一個(gè)完美作品的搭建，都需要不斷反復(fù)的設(shè)計(jì)與修改，才能得到令人滿意的作品?，F(xiàn)在的科技活動(dòng)主要著重對(duì)學(xué)生進(jìn)行動(dòng)手能力、邏輯思維、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，而創(chuàng)意構(gòu)建小組活動(dòng)的過程還滲透著德育教育。

小組活動(dòng)還滲透“做中學(xué)”的教育理念：有的學(xué)生在搭建模型過程中觀察到，設(shè)計(jì)穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)需要搭建三角形，設(shè)計(jì)不穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)需要搭建平行四邊形。學(xué)生在搭建過程中對(duì)幾何知識(shí)進(jìn)行了再學(xué)習(xí)。讓學(xué)生在實(shí)踐過程中進(jìn)行知識(shí)的學(xué)習(xí)，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解更加深刻，對(duì)知識(shí)的記憶更加清晰，這就是“做中學(xué)”的教育理念，讓學(xué)生在做中學(xué)。

4.3活動(dòng)形式

教師在教學(xué)過程中指導(dǎo)學(xué)生以小組為單位進(jìn)行活動(dòng)。每組成員不是讓學(xué)生隨意工作，而是組內(nèi)的每位學(xué)員都有具體的分工。每組由組長(zhǎng)、設(shè)計(jì)師、工程師、發(fā)言人組成。教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行這樣的分工模式，并不是特意為一次活動(dòng)設(shè)計(jì)的，而是在每次的小組活動(dòng)中，都會(huì)有這樣的角色扮演。每次學(xué)生都會(huì)進(jìn)行角色的更替扮演，每名學(xué)生都有機(jī)會(huì)嘗試并挑戰(zhàn)不同的任務(wù)，提高他們的全面素質(zhì)。體驗(yàn)。

4.4活動(dòng)環(huán)節(jié)

4.4.1探究

首先教師給學(xué)生展示今天的活動(dòng)主題。

（1）獨(dú)立思考：學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考，根據(jù)他們對(duì)活動(dòng)內(nèi)容的了解和需求，提出他們自己的解決方案;

（2）搜集資料。

4.4.2設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)之前要求每組同學(xué)進(jìn)行畫圖，有一個(gè)基本的圖紙，根據(jù)圖紙進(jìn)行結(jié)構(gòu)的搭建。

4.4.3搭建

在搭建過程中讓學(xué)生通過本次活動(dòng)使用插件在點(diǎn)、線、面、體空間設(shè)計(jì)上的特點(diǎn)，進(jìn)行模型搭建。

4.4.4交流展示

搭建后是交流展示環(huán)節(jié)。讓學(xué)生展示搭建的作品。發(fā)言的同學(xué)鍛煉他的表達(dá)能力、聽的同學(xué)，培養(yǎng)他的傾聽能力。學(xué)生能夠在他人作品中汲取優(yōu)勢(shì)，學(xué)會(huì)傾聽，認(rèn)同別人的作品，這是現(xiàn)代獨(dú)生子女總會(huì)面臨的一個(gè)問題，他們總認(rèn)為自己搭建的作品做好，不去采納他人作品的優(yōu)勢(shì)。

4.4.5作品改進(jìn)

學(xué)生通過傾聽，吸納別人的意見，再對(duì)自己的作品進(jìn)行改進(jìn)，把別人的優(yōu)點(diǎn)和自己的設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，改進(jìn)成為一個(gè)相對(duì)合理而完美的作品。

4.5教師角色

在每次活動(dòng)中，教師的作用主要體現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：

指導(dǎo)者：教師指導(dǎo)學(xué)生這個(gè)活動(dòng)的順利進(jìn)行;

協(xié)調(diào)者：在活動(dòng)之前和各個(gè)小組教師協(xié)調(diào)好，幫學(xué)生做好硬件、軟件方面的準(zhǔn)備工作，在活動(dòng)過程中學(xué)生需要幫助的時(shí)候給予提示;

監(jiān)督者：保證活動(dòng)秩序，讓活動(dòng)順利進(jìn)行。

5反思

創(chuàng)意構(gòu)建教學(xué)就是在整個(gè)以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教與學(xué)過程中，創(chuàng)造出交互式、充滿吸引力的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)、工程技術(shù)、信息技術(shù)方面的理解和認(rèn)可，結(jié)合steam教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)和工程技術(shù)的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，使學(xué)生的思考能力和終身學(xué)習(xí)能力得到發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 國(guó)務(wù)院.全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要（2006—2010—2020）[Z].2008-03-28.