STEM教育理念在初中教學(xué)中的實(shí)踐

黃勇恒

【摘要】STEM教育的理念在外國已推廣多年，而在國內(nèi)的推廣仍處于探索階段。在實(shí)施原有的國家教育部的課程大綱的前提下，以校本課程的形式開展STEM教育，既能保證國內(nèi)原有的教育教學(xué)體系穩(wěn)定，又能以STEM教育理念培養(yǎng)學(xué)生能力。筆者結(jié)合初中學(xué)生的特點(diǎn)開展了STEM教育的實(shí)踐。

【關(guān)鍵詞】STEM教育? ?初中? ?課程設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】G632.4

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1992-7711（2020）29-013-01

一、主題的選擇

STEM教育理念中，科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)都應(yīng)該在主題活動(dòng)中于不同階段有所體現(xiàn)，因此我們必須初中生能接受的范圍內(nèi)挑選主題。其中，最為困難的應(yīng)屬“工程”部分，因?yàn)閲鴥?nèi)學(xué)生在義務(wù)教育階段受到的工程制作訓(xùn)練相當(dāng)少，故在初中階段開展STEM教育，必須考慮初中生的工程能力，短時(shí)間工程能力是很難提高的。而科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)等知識(shí)則可以比初中生現(xiàn)有程度稍高，通過短時(shí)間的學(xué)習(xí)能夠掌握較為基礎(chǔ)的內(nèi)容。因此主題的選擇應(yīng)該涵蓋的內(nèi)容相對(duì)基礎(chǔ)。

STEM教育理念，比較核心的要求是基于問題的學(xué)習(xí)，因此，研究主題所提出的問題必須是基于現(xiàn)實(shí)生活的情景提出的，便于學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題，開展研究。

因此，筆者選擇了“好吃又健康的炸薯?xiàng)l”作為研究主題。從該主題的與學(xué)生的日常生活相關(guān)性來看，炸薯?xiàng)l很早就作為常見食品進(jìn)入了學(xué)生的日常生活。不管是中餐、西餐、快餐中，都能見到薯?xiàng)l的身影。但是，各處炸薯?xiàng)l所引起的味覺感受不盡相同，而且炸薯?xiàng)l作為油炸食品，其健康層面的問題一直備受關(guān)注?？梢?，此主題不僅與學(xué)生的生活密切聯(lián)系，而且能引起學(xué)生的興趣，還具有一定的社會(huì)價(jià)值。

二、結(jié)合主題，運(yùn)用STEM理念設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

從主題所涉及的知識(shí)與原理的角度看，這個(gè)主題適合初中階段的學(xué)生進(jìn)行研究。其中涉及到的科學(xué)（S）知識(shí)有：化學(xué)、物理、生物。

化學(xué)：炸薯?xiàng)l的過程中，薯?xiàng)l本身是否會(huì)發(fā)生化學(xué)變化，如何檢驗(yàn)這些新生成物質(zhì)？使用不同種類的食用油會(huì)對(duì)化學(xué)變化產(chǎn)生影響嗎？食用油本身在煎炸過程中會(huì)發(fā)生什么變化呢？為什么薯?xiàng)l放久了會(huì)變硬？上述一系列問題都涉及化學(xué)知識(shí)。

物理：高溫油炸的實(shí)際物理過程;薯?xiàng)l可以有不同的切法，這些切法對(duì)薯?xiàng)l的吸熱效率的影響及各種切法薯?xiàng)l的溫度變化曲線;不同種類食用油的升溫曲線;使薯?xiàng)l口感最好時(shí)薯?xiàng)l的質(zhì)量和油的質(zhì)量最優(yōu)比例……這些問題的研究都設(shè)計(jì)物理知識(shí)。

生物：在挑選制作薯?xiàng)l的馬鈴薯時(shí)，確定最優(yōu)產(chǎn)地、品種的馬鈴薯，這就涉及到了生物知識(shí)。

從主題涉及到的技術(shù)（T）的方面看，馬鈴薯的種植、薯?xiàng)l的自動(dòng)化削皮及切割、油溫及炸薯?xiàng)l過程的智能化控制都是有相關(guān)技術(shù)的，可以向?qū)W生普及這些技術(shù)，并讓學(xué)生把這些技術(shù)使用到工程設(shè)計(jì)方面。

從主題涉及到工程（E）方面看，可以讓學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)到的技術(shù)，來嘗試制作“炸薯?xiàng)l智能廚具”——包括削皮、切割、控制質(zhì)量、控溫、控時(shí)的完整的系統(tǒng)。

從主題涉及到的數(shù)學(xué)（M）方面：在相關(guān)基本知識(shí)的研究及實(shí)際工程運(yùn)用的過程中，需要計(jì)算馬鈴薯的質(zhì)量、薯?xiàng)l的質(zhì)量、油的質(zhì)量、吸熱效率、加熱時(shí)間、切割裝置的形狀和大小、切割力的大小、進(jìn)食炸薯?xiàng)l的每日極限等等。

三、主題的單元活動(dòng)結(jié)構(gòu)

圍繞主題，設(shè)計(jì)一系列有邏輯聯(lián)系的單元活動(dòng)，形成一個(gè)基本的課程結(jié)構(gòu)。

本課程分三個(gè)部分，共13個(gè)活動(dòng)。包括1個(gè)預(yù)備活動(dòng)，1個(gè)問題引入活動(dòng)，個(gè)背景經(jīng)驗(yàn)活動(dòng)和個(gè)解決問題活動(dòng)。

預(yù)備活動(dòng)：發(fā)現(xiàn)工程過程。學(xué)習(xí)目標(biāo)是經(jīng)歷工程過程，解決一個(gè)問題。

問題引入活動(dòng)：

活動(dòng)1：結(jié)合本地生活實(shí)際情況設(shè)置一個(gè)需要制作一套“炸薯?xiàng)l智能廚具”的情景，指出學(xué)生需要提交的項(xiàng)目包括一份當(dāng)?shù)卣ㄊ項(xiàng)l情況報(bào)告書和一整套“炸薯?xiàng)l智能廚具”。然后師生圍繞著整個(gè)問題進(jìn)行活動(dòng)。

背景經(jīng)驗(yàn)活動(dòng)：

活動(dòng)2：本地的快餐店、中餐店、西餐店之旅。

活動(dòng)3：薯?xiàng)l的前世

活動(dòng)4：炸——一種食物烹調(diào)技術(shù)的科學(xué)本質(zhì)

活動(dòng)5：薯?xiàng)l的今生

活動(dòng)6：奇妙的傳感器及自動(dòng)化控制

活動(dòng)7：進(jìn)食薯?xiàng)l對(duì)人體的影響

解決問題活動(dòng)：

活動(dòng)8：理想的炸薯?xiàng)l

活動(dòng)9： 削削削、切切切——去皮及切割裝置的設(shè)計(jì)

活動(dòng)10： 我們來選土豆吧！

活動(dòng)11：自動(dòng)化炸薯?xiàng)l的流程設(shè)計(jì)

活動(dòng)12：“炸薯?xiàng)l智能廚具”控制程序編寫

活動(dòng)13：提交工程設(shè)計(jì)完整方案

四、總結(jié)

STEM教育理念在初中教學(xué)中的實(shí)踐在國內(nèi)仍處在摸索階段，完備的課程體系還正在逐步地建立，學(xué)校在實(shí)施STEM教學(xué)時(shí)不能“舊瓶裝新酒”，必須讓STEM教育理念的內(nèi)涵和本質(zhì)得以體現(xiàn)。同時(shí)，學(xué)校也應(yīng)結(jié)合自身的實(shí)際，充分發(fā)揮學(xué)校和周邊社區(qū)的資源優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)設(shè)更多的系列活動(dòng)，讓STEM教育理念能扎根學(xué)校、扎根社區(qū)。

【注：本文系2017年度“廣州市中小學(xué)中等職業(yè)學(xué)校深入推進(jìn)STEM課程實(shí)施”專項(xiàng)研究課題“基于初中學(xué)生日常生活的STEM課程的開發(fā)研究”成果（課題編號(hào)：GZJY2017-004）】

【參考文獻(xiàn)】

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