科技教學活動中的STEM教育理念初探

葉中華

本文嘗試依托科學教學活動課例《手擲模型飛機的設計制作》，探索實踐落實STEM教育教學理念。該課例以設計手擲模型飛機為活動主題，組織學生認識飛機的基本結構、了解飛機的飛行原理及各舵面的作用、模型飛機的投擲方式，組織學生開展實踐調研，提出設計手擲模型飛機的方案。

一、活動設計

我們選擇具有一定動手實踐能力的五年級學生作為本次STEM實踐活動項目的對象，這個年齡段的學生了解部分簡單的機械結構和原理，對飛機的基本結構有一定的認識，對于制作模型飛機有較強的興趣和制作的意愿，但絕大部分學生不了解機翼平衡、飛機各舵面作用等專業(yè)知識。給學生提供的材料和工具有：2張A4紙（各色）、1條橡皮筋（配大頭針）、1個木條（竹條）、雙面膠、剪刀、螺旋槳、氣流生成板、美工筆等。

活動按照“主題選定—確定目標—梳理任務—發(fā)現(xiàn)問題—頭腦風暴—模擬推演—交流探討—確定方案—分工作業(yè)—階段評價—任務驗收—目標評價—總結反思”的步驟進行，給學生提供了5份活動記錄單。

在整個學習活動過程中，我們始終堅持將STEM教育理念貫穿全程，引導學生通過實踐發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，通過團隊協(xié)作完成“確定計劃、具體實施、展示與創(chuàng)新”的融合，培養(yǎng)學生的觀察能力與思考能力，鍛煉學生的創(chuàng)新思維，全面提升學生的綜合素養(yǎng)。

二、活動效果

通過課例實踐，我們驚喜地發(fā)現(xiàn)STEM教育理念給科技教學課堂帶來的效果，給學生成長帶來的好處。

1.培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力

STEM教育更注重學生思考的過程，而非實驗結果。探索問題的過程為學生提供了發(fā)散思維與想象的小天地。任何創(chuàng)造都是對知識的綜合性運用，經過系統(tǒng)性的知識學習，相信學生會創(chuàng)造出自己的思想產物。比如就《手擲模型飛機的設計制作》這一實踐案例，涉及到科學中的飛行原理、數(shù)學領域的計算與數(shù)據(jù)分析、物理中的平衡知識、自然科學中的觀察過程等，因此要想讓模型飛機飛得遠，需要綜合考慮很多方面的因素，能夠有效培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。

2.提高解決問題能力

STEM教育是一種傾向于融合式學習的教育觀，它意味著我們將不再重點關注某個特定的學科，而是強調在教育過程中引導學生運用科學、技術、工程、數(shù)學等相互關聯(lián)的知識解決生活中的實際問題，從跨學科知識應用的角度提高學生解決實際問題的能力。

比如為什么飛機能夠飛起來？這是有個很有趣的問題。我們讓學生先進行實驗，讓他們雙手各拿著一張白紙，稍靠攏，吹開兩張紙。學生通過實驗，了解到氣流會影響紙張的方向，也了解了飛機起飛的基本原理。完成手擲模型飛機的制作后，教師可組織學生現(xiàn)場進行飛行比賽。讓各個小組的學生通過現(xiàn)場實驗的實際情況，對自己小組的手擲模型飛機進行修改，鼓勵組員之間相互糾錯，讓學生在多次試飛的基礎上發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。把更多發(fā)現(xiàn)的機會留給學生，讓他們明白科學就是一個不斷犯錯、不斷修正、不斷假設、不斷驗證的過程。多次的實踐活動和方案改進，大大提高了學生解決實際問題的能力。

3.發(fā)展邏輯推理能力

STEM實踐活動中設計的問題都具有很強的邏輯性，一般由淺入深、循序漸進。比如在《手擲模型飛機的設計制作》案例中，我們先提出一個問題：飛機為什么可以飛起來？學生通過探究活動，了解飛機起飛原理之后，我們又提問：你能設計一個可以飛起來的模型飛機嗎？引導學生設計手擲模型飛機。這個過程中，材料選擇、計劃步驟、實驗記錄都需要學生運用邏輯思維。學生設計制作好手擲模型飛機后，我們帶學生進行現(xiàn)場飛行。最后又提出問題：怎樣讓你的飛機飛得更遠？學生需要根據(jù)自己的實驗數(shù)據(jù)，重新發(fā)現(xiàn)問題，再尋求解決問題的方案，然后運用工程、數(shù)學等學科知識解決新的問題，一環(huán)套一環(huán)，循序漸進，不斷改進方案。整個實踐活動充分鍛煉了學生的邏輯判斷能力。

4.鍛煉溝通協(xié)調能力

STEM教育實踐活動一般采用項目式學習的方法。項目學習需要進行小組合作，這就需要團隊協(xié)作與溝通。小組里的成員可能會對設計方案有分歧，如何化解矛盾并達成一致是給學生的難題。這需要學生客觀冷靜地分析利弊，站在對方的角度思考問題，傾聽對方的意見，再根據(jù)實際情況做出調整。對于組內一些內向的學生，要鼓勵他們多發(fā)表自己的意見，讓組內每個成員都參與其中，鍛煉學生的溝通協(xié)調能力。

《手擲模型飛機的設計制作》案例中，我們對班內學生進行分組，每組6人，包含組長1名、監(jiān)督記錄員1名、材料員1名、主要實施者3名。其中組長是小組的核心領導者，負責安排成員工作和管理活動時間;監(jiān)督記錄員負責記錄每次小組活動的概況，監(jiān)督活動的發(fā)展方向是否符合目標預期;材料員負責獲取和管理小組活動需要的材料，并輔助實施等;主要實施者負責執(zhí)行小組提出的方案。

綜上所述，選擇學生熟悉、有興趣且易于實施的科技實踐項目作為課例，是實施STEM教育理念，助推科技實踐活動走向成功的第一步。在課例教學過程中設計好每一個環(huán)節(jié)流程，全程落實STEM教育理念，是助推科技實踐活動走向成功的關鍵?！妒謹S模型飛機的設計制作》實踐活動，十分注重學生科學價值觀的培養(yǎng)，突出了培養(yǎng)學生見微知著、勇于科學探究的主題。在整個實踐活動中，學生將多個學科理論知識，延伸并融入到具體實踐操作活動中，深化了 STEM 教學目標，升華了學生熱愛科學、勤于探索的精神及小組合作意識，讓他們的科技素養(yǎng)也得到充分提高。

近年來，STEM教育理念大大激發(fā)了學生科學探究的興趣，我校學生學生參加全國、省、市的航空模型比賽中屢獲佳績，我校亦被掛牌為“廣東省航空模擬飛行定點學?！?。