STEM教育策略與教學方案實施探究

楊博衍 顧衛

摘 要：作者以蘇州市第二十四中學校開展的STEM教育項目教學實踐為例，結合新時期教學改革工作內容，聯系課堂教學實際，在學科滲透、課程融合、創意智造等方面開展了深入研究，摸索出了一套具有該校特色的STEM教育與教學實施路線圖，以期為同行提供借鑒。

關鍵詞：STEM教育；教學改革；課程融合；創意智造

中圖分類號：G434 文獻標志碼：B 文章編號：1673-8454（2018）18-0026-02

眾所周知，STEM強調學科之間的交叉融合，重視學生問題解決能力、團隊協作能力、實踐創新能力等的培養。但對于一個生源95%以上為外來務工子女的公辦初中來說，應如何聯系課堂教學實際開展STEM教育活動呢？

筆者所在的蘇州市第二十四中學校作為江蘇省STEM教育項目樣本示范校，自2014年開展這一教育活動以來，在學科滲透、課程融合、創意智造三個方面開展了深入研究，摸索出了一套具有該校特色的STEM教育與教學實施路線圖。

一、學科滲透，從課堂內學習向課堂外探究延伸

學校STEM教育最先是從學科滲透開始的，其原因有二：一是STEM教育是個新事物，由學科滲透入手，起步低、適用面廣，而最重要的是隨著近年來新課標的落實，一些學科中包含多學科知識內容越來越多，從而為在學科教學中開展STEM教育滲透創造了條件；二是隨著新時代教育形勢的發展，人們對學生培養目標提出了更高要求，借助STEM教育來快速提升學生分析問題、解決問題和創新思維能力不失為一個好辦法。

學校信息技術學科從數年前開始探索實踐以來，廣大學生的創新實踐能力普遍獲得到提高，作品連續三屆獲得市級以上組織的學生創客與創新活動獎杯。

1.教材重組，為STEM教育活動開展編制好教材

江蘇省中小學教學研究室編制的《初中信息技術》教材分為七、八、九年級三冊書，由于教材內容相對獨立又分散于各冊書中，不便于學生連貫學習和開展實踐，更不便于教學活動的實施。

為此我們對教材作了重組，編制了校本STEM學習講義《Arduino創意智造入門》，并配置了相應的自學課件、微視頻和實驗器材，將內容整合于一塊，配合學科教材開展STEM教學，從而大大方便了學生進行課內外自學與探究，為STEM教育滲透打下了基礎。

2.鼓勵創新，在教學中注重創造性思維培育和引導

STEM教育中最重要的一項是拓展性、創造性思維的培養，如何來做呢？

（1）從“發現”訓練開始，引導學生多觀察、勤實踐、想運用

創造性思維的形成最初與人的好奇心有關，與“發現”能力高低密切相聯。因此在教學中，我們常常有意識地組織一些與學習內容相關的社會實踐活動，突破校園邊界的限制，指導學生結合所學知識來收集、觀察生活中所“發現”的應用實例，拍攝其影像、記錄其過程，在一定程度上還原知識發生、發展與應用的現場。如物聯網的智能應用，我們就讓學生到生活中去找實例，不但充實了教材中原有的內容，而且還找到了許多教科書中沒有寫入的新應用，從而觸發了學生創新思維與靈感的啟動。在教師引導下，學生從初始時的被動學習，逐漸轉變為主動探究，從書本到實踐，從課內到課外，運用物聯網知識開展智能應用的創設樂此不疲。

根據我校位于蘇州市古城區中心，學校人員多、操場跑道少的現況，學生運用學習到的物聯網電子標簽技術，設計了一個學生校園分時健身跑步智能管理系統；根據校園中一些教室經常出現的人走后電燈、電器忘關現象，運用所學的紅外線傳感器技術，構建了一個與“校園鈴聲系統”組合的教室智能節電管理系統等等，使得發現與創造能力得到了鍛煉與培育。

（2）從“觀摩”作品開始，鼓勵找茬，助長“異想天開”

觀摩別人的優秀作品是學習，友善地給作品“找點兒茬”、提點兒“意見”，這其實也是一種學習，是創新意識“萌芽”、生長的標志，值得鼓勵與呵護。

一次課上，信息技術教師組織學生參觀一臺新配置的交互式可編程桌面機器人，許多學生都對這臺可編程、操控方便、集成有多種傳感器的“小精靈”十分喜愛。可有位學生卻說：“為什么它非要沿著商家提供的軌跡走，可否讓它照著我畫的路線跑呢？”這一問，當時真難住了不少人，因為那時候學生都還是第一次與真正意義上的“機器人”接觸，想得還沒那么深。

“好主意！去試試吧！”在教師的鼓勵下，幾位學生找來了馬克筆與大白紙，鋪在桌上畫了好幾張地圖請機器人走，可機器人就是不動，是什么原因呢？經過與商家地圖對比發現是學生畫的線太細、色彩涂得太不均勻所致，造成機器人底座下的灰度傳感器識別不了。為此，學生重畫了地圖再次試驗，機器人乖乖地沿著他們繪制的線路圖跑了起來，學生的“異想天開”終于得到了驗證。

二、課程融合，從單學科知識學向多學科知識用擴展

1.抓好“頂層設計”，運用信息技術實現多學科知識有機融合

地理學科教師，根據課標首先從“頂層設計”抓起，仔細比對地理學科與其他學科間的契合處，深挖學科間融合點，運用信息技術充實融合課的課程資源，借助StarC云端一體化學習平臺和未來教室網絡與多屏環境，實現地理學科與各學科間的有機融合，從而突破教學活動中的時空限制，幫助學生更好地了解與把握所學知識內容。

在上《印度》這一節課時，地理教師先是以印度的人口介紹作為切入點，從地理角度分析印度的人口現狀作為引線，隨后導入有關印度人口的歷史背景和成因微視頻，巧妙地實現了與歷史知識的融合。

2.從單學科知識教，向多學科知識用方向發散

學校生物學科教師在教授有關鳥類知識時，設計的教案采用了翻轉課堂模式，在課前將編制好的學習任務單與自學課件（含微視頻），通過校園網絡平臺發放給每一位學生，指導學生開展課前自學。而當上課時，教師除了強調適合鳥類空中飛行的各個關鍵特征之外，留出更多時間供學生互動，如結合生物學知識回答樹林里隨處可見的小鳥、高空中翱翔的大雁為什么能夠飛行，從而幫助學生加深對鳥類的基本結構和各部分機能的了解。

人類若裝上鳥類的翅膀能不能飛行？為什么飛機不煽動翅膀也能起飛？手折的紙飛機該如何做、怎樣飛才能飛的更遠、更高、更持久呢？隨著教師一系列問題的拋出，學生被引入到了問題探究的深水區，而物理課中的浮力、空氣動力學知識一下子成了大家手中問題解答的“利器”。一堂單學科知識教的生物課，通過生生、師生互動，演變成一節多學科知識用的研究課、實踐課。

學生在這一過程中，對知識的了解更具體、更全面，體驗到的是從學到用需知道的知識更多、內容更細、技能更豐富，從而教育了學生在學習一門知識的同時，要時時關注與其它學科間的聯系，達到學以致用，并能對問題的分析考慮更周全，對問題的解決更有效。

三、創意智造，讓設想變藍圖、使藍圖變實物

蘇州市出臺了在市區禁止燃放煙花爆竹的規定后，怎樣幫助人們尋找既環保又具有時代氣息的喜慶活動方式，一時成為學生關注的焦點。有學生說：可否在大疆無人機“肚”下懸掛個空投箱，在一些適宜飛行的喜慶場合，當飛機飛行到一定高度時，通過遙控在指定區域投放禮花、彩紙，這豈不是一個既有趣又環保的方法嗎？

為此，在教師幫助下，學生與校無人機社團合作成立了“無人機空投箱”STEM項目組，結合所學知識一步步將創意轉化為可實施的具體方案，如設立箱體制作、倉門控制、放飛投放、后勤支援等四個工作小組，大家依據各自喜好與特長認領任務，充分調動了每一位參與者的積極性和智慧，使大家都能學得、習得、有所得。

倉門控制是STEM項目中的關鍵，在實踐課教師的輔導下，大家對該部分作了圖解化分析，依照其任務與功能，再細分為主控、驅動、通信、供電等四個小項目進行攻關，這里不僅復習了所學過的物理、物聯網和《Arduino創意智造入門》校本教材中的知識，還加學了電路焊接、無人機飛行等技能，學會了將一個復雜問題逐一化解為簡單問題去認識它、分析它、解決它，使得每一位參與者都在這一科學活動中得到了很好的體驗與錘煉。

兩個星期過去了，在大家的協同努力下，經過反反復復數十次試驗，一個懸掛于無人機肚子下可遙控的空投箱終于被“造”了出來。當裝滿禮花、空降兵的空投箱隨著無人機升空在校園里投下首批空降物時，圍觀的師生和家長們都高興地鼓起了掌。

通過一個個與課堂學習內容緊密相關的STEM項目實施，學生自然而然地把所讀的書變活了，將所學的知識變實了，動腦動手造物的能力提高了，“好學、實踐、融合、創新”的校園新風悄然興起，STEM為新時代學校教育工作跨上新臺階注入了新活力。

實踐證明，貼近師生的“學科滲透、課程融合、創意智造”STEM教育教學策略適合于學校實際，有效地促進了學生創造性思維能力的提升與核心素養培育在課堂落地。

（編輯：李曉萍）