讓STEM教育深入校園走進課堂

高丹 顧衛

摘 ?要 STEM教育對促進體育特長生融通多學科知識、提高解決實際問題能力和開展創新思維能力培養是一個很好的平臺。近年來，蘇州市振吳實驗學校結合新時代教改工作需要，在國家課程、校本實踐課程和體育訓練項目中開展了大量的STEM教育探究，初步摸索出學科融通、創新實踐、學訓共享等具有本校特色的STEM教育推進路線圖。

關鍵詞 STEM教育;體育特長生;國家課程、校本實踐課程;翻轉課堂;3D打印

中圖分類號：G630 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）17-0078-03

1 引言

蘇州市振吳實驗學校是蘇州市唯一一所培養體育后備專門人才的學校，自1986年9月成立以來，先后培育出國際運動健將五人、國家運動健將36人、國家一級運動員150多人，涌現出陳艷青、唐衛芳、李紅云等世界冠軍。而今步入新時代，如何與時俱進，再創輝煌，成為學校教學訓工作改革亟待解決的新問題。

2016年，在校長室的領導下，以教科研帶動教學訓，引進STEM教育理念，在學科教學、課程實踐、體育訓練項目中展開大量的STEM教育探究，初步摸索出適合本校實況的學科融通、創新實踐、學訓共享等教學訓、教學做實施方法，不但實現了國家課程、校本實踐課程知識間的交叉融合、拓展延伸，而且促進了學校體育特色訓練項目之間的知識互補，使得廣大學生在問題解決、團隊協作、創新實踐等能力培養方面獲得較好提升，所獲得的成績多次受到上級領導的表彰和師生、家長的贊譽，使“學訓并重，德能兼備，奮勇爭先，為國爭光”的校訓得到很好的詮釋。在此談談學校在STEM教育推進工作中的體會。

2 學科融通，從課堂內學向課堂外探究延伸

蘇州市振吳實驗學校STEM教育最先是從學科融通開始的，原因在于：STEM教育是個新事物，由學科融通入手，起步低、適用面廣，而最重要的是隨著近年來新課標的落實，一些國家課程中包含的多學科知識內容越來越多，從而為在學科教學中開展STEM教育創造了條件;隨著新時代教育形勢的發展，人們對人才培養目標提出新要求，運用STEM教育理念通過跨學科應用實踐，有助于學生將所學知識融會貫通，對促進學生分析問題、解決問題和創新思維能力培育確是一個好辦法。

借助信息技術，實現多學科知識有機融通 ?初中部地理學科教師在進行“印度”這一節內容教學時，為達到調動學生學習、實踐、探究的積極性，特創建了主題為“認識印度”的STEM微項目。其構思是：依據課標，深挖地理學科與其他學科間的契合點、融合處，充分運用本校信息技術教育資源豐富優勢，通過互聯網實現地理學科與其他學科間的有機融合，從而突破課堂教學活動的時空限制，幫助學生更全面地了解與把握所學知識。

在課堂上，教師先以印度人口介紹為切入點，從地理學科角度剖析印度人口的現狀與分布;隨后導入有關印度人口的歷史背景和成因微視頻，巧妙實現與歷史知識點的融合。在討論有關印度農作物的內容時，鼓勵學生借助計算機終端開展網絡環境下的問題探究，連接線上教育生物教師，即時即景地開展互動，使得地理與生物學科間的知識也獲得融通。隨著主題內容討論深入，以學習小組為單位，學生又進行了從堂內到堂外相關資料查詢、分析與研究，最后以微項目答辯會形式，對探究情況與收獲向全班作匯報。而每位學生在活動過程中的表現、答辯得分和小結書寫質量，便成為考核學習成效的評價依據。

開展問題研討，從單學科“學”向多學科“用”方向拓展 ?生物組教師在講授七年級下冊有關鳥類知識時，為更好地幫助學生學深學透這部分內容，構建了“讓理想飛向藍天”的STEM課程，其做法是：借助翻轉課堂教學模式，將編制好的學習任務單與自學課件（含微視頻）在課前通過校園網絡平臺發放給每位學生，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，留出更多時間讓學生互動，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，以幫助學生加深對鳥類基本結構和各部分機能的了解。

為什么飛機不扇動翅膀也能飛？手折的紙飛機如何做、怎樣飛，才能飛得更遠、更高、更長久？隨著課上一連串問題的拋出，學生被引領到探究的“深水區”，而物理學科中的浮力、壓強和空氣動力學等知識，一下成為大家關注的焦點。“制作個紙飛機來體驗一下吧！”在教師的提議下，學生忙開了，構圖樣、找材料、研折法，甚至于對飛行時的狀態（如初速度、角度）、環境條件（如風向、風速）等都一一進行了考量。而班上鐵餅、標槍、射擊等體育特長生更是活躍，從做紙質飛機延伸到做紙板飛機、又拓展到做風箏，關注的內容隨著探究的廣度漸漸向各門類知識延伸……

一節單學科“學”的生物課，通過生生、師生互動，演變成一門多學科知識“用”的研究課、實踐課。學生在這一過程中對知識內容理解得更全面、更透徹、更具體，體驗到的是從學到用需知道的知識應更多、技能應更精細，從而教育學生在學習一門知識的同時，要時刻關注與其他學科間的聯系，在學以致用的同時，體會到什么是工匠精神、什么叫精益求精。

3 創新實踐，讓構想變藍圖，讓藍圖變實物

蘇州市振吳實驗學校3D打印STEM課程是最受學生歡迎的校本課程，原因在于：該課程開設時間長（至今已有四年）、教學資源豐富、可供選擇的創設方案多，適合本校各年級各層次段學生學習;該課程與國家課程關聯密切，如構建“誰的運動員模型做得好”STEM項目，就巧妙地引導學生從信息技術課程的“圖片加工與制作”二維圖制作學習過渡到三維圖像構建實踐上，再從三維圖像建模的學習中延展到用3D打印機實現的創意落地上。由于創設的作品與學生生活十分貼近，來上3D打印課程的學生絡繹不絕。2017年在蘇州市首屆青少年科技節活動中，學生就曾攬獲3D打印創新設計大賽初、高中組團體一、二等獎。那么，該課程教師是如何引導學生一步步做到這些的呢？

巧設問：帶著問題去思考，啟發探究無止境 ?“3D打印能制造出多彩的3D模型嗎？”這是因為一般的3D打印機通常只能打印單一色彩的模型（如MBot Grid II+ 3D打印機），要制作出多彩的3D造型該如何實現呢？帶著疑問，學生從課內到課外、從網上到網下尋找問題的解決方法，而美術課教師對油畫作品著色的演示，一下子打開了學生的思路。有學生問：可否采用美術作品分別著色的方法來對3D作品上色呢？這當然可以，也確是一個辦法。又有學生問：可否在3D模型構建時，根據整體造型在色彩上的需

要，事先在建模過程中就做好區塊分割，然后用不同顏色的打印材料分別進行打印，最后用拼接方法再一一粘合起來？這當然也是一條思路。

幾位自詡對3D打印機運用熟練的學生提出更奇特的方案，即在3D打印過程中用“換線材”方法來實現。其構思是：在3D打印機工作前，事先精算好各區域所需線材的用量，待打印到適當位置時，將原本在打印機上用的PLA線材剪斷，換上需要色彩的PLA線接上，直接在打印模型的過程中實現色彩的更換。大家你一言我一語，圍繞3D彩色模型實現展開熱烈討論，并通過實踐使自己的設想變成現實。

妙引導：結合生活思應用，創意制造路寬廣 ?與生活結合、與多學科知識融合，是3D打印由學到用、由用到創意實踐的新階段。如住校生有個夢想，即給公寓樓道燈做改造，除有智能開關功能外，希望每個樓道燈罩都有所居住學生體育專業特色造型，罩的色彩也應有變化，等等。這確是個好主意！可具體如何實施？在教師輔導下，學生進行了方案設計。

1）燈罩。用3D打印來實現，在參考原有燈罩外形式樣與尺寸的基礎上，構建各自喜歡的3D燈罩模型，其中罩壁鏤空處可用相應運動員造型圖案來實現。

2）色彩：根據學生偏好，可選用不同顏色PLA線實現，或通過直接給燈罩模型上色來解決。

3）智能開關。直接選用市售的人體紅外線智能感應開關或聲光控延時開關來實現;結合所學的“Arduino創意智造入門”課程知識，運用Arduino開源系統平臺，通過Arduino UNO主板、紅外線傳感器、繼電器等器件自制智能控制小裝置來完成。

在各方支持與大家努力下，與學生日常生活密切相關的智能樓道燈STEM項目很快得到落實，他們親手制作的作品隨著一盞一盞樓道燈亮起，真切體會到跨學科知識融合運用的價值和意義。

4 學訓共享，開創體育優秀人才培育新思路

培養合格的體育后備人才是蘇州市振吳實驗學校的育人宗旨。盡管在以往的田徑、舉重、擊劍、賽艇、射擊和球類等14個傳統特色項目中（其中13個為奧運項目），學生已取得過令人矚目的成績，可時代在前進，科技在發展，體校生的教學訓工作也應與時俱進，夯實廣大學生科學文化基礎知識，挖掘創造性潛能，培養有道德、有文化、有智慧的未來體育優秀人才，是全校師生共同追求的夢。運用STEM教育理念，共享教育資源，潛移默化地開展跨學科、跨學訓的人才培養方式，讓師生品嘗到了其中的甘甜。

如物理學科教師在介紹“力與運動”“簡單機械和功”“機械能和內能”等內容時，常常聯系學生體訓活動，構建一個個小型的STEM項目，通過實驗演示、微課件播放、訓練場館體驗等方式，使學生感受到物理知識應用處處有，體訓活動奧妙深，加深對體能訓練要領的理解。如賽艇運動，為什么教練時常要求隊員必須齊心協力、均衡用力使槳？同樣的槳葉，為什么每個人把槳的位置會略有差異？射擊時，為什么射手必須根據射擊目標的遠近及時修正瞄準器具標尺的高度？同樣是跑步運動，短跑與長跑為什么對運動員的爆發力訓練會有所差異？等等。通過一次次啟發引導，把學生以往在訓練過程中獲得的感性認識漸漸上升到理性認識，實現學訓互通、相互促進提高的目的。

2016年參加第31屆夏季奧運會的2009屆畢業生李童是中國女排的陪練，他在巴西里約熱內盧奧運會上錄制的VR、智能穿戴和移動NFC支付“魔戒”等新科技應用視頻給信息技術教師很大啟示。教師結合物聯網技術學習向學生介紹智能化技術在現代體育運動中運用，使大家耳目一新，構建的“智能化在體育訓練中運用”STEM項目，讓學生親歷了一次智能穿戴和電子標簽等高新技術提高訓練效率、提升訓練質量的實踐。有幾位鐵餅、標槍專業的學生還結合數學、物理學科知識自主開展投擲初速度與角度對鐵餅、標槍運動成績影響的實驗分析，獲得教練的好評。學以致用、學以思用、學以創用，構建起學?！皩W訓并重”優秀體育人才培育的新思路。

5 結語

方興未艾的STEM教育正如火如荼地在蘇州市振吳實驗學校各學科各專業教學中持續推進，相信它一定能夠極大促進全校廣大體育特長生綜合潛能的發揮和體育運動水平的提高，愿STEM教育為他們插上理想的翅膀，在未來更茁壯地成長！