基于STEM教育下的小學科技創(chuàng)新教學實踐

黃國棟

【摘要】STEM教育就是基于學生的天性，為他們的成長提供平臺的一種教學模式。本文結(jié)合教學實踐，介紹利用STEM教育融入小學創(chuàng)客教學的初步探索和心得體會，以期有助于探索、促進、深化教學模式。

【關(guān)鍵詞】小學科技；STEM教育模式；創(chuàng)客實踐

創(chuàng)客（Mak-er）“創(chuàng)”指創(chuàng)造，“客”指從事某種活動的人，“創(chuàng)客”本指勇于創(chuàng)新，努力將自己的創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實的人。隨著教育的不斷創(chuàng)新和變革，利用STEM（科學、技術(shù)、工程與數(shù)學首字英文字母的縮寫）教育模式，把創(chuàng)客文化與教育結(jié)合形成的“創(chuàng)客教育”正快速地在學校中鋪展開來，這有利于培養(yǎng)學生利用數(shù)字化工具，以項目學習的方式來解決跨學科知識和技能的教學，大大促進和豐富教學活動。

一、知識導航，激發(fā)興趣

STEM 教育的理念是把多學科知識應用到實際生活中，用以解決實際學習中的問題，從而激發(fā)學生的求知欲和創(chuàng)造力。在此教育模式下，學生擁有明確的學習目標，便可以充分發(fā)揮自己的想象力，并通過實際動手操作，將想象轉(zhuǎn)化成具體的實物。在此過程中，學生學到的是綜合全面、相互聯(lián)系且鮮活靈動知識，而不是傳統(tǒng)課堂模式下學到的抽象的、孤立的、單一的知識。

例如，在2018年順德區(qū)第二屆教育創(chuàng)客節(jié)開源硬件競賽項目中，比賽題目為“利用所學的知識給你的學科老師做一個教學用具或?qū)W具。結(jié)合學科教學的實際需求，為老師講解某個知識點設(shè)計一個輔助或為同學學習某個知識點設(shè)計一個輔助學具。”在比賽中，比賽組學生充分利用所學的其它科目的知識，充分發(fā)揮自己的聯(lián)想，認為：“語文書上有一篇關(guān)于蝙蝠的課文，講到了蝙蝠飛行時嘴里會發(fā)出超聲波，然后再返回到耳朵，做到避開障礙物。但這個過程十分抽象，很多同學理解起來相當困難。我們可以制作一輛模擬蝙蝠行進車，模擬蝙蝠飛行時躲避障礙物的過程，加深同學們對蝙蝠的飛行概念有形象的理解。”

利用STEM教育時，教師可以讓學生學以致用，即把書本中難以理解的知識通過具體的實物來體現(xiàn)，以此激發(fā)學生學習的興趣。有趣的內(nèi)容會讓學生感到親切，有助于進一步激發(fā)探究的興趣，也有了解決問題的動力，主動嘗試尋找突破口，使他們與成功的距離更靠近一步。

二、思維導航，貫通學科

在確定創(chuàng)作的目標后，根據(jù)目標進行方案的設(shè)計是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。小學生想象力豐富，天馬行空，往往一個想法還沒成熟，另一個想法就出來了，思維容易產(chǎn)生混亂，影響了設(shè)計效率。此時，學生亟需一個幫助理清思路的工具，而思維導圖便是一種較好的工具，可以讓學生進一步整合思路，優(yōu)化設(shè)計環(huán)節(jié)。在平時的教學中，筆者會要求學生將自己的設(shè)計思想用思維導圖的形式呈現(xiàn)出來，學生就會對于最終目標是什么，首先要解決什么問題，其次再做什么，最后要做什么等問題十分清楚，在腦海中形成清晰的結(jié)構(gòu)。這個過程是整理產(chǎn)生思路的過程，也可用來對已經(jīng)產(chǎn)生的創(chuàng)作過程進行優(yōu)化整合。

例如，在思維導圖繪制完畢之后，學生就開始進入到方案實施過程—-“模擬蝙蝠行進車”的實物創(chuàng)作。在創(chuàng)作過程中，學生利用思維導圖的優(yōu)勢充分得到體現(xiàn)，學生思路清晰，每一步都有條不紊。同時，學科貫通融合也明顯呈現(xiàn)出來，學生對跨學科的知識和技能的綜合運用便可駕輕就熟，提升了解決生活實際問題的能力。

三、目標導航，篩選最優(yōu)

STEM教育不僅僅讓學生在探究學習中獲取知識，解決問題，還要強調(diào)培養(yǎng)學生良好的科學素養(yǎng)。在平時教學中，要引導學生在設(shè)計過程中必須遵循科學規(guī)律，不能只依靠感覺或者想象來進行設(shè)計，用科學的方法進行創(chuàng)作才是正軌。由于每個學生的最初的設(shè)想不可能是盡善盡美的，因此，需要教師進行及時引導和啟發(fā)，通過具體的、多層的對比驗證，篩選出最合理的方案，為設(shè)計實物奠定基礎(chǔ)。

例如，在創(chuàng)作“模擬蝙蝠行進車”過程中，同組的三名學生各自提出了自己的想法，并且都認為自己的想法是最好的，此時便出現(xiàn)思想了不統(tǒng)一，也一度讓設(shè)計過程停滯不前。不過，小組成員之間經(jīng)過溝通和協(xié)商，慢慢地梳理各自想法，開始評估不同想法的利弊。通過不斷的論證篩選，學生根據(jù)賽會組織方提供的配件及時地調(diào)整和整合了設(shè)計方案，隨后進行編程，最終完善了模擬蝙蝠行進時的部分重要功能。

在創(chuàng)作的實踐中不斷地進行驗證和比較，篩選出最優(yōu)的設(shè)計方案，這樣就會在很大程度上提高學生的思辨能力、甄別及分析問題的能力，從而培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度、深究的探索精神和科學的思維方式。從知識的遷移，到目標的確立，再到方案的實施，讓可行、科學、最優(yōu)成為貫穿創(chuàng)新教學課堂始終的要素，讓嚴謹?shù)墓こ淘O(shè)計實踐可幫助學生進一步認識科學規(guī)律，培育良好的科學素養(yǎng)，這正是STEM教育模式的魅力所在。

四、同伴導航，促進創(chuàng)新

STEM教育要求的跨學科的綜合知識較多，且理解難度較大，需要同伴之間進行通力協(xié)作，溝通交流，這樣才會使得探究過程更加順利，獲取知識和解決問題也會變得相對容易。因此，在開展STEM 教育時，教師要注重培養(yǎng)協(xié)作探究，充分發(fā)揮同伴的優(yōu)勢，互相借鑒、啟發(fā)和幫助，從而獲得知識，完成目標。

俗話說：“沒有做不到，只有想不到。”這就要求在創(chuàng)新課堂教學中，教學過程不只是學生從老師那里獲得知識，還應該是學生在教師的鼓勵下，學生之間多溝通和協(xié)作，打破思維的局限和壁壘，接受不同思想的碰撞，從而暢所欲言、集思廣益，營造良好的學習氣氛，讓創(chuàng)新靈感在良好氛圍的刺激下瞬間迸發(fā)。

在整個比賽中，學生之間分工明確，通過彼此間的協(xié)作，每一個環(huán)節(jié)都進行地比較順利。當把想象中的東西通過自己的動手操作，變成現(xiàn)實的作品時，同學們歡呼雀躍，高興不已。最終，學生制作的實物作品在順德區(qū)第二屆教育創(chuàng)客節(jié)開源硬件項目中獲得了一等獎。比賽結(jié)束后，一名學生說：“這次比賽讓我學習到了怎樣利用現(xiàn)場的資源來完成創(chuàng)作，最大的收獲是與同伴的協(xié)作是完成創(chuàng)作的關(guān)鍵。”在實踐中，學生不僅切身領(lǐng)悟到了科技的魅力，明白科學就在我們身邊，同時也認識到只有同學之間團結(jié)一心、群策群力才能取得進步。

對于學生而言，STEM教育不單是某方面知識的應用，而是要培養(yǎng)學生能綜合應用所學知識進行創(chuàng)新的能力，形成創(chuàng)新意識，真正讓創(chuàng)新教育落到實處。這不僅僅是對學生個性發(fā)展的內(nèi)在需求，也是時代發(fā)展的大勢所趨。同時，STEM教育也為一線教師提出更高的要求，教師不僅要具備完善的學科綜合知識，專業(yè)教學技能，還要有良好的科學素養(yǎng)、人文藝術(shù)素養(yǎng)、工程設(shè)計能力、實踐操作能力等，從而為學生樹立好典范，引導他們不斷開啟科技創(chuàng)新的大門。

STEM教育模式是創(chuàng)客教育的具體體現(xiàn)，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的學生的一種有效方式。通過開展STEM教育，讓學生從小就感受科技創(chuàng)新所帶來的快樂，并通過與同伴的團結(jié)協(xié)作，讓這份快樂得以延續(xù)下去，使他們擁有獨特的人格魅力，讓創(chuàng)新理念陪伴他們一生。當一顆熱愛科學，敢創(chuàng)新的種子播灑在他們心底，我們堅信他們將會在科學探索的路上越走越遠，終會成為國家的棟梁。

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