依托學生小課題研究讓知識和生活融合

師修武

STEM教育源于美國，深圳市龍崗區教育局在實現STEM課程本土化的過程中，對其加以豐富和完善，在STEM中植入人文學科（Arts），加強人文精神對STEM課程的引領作用。《深圳市龍崗區A-STEM課程建設的指導意見》提出：“通過A-STEM教育，著力培養學生成為具有人文精神且人格健全的未來生活創造者。”在此意見指導下，2018年9月我校開始開發A-STEM課程。下面就以我校學生開展的四個小課題研究為例，對“A”的落實情況加以介紹。

從改善民生初衷，積極探索設計新程序

我校學生藍婞筠對比我國的北斗系統與美國的GPS導航系統后，堅定了對北斗的認可，并著眼于如何充分發揮北斗系統在生活中的作用，如何改善人民的生活，從而確定了自己的小課題“北斗系統在生活中的應用方案實踐活動”。該生利用課余時間學習相關知識，從服務民生出發，提出了自己的思考，計劃設計一款命名為“北斗旅游助手”的應用程序，它是一款連接著北斗衛星系統以及各個旅游景區的APP，可利用北斗系統提供的實時位置信息，對景區內流動的人員、設備進行實時感知，再將該信息通過通信系統與后臺管理系統軟件處理。在后臺管理軟件的支持下，提升景區管理的精準度，并可實現定位、導航、搜索、短報文通信等功能。

另一位成員駱南欽針對快遞行業中仍然時有出現的丟失、盜竊等問題，構思設計“北斗快遞”應用軟件。它是一款集智能定位、數字查詢為一體的功能應用軟件，主要是為快遞物流運輸和顧客查詢快遞物流信息提供更方便的服務。

為民排憂解難，制造更好的替代品

我校裴尚杰等同學注意到，隨著機動車數量的逐年增多，作為保障行車安全和行人安全的減速帶存在隱患：當司機未注意到減速帶而以較高車速碾過減速帶時，劇烈的震動對汽車懸梁有損害不說，還會把這種震動傳遞給司機，并產生一個垂直向上的加速度，給司機產生強烈的不適感和慌亂。極易導致汽車出現短暫的失控，給司機和路人的安全帶來威脅。基于這些考慮，裴尚杰等同學查閱相關資料得知，現行的普通硬質減速帶在中高速行駛（60-120km/h）的情況下減速效果良好。但在低速狀態（0-50km/h）下，會導致不必要的顛簸，還會制造噪音，影響周圍居住區居民的生活。這些學生利用課余時間探討研究，想找到一種既能保持減速帶的震懾作用，又有減速和保持舒適性安全性的替代品。于是他們開始了“關于新型減速帶的研究”，他們先調查司機們對于普通減速帶的不滿及希望改進的地方，接著由研究小組進行理論研究，進行理論上的改進。他們請教材料學方面的老師，并查閱資料，通過多次實驗，最終采用非牛頓流體（淀粉膠體）作為內部填充物，以遮雨布為包裹材料，制作出了兩條減速帶模型。經過多次檢驗，這樣的減速帶達到了他們研究的要求，并獲得鑒定老師們的認可。

追求更快更美，帶動更多學生參與研發

我校的聶成天樂同學在2018中國航模公開賽飛行器設計項目中獲得一等獎，這款航模能連續飛行近7千米。但他并不滿足于已經取得的榮譽，希望能夠更具體地了解發動機的制造原理，以期加大航模發動機的推力，最終確定小課題“沖壓火箭理論研究”。隨著研究的深入，課題組成員把注意力轉移到通過提高現有發動機的葉片效率進而提高發動機轉速的研究上。同時探索高亞音速飛行器的燃料消耗過大的問題，以及發動機自融問題。這種精益求精的追求，改進了他們的航模發動機，提升了航模的推力。同時使自己的航模更加精致，更加美觀。需要特別指出的是，在研究的過程中，由于他們無法從航空市場上獲得昂貴的小截面沖壓發動機，他們就自己動手改裝KJ99型渦噴發動機作為替代品。為了制造和改裝出一臺理想的發動機，他們聯合我校航模社、建模社（硬件研發，數據模擬）以及航模社研發部的編程人員，參與者達到92人。很多材料和零部件都由他們拼湊或改裝，尾噴管的控制程序和算法都由編程人員經過多次實驗編寫而成。經過多次研究與合作，不光是他們的研究能力和動手能力得以提升，他們的組織能力以及與多部門的協調能力也都得以提升。

防患于未然，關注并研究環境

我校學生莊筱瑜等人在生物老師介紹外來入侵植物的危害時，看到老師展示的數據和圖片，他們深感憂慮。這些許多入侵的外來生物危害本地生物多樣性，甚至還影響人類的生產生活。強烈的責任感促使他們想了解深圳入侵植物的現狀和危害，看能否提出一些好的防治建議。在老師的指導下，他們最終確定研究的課題“入侵植物馬纓丹在深圳的分布調查及潛在危害分析”，通過本次課題研究，他們深入了解了馬纓丹的生長習性、在深圳的分布以及現有的和潛在的危害。他們還了解到了馬纓丹的雙面性（危害性與藥用性），并延伸到了對生活的感悟。他們聯想到人類生活中的許多東西都和馬纓丹一樣具有兩面性，從而產生這樣的認識：在看待事物時，還可以從另外的角度來看待和思考，應該在了解其全方面性質之后再做判斷，切不可不經調查研究就草率的亂下結論。

我校的這些小課題，都是學生們在生活和學習中形成，都是著眼于服務于人民，提升人民的生活質量，富有擔當意識，凸顯了人文精神。研究中，跨學科甚至聯合多學科更是普遍現象，課題組成員分工合作，訓練了學生們的溝通能力與組織能力。不管他們研究的質量如何，這些小課題研究經歷和體驗為他們今后進入高校學習和研究，打下了底子。

作者單位：廣東深圳市華中師大龍崗附屬中學