探究小學ＳＴＥＭ課程中工程思維培養的教學設計

鄒海深

【摘 要】隨著近些年來科技在不斷的進步，國內的教育改革也在不斷的深入發展，STEM的教育方式也被廣泛的關注，我國有關STEM課程教學也都開展起來。STEM是將科學課程、技術課程、工程課程以及數學課程進行有效的整合，從而就可以讓學生對學習產生濃厚的興趣，使學生在學習的效率上得到有效的提升。本篇文章以手機支架為例對小學教育中如何利用STEM課程對學生在工程思維上的培養進行探討，希望可以在設計小學教學中的STEM課程時提供一些借鑒。

【關鍵詞】工程思維;STEM課程;教學設計

【中圖分類號】G434?????? 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2019）23-0220-01

引言

在當前這個以創新為主題的時代中，在創新過程中工程思維在邏輯思維上也被當作一種必備的能力。但是在目前有很多人還是注重對高中生以及大學生的培養，對小學生是一種忽視的態度，但站在教育的立場上來看，每個階段中的教育都需要去培養學生的工程思維，不應該出現脫節的現象，因此要有意識的對小學生進行培養與構建，讓小學生能夠理解工程在個人與社會中所產生的影響，從而就可以讓小學生去面對更多的問題與挑戰。

一、對STEM課程與工程思維的概述

STEM是由科學的英語首字母、技術的英語首字母、工程的英語首字母以及數學的英語首字母組合而成。與其他的所寫進行比較，STEM課程是將科學與技術、工程與數學這四個學科進行有效的融合的產物，從其含以的角度上來看，STEM課程是由跨學科的形式出現在課堂教學當中，在國外的一些高中教育中STEM課程都被安排成必修課，其課程中主要內容可以劃分為兩種：一種是自然科學的課程，另一種是社會科學的課程，在這兩種課程中又可以劃分成多種。

工程思維是指人們在開展工程活動以及工程研究工作時，逐漸形成一種比較特別的思維方式，還有一些人將其定義成在專業層次上一種籌劃型的實體思維。在對它的定義上來看，工程思維在思維方式上就是一種直接面向對象的，工程思維中的專業層次就能夠體現出其本身的復雜性以及系統性，想要讓一項工程順利地完成在這其中必定是漫長而又復雜的。工程思維是由人類對世界進行改造時所孕育出一種在思維上的方式。

二、對小學教學中如何利用STEM課程去培養學生工程思維進行設計

1.建立教學情境并提出問題。

教師需要對學生提供一些必要的教學情境，引導學生將自身所具有的問題給提出來，同時還要讓學生對自己的任務進行全面的了解。教師通過對工程設計中的整個過程進行詳細的描述，引導學生讓他們利用工程中解決問題所用到的思維方式去解決所遇到的問題，并指引學生對工程日志進行詳細的記錄。例如：教師想要利用手機去觀看一個視頻，但是一直拿著手機看視頻會很累，這時教師可以問學生怎么解決這個問題？教師可以根據學生們的回答，將用手機支架的方法給引入進來。然后教師向學生展示一個手機架，并問學生見沒見過手機支架？你們見到的手機支架都是些什么樣的？這個支架有什么作用？最后讓學生對自己印象比較深刻的手機支架進行描述，同時教師還要用手機支架讓學生現場體會一下手機支架的便利。最后將問題引出：手機支架是如何將手機支撐住的？這其中在物理學上都有哪些原理？這樣就可以引起學生對學習的興趣，讓學生對學習有了更加強烈的欲望。

2.讓學生進行調查與探索。

教師可以將所有的學生分為三個組，并讓所有的學生按照規定的步驟去調查和探索。首先學生要結合觀察手機支架后得出的結論來進行小組討論，提出各種假設，然后教師要將電腦的權限打開，向學生介紹網絡上各種搜索引擎以及物理學網站，這是學生就可以結合自己提出的假設使用合適的方法來進行調查，同時教師還要指導學生對工程日志進行合理的記錄。最后當學生完成調查探索時，教師讓每個小組的學生對調查的結果以及整個調查過程進行敘述，譬如第一小組與第三小組都認為在手機支架中使用了三角形具有穩定性這一原理，手機支架和手機結合在一起就形成了三角形。另一個小組則認為手機支架是借助支撐力這一原理。

3.對假想進行設計和實施。

教師要設計一個手機支架的圖紙并分發給學生，還要對要求進行明確，讓學生充分的發揮想象力，設計用途更多的手機支架，在這一環節中教師還需要對學生設計的全過程出做出評價打分。例如：教師給每名學生多張A4紙，讓學生將思路中的想法畫出來，然后在小組中進行討論，制定出一個最佳的方案，最后將所有的數據都記錄在圖紙上。當所有人都完成之后，教師可以讓這三個小組將自己的作品進行展示，每個小組都要多聽取另外兩個小組提出的意見，同時還要借鑒別的小組作品中的優點，然后在對自己的作品做進一步的改進。之后，教師就可以對學生進行指導讓他們根據圖紙上的設計來進行建模，讓學生都能夠完成圖紙中的3D模型，同時還要將學生設計出來的作品在格式上進行轉換，首先教師要打開一個設計三維圖的軟件，為學生介紹其中的各項功能和注意事項，然后教師在任意制作一個物體，把各種功能都演示一次，讓學生對建立模型有一個基礎性的認識和怎樣去設計三維圖形中的手機支架，最后使用打印機將其打印出來，在這過程中教師還要對打印時有可能出現的問題提出來，讓學生進行了解，以便學生可以對自己的設計以及建模進行反思，明白在工程設計以及實施的過程中所具有的嚴謹性。

4.對學生進行交流和評價。

學生在教師的指導下將工程日志順利的完成，同時還要分享自己在這節課中獲得的收獲，例如：有的小組同學會說在設計時要對各種實際情況進行充分的考慮，由于小組設計出來的模型非常的復雜導致建模時難以完成，最后對設計進行簡化才將模型完成：還有的小組會說參考原有的手機支架對設計非常的方便，讓效率得到有效的提高。最后教師需要根據這節課所有學生的表現進行評價，同時還要做出全面的總結。

三、結束語

綜上所述，STEM課程可以讓學生在工程思維上有一定程度上的提高，但是對學生在工程思維上的培養工作時一個漫長而又復雜的過程，目前我國有關的STEM課程還處在起步的階段，依然需要對其進行長時間的探索。

參考文獻

[1]張澤暉.STEM理念下面向小學生的工程思維培養活動模型設計與實踐研究[D].河北大學，2019.

[2]王奇偉.小學STEM課程中工程思維培養的教學設計研究[D].上海師范大學，2016.

[3]王穎.普通高中機器人教學中培養學生工程思維的行動研究[D].南京師范大學，2014.