基于STEAM教育的兒童動力搭建創新課程教學研究

高竹，張暉

（1.寧夏師范學院數學與計算機科學學院，寧夏固原 756000;2.固原市童輝幼兒園，寧夏固原 756000）

孔子曰：“知之者不如好之者， 好之者不如樂之者。 ”意思是知道的人不如愛好的人接受得快，愛好的人不如以此為樂的人接受得快。 兒童在學習知識和本領時秉承這一理念尤為重要。2007年美國關于STEM 教育的第一部法案正式發布，STEM 是科學Science、 技術Technology、 工程Engineering 和數學Mathematics 4 門學科的英文首字母縮寫。 STEM 教育指向科學技術教育、創造以及運用。但鑒于科技的兩面性，科技需要人文加以引導，因此，在其他國家和地區演化時就增加了Arts，變為STEAM。 這里的A 最初僅僅指向藝術， 在逐步演化中被賦予了更廣泛的含義，不僅指藝術，還包括人文、語言、文化、社會學等10 多門學科[1]。

1 5～6歲兒童學習與發展指南

教育家蒙特梭利曾這樣形容孩子的學習發展，“我聽過了，我就忘了；我看見了，我就記得了；我做過了，我就理解了。 ”著名發展心理學家皮亞杰提出所謂認知發展是指個體自出生后在適應環境的活動中， 對事物的認知及面對問題情境時的思維方式與能力表現，隨年齡增長而改變的歷程。5～6 歲的兒童正處于直覺思維階段， 這一階段是兒童智力由前概念思維向運算思維的過渡時期[2]。 根據5～6 歲兒童學習發展指南[3]，從科學探究（對自己感興趣的問題總是刨根問底；能經常動手動腦尋找問題的答案；探索中有所發現是感到興奮和滿足）、數學認知（能發現事物簡單的排列規律，并嘗試創造新的排列規律；能發現生活中許多問題都可以用數學的方法來解決，體驗解決問題的樂趣）、社會適應（在群體活動中積極、快樂；對小學生活有好奇和向往）及人際交往（有自己的好朋友，也喜歡結交新朋友；有問題愿意向別人請教； 有高興的或有去的事情愿意與大家分享）方面進行有利的指導，能夠提高和促進兒童在這一時期的發展水平。 據此， 專門為5～6 歲兒童開設了兒童動力搭建創新課程提升其各個方面的發展能力，讓孩子在活動中學習知識，在玩耍中掌握知識。

2 兒童動力搭建創新課程教學任務及目標

動力搭建創新課程根據兒童學習發展指南，針對幼兒園5～6 歲兒童開展的創新課程， 課程設計為20 個學時。 讓孩子對這10 類搭建模型有一個準確的認識， 在搭建的過程中鍛煉孩子動手操作能力和解決、處理問題的能力。 不得不說的是，所在學校處于我國西部偏遠山區， 信息科學方面課程資源較為匱乏，孩子們了解科學、技術知識的形式單一。 開設兒童動力搭建創新課程就像給貧困山區的孩子們插上了一對飛向科學技術高峰的翅膀， 讓孩子們在寓教于樂的同時享受著科技帶給他們的“知識大餐”。兒童動力搭建課程教學任務如下。

（1）夾持物體機械手臂的搭建。了解動力搭建零部件的基本結構類型：齒輪、轉盤、電機、磚、桿、軸、梁、連接器、輪胎、輪轂、履帶及固定件和其他特殊件等；了解杠桿原理和基本的概念：支點、力臂等；掌握夾持物體機械手臂所需零件的使用及搭建方法。

（2）雙排雨刷器的搭建。了解雙排雨刷器工作原理：搖桿轉動帶動搖桿促使連桿移動，從而使擺桿擺動，達到刮水的效果；掌握雙排雨刷器的搭建過程，以及齒輪、桿、軸、梁的使用方法。

（3）遙控小車帶動小旗旋轉的搭建。 了解M 電機、遙控器、接收器的使用方法及由M 電機帶動軸使小旗旋轉的機械構造； 掌握遙控小車及改變旋轉角度的搭建方法及電機、電池盒、接收器安裝的搭建技巧。

（4）自動門裝置的搭建。了解自動門裝置的機械構造，了解皮帶在自動門裝置中的作用；掌握自動門裝置的搭建方法， 齒條的使用及皮帶傳動裝置的基本結構；熟悉傳遞旋轉運動中齒輪的使用。

（5）履帶車的搭建。 了解坦克、拖拉機等車體兩側車輪上的鏈帶的結構；了解履帶是由主動輪驅動、圍繞著主動輪、 負重輪、 誘導輪和托帶輪的柔性鏈環；掌握履帶車的搭建方法以及履帶片的拼接方法，擴展履帶車轉向的情況。

（6）彈射裝置的搭建。 了解射擊、發射裝置中的發射器裝置的基本結構；掌握彈射裝置的搭建方法；了解皮筋在控制發射器中的重要作用。

（7）翅膀的機械裝置搭建。 了解翅膀的機械構造； 掌握翅膀的機械裝置搭建方法以及蝸桿帶動齒輪旋轉的搭建技巧； 熟悉齒輪帶動轉軸使擺桿做往復擺動的搭建方法。

（8）四足仿生移動裝置的搭建。根據觀察四足動物行走的方式，了解四足仿生移動裝置的機械構造；掌握四足仿生移動裝置的搭建以及拐角的使用；熟悉蝸桿帶動齒輪旋轉的搭建方法。

3 兒童動力搭建創新課程教育教學的幾點思考

開設兒童動力搭建創新課程， 對孩子們提升STEAM 教育中的各個學科都起到了不可替代的作用，同時也為提升孩子們的信息素養夯實了基礎，受到了孩子及家長的一致好評。 通過20 學時的教學，就教育教學方面的情況做出總結， 亦可通過圖1 來感受孩子們學習的情況。

圖1 兒童動力搭建創新課程學習情況

（1）將孩子玩耍的天性融入教學中去。從兒童的年齡、心智、理解、操作等能力多方面出發，根據兒童學習發展情況設置孩子感興趣的任務。 從生活中的汽車雨刷器、自動開關、風扇等為模型，培養孩子學習興趣， 激發孩子對于STEAM 教育各學科知識的學習興趣，提升孩子的信息素養。課程中孩子通過對夾持物體機械手臂的搭建了解生活中見到的抓娃娃機、工程抓木機及大型工廠的機械臂等的機械結構。

（2）以任務驅動為基本、創新驅動為擴展的教學模式。 任務驅動的教學模式是開展STEAM 教育的有效載體。STEAM 教育教學目標不僅融合多學科知識和素養，有利于提升學生跨學科能力的發展，還具有良好的層次性。 兒童動力搭建創新課程在任務主題的設置上多方論證，以生活中常見的事物為模型，由簡至難、由淺入深、前后呼應、相輔相成。課程從基本零部件的了解、杠桿原理、齒輪傳動、彈射裝置等方面依次展開。

（3）提高兒童動手能力。兒童處于人生的發展階段，對各個方面的新鮮事物都感到好奇，善于嘗試新鮮事物。在搭建課程中孩子手、眼、腦協調工作，不但鍛煉孩子動手操作能力，還提升了孩子的專注力。孩子們搭建時不僅動手能力得到提升， 其創新思維和創造能力以及解決、處理問題的能力都有了提升。在兒童的搭建課程中，教師起到了引導的作用，仍需要的是以兒童體驗為中心，真正的學會觀察事物。教師可以在這一課程中豐富活動形式， 為兒童增加游戲體驗感[5]。例如：在搭建活動的過程中，教師可以對兒童進行分組練習，給每個組不同的任務去觀察，然后設置游戲關卡，每個組通過玩游戲來爭取任務。這樣不僅能激發幼兒的學習興趣， 還能激發幼兒的潛能去探究新鮮事物。也可以布置游戲主題，通過搭建物體可以讓幼兒進行分類，然后進行比賽，最后以獎勵的方式結束。所以在搭建活動過程中添加游戲活動，可以給教師幼兒帶來更精彩的體驗。 這種教育模式不僅可以促進兒童的智力發展， 還可以激發幼兒的興趣去學習。從明確任務到體驗游戲，最后進行自主探究這一過程可以推動幼兒的全面發展。

（4）培養兒童交流、溝通、團隊協作的能力。在實際搭建操作中，溝通、協作也非常重要。 孩子們在遇到問題的同時，通過組內成員之間的交流、討論、學習，成功處理問題、完成任務。 不但調動了孩子學習的積極性， 而且還對他們的團隊協作能力和組織能力有了很好的提升。在教學過程中，教師從主體地位轉化為主導地位，孩子在自主學習、分析和解決問題的同時，提高了他們的綜合素質。也可以讓家長參與并且合作教育， 在教育兒童的過程中離不開家長的陪伴，教師在學校的傳授知識經驗只是一方面，兒童更多的成長是在家里， 離不開家長的指導與教誨。所以，教師可以與家長共同協作，去了解兒童成長階段所需要的，去制訂成長計劃。 教師應該多與家長溝通，了解兒童的性格特點，從而給孩子快樂的成長空間[6]。

4 結語

少年智則國智，少年強則國強。國家的未來是少年兒童，努力培養少年兒童是每一位教師的使命，培養下一代的任務任重道遠。 希望兒童動力搭建創新課程能夠讓我們的孩子在玩耍中掌握各學科門類的知識，提升動手能力，拓展創新思維，同時希望芬芳的科學、技術、工程、藝術、數學之花在西部盛開，結出STEAM 教育豐碩的果實。 兒童的綜合全面發展在成長中很重要，智力的開發，自主的發現問題，動手的解決能力這都是必不可少的， 教師的引導尤其重要，是為兒童提供了一個方向，基于STEAM 教育的兒童動力搭建創新課程， 教師首先需要的是轉變傳統教育觀念， 用不同的教育方式去引導兒童進行觀察，設置不同的活動形式來豐富課余時間。更重要的是教師專業素養， 教師能在實踐中為兒童解答疑問，用專業知識去指導兒童，讓他們明白科技裝置的重要性，能夠讓兒童看到自己的成功果實。