STEM課程開發中學生探究能力的培養與實踐

程然

【摘要】STEM理念支持下的無人機課程是利用跨學科知識，對無人機教育方式進行重新思考和整理設計的課程，能夠將最新的飛行科技與現代工藝，以及教育思想、匠人精神、合作品質等進行整合，從而強化學生對無人機學習的質量，助力學生探究能力的發展。

【關鍵詞】STEM課程;無人機;信息技術

STEM課程起源于美國，強調跨學科和動手實踐操作的教學形式，這與我國打造創新型國家的發展方向是相適應的。無人機是STEM課程的重要領域，為了促進STEM課程的落實，有的學校將飛大疆看作無人機創客教育，有的學校將幾十年的航模教育模式照搬出來當作STEM課程。顯然，這些模式在設計工藝和教學理念等層面已經落后于當前社會的發展需求，不能促進學生探究能力的發展。而隨著現代社會的不斷進步以及信息化趨勢的不斷加快，傳統對學生進行技術培訓的形式已經不能滿足國家發展的需要，創新能力、探究能力以及綜合素養等方面成為人才評判的最新標準。所以，教師有必要在深入分析STEM課程理念中切實打造有效的無人機教學方式。

一、健全各項準備，做好課程前提

在開發STEM課程時，為了讓課程更有條理地開展，使學生探究能力的培養可以有條不紊地落實，教師有必要做好教學準備的工作，奠定施教的基礎。在一般的信息技術課程教學前，許多教師認為提高教學成效的關鍵是在課堂，因此常常忽視備課的過程，只在課堂上針對學生的反應給予反饋，以至于經常呈現出手足無措的狀態，造成最終信息技術課程教學質量的不理想。所以，為了更好地在無人機的教學中體現STEM課程的優勢，促進學生探究能力的成長，打造出多學科融合的狀態，教師應當在施教前進行多元素準備，從而奠定教學基礎。

例如，在組織學生參與無人機的STEM課程前，教師先對學生的學習情況進行分析，指出學生對無人機內容的知識儲備情況，學生的動手實踐操作能力發展情況，學生是否有過無人機的制作經驗，以及學生喜愛的無人機學習方式等，并將此作為施教的基礎。緊接著，教師對無人機的教學內容進行分析，明確電腦作圖和激光雕刻機的使用，以及無人機木板切割和零件分類，無人機的機架結構等是課程的主要知識。隨后，教師進行教學目標的設計，指出最終期望的教學狀態，以及學生需要實現的智力和能力成長方向等。之后，教師再安排無人機教學的活動，增強教學的針對性。最后，教師根據之前的分析和安排，為學生準備上課時需要的課件和材料等，如課堂施教的PPT、電工工具箱、飛行配件元件等，為學生有序完成無人機的開發和探究能力的發展奠定基礎。

可以看出，教師在展開無人機的教學前，對教學對象、教學內容、教學活動和材料等進行準備，做到心中有數，更有條理地展開無人機STEM課程，促使學生按部就班地進行無人機內容的學習，從而在教師的健全準備下實現探究能力的有效成長。

二、注重靈動展示，刺激探索欲望

基于STEM課程對學生進行探究能力的培養時，如果教學形式相對靈動，學生會輕易地轉移自己的目光，主動地進行課程內容的探索;而當教學形式單一和枯燥時，學生會在課堂的一開始就喪失進入課堂的動力，以至于探究能力得不到有效的培養。所以，為了增強學生對無人機進行深究的意愿，使學生基于無人機的學習實現探究能力的發展，教師有必要在進行無人機的教學時，為學生設定靈動的導入模式，以便激發學生的探索欲望。

比如，在向學生介紹無人機之前，教師先使用多媒體為學生播放介紹無人機的動態視頻，以便學生基于不同種類的無人機形成直觀的感受，生成探究的主觀意識。在課堂上，教師先為學生播放準備好的無人機介紹視頻，讓學生通過對視頻的觀看，認識到無人機的分類和基本結構，以及無人機在當前社會的廣泛應用等，引導學生認可探究無人機制作方法的實用價值。在視頻播放結束后，教師可以在視頻的末端制作一個無人機虛擬動畫形象，并借由這一動畫形象之口說出“讓我們一起來做一個無人機吧！”的話語，引導學生產生制作無人機的欲望。隨后，透過這一欲望，學生順勢思索“要制作哪一個種類的無人機？”“如何進行無人機的制作？”等問題，沿著這些問題產生探究的思路，從而在不斷解決問題中完成對無人機制作方法的學習，實現探究能力的有效提升。

顯而易見，教師在導入環節進行靈動資源的展示，能夠有效調動學生的學習欲望，讓學生主動生成進行無人機探究的主觀意愿，使得學生產生探究的思路，明確探究的方向，從而在問題的分析中切實提高解決問題的能力，體現出STEM課程在培養學生探究能力上的教育優勢。

三、展開團隊合作，實現有序操作

個人的能力是有限的，集體的力量是無限的。學生在對無人機進行自主探究時，個人能力是有限的，對無人機知識的掌握程度是較低的，在進行無人機的搭建時，有許多項目是學生依靠個人的能力無法完成的。而展開項目合作是當前社會的發展趨勢。因此，為了更好地促進學生探究能力的成長，讓學生在獨立探究之余擁有合作探究的機會，教師可以為學生創建團隊合作的空間，促使學生集中各方智慧，共同探索無人機機架的拼裝和配件的安裝等，實現有序操作。

就拿無人機的機架拼裝來說，教師先組織學生探究無人機機架的基本結構，讓學生認識到無人機是由哪幾部分組成的，以及這幾部分應當如何進行組裝等。之后，教師根據之前的教學觀察，對學生的情況進行分析，指出哪些學生對無人機機架結構的掌握程度較好，哪些學生對無人機的機架機構掌握程度一般。此外，教師可以結合以往課堂上學生表現出的動手實踐操作能力，對學生進行進一步的定位和分層。隨后，教師按照優勢互補的原則，安排各個小組的人員，使學生之間具有一定的差異性。緊接著，學生在小組中進行合理的分工，不同的學生負責相應的任務，如對機架結構掌握程度較好的學生可以負責拼裝細節的任務，以便保障整體拼裝活動有序落實。

不難看出，教師圍繞學生的不同能力，按照互補性的原則進行合作學習小組人員的安排，能夠讓各個小組的學生都合理地展現自己的長處和優勢，使得學生在無人機制作活動中找準自己的位置，彰顯自己的優勢，從而促進自身合作探究能力的有效提高。

四、融入競賽元素，活躍學習氛圍

興趣是學生獲取知識，發展能力的強大動力，也是推動課堂活動順利展開的必要條件。而趣味性是STEM課程中不可或缺的元素，也是調動STEM課程活力的“調味劑”。初中無人機課程開展的目的之一就是讓學生對無人機的學習產生濃厚的興趣。這就要求初中信息技術教師在教學形式和教學內容上進行趣味性的創建，以便調動學生的學習積極性，進而收獲事半功倍的教育成效。因此，在組織學生進行無人機的學習時，教師應當主動將競賽等游戲活動設定為教學形式，激發學生參與無人機學習的動力。

以團隊協作安裝無人機配件的教學來說，在引導學生以小組為單位進行無人機配件安裝方法的學習和測試后，教師創建競賽游戲，進一步強化學生對無人機配件安裝方法的熟練程度。首先，教師為學生講述游戲的基本規則：學生以小組為單位參與比賽，最先完成配件安裝任務且全部安裝正確的一組獲得游戲的勝利。隨后，教師組織學生按照既定的游戲規則來展開活動，從而在緊張、刺激的游戲氛圍中增強參與配件組裝活動的積極性。

通過游戲活動的設計，學生參與無人機學習的積極性被極大地調動起來，也會為了獲得游戲的勝利而主動進行無人機配件安裝方法的探究，從而滿足STEM課程中對學生探究能力的要求，使得學生在獲得學習動力的同時，實現探究能力的有效成長。

五、重視結果呈現，收獲學習成就

在STEM理念指導下，教師組織學生學習了無人機的內容后，學生也會制作一定的成品來反映學習的效果。所以，初中信息技術教師應當主動地利用學生制作的無人機來展開結果呈現的環節，讓學生圍繞自己制作的無人機，向其他同伴講解自己的學習過程和探究過程，使得其他學生在理解的基礎上提出建議，幫助學生進行改進。此外，通過結果呈現，學生也會獲得一定的成就感和滿足感，從而堅定學習無人機的信心，在未來的學習活動中仍日保持對無人機進行探究的積極性。

例如，教師在組織學生完成了無人機配件的安裝后，引導學生熟悉遙控器，并利用電腦進行仿真飛行模擬。隨后，教師為學生創建結果展示的平臺，讓學生講述自己學習無人機和制作無人機的過程，并將自己做好的無人機進行展示，讓其他學生進行直觀的認識，以便收獲成就感。緊接著，教師組織學生展開評價活動，使學生根據同伴的評價意見獲得改進的方向，在不斷精進無人機安裝技術中，提高探究的成效。

顯然，教師引導學生進行結果的呈現，并組織學生圍繞最終制作的無人機進行互評，能夠讓學生在獲得成就感之余，認識到自己的問題，并在明確的改進意見中進一步深究，從而發展探究能力。

總而言之，在信息技術課程教學中，教師引導學生利用椴木木板設計、制作卯榫結構無人機，組織學生將遙控飛行系統引入無人機之中，并讓學生進行無人機外形的美化設計，能夠有效融合美工、電工等多個工種，促進學生將多個技能進行整合，從而讓學生基于STEM課程實現應用一張木板飛上天的夢想。

【參考文獻】

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