融入地方特色的STEM課程開發與實踐

黃明迪

教育部出臺的《教育信息化“十三五”規劃》中明確指出，有效利用信息技術推進“眾創空間”建設，探索STEM教育、創客教育等新教育模式，使學生具有較強的信息意識與創新意識，養成數字化學習習慣。由此可見，STEM教育已成為學校教育的重要組成部分，如何將STEM教育理念落地，進而開設適合本地學校的STEM課程，是一個值得探索的問題。筆者在文中分析了STEM教育理念融入地方特色課程的意義，并開展了具體的實踐探索，以期為學校的STEM課程建設提供參考樣本。

● STEM課程融入地方特色的重要意義

建構主義學習理論認為，“情境”“協作”“會話”“意義建構”是學習環境的四大要素，這四大要素與STEM教育理念相吻合。因此，STEM課程中將與學生的生活、學習有密切相關的地方場景、事物等融入到具體學習內容中，可以讓學生更有代入感。學生對身邊熟悉的東西會有天然的親切感，在與他人的協作和會話中能夠有更多的表達欲望，也更愿意參與到學習過程中，從而完成學習內容意義的建構。

從當地的傳統民間手工藝以及當地特色的橋梁建筑、地理標志、特色工農業項目等資源中提取適合的內容來開發STEM課程，對豐富教學模式、教學內容和教學方法，培養具有科技素質的實踐創新性人才，滿足社會對多元化、全方位的創新性人才的需求具有非常重要的意義。

● 融入地方特色的STEM課程實踐

柳州是我國西南地區重要的工業城市，工業印跡非常明顯，很多學生的家庭成員就職于柳鋼集團、柳工集團等工業企業，學生對工廠里的工業設施和工程機械等并不陌生，這些工業素材可以作為STEM課程的重要素材來源。下面，筆者以“鋼鐵是怎樣煉成的”課程為例介紹將柳州鋼鐵工業融入STEM課程的實踐，其中涉及的學科領域如下表所示。

1.實施前的準備

為了更好地了解學生的學習情況，在課程實施前，筆者讓學生填寫了《學生起點能力調查表》，根據“組內異質，組間同質”的原則對學生進行了分組。同時，筆者為學生準備了《STEM學習手冊》（如下頁圖），學生在課程學習中可以將設計和制作的過程記錄在手冊中。

2.課程實施過程

①科學知識學習。學生通過網絡觀看有關煉鋼的微視頻、查找資料或者向化學教師咨詢等方式完成導學案。這個環節是讓學生對煉鋼有初步的認識，同時，為下一個環節的學習做準備。

②參觀柳鋼展覽館。學生在教師的帶領下參觀柳鋼展覽館，通過工作人員的講解以及觀看展覽館里的圖片、視頻和實物模型了解柳鋼的歷史，理解鋼鐵的生產過程。學生按學習要求詳細了解煉鋼模型及煉鋼流程，并做好筆記，回校后根據筆記將整個煉鋼的流程圖補充完整，將涉及的化學方程式加入圖中。這個環節的目的為：一是通過講解員的介紹，讓學生了解柳鋼從艱苦創業到年產千萬噸的歷史，滲透堅韌不拔、千錘百煉、勇于創新的精神。二是通過實地參觀，讓學生直觀地了解煉鋼的全過程，讓書本上的知識變得鮮活生動。通過繪制流程圖讓學生對煉鋼的整個生產流程建立總體的認知結構，為下一個環節的模型制作奠定基礎。

③設計制作煉鋼流程的動態演示模型。筆者將學生分成四個小組，每個小組分別討論和設計完成一個小模塊：A小組使用CAD繪圖設計并使用激光切割機制作礦石運輸小車和魚雷罐車體;B小組使用CAD繪圖設計并使用激光切割機制作礦石傳送帶模型;C小組使用三維設計軟件設計高爐模型和魚雷罐并使用3D打印機生成模型;D小組使用Arduino或掌控板設計運動和控制系統。然后四個小組合作將這四個模塊整合成完整的煉鋼流程動態演示模型。這個環節是讓學生以項目驅動的方式來學習和使用必要的技術，教師引導學生運用工程思維來達成目標，并且以團隊合作的方式進行學習探究。這一過程充分鍛煉了學生的設計、動手能力以及團隊協作精神。

④作品展示和分享。各小組把設計、制作過程以及過程中的體會和感悟進行公開展示和分享。這一環節的目的為：一是在展示、分享中鍛煉學生的表達能力和自信心。二是通過讓學生對整個過程進行反思并總結經驗，有利于以后其他STEM項目的知識遷移。

3.調查與反饋

課程完成后，筆者讓參與課程的學生填寫了《教學實施效果問卷調查》，從調查結果和學生的訪談結果可以看出，本課程雖然還存在一些問題，如硬件的兼容性問題、設備較少需要排隊使用、教師的指導時間太短等，但是仍然得到了學生的喜愛和認可。

● 反思與展望

筆者將地方特色資源融入到STEM課程中，明確了課程目標，優化了課程內容，并有利于歷史文化的傳承、操作技能的學習、學科的融合、創意物化等。同時，在項目學習過程中，筆者注重培養學生解決問題的能力及團隊合作精神，從而實現了STEM課程在學校的落地。針對STEM課程中反映出來的問題，筆者會在今后的研究過程中加強教師能力的培訓，將更多具有地方特色的元素融入STEM課程，并建立更加完善的課程監督機制、評價機制，以進一步完善整個STEM課程體系。