木工工程設計視域的下STEM教學模式的構建

【摘要】木工課程構建的“三場景四軸線五階層”教學是STEM教育的本土化實施項目的探索與實踐，木工課程開發模式就是以項目驅動方式將學科知識與STEM教育理念整合，從工程技術視域切入提升學生的技能性學習，在根據學習場景變化確定“目標軸線”、“問題軸線”、“實踐軸線”、“素養軸線”四線，依據學生能力水平設置“理論知識學習”、“設計能力學習”、“實踐探究”、“制作展示”、“評價交流”為五階層來完成整個STEM教育木工課程的實施與思考。

【關鍵字】STEM教育、木工課程? 、1+x模式、教學模式、三場景四軸線五階層

引言

STEM課程是一種以項目式學習為導向、以解決實際問題為出發點的新型課程。它將科學、數學、工程、技術等多學科融為一體，致力于培養學生綜合素養的一種跨學科綜合課程，在培養學生實踐能力和創新精神方面具有獨特優勢，因此，STEM課程受到了全球許多國家的密切關注。上世紀七八十年代起源于美國，進入21世紀后，全球多個國家也加入到STEM教育實踐的隊伍中，積極推進本國STEM教育的發展。2016年6月7日，我國教育部頒布了《教育信息化“十三五”規劃》文件，文件明確指出“積極探索信息技術在眾創空間、跨學科學習（STEM教育）、創客教育等新的教育模式，著力提升學生的信息素養、創新意識和創新能力”，作為綱領性的文件，這標志著我國正式開啟STEM教育改革。STEM教育作為今后教育發展的方向，已成為我國教育領域的重要發展戰略。教育部門的積極推動以及STEM教育在培養實踐能力和創新精神方面所具有的獨特優勢，因此STEM教育在中小學校如火如荼開展，成為各個學校的熱點課程。但是在這背后，我們發現STEM教育難以普及性及常態化實施。究其原因，是沒有很好實現課程本土化的問題。習總書記強調：“我們要堅持扎根中國大地辦教育”，國際化課程只有結合中國教育的實際背景進行本土化改造，得到的才是符合我國學生發展需要的優質課程，才能取得我們所需要的教學效果。

我校在STEM教育課程的開發上選擇了木工課程，不僅能夠充分鍛煉學生的創造力、實踐力、合作力等多項能力;此外，在秉承中國傳統木工技藝的木工課程同時還能給予學生更高的文化認同感。在STEM木工課程的實踐中，學生需要通過運用信息軟件的設計繪圖將概念性、抽象性的思維轉換成可視化、可實現的木工作品。根據美國著名的教育學者納爾遜（Nelson）提出的設計型學習的思想，把設計的技能和思維貫穿于整個教學過程，以設計為主線不斷迭代循環，學生在整個設計過程中能夠建立完整的知識建構，體驗真實的實踐操作，剛好適用于我校此項目的實施。因此，結合本校開展的木工課程采用工程設計型的學習方式（即：工程設計視域下的STEM教學）為探索校本STEM 教育課程的教育實踐提供了新的思路。當前工程設計型的探究式學習是一種全新的學習方式，以解決身邊的真實問題為出發點通過工程設計和探究完成目標，尋找解決問題的方法并掌握技能，發展高階思維與STEM教育的理論不謀而合。從工程視域切入的好處有助于對學生課程評價考核的時候使用“作品結業考試”方式，從而促成學生成為理論扎實且擁有實踐經驗的知識轉化。

二、工程設計型學習的操作模型和STEM教育的關聯

輸入“工程設計型”學習，在中國知網上總結這種學習方式有兩種觀點：第一，設計型學生是一種基于項目探究式的學習方法①，學生在真實的任務中完成既定任務，掌握相應的學科知識和技能。這種觀點是學生以分組形式參與真實的實踐任務完成作品的設計與制作，在做中學。第二：是作為一種教學模式②。筆者在校本STEM教育課程的學習方式上采用的第一種觀點，以項目式學習的探究方式，完成目標作品的設計制作，在真實的任務中培養學生解決問題的能力和創新思維。整個學習重點體現探究、實踐、溝通、創新、迭代循環、評價修正的學習特點。課程主題選定采用項目模塊為主導而進行設計，一個模塊為一個項目主題探究任務，在綜合實踐課堂上實施，這樣既發掘了新的課程活動組織模式，也對滿足學生多樣化的活動課程提供了新方向。設計型學習的操作模型有2種模式，納爾遜（Nelson）提出的逆向思維，另一種是由克洛德納（Kolodner）提出的基于設計的雙循環探索模型，考慮到木藝課程不能僅僅是單純的木工課或手工課，必須抓住STEM課程的核心，基于克洛德納（Kolodner）提出的上述觀點基礎之上本文引入了工程學思想③，在設計制作的過程中重點結合工程、技術、數學等知識結構的支撐，從而能夠進一步提升木工課程的學習質量。甚至，最后學生根據學習過程中的體悟性能夠遷移到生活中其他領域的學以致用。

三、STEM教育本土化探索----以我校實施的STEM木工課例為例

為能夠實現校本化、項目化、協同化的STEM木工課程的實施，在實踐中探索了協同化的教學模式，組建了學科和年級兩個協同教學團讓木工課程內容以項目化驅動，各個課例在構建時按照學生能力和認知差異進行細分。

（一）教學主題

木工課程確定了以項目式驅動的探究型學習，整個教學課程主題設計采用1+X模式，1+X模式中“1”為統一命名的“木工課程”，學生的課程設計制作全部以木料加工為成品來完成。“X”為不同年級而實施的可變項目，在課程主題對應的4-6年級分別制定一個項目子主題，在教學內容上根據學生能力漸進性的特點，教學內容由基礎技能掌握到多元技能的創意設計。最后，以活動手冊的形式完成“X”子項目。整個學年開設了3 門課程供學生選擇。 （ 見表 1）

（二）教學步驟

整個教學中充分體現工程設計型的內涵，尤其是在技術性、體驗性、設計性乃至實證性的特征上與學校現有的信息技術課有相似之處，因此，木工課程實施的前期技術階段主要在信息技術課堂上完成，整個教學分五個階段（見表2）。首先，中國文化基礎課程的準備階段，為下一步的設計中國印章注入文化元素;第二，依托信息技術課堂與校外企業合作，利用企業提供的繪圖軟件，學生把對印章抽象的理解給設計成可視化的圖形。第三，以實踐探索導入學習任務，驅動學生學習能力上的進階，整個印章的繪圖設計從無到有、從共性到個性的學習進階過程，在掌握上述設計能力的基礎上根據年級高低、能力不同的特點設置成進階課例，能夠進一步完成校園文創設計和社區文明宣傳指引標識的進階學習目標;第四，與木工師傅合作將設計好的作品制作出成品;第五，項目成果的評價。

（三）教學整合

木工課程屬于綜合性實踐課程，著力把培養學生4C能力作為教學的最高目標，為了較好的將教學目標與STEM教育理念的融合，采用“超學科知識”的課程構建的方法才能較好的達到教學目標。“超學科知識”即指超越學科范疇的實踐性、操作性、體悟性知識，甚至還包括被學生遺忘的學科之間的知識④。系統的木工實踐課程的構建不僅使學生知識由淺入深的線性發展，還是能力水平不斷進階提升過程，課程構建的過程本身就是內化教學目標的過程。此外，每個階段的學習核心是在問題驅動下與STEM教育理念相聯動進一步的整合教學目標。下面以六年級的課程《我是社區宣傳員》為例：

（四）教學建模

完整的教學設計有有助于項目的順利實施與完成，科學的教學建模更是有助于課例的系統化、集成化。在課程的建模方式上我們從已開設的2個學年中的多個課例中總結出的基本模型為：三場景四軸線五階層（如下圖）。在教學構建中的三場景分別是班級、學校、和社區。要求在實際的場景中完成制定的教學目標，避免了抽象、空洞的口號性的教學目標，同時注入課程相關利益者的共同期待，包括了教師、學生、社區和家長等人員，真實的學習情境作為一條內在的線索貫穿在整個課題。開設的X1、X2、X3課例在教學構建中圍繞目標軸、問題軸、實踐軸、素養軸四軸線的學習，目的是從各個維度將學生在每一軸段探究問題的過程顯性化。圍繞每一軸線完成既定的學習目標，上下兩個階段呈因果關系，學生探索了“因”的線索才能有“果”的總結。每一階段采用主題式的探究方式，以提高學生解決問題的綜合能力，在能力培養的過程中進一步的幫助學生建立超學科知識的厚度。設立五階層在課程深度上進一步迭代升級課程，STEM教育理念下的課程建模最關鍵的是實踐調查操作中能夠尋找并確定認知發展過程中不同思維層級水平的“立足點”⑤，作為建模中的“階”是為了幫助學生細化學習任務，每一階層以學習目標設置為始點，幫助學生明確探索目標，設置五個階層的教學層迭代，層層遞進設計，涵射課程開發的全過程。

1、教學建模中三場景設置

木工課程教學場景的要求是講究真實性，以問題驅動式完成學習任務，需要在生活實踐中完成，剛好與STEM 教學場景要求一致。真實的教學場景就成為連接書本知識和具體實踐的教學紐帶，小學生思考問題是“思而不全”且“全而不深”，在教學中所創設的教學場就需要結合小學生思維的特點，創設的場景既要能夠解決當前教學問題，又得蘊含著與當前問題有關聯的環境構建，學生在回味、思考問題時營造一種意猶未盡的教學心理境界，驅使著學生迫不及待而又興趣盎然地去繼續學習。因此，改變教學場景顯得尤為重要。木工項目實施中每一課例的實施必須還原真實的教學場景，X1、X2、X3都是圍繞班級、校園、社區三個教學環境讓學生完成學習任務。

參考文獻：

①②③鄭雪萍，設計型學習視域下的STEM教學模式的構建[J].江蘇教育研究2020.7B/8B 9-11;

④劉登琿，李凱;美國學校課程統整研究的進展與反思[J]. 外國教育研究? 2017年10月

⑤蔡呈騰，例談基于 STEM 教育理念的“四線五階”科學建模—以“電磁繼電器”教學為例[J].中學物理2020（06）21-26;

6杜鵑，石雪飛 鄒麗娜 ，核心素養導向的STEM教育 [M] 清華大學出版社;

7印霞，STEAM課程的設計與實施 [M];華東師范大學;

8王素 李正福STEM教育這樣做[M];教育科學出版社;

9《教育信息化“十三五”規劃》;[R];

10《中小學綜合實踐活動課程指導綱要》;[R];

※基金項目：廣東省STEM教育實踐研究課題; 以木工為項目的小學STEM課程建設研究（項目編號：2018GDSTEM035）

※作者介紹：邱凡凡 ，1986.04，漢，湖北襄陽人，廣東省深圳市福田區福強小學中級教師;E-mail： fqxxqff@ sina.com（廣東深圳， 518000）