校本課程STEM教育初體驗

沈穎 沈仲謙

摘 要：以“制作紙飛機游戲”為例，確定STEM四維教學目標，構建教學模型，將STEM教育理念融入校本課程教學，培養學生的問題解決能力、復合思維和創新思維.

關鍵詞：STEM教育;校本課程;中學理科

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2021）03-0095-02

2016年教育部《教育信息化“十三五”規劃》把STEM教育定義為一種新的教育模式.STEM是將 Science （科學）、 Technology（技術）、Engineering（工程）與 Mathematics （數學）等多學科進行整合，采用項目式學習的一種課程組織方式，重視真實、有意義、有挑戰性的問題情境創設，強調學生在動手、動腦、動口過程中合作解決問題，提升核心素養.課題組成員廈大附中沈仲謙教師以“制作紙飛機游戲”為主題，設計了STEM教育的校本課程，使學生充分理解科學、技術、工程與數學之間的交互關系，為學生的全面發展打下良好基礎.

一、課題選擇

1.源于童年

折紙飛機是大家小時候常玩的一種手工，還經常比賽誰的飛機飛得更高更遠，是很多學生童年的記憶.

2.基于校本課程

《基礎教育課程改革綱要》中規定“學校在執行國家課程和地方課程的同時，應視當地社會、經濟發展的具體情況，結合本校的傳統和優勢、學生的興趣和需要，開發或選用適合本校的課程”.“制作紙飛機游戲”校本課程的開發就是依據學生的需求和可以利用的課程資源，滿足學生的獨特性和差異性，發展學生科學素養.

3.立足于STEM

折疊紙飛機活動有利于加強學生的技術素養，對紙飛機測試方案的設計，有利于加強學生的工程素養，對飛行數據的測試有利于加強學生的數學素養.符合STEM教育把多學科相融合的教育方式使學習與實際生活密切相關，滿足了學生的認知需要.

二、教學目標

學生已經掌握了一些基本的科學知識，具備一定的邏輯思維、分析和動手能力，但實驗探究的方法還沒有形成體系，對定量實驗的方法了解還不夠全面.基于此確定表1所列教學目標.

能運用現代信息技術對紙飛機涉及的相關知識進行搜索、歸納、整理;E（工程）學會從可行、精準方面綜合考慮方案的設計.M（數學）對定量測定的數據進行處理;能運用數學建模進行討論確定.

三、教學方法確定

采圖1用PBL（problem based learning）任務驅動、模型建構、多媒體、引導學生小組合作探究學習如圖1所示.

四、教學過程1.尋找童年的記憶：折出自己最熟悉的紙飛機模型（5min）

2.科技寫作初體驗：簡明扼要寫出自己折紙飛機的制作過程（5min）

3.我的心你是否明白：前后桌交換《紙飛機折疊說明》，并根據折疊說明折出對方的紙飛機（15min）.

4.展示學生的作品.

提問：為什么根據《折疊說明》折出來的紙飛機看上去一點都不像紙飛機.

學生可能回答：是《折疊說明》說不清楚，看不懂應該怎么疊.

教師：今天我們將有機會學習像一名工程師那樣進行寫作，自己寫一個更好的折疊方法.

簡單介紹本次課程的任務：1.學生不是設計真正的飛機，而是一款紙飛機.2.在設計時要考慮如何讓這款紙飛機盡量飛遠一些，同時將制作這款紙飛機的折疊方法寫下來.3.學生將折好的紙飛機進行測試，看看自己原先折的紙飛機和別人根據自己《折疊說明》折的紙飛機是否一樣.4.想想技術寫作對每一個紙飛機的質量是否有影響.

5.制作自己的紙飛機（30min）

（1）為學生提供紙飛機圖紙：網上下載

（2）學生可以根據提供的圖紙進行折疊或選擇自己從頭設計.將這款紙飛機作為寫作的對象進行折疊方法的寫作.

（3）折疊過程的指導.

①機翼的折疊方法，調整升降舵以及配重（可提供回形針）

②對疊好的紙飛機進行非正式測試

（4）根據測試結果提實驗建議.

①為什么你的紙飛機總是機頭朝下墜地？

②有什么辦法讓你的紙飛機實現直線飛行？

③你覺得，真正的飛機有垂直尾翼和水平尾翼的原因是什么？

④在飛機飛行的過程中，你是否觀察過飛機升降舵？在飛機的具體哪一個時間段會使用升降舵？升降舵有什么變化？衛生要有這樣的變化？

6.指導學生做好記錄筆記（30min）

（1）記錄下飛機的具體數據（如機身長度、機頭到回形針的距離等）

（2）繪制T型圖表，同時對圖表進行標注

（3）利用T形圖表記錄對飛機的每一個改造以及這些改造的效果

7.展示學生的折疊方法，讓全班學生一起修改（5min）

在學生提出自己的觀點和建議之后，跟學生解釋“紙飛機折疊方法”的文本屬于技術寫作.

（PPT展示）技術寫作指南：

（1）使用明白、直接的詞匯

（2）不要默認你的讀者知道一些他們可能不知道的事情

（3）盡量使用祈使句表達

（4）按邏輯順序羅列步驟

（5）活用圖表、繪圖，合理使用不同的字體

8.就自己的概念飛機寫一份折疊說明書（15min）

提醒學生：寫折疊方法時應假設讀者使用的是一張完全沒有標記的白紙.

9.試折紙飛機（15min）

將學生兩兩分組，學生將自己的折疊方法交給同組的同學，讓他們根據手頭上的折疊方法制作相應紙飛機.

10.問學生，通過觀察，哪些折疊方法時比較容易操作的，而哪些則恰恰相反.（5min）

11.讓學生針對自己拿到的折疊方法，寫下一些需要澄清明確的問題，以便讓折疊方法的作者進一步修改完善.（5min）

12.重折飛機（25min）

13.相識度評價（5min）

（1）在完成終版飛機之后，學生將終版飛機交到相應折疊方法的作者手上.

（2）作者們應當仔細觀察概念飛機和終版飛機，并完成《相識度評價表》.

14.試飛環節（45min）

15.數據分析

16.總結.重點評價幾個折疊方法的范本和紙飛機設計范本.

在整個項目實施過程中，充分利用活動報告，讓學生在制作中、試驗前、試驗后填寫.以問題引導的方式指導學生進行系統化的思考和分析，培養學生綜合運用物理、數學、工程、技術等進行多角度思考，綜合解決問題的能力.學生在整個系列教學活動中不單單有制作、競賽的快樂，更有“學以致用”的快樂在里面.

這次在STEM教育思想指導下設計校本課程，在實際教學中起到了很好的效果.活動實施方案是一次教學模式的探索，希望能給校本課程的設計提供一種新的思路.但目前STEM教育的開展還面臨很多困難.在教學方面很容易跟目前開展中的研究性學習、校外科技活動等同起來，組織凌亂難以維持學生的學習動力.在課程素材方面，STEM教育資源匱乏，很多是直接引自國外資料，缺少從身邊的已有的資源挖掘材料，無法利用STEM教育教育精神從一個新的角度帶領學生進行再學習再創作.在師資方面，教師無法跳出單科思維，科學素養不高無法用STEM視角解釋問題.

參考文獻：

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[3]余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學科整合模式[J].開放教育研究，2015，21（04）：13-22.

[4]中國教育科學研究院.STEM 教師能力等級標準[Z].北京：中國教育科學研究院STEM教育研究中心，2018.

[責任編輯：季春陽]