基于STEAM教育的教學(xué)設(shè)計(jì)思考

摘要：本教案將基于STEAM教育作為基本教學(xué)模式，通過合作學(xué)習(xí)，結(jié)合地方特色，從價(jià)值體認(rèn)、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、問題解決和創(chuàng)意物化四個(gè)維度指定本教案的教學(xué)目標(biāo)，旨在厚植學(xué)生熱愛祖國熱愛家鄉(xiāng)情懷;引導(dǎo)學(xué)生掌握具體科學(xué)知識(shí)，提升分析和解決問題能力;發(fā)展創(chuàng)造創(chuàng)新意識(shí)。

關(guān)鍵詞：STEAM;教學(xué)設(shè)計(jì);教案

作為科技創(chuàng)新教育的有效形態(tài)和模式，STEAM教育由美國率先發(fā)起，是一種培養(yǎng)實(shí)踐能力、注重創(chuàng)新精神的綜合性教育理念，它由科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineer）、藝術(shù)（Art）和數(shù)學(xué)（Mathematics）構(gòu)成。本教案設(shè)計(jì)中有效對(duì)接STEAM教育，借助創(chuàng)意搭建積木，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)，結(jié)合5E教學(xué)法，設(shè)計(jì)了七個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)：熱身-導(dǎo)入—探究—設(shè)計(jì)—制作—交流—延伸，其設(shè)計(jì)思路和教案內(nèi)容于本文中進(jìn)行探討。

一、教學(xué)對(duì)象與學(xué)情分析

教學(xué)對(duì)象：本活動(dòng)的對(duì)象是八年級(jí)學(xué)生，考慮以40～50人為一個(gè)班開展活動(dòng)，并以小組形式（每組6～8人）開展活動(dòng)。

學(xué)情分析：此階段學(xué)生能夠?qū)ㄖ纬沙醪降恼J(rèn)識(shí)，但這種認(rèn)識(shí)多停留于課堂基本理論的學(xué)習(xí)和日常生活所見，無法在實(shí)踐中完成知識(shí)的運(yùn)用。鑒于此階段中學(xué)生已具備一定科學(xué)素養(yǎng)，本活動(dòng)將創(chuàng)設(shè)貼近生活實(shí)際的情境，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)探究，學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，并在此過程中，學(xué)生能夠樹立合作意識(shí)、提升動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神。

二、教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)重難點(diǎn)

本教案將以建橋大咖為題，以本市八年級(jí)學(xué)生為活動(dòng)對(duì)象，以近年來瀘州發(fā)展中橋梁設(shè)計(jì)建設(shè)為真實(shí)情境，以學(xué)生對(duì)橋梁的認(rèn)知為經(jīng)驗(yàn)背景，在STEAM教育理念的指導(dǎo)下，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造意識(shí)和動(dòng)手能力，厚植熱愛祖國熱愛家鄉(xiāng)情懷，具體教學(xué)目標(biāo)如下。

（一）教學(xué)目標(biāo)

1.價(jià)值體認(rèn)。通過小組合作，工程完成橋梁模型的設(shè)計(jì)實(shí)施，主動(dòng)與小組成員交流想法，并在最后進(jìn)行展示與交流，形成對(duì)建橋工程師的初步體驗(yàn)。

2.責(zé)任擔(dān)當(dāng)。本課程以土木工程專業(yè)學(xué)生“小梁”的角色為導(dǎo)入，創(chuàng)設(shè)建橋的情境，引導(dǎo)八年級(jí)學(xué)生幫助“小梁”解決橋梁設(shè)計(jì)問題，形成對(duì)自我和他人負(fù)責(zé)的態(tài)度。

3.問題解決。通過完成橋梁模型設(shè)計(jì)實(shí)施任務(wù)，學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)理解橋梁設(shè)計(jì)中的核心組成要素，并基于合理的計(jì)算，提升分析和解決問題的能力。

4.創(chuàng)意物化。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生結(jié)合自己的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，充分發(fā)揮創(chuàng)意和想象，能夠設(shè)計(jì)出別具一格的方案，提高審美意識(shí)，發(fā)展創(chuàng)新意識(shí)，制作出符合本任務(wù)達(dá)標(biāo)要求的作品。

（二）教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：橋梁的種類、結(jié)構(gòu)和功能;橋梁搭建的基本原理。

教學(xué)難點(diǎn)：學(xué)生通過觀察和討論解釋橋梁的基本構(gòu)造，并利用創(chuàng)意搭建積木進(jìn)行模型制作;學(xué)會(huì)在小組合作中分析問題和解決問題，形成不同的思路，完成不同的模型。

應(yīng)對(duì)策略：創(chuàng)設(shè)故事情境，引導(dǎo)學(xué)生接受任務(wù)，提供橋梁結(jié)果示意圖和相關(guān)視頻，使學(xué)生直觀理解橋梁的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用;在探究過程中理解橋梁的實(shí)用性。

三、教學(xué)準(zhǔn)備、活動(dòng)時(shí)間

教學(xué)準(zhǔn)備：多功能一體機(jī)、筆記本電腦、數(shù)據(jù)線、平板電腦、

創(chuàng)意搭建積木（K·Nex）、直尺等

活動(dòng)時(shí)間：4課時(shí)

四、教學(xué)過程

（一）熱身

第一、單個(gè)項(xiàng)目利用K·Nex搭建立體的圓柱體、梯形體、長方體等

第二、組合項(xiàng)目將上述單個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行組合，確保組合成功

（二）導(dǎo)入

以土木工程專業(yè)學(xué)生“小喬”的故事為導(dǎo)入，分組以6-8人為一組，觀察各種橋梁圖片。

（三）探究

學(xué)生通過觀察橋梁設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖，認(rèn)識(shí)橋梁各關(guān)注學(xué)生對(duì)橋梁組成部分及其作用的認(rèn)識(shí)。

（四）設(shè)計(jì)

1.學(xué)生通過以上2個(gè)環(huán)節(jié)，以小組為單位，討論設(shè)計(jì)畫出草圖，并填寫《建橋大咖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目書》。

2.畫出橋梁設(shè)計(jì)草圖。

在學(xué)生構(gòu)建橋梁結(jié)構(gòu)基本概念的基礎(chǔ)上，提出以下設(shè)計(jì)要求：

（1）跨徑不低于45cm;

（2）可以承重礦泉水（380ml）

（3）橋梁整體高度不低于40cm

（4）橋墩可以承受拉力玩具車的撞擊

（五）制作

學(xué)生以小組為單位，合作完成實(shí)施，選用正確的積木，并達(dá)到以上4個(gè)要求。

（六）交流

學(xué)生以小組單位，由小組代表進(jìn)行展示分享觀察學(xué)生是否能夠表達(dá)出自己的想法。

（1）介紹橋梁的命令及其緣由;

（2）介紹橋梁設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)及其優(yōu)缺點(diǎn);

（3）介紹實(shí)施過程中遇到的困難和解決辦法;

（4）分享你們?cè)谡麄€(gè)過程中的成功經(jīng)驗(yàn)。

（七）延伸

（1）利用創(chuàng)意搭建積木（K·Nex），還可以搭建其他哪些建筑？

（2）是否可以利用KEVA進(jìn)行橋梁搭建？

（3）激發(fā)學(xué)生熱愛設(shè)計(jì)的興趣，形成之追求成為橋梁設(shè)計(jì)工程師的夢(mèng)想;對(duì)家鄉(xiāng)的熱愛之情。

五、教學(xué)評(píng)估

本活動(dòng)是在原有的“創(chuàng)意搭建”活動(dòng)中改變而來，原有的活動(dòng)設(shè)計(jì)上過于注重創(chuàng)新創(chuàng)意，從而忽視了對(duì)科學(xué)知識(shí)、科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度的融入;同時(shí)，在動(dòng)手的過程中讓學(xué)生根據(jù)不同主題進(jìn)行搭建，缺乏對(duì)知識(shí)的提取、整合與運(yùn)用。經(jīng)過調(diào)研后，基于STEAM教育理念的融入，希望通過此項(xiàng)教學(xué)設(shè)計(jì)讓學(xué)生獲得多元的學(xué)習(xí)效果，具體內(nèi)容如下：

1.培養(yǎng)價(jià)值體認(rèn)

該活動(dòng)在STEAM教育的背景下，通過“小梁”故事的情境構(gòu)建、結(jié)合本地橋梁修建，培養(yǎng)熱愛祖國熱愛家鄉(xiāng)的情懷，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生批判精神和擔(dān)當(dāng)精神。

2.提升探究能力

該活動(dòng)基于真實(shí)問題，以設(shè)計(jì)實(shí)施為載體，通過觀察、分析、判斷、檢驗(yàn)、結(jié)果等內(nèi)容和過程使學(xué)生掌握科學(xué)的方法和獲取直接經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。學(xué)校教育應(yīng)當(dāng)做的就是將學(xué)生當(dāng)成是解決問題的行動(dòng)者，學(xué)生要用既有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)與技巧能力，去應(yīng)對(duì)一個(gè)新的問題情境，去解決一個(gè)尚未真正遇到的問題，并嘗試加以解決[1]。

3.加強(qiáng)知識(shí)體系的構(gòu)建

STEAM教育就是基于項(xiàng)目式的學(xué)習(xí)，給學(xué)生一個(gè)真實(shí)的情境，在情境中綜合運(yùn)用知識(shí)，鍛煉學(xué)生的能力，讓學(xué)生利用自己的創(chuàng)新思維去解決現(xiàn)實(shí)中的復(fù)雜問題，對(duì)學(xué)生知識(shí)、能力與情感等均有所提升[2]。基于STEAM教育的學(xué)習(xí)，將有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;有利于提升知識(shí)的整合;有利于形成學(xué)生的合作意識(shí)，幫助學(xué)生更科學(xué)地構(gòu)建知識(shí)體系，有利于發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡清田.課程發(fā)展與設(shè)計(jì)的關(guān)鍵DNA核心素養(yǎng)[M].臺(tái)北：五南圖書出版股份有限公司，2012.

[2]袁利平，張欣鑫.論STEAM教育與核心素養(yǎng)的對(duì)接[J].陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2017（5）.

本文系瀘州廣播電視大學(xué)2018年校級(jí)重點(diǎn)課題“綜合實(shí)踐活動(dòng)課程教師教學(xué)能力研究”（課題編號(hào)：LZDD2018ZA001）的研究成果。

作者簡介：張銳，1983年12月，男，四川瀘州人，教育學(xué)碩士，瀘州開放大學(xué)講師。