STEM教育理念應(yīng)用于體育課堂教學(xué)的實(shí)踐初探

文/郜世玲 程傳銀

“STEM”一詞是由科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)和數(shù)學(xué)(Math)的英文首字母構(gòu)成，它是美國科學(xué)委員會(huì)提出的一種超學(xué)科教育、重實(shí)踐的教育理念，旨在以跨學(xué)科整合的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)、技術(shù)、工程及數(shù)學(xué)領(lǐng)域運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)際操作的能力，提高他們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的綜合素養(yǎng)，為社會(huì)發(fā)展輸送綜合型、創(chuàng)新型人才。從其終極目標(biāo)來看，STEM教育終究要回歸到核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。體育是一門身體參與的實(shí)踐課程，更是集生物、化學(xué)、物理等多門學(xué)科知識(shí)于一體的綜合性學(xué)科。相對(duì)于其他學(xué)科，體育教學(xué)本身更貼近STEM教育理念。基于此，深入挖掘STEM教育與體育教學(xué)之間的關(guān)系，探討STEM教育理念下體育教學(xué)跨學(xué)科整合的方法，并設(shè)計(jì)基于STEM教育理念發(fā)展學(xué)生體育學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)項(xiàng)目，不失為新的嘗試。

一、基于STEM教育理念的體育教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

（一）基本思路

本研究將參照余勝泉基于構(gòu)建主義教學(xué)設(shè)計(jì)模式（為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)情境，讓他們積極建構(gòu)知識(shí)，從而強(qiáng)化對(duì)知識(shí)的記憶和遷移）提出的STEM項(xiàng)目設(shè)計(jì)模式。在教學(xué)分析的基礎(chǔ)上，圍繞運(yùn)動(dòng)能力、健康行為和體育品德三大核心素養(yǎng)，將體育學(xué)科與其他相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行整合，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)活動(dòng)過程、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在項(xiàng)目式教學(xué)結(jié)束后根據(jù)學(xué)生知識(shí)技能的獲得情況進(jìn)行針對(duì)性強(qiáng)化練習(xí)和提升。為了能具體展示STEM教育理念應(yīng)用于體育課堂教學(xué)的實(shí)踐過程，本研究以普通高中一年級(jí)紙飛機(jī)教學(xué)項(xiàng)目為例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

（二）教學(xué)分析

本教學(xué)案例選用的是普通高中一年級(jí)學(xué)生，此階段的學(xué)生正處于青春發(fā)育的特殊時(shí)期，爭(zhēng)強(qiáng)好勝、求知欲強(qiáng)。通過初中三年的學(xué)習(xí)，他們已經(jīng)具備了一定的體育自學(xué)和自練能力，但經(jīng)過兩個(gè)月的暑假生活，學(xué)生的技能水平大幅度下降，再加上高中的課程壓力，他們主動(dòng)參與體育鍛煉的積極性明顯不高。此外，體育不是高考項(xiàng)目，若再用初中以練為主的教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)則難以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)更是不現(xiàn)實(shí)。因此，要激發(fā)學(xué)生參與體育鍛煉的主動(dòng)性，不僅要有創(chuàng)新的教學(xué)方式，設(shè)置吸引學(xué)生的教學(xué)項(xiàng)目也至關(guān)重要。

（三）項(xiàng)目分析

紙飛機(jī)是一項(xiàng)國際體育項(xiàng)目，也是學(xué)校常見的科技體育活動(dòng)，更是每個(gè)人的童年回憶。它看上去簡(jiǎn)單易學(xué)，但要想飛得遠(yuǎn)且在空中保留時(shí)間長，不僅要長時(shí)間練習(xí)，還需掌握和運(yùn)用空氣動(dòng)力學(xué)等科學(xué)知識(shí)。在練習(xí)過程中，學(xué)生需要來回跑動(dòng)反復(fù)地投擲試飛來掌控投擲角度和力量，這與標(biāo)槍、壘球等投擲項(xiàng)目的練習(xí)動(dòng)作高度一致，學(xué)生在探索過程中不僅逐漸掌握了投擲項(xiàng)目的基本動(dòng)作要領(lǐng)，還養(yǎng)成了體育鍛煉的習(xí)慣，無形中促進(jìn)了運(yùn)動(dòng)能力和健康行為素養(yǎng)的發(fā)展；在教師指導(dǎo)、同學(xué)協(xié)作的各種紙飛機(jī)游戲或比賽中，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神、規(guī)則意識(shí)。紙飛機(jī)項(xiàng)目在發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的同時(shí)，還能檢驗(yàn)學(xué)生將理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐的思維能力，在此過程中充分體現(xiàn)了STEM四大素養(yǎng)。

1.科學(xué)素養(yǎng)

學(xué)生需要將空氣動(dòng)力學(xué)等科學(xué)知識(shí)與自己的制作、試飛相結(jié)合，分析紙飛機(jī)的原理和結(jié)構(gòu)，找到延長飛行距離和留空時(shí)間的方法，全程以科學(xué)探究的方式對(duì)紙飛機(jī)保持濃厚的興趣。

2.技術(shù)素養(yǎng)

不同結(jié)構(gòu)的紙飛機(jī)飛行距離相差甚遠(yuǎn)，學(xué)生在制作過程中，需要不斷設(shè)計(jì)、試飛，并要根據(jù)問題反復(fù)改進(jìn)。在這個(gè)過程中，他們不斷思考和探究，會(huì)發(fā)現(xiàn)每個(gè)步驟、細(xì)節(jié)都是影響結(jié)果的關(guān)鍵因素，在考驗(yàn)動(dòng)手能力的同時(shí)，有效提升學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)。

3.工程素養(yǎng)

學(xué)生從制定紙飛機(jī)的制作方案、設(shè)計(jì)紙飛機(jī)的結(jié)構(gòu)圖、分析紙飛機(jī)的折法，到最后根據(jù)自己的思路制作出一架預(yù)想的紙飛機(jī)，從中可以習(xí)得制圖等工程素養(yǎng)。

4.數(shù)學(xué)素養(yǎng)

學(xué)生在解決多種情境下的數(shù)學(xué)問題時(shí)有效推斷、分析的思維能力是STEM教育中數(shù)學(xué)素養(yǎng)的重要體現(xiàn)。在紙飛機(jī)項(xiàng)目中，數(shù)學(xué)素養(yǎng)主要體現(xiàn)在學(xué)生測(cè)量、記錄和分析數(shù)據(jù)的過程中，有效幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)的奧妙。

基于以上分析，明確紙飛機(jī)項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo):（1）通過練習(xí)試飛，學(xué)生能掌握紙飛機(jī)等相關(guān)投擲項(xiàng)目的基本投擲要領(lǐng)與競(jìng)賽規(guī)則，且運(yùn)動(dòng)負(fù)荷達(dá)到中等強(qiáng)度以上。（2）通過教師引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生對(duì)紙飛機(jī)的興趣，使學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)解決問題，提高自己的思維能力。（3）通過比賽，增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，發(fā)揚(yáng)堅(jiān)持不懈、頑強(qiáng)拼搏的體育精神。

（四）學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)

STEM項(xiàng)目教學(xué)是基于現(xiàn)實(shí)情境，目的是讓學(xué)生在完成任務(wù)的過程中獲取知識(shí)，因此，學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)是STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的核心要素。本案例的學(xué)習(xí)任務(wù)：（1）主動(dòng)探究影響紙飛機(jī)飛行距離和留空時(shí)間的科學(xué)原理。（2）運(yùn)用科學(xué)知識(shí)找到紙飛機(jī)的最好折疊方式和最正確的投擲方法。（3）掌握紙飛機(jī)競(jìng)賽細(xì)則、規(guī)則和裁判方法。（4）學(xué)會(huì)團(tuán)隊(duì)合作且能獨(dú)立組織一場(chǎng)比賽。

（五）工具與資源

問題的解決或任務(wù)的完成需要學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)和知識(shí)建構(gòu)，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)資源能幫學(xué)習(xí)者開拓思維，達(dá)到STEM教育的目的。本案例的學(xué)習(xí)環(huán)境準(zhǔn)備:室內(nèi)體育館、A4紙若干張、簽字筆、皮尺、秒表、標(biāo)志桿。學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì):與紙飛機(jī)飛行相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)、多種紙飛機(jī)折疊教程。

（六）學(xué)習(xí)支架設(shè)計(jì)

STEM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位，但不能忽視教師的指導(dǎo)作用。在整個(gè)項(xiàng)目過程中，教師充當(dāng)幕后導(dǎo)演的角色，需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)、管理和幫助，把握項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中的關(guān)鍵點(diǎn)，當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到困難，教師應(yīng)提供支撐，避免學(xué)生的學(xué)習(xí)行為與學(xué)習(xí)目標(biāo)發(fā)生偏離。本案例以情境型和問題型支架為主，即在特定的情境中讓學(xué)生在解決問題過程中學(xué)習(xí)知識(shí)。從學(xué)習(xí)的開始、活動(dòng)過程到結(jié)束部分，都由教師把控主線，引導(dǎo)學(xué)生探究紙飛機(jī)的原理，參與到制作過程以及各個(gè)環(huán)節(jié)的活動(dòng)中。在學(xué)生嘗試和練習(xí)的過程中，針對(duì)性地給予糾錯(cuò)和指導(dǎo)，確保他們?cè)谧罱l(fā)展區(qū)內(nèi)思考和解決問題。

（七）學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)活動(dòng)是學(xué)生在STEM教育項(xiàng)目中完成學(xué)習(xí)任務(wù)、達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)的橋梁。有效的學(xué)習(xí)活動(dòng)才能以最快速度提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率。本研究學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)基于尚力沛提出的綜合教學(xué)模式理論：集運(yùn)動(dòng)教育模式、個(gè)人和社會(huì)責(zé)任教學(xué)模式、領(lǐng)會(huì)式教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)于一體，針對(duì)不同的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)任務(wù)采取特定的教學(xué)模式。如運(yùn)用運(yùn)動(dòng)教育模式使學(xué)生掌握紙飛機(jī)及相關(guān)項(xiàng)目的基本投擲要領(lǐng)，增強(qiáng)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和規(guī)則意識(shí)；運(yùn)用個(gè)人和社會(huì)責(zé)任教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)道德、體育品德等必要品質(zhì)；領(lǐng)會(huì)式體育教學(xué)模式則側(cè)重發(fā)展學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和解決問題的能力。具體學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)見表1。

二、結(jié)語

本文提出將STEM教育理念滲透到學(xué)科教學(xué)實(shí)踐中，同時(shí)基于前人的研究設(shè)計(jì)了以紙飛機(jī)為教學(xué)項(xiàng)目的教學(xué)案例，呈現(xiàn)了STEM教育理念與體育教學(xué)結(jié)合過程中的思路和方法，這是STEM教育發(fā)展的新嘗試。嘗試既是突破也是開始，必定存在較多不足和疏忽之處，其中會(huì)遇到種種問題，如教師之間的協(xié)調(diào)困難、學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)不科學(xué)、評(píng)價(jià)方法不全面等，后期如何將這種新的嘗試轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)化、成熟化的教育是一項(xiàng)工程量大、時(shí)間長的研究。