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2009年6月,南京市琅琊路小学依托机器人项目自主申报并成功入选首批南京市“星光计划”学校。随后几年,在南京市教研室的牵头引领下,学校机器人项目的开展日益成熟,并取得诸多成绩,这为学校科技活动的多样化夯实了基础,成为“PowerTech机械兽”科创课程诞生的有利契机。
“PowerTech创意仿生机器人”(又称PowerTech机械兽)是台湾中华创意发展协会于2003年自主研发的科创项目,它是以木片、木棒、齿轮、马达等简单的原初材料,在学生自主创意设计、自己动手制作的基础上开展的科技竞技活动。作品模仿生物爬行、跳跃等运动方式,在竞速、拔河、负重及造型创意等方面比较制作水平,全部制作过程由学生独立完成。这项活动有助于培养未来科技人才的规划力、想象力、分析力等思考能力,发展青少年的加工制作的实作能力,强调共同合作、团队意识。该项目在全台湾中小学推广,每年举办一次竞赛活动,在青少年中有着很高的人气。2010年,南京市教研室与南京市科协联手,率先将“PowerTech机械兽”项目引入大陆,并开启基于此项目的两岸青少年科创活动交流,几年下来成果斐然。琅琊路小学作为首批参与此项目的小学,在活动开展、竞赛组织和教学研究等方面均走在前列。
随着活动的深入开展,我们发现学生们特别喜欢这一科创项目,自主参与、全情投入、分享快乐,这一种学习状态让我们联想到琅小的校本教育主张——“快乐做主人”。“快乐做主人”有两个要义,一是做主人,二是快乐,也就是说,在琅小开展的全部课程与教学活动,都要以上述两个要义作为尺度来审视。这么看来,PowerTech科创活动先天就具有“快乐做主人”的“基因”,但是,若仅仅把“PowerTech机械兽”作为科创活动,似乎又没有把文章做足,我们需要对这一项目进行本土化的课程加工。2012年,恰逢南京市中小学科技创新学院推动“星光计划”科创活动项目的课程化建设,以此为契机,我们总结前期活动经验成果,研发了《PowerTech机械兽创意工坊》校本课程,作为我校“小主人课程”框架中“小主人工程院”的一门课程,又作为南京市“星光计划”地方课程的重要组成部分。
从科创活动到科创课程,我们看重的是“PowerTech机械兽”活动给学生提供的多元学习机会。当下,学生学习生活中还存在一些不足,如说得多做得少,接受的多感受的少,受督促多自发行为少等,而这门课程正好可以在这些方面给孩子创造学习和突破的机会,从而帮助学生实现多元发展。具体说来,这门课程给学生创造了哪些机会呢?
一、一种工程实践的机会
美国STEM教育理念的提出,引起了人们对科学、技术、工程和数学教育的关注,重视培养学生的科技理工素养,不仅在高等院校,而且也被越来越多的中小学所接受。但由于受到学校教育教学模式的束缚,在小学里还是主要以语、数、外等学科的教学为主,学生在技术、工程方面得到的教育十分有限。
怎样在学校教育中融入STEM的理念,很多学校可能会想尽办法将它与学校的已有学科教学进行整合,从已有的学科教学内容中挑出可以加入STEM理念的部分,然后从教学设计上凸显这种理念。但是由于受到教学内容的限制,这将是一个间断式的过程。这种在不破坏原有课程模式上的变革,对学生科技理工素养的培养能起到一定的效果,但必然是有限的。
“PowerTech机械兽”课程的建设,很好地帮助我们解决了这样的问题。在“PowerTech机械兽”课程中,第一步先给学生一个仿生机器人的制作图纸,然后让孩子根据图纸去加工制作出仿生机器人,接下来对它的运动状况进行分析,找出存在的问题,下一步是自己根据分析重新设计规划一个新的设计图纸,再来制作完成、调试、分析、设计、制作……这是一个周而复始的过程,也正是STEM教育中所倡导的工程教育模式,而且学生在整个课程中会涉及到关于科学、技术、数学方面的内容,学生必须有机整合这四方面内容,才能制作出满意的仿生机器人。这就给了学生一个很好的STEM教育的机会,为培养学生的科技理工素养提供了一条切实有效的路径。
二、一种建构知识的机会
对于小学生来说,他们建构起来的知识可能更多的是隐性的、难以表述出来的知识,更像是一种感觉。在仿生机器人的机体结构中,包含了很多物理方面的原理,如轮轴、传动、摩擦力、振动频率等等,也涉及部分材料学、结构学方面知识,而这些知识对小学生来说是陌生的。就算是专门的教授想让他们完全掌握这些理论知识也存在一定难度,但要想做好一只运动状态良好的仿生机器人,又会不可避免的涉及到它们,如何处理这样的矛盾,既不对学生强行灌输,又可以让学生在他们能力范围内对这些知识有一定的认知,这里面存在一定的困难。
在“PowerTech机械兽”课程中,我们的方式是给学生足够的支持,让学生尽可能地去尝试。比如学生制作完成仿生机器人后,发现它向前运动速度很慢,怎样才能让他变快呢?学生会提出各种各样的猜想,如在脚下加一块大的脚底板,或在下面加一些砂纸,还有学生认为可能是前后腿的长度过长或过短,或是猜测电池盒的位置是不是前后调整一下会好一点……这些猜想大部分是天马行空不能实际解决问题的,但是老师不去直接干预学生的想法,而是尽可能就孩子们的猜想为他们提供需要的材料,让他们自己动手,不断尝试,最后他们总会发现自己的某个猜想是有效的。虽然这些方法背后的原理他们不清楚,但是这些方法会长时间地储存在他们的脑海中,慢慢演变成他们的一种感觉,经过长时间的积累,当下次再遇到各种问题的时候,会发现他们提出的解决策略有效性会越来越高,这就是他们在此课程中建构的自己的知识。
这些难以表述的知识的掌握对学生这门课程的学习以及今后相关理论知识的学习都会起到促进作用。在“PowerTech机械兽”课程学习中,每当学生因为自己建构的知识解决自己遇到的问题时,那种兴奋的心情会激发孩子的信心、热情,使他们对这门课程更感兴趣。同时这些建构的知识也会在他们今后的学习中成为他们科学掌握理论知识的垫脚石,当他们在后续的学习中学到相关的理论知识时,他们就会自动地把这些理论知识和他们在“PowerTech机械兽”课程中所建构的知识相结合,那种恍然大悟的感受,会再次激发他们学习的热情。
“PowerTech创意仿生机器人”(又称PowerTech机械兽)是台湾中华创意发展协会于2003年自主研发的科创项目,它是以木片、木棒、齿轮、马达等简单的原初材料,在学生自主创意设计、自己动手制作的基础上开展的科技竞技活动。作品模仿生物爬行、跳跃等运动方式,在竞速、拔河、负重及造型创意等方面比较制作水平,全部制作过程由学生独立完成。这项活动有助于培养未来科技人才的规划力、想象力、分析力等思考能力,发展青少年的加工制作的实作能力,强调共同合作、团队意识。该项目在全台湾中小学推广,每年举办一次竞赛活动,在青少年中有着很高的人气。2010年,南京市教研室与南京市科协联手,率先将“PowerTech机械兽”项目引入大陆,并开启基于此项目的两岸青少年科创活动交流,几年下来成果斐然。琅琊路小学作为首批参与此项目的小学,在活动开展、竞赛组织和教学研究等方面均走在前列。
随着活动的深入开展,我们发现学生们特别喜欢这一科创项目,自主参与、全情投入、分享快乐,这一种学习状态让我们联想到琅小的校本教育主张——“快乐做主人”。“快乐做主人”有两个要义,一是做主人,二是快乐,也就是说,在琅小开展的全部课程与教学活动,都要以上述两个要义作为尺度来审视。这么看来,PowerTech科创活动先天就具有“快乐做主人”的“基因”,但是,若仅仅把“PowerTech机械兽”作为科创活动,似乎又没有把文章做足,我们需要对这一项目进行本土化的课程加工。2012年,恰逢南京市中小学科技创新学院推动“星光计划”科创活动项目的课程化建设,以此为契机,我们总结前期活动经验成果,研发了《PowerTech机械兽创意工坊》校本课程,作为我校“小主人课程”框架中“小主人工程院”的一门课程,又作为南京市“星光计划”地方课程的重要组成部分。
从科创活动到科创课程,我们看重的是“PowerTech机械兽”活动给学生提供的多元学习机会。当下,学生学习生活中还存在一些不足,如说得多做得少,接受的多感受的少,受督促多自发行为少等,而这门课程正好可以在这些方面给孩子创造学习和突破的机会,从而帮助学生实现多元发展。具体说来,这门课程给学生创造了哪些机会呢?
一、一种工程实践的机会
美国STEM教育理念的提出,引起了人们对科学、技术、工程和数学教育的关注,重视培养学生的科技理工素养,不仅在高等院校,而且也被越来越多的中小学所接受。但由于受到学校教育教学模式的束缚,在小学里还是主要以语、数、外等学科的教学为主,学生在技术、工程方面得到的教育十分有限。
怎样在学校教育中融入STEM的理念,很多学校可能会想尽办法将它与学校的已有学科教学进行整合,从已有的学科教学内容中挑出可以加入STEM理念的部分,然后从教学设计上凸显这种理念。但是由于受到教学内容的限制,这将是一个间断式的过程。这种在不破坏原有课程模式上的变革,对学生科技理工素养的培养能起到一定的效果,但必然是有限的。
“PowerTech机械兽”课程的建设,很好地帮助我们解决了这样的问题。在“PowerTech机械兽”课程中,第一步先给学生一个仿生机器人的制作图纸,然后让孩子根据图纸去加工制作出仿生机器人,接下来对它的运动状况进行分析,找出存在的问题,下一步是自己根据分析重新设计规划一个新的设计图纸,再来制作完成、调试、分析、设计、制作……这是一个周而复始的过程,也正是STEM教育中所倡导的工程教育模式,而且学生在整个课程中会涉及到关于科学、技术、数学方面的内容,学生必须有机整合这四方面内容,才能制作出满意的仿生机器人。这就给了学生一个很好的STEM教育的机会,为培养学生的科技理工素养提供了一条切实有效的路径。
二、一种建构知识的机会
对于小学生来说,他们建构起来的知识可能更多的是隐性的、难以表述出来的知识,更像是一种感觉。在仿生机器人的机体结构中,包含了很多物理方面的原理,如轮轴、传动、摩擦力、振动频率等等,也涉及部分材料学、结构学方面知识,而这些知识对小学生来说是陌生的。就算是专门的教授想让他们完全掌握这些理论知识也存在一定难度,但要想做好一只运动状态良好的仿生机器人,又会不可避免的涉及到它们,如何处理这样的矛盾,既不对学生强行灌输,又可以让学生在他们能力范围内对这些知识有一定的认知,这里面存在一定的困难。
在“PowerTech机械兽”课程中,我们的方式是给学生足够的支持,让学生尽可能地去尝试。比如学生制作完成仿生机器人后,发现它向前运动速度很慢,怎样才能让他变快呢?学生会提出各种各样的猜想,如在脚下加一块大的脚底板,或在下面加一些砂纸,还有学生认为可能是前后腿的长度过长或过短,或是猜测电池盒的位置是不是前后调整一下会好一点……这些猜想大部分是天马行空不能实际解决问题的,但是老师不去直接干预学生的想法,而是尽可能就孩子们的猜想为他们提供需要的材料,让他们自己动手,不断尝试,最后他们总会发现自己的某个猜想是有效的。虽然这些方法背后的原理他们不清楚,但是这些方法会长时间地储存在他们的脑海中,慢慢演变成他们的一种感觉,经过长时间的积累,当下次再遇到各种问题的时候,会发现他们提出的解决策略有效性会越来越高,这就是他们在此课程中建构的自己的知识。
这些难以表述的知识的掌握对学生这门课程的学习以及今后相关理论知识的学习都会起到促进作用。在“PowerTech机械兽”课程学习中,每当学生因为自己建构的知识解决自己遇到的问题时,那种兴奋的心情会激发孩子的信心、热情,使他们对这门课程更感兴趣。同时这些建构的知识也会在他们今后的学习中成为他们科学掌握理论知识的垫脚石,当他们在后续的学习中学到相关的理论知识时,他们就会自动地把这些理论知识和他们在“PowerTech机械兽”课程中所建构的知识相结合,那种恍然大悟的感受,会再次激发他们学习的热情。