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2017年,中国教育科学研究院STEM教育研究中心发布了《中国STEM教育白皮书》。同年,教育部印发新的《义务教育小学科学课程标准》中,加入工程实践和跨学科学习方式建议,而这两方面正是STEM教育理念的重要特征。在小学科学教学中,尝试在STEM理念下的教学实践,是非常必要的。
STEM教学理念是基于项目的学习。而项目的确立,需要从多个方面考虑。首先,项目应来源于生活中的实际问题。其次,项目应能激发起学生的学习兴趣。最后,项目的难度應从学生角度考量,不宜太难,让学生无法入手,也不应太易,不具挑战性。
例如,在《保护鸡蛋》一课中,教师播放宇航员乘坐返回舱从空中回到地面的视频时讲道:“让宇航员安全地回到地面,是科学家需要解决的一个难题。这时,返回舱就起到了一个很好的保护作用。在课堂上无法研究真正的返回舱,但我们能否给常见的鸡蛋制作一个保护装置,让鸡蛋落到地面,但不碎。”由真实的情境导入,让学生心中产生震撼的效果。再通过合理的引导,让学生明确本节课的目的。当教师出示课题时,很多学生都表示出了浓厚的兴趣,在学生看来,“保护鸡蛋”既好玩又有挑战性。
真实情境的引入,转移到生活中的难题上,贴近学生的认知,利于学生从实际角度去思考探索。同时,让学生明确课堂的研究项目是设计制作一个保护装置,让学生意识到,整个学习是围绕这个项目,是为了突破项目。
STEM教学的工程实践探索,是解决实际难题的一个过程。这个过程包括:设计、改进、制作,再设计、再改进、再制作等多次重复的步骤,只有不断地改进方案,优化设计,才能制作出更好的创意作品,从而解决问题。
例如,在《保护鸡蛋》的教学中,教师先启发学生思考:“鸡蛋在平常情况下,落地会碎,找出鸡蛋易碎的原因。”学生找出鸡蛋的壳比较脆、薄,地面硬,鸡蛋落地的速度快等原因。教师适时提出问题:“怎样才能让鸡蛋不碎呢?”学生很快意识到要从其原因入手,找到加厚鸡蛋壳、给地面铺一些材料以及减慢鸡蛋下落的速度等方法。当学生解决问题的思维层层深入后,教师再向学生出示一些材料,让他们根据材料,分小组进行合理的设计、制作、尝试。通过“找出原因—想出策略—合理设计—交流论证—尝试制作—实际检验—深挖原因—优化设计—制作检验”这条思路,引导学生进行实践。
STEM教学强调合作性,在过程中培养学生的合作能力。项目的解决,工程实践的探索,本就是在小组相互帮助、相互启发下进行的,教师应引导学生以小组为单位,共同找出原因,进行设计、评价、制作等,同时,教师也要注意以小组成员的共同表现进行评价。
在《保护鸡蛋》的教学实践中,处处体现了学生的合作学习。组内合作,讨论出鸡蛋会碎的原因、设计制作出合理的保护装置;组间合作,交流论证设计的合理性、实施的难易性等;班级合作,找出失败小组的原因,给出合理的建议。学生只有经历多层次、多方位的合作学习,才能提高合作学习的能力。
总之,STEM教学不是单纯地对各学科知识的简单融合,而是基于项目的学习,更关注对学生合作、创新以及解决实际问题等能力的培养。
一、STEM教学,注重从实际项目入手
STEM教学理念是基于项目的学习。而项目的确立,需要从多个方面考虑。首先,项目应来源于生活中的实际问题。其次,项目应能激发起学生的学习兴趣。最后,项目的难度應从学生角度考量,不宜太难,让学生无法入手,也不应太易,不具挑战性。
例如,在《保护鸡蛋》一课中,教师播放宇航员乘坐返回舱从空中回到地面的视频时讲道:“让宇航员安全地回到地面,是科学家需要解决的一个难题。这时,返回舱就起到了一个很好的保护作用。在课堂上无法研究真正的返回舱,但我们能否给常见的鸡蛋制作一个保护装置,让鸡蛋落到地面,但不碎。”由真实的情境导入,让学生心中产生震撼的效果。再通过合理的引导,让学生明确本节课的目的。当教师出示课题时,很多学生都表示出了浓厚的兴趣,在学生看来,“保护鸡蛋”既好玩又有挑战性。
真实情境的引入,转移到生活中的难题上,贴近学生的认知,利于学生从实际角度去思考探索。同时,让学生明确课堂的研究项目是设计制作一个保护装置,让学生意识到,整个学习是围绕这个项目,是为了突破项目。
二、STEM教学,引导学生进行工程实践探索
STEM教学的工程实践探索,是解决实际难题的一个过程。这个过程包括:设计、改进、制作,再设计、再改进、再制作等多次重复的步骤,只有不断地改进方案,优化设计,才能制作出更好的创意作品,从而解决问题。
例如,在《保护鸡蛋》的教学中,教师先启发学生思考:“鸡蛋在平常情况下,落地会碎,找出鸡蛋易碎的原因。”学生找出鸡蛋的壳比较脆、薄,地面硬,鸡蛋落地的速度快等原因。教师适时提出问题:“怎样才能让鸡蛋不碎呢?”学生很快意识到要从其原因入手,找到加厚鸡蛋壳、给地面铺一些材料以及减慢鸡蛋下落的速度等方法。当学生解决问题的思维层层深入后,教师再向学生出示一些材料,让他们根据材料,分小组进行合理的设计、制作、尝试。通过“找出原因—想出策略—合理设计—交流论证—尝试制作—实际检验—深挖原因—优化设计—制作检验”这条思路,引导学生进行实践。
三、STEM教学,提高学生合作学习能力
STEM教学强调合作性,在过程中培养学生的合作能力。项目的解决,工程实践的探索,本就是在小组相互帮助、相互启发下进行的,教师应引导学生以小组为单位,共同找出原因,进行设计、评价、制作等,同时,教师也要注意以小组成员的共同表现进行评价。
在《保护鸡蛋》的教学实践中,处处体现了学生的合作学习。组内合作,讨论出鸡蛋会碎的原因、设计制作出合理的保护装置;组间合作,交流论证设计的合理性、实施的难易性等;班级合作,找出失败小组的原因,给出合理的建议。学生只有经历多层次、多方位的合作学习,才能提高合作学习的能力。
总之,STEM教学不是单纯地对各学科知识的简单融合,而是基于项目的学习,更关注对学生合作、创新以及解决实际问题等能力的培养。