楊博衍 顧衛(wèi)

摘 要：作者以蘇州市第二十四中學(xué)校開展的STEM教育項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐為例，結(jié)合新時(shí)期教學(xué)改革工作內(nèi)容，聯(lián)系課堂教學(xué)實(shí)際，在學(xué)科滲透、課程融合、創(chuàng)意智造等方面開展了深入研究，摸索出了一套具有該校特色的STEM教育與教學(xué)實(shí)施路線圖，以期為同行提供借鑒。

關(guān)鍵詞：STEM教育；教學(xué)改革；課程融合；創(chuàng)意智造

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1673-8454（2018）18-0026-02

眾所周知，STEM強(qiáng)調(diào)學(xué)科之間的交叉融合，重視學(xué)生問題解決能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力等的培養(yǎng)。但對(duì)于一個(gè)生源95%以上為外來(lái)務(wù)工子女的公辦初中來(lái)說(shuō)，應(yīng)如何聯(lián)系課堂教學(xué)實(shí)際開展STEM教育活動(dòng)呢？

筆者所在的蘇州市第二十四中學(xué)校作為江蘇省STEM教育項(xiàng)目樣本示范校，自2014年開展這一教育活動(dòng)以來(lái)，在學(xué)科滲透、課程融合、創(chuàng)意智造三個(gè)方面開展了深入研究，摸索出了一套具有該校特色的STEM教育與教學(xué)實(shí)施路線圖。

一、學(xué)科滲透，從課堂內(nèi)學(xué)習(xí)向課堂外探究延伸

學(xué)校STEM教育最先是從學(xué)科滲透開始的，其原因有二：一是STEM教育是個(gè)新事物，由學(xué)科滲透入手，起步低、適用面廣，而最重要的是隨著近年來(lái)新課標(biāo)的落實(shí)，一些學(xué)科中包含多學(xué)科知識(shí)內(nèi)容越來(lái)越多，從而為在學(xué)科教學(xué)中開展STEM教育滲透創(chuàng)造了條件；二是隨著新時(shí)代教育形勢(shì)的發(fā)展，人們對(duì)學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)提出了更高要求，借助STEM教育來(lái)快速提升學(xué)生分析問題、解決問題和創(chuàng)新思維能力不失為一個(gè)好辦法。

學(xué)校信息技術(shù)學(xué)科從數(shù)年前開始探索實(shí)踐以來(lái)，廣大學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力普遍獲得到提高，作品連續(xù)三屆獲得市級(jí)以上組織的學(xué)生創(chuàng)客與創(chuàng)新活動(dòng)獎(jiǎng)杯。

1.教材重組，為STEM教育活動(dòng)開展編制好教材

江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究室編制的《初中信息技術(shù)》教材分為七、八、九年級(jí)三冊(cè)書，由于教材內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立又分散于各冊(cè)書中，不便于學(xué)生連貫學(xué)習(xí)和開展實(shí)踐，更不便于教學(xué)活動(dòng)的實(shí)施。

為此我們對(duì)教材作了重組，編制了校本STEM學(xué)習(xí)講義《Arduino創(chuàng)意智造入門》，并配置了相應(yīng)的自學(xué)課件、微視頻和實(shí)驗(yàn)器材，將內(nèi)容整合于一塊，配合學(xué)科教材開展STEM教學(xué)，從而大大方便了學(xué)生進(jìn)行課內(nèi)外自學(xué)與探究，為STEM教育滲透打下了基礎(chǔ)。

2.鼓勵(lì)創(chuàng)新，在教學(xué)中注重創(chuàng)造性思維培育和引導(dǎo)

STEM教育中最重要的一項(xiàng)是拓展性、創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，如何來(lái)做呢？

（1）從“發(fā)現(xiàn)”訓(xùn)練開始，引導(dǎo)學(xué)生多觀察、勤實(shí)踐、想運(yùn)用

創(chuàng)造性思維的形成最初與人的好奇心有關(guān)，與“發(fā)現(xiàn)”能力高低密切相聯(lián)。因此在教學(xué)中，我們常常有意識(shí)地組織一些與學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，突破校園邊界的限制，指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)來(lái)收集、觀察生活中所“發(fā)現(xiàn)”的應(yīng)用實(shí)例，拍攝其影像、記錄其過(guò)程，在一定程度上還原知識(shí)發(fā)生、發(fā)展與應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)。如物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用，我們就讓學(xué)生到生活中去找實(shí)例，不但充實(shí)了教材中原有的內(nèi)容，而且還找到了許多教科書中沒有寫入的新應(yīng)用，從而觸發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新思維與靈感的啟動(dòng)。在教師引導(dǎo)下，學(xué)生從初始時(shí)的被動(dòng)學(xué)習(xí)，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)探究，從書本到實(shí)踐，從課內(nèi)到課外，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)開展智能應(yīng)用的創(chuàng)設(shè)樂此不疲。

根據(jù)我校位于蘇州市古城區(qū)中心，學(xué)校人員多、操場(chǎng)跑道少的現(xiàn)況，學(xué)生運(yùn)用學(xué)習(xí)到的物聯(lián)網(wǎng)電子標(biāo)簽技術(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)學(xué)生校園分時(shí)健身跑步智能管理系統(tǒng)；根據(jù)校園中一些教室經(jīng)常出現(xiàn)的人走后電燈、電器忘關(guān)現(xiàn)象，運(yùn)用所學(xué)的紅外線傳感器技術(shù)，構(gòu)建了一個(gè)與“校園鈴聲系統(tǒng)”組合的教室智能節(jié)電管理系統(tǒng)等等，使得發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)造能力得到了鍛煉與培育。

（2）從“觀摩”作品開始，鼓勵(lì)找茬，助長(zhǎng)“異想天開”

觀摩別人的優(yōu)秀作品是學(xué)習(xí)，友善地給作品“找點(diǎn)兒茬”、提點(diǎn)兒“意見”，這其實(shí)也是一種學(xué)習(xí)，是創(chuàng)新意識(shí)“萌芽”、生長(zhǎng)的標(biāo)志，值得鼓勵(lì)與呵護(hù)。

一次課上，信息技術(shù)教師組織學(xué)生參觀一臺(tái)新配置的交互式可編程桌面機(jī)器人，許多學(xué)生都對(duì)這臺(tái)可編程、操控方便、集成有多種傳感器的“小精靈”十分喜愛?？捎形粚W(xué)生卻說(shuō)：“為什么它非要沿著商家提供的軌跡走，可否讓它照著我畫的路線跑呢？”這一問，當(dāng)時(shí)真難住了不少人，因?yàn)槟菚r(shí)候?qū)W生都還是第一次與真正意義上的“機(jī)器人”接觸，想得還沒那么深。

“好主意！去試試吧！”在教師的鼓勵(lì)下，幾位學(xué)生找來(lái)了馬克筆與大白紙，鋪在桌上畫了好幾張地圖請(qǐng)機(jī)器人走，可機(jī)器人就是不動(dòng)，是什么原因呢？經(jīng)過(guò)與商家地圖對(duì)比發(fā)現(xiàn)是學(xué)生畫的線太細(xì)、色彩涂得太不均勻所致，造成機(jī)器人底座下的灰度傳感器識(shí)別不了。為此，學(xué)生重畫了地圖再次試驗(yàn)，機(jī)器人乖乖地沿著他們繪制的線路圖跑了起來(lái)，學(xué)生的“異想天開”終于得到了驗(yàn)證。

二、課程融合，從單學(xué)科知識(shí)學(xué)向多學(xué)科知識(shí)用擴(kuò)展

1.抓好“頂層設(shè)計(jì)”，運(yùn)用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)多學(xué)科知識(shí)有機(jī)融合

地理學(xué)科教師，根據(jù)課標(biāo)首先從“頂層設(shè)計(jì)”抓起，仔細(xì)比對(duì)地理學(xué)科與其他學(xué)科間的契合處，深挖學(xué)科間融合點(diǎn)，運(yùn)用信息技術(shù)充實(shí)融合課的課程資源，借助StarC云端一體化學(xué)習(xí)平臺(tái)和未來(lái)教室網(wǎng)絡(luò)與多屏環(huán)境，實(shí)現(xiàn)地理學(xué)科與各學(xué)科間的有機(jī)融合，從而突破教學(xué)活動(dòng)中的時(shí)空限制，幫助學(xué)生更好地了解與把握所學(xué)知識(shí)內(nèi)容。

在上《印度》這一節(jié)課時(shí)，地理教師先是以印度的人口介紹作為切入點(diǎn)，從地理角度分析印度的人口現(xiàn)狀作為引線，隨后導(dǎo)入有關(guān)印度人口的歷史背景和成因微視頻，巧妙地實(shí)現(xiàn)了與歷史知識(shí)的融合。

2.從單學(xué)科知識(shí)教，向多學(xué)科知識(shí)用方向發(fā)散

學(xué)校生物學(xué)科教師在教授有關(guān)鳥類知識(shí)時(shí)，設(shè)計(jì)的教案采用了翻轉(zhuǎn)課堂模式，在課前將編制好的學(xué)習(xí)任務(wù)單與自學(xué)課件（含微視頻），通過(guò)校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)發(fā)放給每一位學(xué)生，指導(dǎo)學(xué)生開展課前自學(xué)。而當(dāng)上課時(shí)，教師除了強(qiáng)調(diào)適合鳥類空中飛行的各個(gè)關(guān)鍵特征之外，留出更多時(shí)間供學(xué)生互動(dòng)，如結(jié)合生物學(xué)知識(shí)回答樹林里隨處可見的小鳥、高空中翱翔的大雁為什么能夠飛行，從而幫助學(xué)生加深對(duì)鳥類的基本結(jié)構(gòu)和各部分機(jī)能的了解。

人類若裝上鳥類的翅膀能不能飛行？為什么飛機(jī)不煽動(dòng)翅膀也能起飛？手折的紙飛機(jī)該如何做、怎樣飛才能飛的更遠(yuǎn)、更高、更持久呢？隨著教師一系列問題的拋出，學(xué)生被引入到了問題探究的深水區(qū)，而物理課中的浮力、空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)一下子成了大家手中問題解答的“利器”。一堂單學(xué)科知識(shí)教的生物課，通過(guò)生生、師生互動(dòng)，演變成一節(jié)多學(xué)科知識(shí)用的研究課、實(shí)踐課。

學(xué)生在這一過(guò)程中，對(duì)知識(shí)的了解更具體、更全面，體驗(yàn)到的是從學(xué)到用需知道的知識(shí)更多、內(nèi)容更細(xì)、技能更豐富，從而教育了學(xué)生在學(xué)習(xí)一門知識(shí)的同時(shí)，要時(shí)時(shí)關(guān)注與其它學(xué)科間的聯(lián)系，達(dá)到學(xué)以致用，并能對(duì)問題的分析考慮更周全，對(duì)問題的解決更有效。

三、創(chuàng)意智造，讓設(shè)想變藍(lán)圖、使藍(lán)圖變實(shí)物

蘇州市出臺(tái)了在市區(qū)禁止燃放煙花爆竹的規(guī)定后，怎樣幫助人們尋找既環(huán)保又具有時(shí)代氣息的喜慶活動(dòng)方式，一時(shí)成為學(xué)生關(guān)注的焦點(diǎn)。有學(xué)生說(shuō)：可否在大疆無(wú)人機(jī)“肚”下懸掛個(gè)空投箱，在一些適宜飛行的喜慶場(chǎng)合，當(dāng)飛機(jī)飛行到一定高度時(shí)，通過(guò)遙控在指定區(qū)域投放禮花、彩紙，這豈不是一個(gè)既有趣又環(huán)保的方法嗎？

為此，在教師幫助下，學(xué)生與校無(wú)人機(jī)社團(tuán)合作成立了“無(wú)人機(jī)空投箱”STEM項(xiàng)目組，結(jié)合所學(xué)知識(shí)一步步將創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為可實(shí)施的具體方案，如設(shè)立箱體制作、倉(cāng)門控制、放飛投放、后勤支援等四個(gè)工作小組，大家依據(jù)各自喜好與特長(zhǎng)認(rèn)領(lǐng)任務(wù)，充分調(diào)動(dòng)了每一位參與者的積極性和智慧，使大家都能學(xué)得、習(xí)得、有所得。

倉(cāng)門控制是STEM項(xiàng)目中的關(guān)鍵，在實(shí)踐課教師的輔導(dǎo)下，大家對(duì)該部分作了圖解化分析，依照其任務(wù)與功能，再細(xì)分為主控、驅(qū)動(dòng)、通信、供電等四個(gè)小項(xiàng)目進(jìn)行攻關(guān)，這里不僅復(fù)習(xí)了所學(xué)過(guò)的物理、物聯(lián)網(wǎng)和《Arduino創(chuàng)意智造入門》校本教材中的知識(shí)，還加學(xué)了電路焊接、無(wú)人機(jī)飛行等技能，學(xué)會(huì)了將一個(gè)復(fù)雜問題逐一化解為簡(jiǎn)單問題去認(rèn)識(shí)它、分析它、解決它，使得每一位參與者都在這一科學(xué)活動(dòng)中得到了很好的體驗(yàn)與錘煉。

兩個(gè)星期過(guò)去了，在大家的協(xié)同努力下，經(jīng)過(guò)反反復(fù)復(fù)數(shù)十次試驗(yàn)，一個(gè)懸掛于無(wú)人機(jī)肚子下可遙控的空投箱終于被“造”了出來(lái)。當(dāng)裝滿禮花、空降兵的空投箱隨著無(wú)人機(jī)升空在校園里投下首批空降物時(shí)，圍觀的師生和家長(zhǎng)們都高興地鼓起了掌。

通過(guò)一個(gè)個(gè)與課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容緊密相關(guān)的STEM項(xiàng)目實(shí)施，學(xué)生自然而然地把所讀的書變活了，將所學(xué)的知識(shí)變實(shí)了，動(dòng)腦動(dòng)手造物的能力提高了，“好學(xué)、實(shí)踐、融合、創(chuàng)新”的校園新風(fēng)悄然興起，STEM為新時(shí)代學(xué)校教育工作跨上新臺(tái)階注入了新活力。

實(shí)踐證明，貼近師生的“學(xué)科滲透、課程融合、創(chuàng)意智造”STEM教育教學(xué)策略適合于學(xué)校實(shí)際，有效地促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的提升與核心素養(yǎng)培育在課堂落地。

（編輯：李曉萍）