錢(qián)生來(lái)

浙江省嵊州市甘霖鎮(zhèn)東湖小學(xué) 浙江 嵊州 312400

一、關(guān)注真實(shí)世界

學(xué)生面對(duì)的真實(shí)世界,是由家庭生活、學(xué)校生活、社會(huì)生活相融匯的世界。這就決定了STEM 課堂的活動(dòng)必須避免空、虛、假,其活動(dòng)對(duì)象來(lái)源于真實(shí)世界、服務(wù)于真實(shí)世界。因此,課堂實(shí)施主題的確定、項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、內(nèi)容的選擇都應(yīng)結(jié)合國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn),因地制宜地從真實(shí)世界中去尋找。

1.崇尚真實(shí)的情境。本課中學(xué)生所處的真實(shí)情境是：第34次南極科考,我國(guó)首次在南極海域發(fā)現(xiàn)微塑料。這則真實(shí)的消息,透露出的是塑料對(duì)海洋生物甚至人類的威脅。學(xué)生的思維在這個(gè)真實(shí)情境中被觸發(fā),他們開(kāi)始思考白色污染給環(huán)境、動(dòng)物、人類帶來(lái)的影響。

2.面對(duì)真實(shí)的問(wèn)題。本課由真實(shí)情境引出的真實(shí)問(wèn)題是：面對(duì)最常見(jiàn)的白色污染,以塑料袋為例,我們作為工程師如何來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題?再問(wèn)：用紙袋替代塑料袋的過(guò)程中,我們需要克服哪些材料上的缺陷?這兩個(gè)基于真實(shí)情境的問(wèn)題,使學(xué)生思維開(kāi)始遞進(jìn),令其積極地調(diào)動(dòng)生活經(jīng)驗(yàn)以及所學(xué)知識(shí),遷移到課堂中來(lái)。

二、經(jīng)歷真實(shí)的實(shí)踐過(guò)程

面向真實(shí)世界的STEM 課堂應(yīng)注重讓學(xué)生具有真實(shí)的技術(shù)任務(wù),經(jīng)歷真實(shí)的學(xué)習(xí)實(shí)踐過(guò)程,以便使STEM 教育在課堂中真實(shí)發(fā)生。

1.具有真實(shí)的工程技術(shù)任務(wù)。本課用紙袋代替塑料袋需要克服的缺陷有很多,如牢固度、防水性、耐用性等。而作為一節(jié)課的任務(wù),聚焦單個(gè)因素展開(kāi)研究較為有利。因此本課的任務(wù)是克服紙袋不夠牢固這一因素,用三張報(bào)紙、透明膠和剪刀做一個(gè)有提手的牢固紙袋,承重目標(biāo)是能放下15袋鹽(約5千克)。

這個(gè)任務(wù)是面對(duì)真實(shí)情境下的問(wèn)題自然提出的,包含或隱含著這樣的信息：①工具的使用：剪刀、手；②材料的選擇加工：報(bào)紙、透明膠；③作品的組裝：袋子主體與提手的連接；④實(shí)踐中可能出現(xiàn)的問(wèn)題：袋子連接處和底部易斷。這樣真實(shí)可靠的任務(wù)目標(biāo)明確,學(xué)生看得見(jiàn)摸得著,能引發(fā)學(xué)生自主建構(gòu)的內(nèi)在動(dòng)力,激發(fā)學(xué)生研究熱情。

2.經(jīng)歷真實(shí)的實(shí)踐過(guò)程。面向真實(shí)世界的STEM 課程主張學(xué)生像工程師和技術(shù)專家那樣經(jīng)歷實(shí)實(shí)在在、地地道道的問(wèn)題解決過(guò)程,遷移到課堂中,其環(huán)節(jié)如下：①發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與明確任務(wù)：用牢固的紙袋替代塑料袋。②制定設(shè)計(jì)方案：結(jié)合STEM 中的科學(xué)要素,即改變形狀、寬度、厚度能提高紙張的抗彎曲能力,討論、設(shè)計(jì)一只牢固的紙袋。③制作模型或原型：發(fā)揮STEM 中的工程技術(shù)要素,分工明確、合理利用三張報(bào)紙和膠帶制作紙袋。④測(cè)試、評(píng)估：以一袋鹽為標(biāo)準(zhǔn),測(cè)試、評(píng)估紙袋的牢固程度,既模擬作品的實(shí)用性(能實(shí)際承載多少物品),又給出一個(gè)量化的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)(最大承重量)。⑤依據(jù)測(cè)試優(yōu)化設(shè)計(jì)：優(yōu)化是整個(gè)環(huán)節(jié)的重點(diǎn),學(xué)生在優(yōu)化改進(jìn)這一環(huán)節(jié)中,才能明白工程師制作的產(chǎn)品不是一蹴而就的,而是歷經(jīng)多次的改進(jìn)—測(cè)試—優(yōu)化等迭代過(guò)程。本課在測(cè)試的過(guò)程中往往出現(xiàn)連接處和底部易破裂、載物空間不大等問(wèn)題。而在各種條件的制約下,課堂對(duì)學(xué)生的容錯(cuò)率不高。學(xué)生在測(cè)試評(píng)估中遇到問(wèn)題,很難將方案推倒重來(lái)或做出較大調(diào)整。面對(duì)這個(gè)問(wèn)題,將修改思路記錄下來(lái)放在最后的反思交流中是一個(gè)較好的應(yīng)對(duì)策略。⑥交流成功或失敗的方案：無(wú)論作品成功或失敗,結(jié)果是開(kāi)放的,都是可以接受。重要的是學(xué)生能據(jù)此交流,相互評(píng)價(jià),反思失敗的環(huán)節(jié),總結(jié)成功的經(jīng)驗(yàn)。這樣的收獲才是真實(shí)的,源自學(xué)生本身的。

在真實(shí)的實(shí)踐中,學(xué)生需要權(quán)衡、比較、決策,經(jīng)歷不斷優(yōu)化和改進(jìn)的過(guò)程。此時(shí),教師是一個(gè)引導(dǎo)者。當(dāng)學(xué)生在設(shè)計(jì)作品缺乏思路時(shí),提供相應(yīng)參考；當(dāng)學(xué)生制作作品時(shí),教師需要提醒時(shí)間的長(zhǎng)短與成本因素。教師扮演引導(dǎo)者角色,是基于將實(shí)踐過(guò)程原原本本地交給學(xué)生去體驗(yàn)、去創(chuàng)造、去優(yōu)化的理念。

三、注重真實(shí)的能力發(fā)展

學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的目的在于了解學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn)及其存在的問(wèn)題。STEM 課堂可以從形成真實(shí)的成果和提煉真實(shí)的經(jīng)驗(yàn)兩方面來(lái)評(píng)價(jià)。

1.形成真實(shí)的成果。面向真實(shí)世界的STEM 課堂注重學(xué)生的成果具有實(shí)用價(jià)值,主張學(xué)生的成果具有實(shí)用性。本課的真實(shí)成果是通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作,經(jīng)歷設(shè)計(jì)、制作、改進(jìn)最終做出了一件產(chǎn)品——牢固的紙袋。雖然一堂課的設(shè)計(jì)制作難以讓紙袋完美,但恰恰可以以此為起點(diǎn),為后續(xù)的一系列課程開(kāi)放做鋪墊,如設(shè)計(jì)制作既牢固又防水的紙袋、設(shè)計(jì)制作牢固的布袋等。

2.提煉真實(shí)的經(jīng)驗(yàn)?？偨Y(jié)學(xué)生解決問(wèn)題的過(guò)程,提煉學(xué)生解決問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)比制造一件產(chǎn)品更為重要。STEM 課堂可借助項(xiàng)目報(bào)告書(shū),著重引導(dǎo)學(xué)生在交流時(shí)提煉真實(shí)經(jīng)驗(yàn)：

①科學(xué)本質(zhì)?？茖W(xué)本質(zhì)是支撐STEM 向外發(fā)展的內(nèi)核。本課的科學(xué)內(nèi)核為：改變紙的形狀、改變寬度與厚度,能提高紙的抗彎曲能力即牢固程度。本課的實(shí)踐,是對(duì)課本知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用與拓展,也是學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的重新認(rèn)識(shí)。

②迭代思維。迭代思維是指不斷用變量的舊值遞推新值的思維。以本課制作紙袋為例,團(tuán)隊(duì)成員在最短時(shí)間做出紙袋1.0版,通過(guò)測(cè)試的反饋再次進(jìn)行優(yōu)化升級(jí),迅速推出紙袋2.0版,再次測(cè)試反饋。優(yōu)化,反饋,再優(yōu)化,再反饋,這樣的過(guò)程就是迭代。經(jīng)過(guò)幾次迭代之后,紙袋就能達(dá)到相對(duì)完美的狀態(tài)。在STEM 活動(dòng)中引入迭代思維,有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和開(kāi)發(fā)效率,增強(qiáng)STEM 活動(dòng)的針對(duì)性、規(guī)范性、科學(xué)性和創(chuàng)新性。

③成本意識(shí)。設(shè)計(jì)制作一件真實(shí)的產(chǎn)品,必須考慮它的材料成本、制作成本、銷售成本等。形成這種真實(shí)的成本意識(shí),不僅能促使學(xué)生有效利用材料,更有利于學(xué)生對(duì)產(chǎn)品的進(jìn)一步優(yōu)化。

總而言之,面向“真實(shí)”的STEM 課堂回歸了教育的初心與技術(shù)的本質(zhì),可以提高科學(xué)課程對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新潛能、工匠精神培養(yǎng)的貢獻(xiàn),促進(jìn)學(xué)生發(fā)展邏輯、科學(xué)學(xué)科邏輯與真實(shí)世界邏輯三者統(tǒng)一。