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        在STEM教育理念指導(dǎo)下的3D打印社團(tuán)本土化教學(xué)實踐研究

        2021-01-21 16:29:58周健黃廷勛
        文學(xué)天地 2021年12期
        關(guān)鍵詞:STEM教育終身學(xué)習(xí)

        周健 黃廷勛

        摘要:本文介紹了本團(tuán)隊在近幾年,根據(jù)本土化情況,在STEM教育理念下完成的教材、活頁式學(xué)習(xí)手冊、教學(xué)云課程及云平臺等幾個成果的設(shè)計思路。通過對本團(tuán)隊成果的分析,進(jìn)一步闡明STEM教育的重要性,同時,明確STEM教育強調(diào)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)情境中融合跨學(xué)科知識解決問題,能幫助學(xué)習(xí)者構(gòu)建新的知識體系,培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的多種能力,引導(dǎo)學(xué)習(xí)者養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)習(xí)慣。種種跡象表明STEM教育在解決教育傾斜及推動社會終身教育方面都能取得良好的效果。

        關(guān)鍵詞:STEM教育 多元模式 構(gòu)建知識體系 終身學(xué)習(xí)

        STEM教育是近年來頗為流行的一種教育理念。它強調(diào)學(xué)習(xí)者在創(chuàng)設(shè)的工程情境中,結(jié)合自身及團(tuán)隊所擁有的多方知識解決情境中的問題,幫助學(xué)習(xí)者融合跨學(xué)科知識,構(gòu)建新的知識體系。它是培養(yǎng)學(xué)習(xí)者解決問題能力,協(xié)作能力和實踐創(chuàng)新能力的直接途徑。在教學(xué)中如何將這一教育理念與實際教學(xué)相結(jié)合,是本團(tuán)隊探討STEM 教育的本土化的實施策略。本團(tuán)隊從社團(tuán)培訓(xùn)入手,進(jìn)行初期嘗試,并形成部分成果,STEM教育在精熟教育、創(chuàng)新教育方面確實具有優(yōu)越性。

        社團(tuán)是學(xué)校多元文化特色集結(jié)地,參與社團(tuán)的學(xué)生來自多個專業(yè),社團(tuán)人數(shù)約20-30人,授課時間為一周一次,共計2個課時。授課人數(shù)少、授課時間短、學(xué)生水平參次不齊,如果使用傳統(tǒng)教學(xué)方法授課,難度較大。本團(tuán)隊結(jié)合STEM教育理念,開展以綜合實踐課程為主的授課,通過設(shè)置不同的大任務(wù),引導(dǎo)學(xué)生組成小團(tuán)隊,結(jié)合個人及專業(yè)的優(yōu)勢完成整個學(xué)習(xí)過程,這一過程,我們明確看出STEM教育的優(yōu)勢。當(dāng)然,在實施中我們也發(fā)現(xiàn)STEM 教育的一些問題,比如,對指導(dǎo)教師提出較高要求,課程項目的設(shè)置要有一定的高度,課堂及課后的組織學(xué)習(xí)與引導(dǎo)等都與傳統(tǒng)教育教學(xué)大有不同。

        一、STEM教學(xué)構(gòu)建社團(tuán)培訓(xùn)教學(xué)的多元模式

        在社團(tuán)培訓(xùn)教學(xué)中,因為多專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)與生活時間安排不同,每周面授課只有一次,現(xiàn)階段的相關(guān)教材不太適合社團(tuán)學(xué)習(xí),因此本團(tuán)隊根據(jù)實踐積累,編寫了本土化的教學(xué)學(xué)材《3D 打印社團(tuán)培訓(xùn)教材——3D one建模實訓(xùn)指導(dǎo)》及學(xué)習(xí)手冊《3D 打印社團(tuán)活頁式學(xué)習(xí)手冊—3D one懸賞任務(wù)書》,并利用云班課平臺打造了跟本土化教學(xué)學(xué)材配套的完整的3D打印課程STEM教育教學(xué)云課程及云學(xué)材,利用移動終端互助線下教學(xué),實現(xiàn)教學(xué)全過程的智能化,實現(xiàn)沉浸式學(xué)習(xí),借助線上可視積分排位、懸賞任務(wù)、學(xué)習(xí)錦囊等激勵方式促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度,提高其學(xué)習(xí)自主性,并進(jìn)行大數(shù)據(jù)收集,實現(xiàn)精熟教育。我們還借助云班課的聊天模塊及微信群搭建起學(xué)習(xí)交流平臺,豐富學(xué)生們學(xué)習(xí)陣地,方便學(xué)生們相互交流,督促他們完成團(tuán)隊學(xué)習(xí)。

        多元化的教學(xué)模式使教師的角色從知識的傳播者變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和陪伴者。教師們利用啟迪、引導(dǎo)、陪伴、鼓勵的方式組織教學(xué),實現(xiàn)真正的生本教學(xué)。同時教師也會有更多的時間用于獲取資源,處理數(shù)據(jù),分析教育教學(xué)中各種案例與問題,還能針對不同學(xué)生進(jìn)行個性化指導(dǎo),實現(xiàn)真正的個性化教學(xué)。

        二、STEM教學(xué)提升學(xué)生融貫構(gòu)建知識體系能力

        學(xué)習(xí)多種門類知識,有助于構(gòu)建個人知識體系。構(gòu)建知識體系有兩個重要步驟,一是豐富知識積累,二是反復(fù)運用加深記憶。在知識的量與質(zhì)的積累過程中,找出相關(guān)共性及聯(lián)系,將它們編織成網(wǎng)。本團(tuán)隊在研究的過程中,進(jìn)一步明確僅靠教師授課及學(xué)生自主學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)效果并不如意,因此,筆者團(tuán)隊嘗試融入游戲化教學(xué)的思路,編寫活頁式學(xué)習(xí)手冊,引導(dǎo)學(xué)生完成每個小任務(wù),打卡升級,再進(jìn)入下一關(guān),通過不斷提升任務(wù)難度,一步步帶領(lǐng)學(xué)生突破自我,挑戰(zhàn)更高難度的任務(wù)。

        以自編學(xué)習(xí)手冊《3D 打印社團(tuán)活頁式學(xué)習(xí)手冊—3D one懸賞任務(wù)書》中的燈塔項目為例,燈塔項目設(shè)計了三級學(xué)習(xí)任務(wù),一級學(xué)習(xí)任務(wù)以大類引導(dǎo)為主,包括燈塔是什么,燈塔有什么作用,燈塔有哪些結(jié)構(gòu),這些結(jié)構(gòu)有哪些設(shè)計要素,燈塔設(shè)計建模可能用到哪些命令等。這幾個大類可以幫助學(xué)生梳理出關(guān)于燈塔的知識框架,指引學(xué)生學(xué)習(xí)及探索的方向。二級學(xué)習(xí)任務(wù)則針對每個大類的問題下設(shè)細(xì)化指引,比如燈塔有什么作用這個大類中,則細(xì)化出護(hù)航照明、軍事防御、地理坐標(biāo)、宣誓主權(quán)等四個方向。學(xué)生找到答案后還需解釋原因,這就引導(dǎo)著學(xué)生對逐個知識點深入學(xué)習(xí),比如,護(hù)航照明是燈塔最基本的作用,這決定它的建造位置一般在靠近海岸線或是容易觸礁的位置;軍事防御則是燈塔發(fā)展的深化,當(dāng)?shù)剀娛略O(shè)備裝架在燈塔上以護(hù)衛(wèi)周邊海域的安全;地理坐標(biāo)則是隨著各國經(jīng)濟(jì)科技及軍事的發(fā)展,船只航行不再需要單一的護(hù)航照明后,燈塔開始作為國家或地方的人文歷史坐標(biāo);宣誓主權(quán)則更是近代起最重要的作用之一。二級學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計是對一級任務(wù)的細(xì)化,更是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點內(nèi)容,學(xué)生通過小組分配各人負(fù)責(zé)一個或幾個二級任務(wù),通過互聯(lián)網(wǎng)、課外書以及自己本身的知識積累探索相關(guān)答案,再借助小組學(xué)習(xí)交流的機(jī)會完成知識交換與架構(gòu)補充,幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)、交流、溝通方面得到全方位的鍛煉,這種互動及互助不僅能讓他們在學(xué)業(yè)上獲益,還能幫助學(xué)生重拾學(xué)習(xí)信心,樹立自立自主自強意識,每個學(xué)生根據(jù)自己的能力及興趣分擔(dān)相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù),再通過小組交流環(huán)節(jié)相互學(xué)習(xí)與展示,這使他們能夠感受到學(xué)習(xí)的趣味性,培養(yǎng)責(zé)任心收獲成就感,同時培養(yǎng)自己的性格。三級任務(wù)則是對二級任務(wù)的拓展,主要以選學(xué)為主,比如二級任務(wù)燈塔的作用下設(shè)的三級任務(wù)則有找出幾個你聽過的或者世界著名的燈塔,分析他們側(cè)重的作用是哪個,說出他們的建造時期,以及歷史背景。這些任務(wù)側(cè)重引導(dǎo)學(xué)生再深入了解更多歷史、人文相關(guān)知識,幫助學(xué)生增長見識,為后續(xù)構(gòu)建更大的知識框架做好多樣性知識積累。

        三、STEM教學(xué)促使教學(xué)拓展與深化

        教育的最終目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會終身學(xué)習(xí),直接影響著學(xué)生未來對生活和工作的態(tài)度,教學(xué)的拓展與深化能夠帶著學(xué)生們不斷前進(jìn),這種深入探索的習(xí)慣一旦養(yǎng)成,學(xué)生的學(xué)習(xí)能力就具有可持續(xù)性。在自編學(xué)習(xí)手冊《3D 打印社團(tuán)活頁式學(xué)習(xí)手冊—3D one懸賞任務(wù)書》中,我們?nèi)谌肓嗽S多相關(guān)設(shè)計。以學(xué)習(xí)手冊中航空母艦項目的動力及動能選擇部分設(shè)計為例,學(xué)生需要按照相關(guān)的表格先搜索學(xué)習(xí)現(xiàn)階段有哪些動力及動能裝置,在完成學(xué)習(xí)表格的過程中學(xué)生需要查詢多方面的知識,并在學(xué)習(xí)任務(wù)的引導(dǎo)下進(jìn)一步深化學(xué)習(xí)動能的產(chǎn)生、傳輸、保存和運轉(zhuǎn)等知識,進(jìn)一步引發(fā)大家對如何利用動能的思考,逐步深入探索幾種使用不同動能的發(fā)動機(jī)的工作原理及構(gòu)造等,從而達(dá)到教學(xué)的拓展與深化。每層任務(wù)都符合最近發(fā)展區(qū)的設(shè)計,學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中,像游戲闖關(guān)一樣一層層解開知識的面紗,就不會覺得學(xué)習(xí)枯燥乏味,催他上進(jìn)的不是教師的督促,而是自己的興趣,學(xué)習(xí)的主動性油然而生,學(xué)習(xí)的效果可想而知。更重要的是這樣的設(shè)計可以讓學(xué)生們時刻對學(xué)習(xí)充滿激情,有創(chuàng)新意識,培養(yǎng)學(xué)生敢為人先的精神,這是教育和生活都非常需要的人生觀價值觀,也是大國工匠所需的一種的態(tài)度。

        結(jié)語

        傳統(tǒng)教學(xué)源于工業(yè)革命,為培養(yǎng)大量可以迅速投入工業(yè)生產(chǎn)的操作工人服務(wù),但在現(xiàn)階段中國的發(fā)展已不能再延續(xù)以前的密集型產(chǎn)業(yè),而是要向高精尖技術(shù)領(lǐng)域延伸,所需要的人才也不再是千篇一律只懂基礎(chǔ)操作的操作工人,而是需要兩種更為重要的人才,一種是極具豐富經(jīng)驗和大國工匠精神的大師級匠士,另一種則是具有創(chuàng)新意識,擁有豐富想象力又敢于嘗試的行業(yè)引路人,這兩類人僅僅依靠傳統(tǒng)教育培養(yǎng),效率極低,如有STEM教育的加持,相信會有新的突破。

        我們看到STEM教育的優(yōu)勢,也看到的多元化教育的有效性,實踐中我們可以看到學(xué)生的知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的更為扎實、寬廣,學(xué)生的思維更為活躍,充滿想象力,跨行業(yè)的知識儲備及思維能力必將使他們在未來更具挑戰(zhàn)力。

        STEM教育是未來教育發(fā)展的趨勢,這對教師提出更高的要求,對教材的設(shè)計提出更多講究,在教學(xué)開展與教學(xué)形式上要求更加豐富,這是一種挑戰(zhàn),同時它也充滿機(jī)遇,系統(tǒng)化的STEM教學(xué)資源如果可以得到好的推廣,教育資源傾斜的問題將得到良好的修復(fù),也讓終身教育的實現(xiàn)變得容易,由教育引發(fā)的整個社會的變革已經(jīng)開始,我們應(yīng)該勇往直前!

        參考文獻(xiàn)

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