白金鑫

STEM的概念起源于20世紀(jì)90年代，美國提出了STEM教育相關(guān)理念，旨在通過STEM教育來培養(yǎng)科技人才，提高國民的科學(xué)素質(zhì)，保持其在世界范圍內(nèi)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的領(lǐng)導(dǎo)地位。STEM教育就是四大類，分別是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)。所以，近二十年來STEM教育越來越受到世界的關(guān)注，并逐漸發(fā)展到英國，中國，法國，南韓，臺(tái)灣。STEM有別于傳統(tǒng)的學(xué)科，注重跨學(xué)科知識(shí)的培養(yǎng)，特別注重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、解題能力、創(chuàng)新能力、協(xié)作能力、創(chuàng)造力等能力，使學(xué)生能夠適應(yīng)經(jīng)濟(jì)、科技、科學(xué)、技術(shù)的快速發(fā)展，以應(yīng)對(duì)未來社會(huì)和世界將要出現(xiàn)的變局與挑戰(zhàn)。

1、特色STEM課程的開發(fā)前期分析

STEM教育課程已經(jīng)逐漸成為教育領(lǐng)域的一種趨勢(shì)，我校依據(jù)其普惠性，開設(shè)了所有學(xué)生均能參與的特色校本課程，從而引入個(gè)性化的教育手段，為不同學(xué)段乃至不同學(xué)生提供個(gè)性化的教學(xué)方案。

（1）學(xué)生學(xué)情分析。

課程學(xué)情分析從學(xué)生經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)儲(chǔ)備、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)風(fēng)格以及學(xué)習(xí)需求等五個(gè)方面入手。學(xué)生經(jīng)驗(yàn)——在課程經(jīng)驗(yàn)上，我校近95%的學(xué)生在低學(xué)年段參與學(xué)習(xí)過信息技術(shù)、科學(xué)技術(shù)相關(guān)的入門課程，具備一定的課程學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)；在實(shí)踐項(xiàng)目上，我校多數(shù)學(xué)生都參與過各種類型的實(shí)踐項(xiàng)目，但主要是社會(huì)實(shí)踐類的項(xiàng)目，以體力勞動(dòng)為核心，學(xué)生缺乏創(chuàng)新型項(xiàng)目的參與經(jīng)驗(yàn)，部分學(xué)生少有或幾乎沒有參與過實(shí)踐項(xiàng)目，只有個(gè)別學(xué)生具備豐富的創(chuàng)新型項(xiàng)目參與經(jīng)驗(yàn)。知識(shí)儲(chǔ)備——我校多數(shù)學(xué)生在知識(shí)儲(chǔ)備上，存在很多短板，尤其是自控能力、認(rèn)知能力相對(duì)不足的學(xué)生，對(duì)于跨學(xué)科學(xué)習(xí)的認(rèn)知不足，理解不深，掌握不夠。但學(xué)生在基礎(chǔ)學(xué)科如物理、數(shù)學(xué)學(xué)科上具備一定的知識(shí)儲(chǔ)備，足具備學(xué)習(xí)跨學(xué)科STEM校本課程的條件。學(xué)習(xí)能力——我校學(xué)生的學(xué)習(xí)意愿較強(qiáng)，學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，但教學(xué)基本功和對(duì)學(xué)科素養(yǎng)的理解深度較差。多數(shù)學(xué)生能夠很快適應(yīng)STEM的教育模式，學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技能的能力較強(qiáng)。同時(shí)，學(xué)生的動(dòng)手能力、綜合分析能力、獨(dú)立完成工作的能力和應(yīng)變能力也處于較好的水平。學(xué)習(xí)風(fēng)格——目前我校多數(shù)學(xué)生習(xí)慣于講授和作業(yè)練習(xí)相結(jié)合的教學(xué)風(fēng)格，這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式注重理論知識(shí)的講解，對(duì)實(shí)踐能力的培養(yǎng)較弱，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)知識(shí)的運(yùn)用能力較弱，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，也忽略了學(xué)生是課堂的重要組成部分。但學(xué)生更加向往以創(chuàng)新實(shí)踐為核心、“在學(xué)中做，在做中學(xué)”的教學(xué)模式，在視覺性、操作性、聽覺性、言語性、邏輯性、社交性這幾種教學(xué)模式側(cè)重點(diǎn)中，學(xué)生更愿意參與具有視覺性、操作性、邏輯性的教學(xué)。學(xué)習(xí)需求——學(xué)生需要具有開創(chuàng)性和趣味性、注重學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)、注重學(xué)生綜合能力提升、以學(xué)生為中心的教學(xué)課程，這樣的要求在STEM校本課程中更有可能實(shí)現(xiàn)。

（2）教學(xué)資源分析。

學(xué)校具備先進(jìn)的智慧校園平臺(tái)，現(xiàn)代化的教學(xué)環(huán)境為學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量提供了堅(jiān)實(shí)的保障。校內(nèi)開設(shè)有專門的STEM教育教室和STEM科創(chuàng)實(shí)驗(yàn)室，能夠滿足STEM教育的所有場地需求，STEM科創(chuàng)實(shí)驗(yàn)室具備完善的信息化設(shè)備、3D打印設(shè)備、激光雕刻設(shè)備、數(shù)控機(jī)床、項(xiàng)目測(cè)試場、科創(chuàng)體驗(yàn)空間、學(xué)習(xí)空間、研討空間等等設(shè)施，為學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐提供了良好的實(shí)踐平臺(tái)。同時(shí)學(xué)校還建設(shè)了具有豐富經(jīng)驗(yàn)、高創(chuàng)新水平、高技術(shù)水平的信息化教學(xué)教師隊(duì)伍，致力于實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)、教師教學(xué)的精準(zhǔn)化、教學(xué)管理的智能化。

2、特色STEM課程的開發(fā)流程

（1）課程定位

該課程是具有學(xué)校特色的STEM教育校本課程，將科學(xué)知識(shí)的普及與科學(xué)技能的實(shí)踐相結(jié)合，讓學(xué)生更好地了解和學(xué)習(xí)創(chuàng)客精神。作為普惠性質(zhì)的校本課程，該課在項(xiàng)目上選擇難度適中且具有高趣味性的課題，以學(xué)生為中心，開設(shè)研究性活動(dòng)。

（2）課程目的

開設(shè)STEM教育校本課程，是為了在傳統(tǒng)課程中加入科學(xué)和技術(shù)要素，創(chuàng)造研究性課程，并對(duì)數(shù)學(xué)、科學(xué)等學(xué)科進(jìn)行全面革新；改變以老師為中心的落后教學(xué)模式，鼓勵(lì)發(fā)展一種問題解決式、探索發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)的新興課程模式，進(jìn)而形成有我們學(xué)校特點(diǎn)的特色校本課程；STEM所代表的科學(xué)、科技、工程、數(shù)學(xué)，往往是分開教學(xué)的模式，彼此相互獨(dú)立，而該課程則旨在將這些學(xué)科界壁打通，形成一種具備以上四大要素，相輔相成的整體式教學(xué)。目前已經(jīng)開設(shè)的《智慧校園系列——智慧生態(tài)系統(tǒng)》和《增材制造技術(shù)——3D打印及其設(shè)計(jì)》兩門校本課程，這兩門課程均是依據(jù)宜賓當(dāng)前的教育規(guī)律和教育前景，以及我校的教學(xué)環(huán)境特別設(shè)計(jì)的具有我校人文風(fēng)格的特色課程，前者通過智慧校園系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制作，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)潛能，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)處理能力和分析能力；后者則是讓學(xué)生更廣泛地接觸3D打印技術(shù)、更深入地掌握3D打印工藝原理，實(shí)現(xiàn)自主設(shè)計(jì)3D打印模型，熟練打印3D作品，為學(xué)生創(chuàng)客和未來的生活創(chuàng)新提供良好的技術(shù)支持。

（3）課程整體設(shè)計(jì)

我校開設(shè)的STEM校本課程以實(shí)際項(xiàng)目為教學(xué)核心，圍繞不同的大項(xiàng)目對(duì)學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的培訓(xùn)，在培養(yǎng)學(xué)生興趣和熱情的同時(shí)，也增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、工程素養(yǎng)以及解決實(shí)際問題的能力等。在課程的時(shí)間安排上，將理論課的課時(shí)占比壓縮在20%以內(nèi)，測(cè)驗(yàn)和考核的課時(shí)占比壓縮在10%以內(nèi)，剩下的課時(shí)全部用于開設(shè)實(shí)踐項(xiàng)目活動(dòng)，以確保學(xué)生有充足的時(shí)間進(jìn)行操作，磨練自己的實(shí)踐能力、基礎(chǔ)技能、專業(yè)綜合能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。在課余活動(dòng)方面，組織開展一系列與課程內(nèi)容相關(guān)的活動(dòng)，為學(xué)生創(chuàng)造更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，使學(xué)生獲得更真切、更深刻的快樂體驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，積極開展產(chǎn)教融合活動(dòng)，與相關(guān)的產(chǎn)業(yè)、機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作，將具有一定專業(yè)性的項(xiàng)目引入到課程中來，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力。

3、特色STEM課程的詳案設(shè)計(jì)

（1）理論教學(xué)

課程使用1-2課時(shí)對(duì)課程總體內(nèi)容和基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，每節(jié)課堂中組織學(xué)生開展小型的課堂活動(dòng)，保證學(xué)生在理論課中參與活動(dòng)的時(shí)間占比在50%以上。在《增材制造技術(shù)——3D打印及其設(shè)計(jì)》課程中，就在講解3D打印機(jī)原理、3D打印技術(shù)和工藝、3D打印的建模方法等知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，加入了“3D打印材料大猜想”、“3D打印機(jī)維護(hù)與修理”等獨(dú)立的、小型的活動(dòng)，以豐富學(xué)生的課堂體驗(yàn)。理論課的最后，會(huì)對(duì)學(xué)生的知識(shí)掌握情況進(jìn)行簡單的測(cè)驗(yàn)，未通過的學(xué)生需要進(jìn)行課后的加強(qiáng)練習(xí)。

（2）項(xiàng)目實(shí)踐

理論課結(jié)束后，使用13-15課時(shí)進(jìn)行實(shí)踐項(xiàng)目的開展，將大項(xiàng)目作為核心內(nèi)容，以學(xué)生為中心，開展探索型課程。目前已開展的課程中，《智慧校園系列——智慧生態(tài)系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)了“遠(yuǎn)程自動(dòng)澆灌系統(tǒng)項(xiàng)目”、“室內(nèi)輔助照明”兩個(gè)主要項(xiàng)目；《增材制造技術(shù)——3D打印及其設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)了“DIY水杯的設(shè)計(jì)和制作”、“太空時(shí)代——探月車”兩個(gè)主要項(xiàng)目。所有項(xiàng)目均需要讓學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行職業(yè)分工，開展合作式的學(xué)習(xí)。在“遠(yuǎn)程自動(dòng)澆灌系統(tǒng)項(xiàng)目”中，就有“制作管理員”、“編程管理員”、“操作員”、“觀察分析員”、“記錄匯報(bào)員”等不同的角色需要學(xué)生參與扮演；在“太空時(shí)代——探月車”項(xiàng)目中，則有“信息收集員”、“建模打印員”、“編程管理員”、“操作員”、“記錄匯報(bào)員”等職務(wù)，做到讓每一位學(xué)生都作為項(xiàng)目學(xué)習(xí)的主體參與到學(xué)習(xí)過程的每一個(gè)環(huán)節(jié)，保證學(xué)習(xí)過程的完整性。

（3）教學(xué)情景

課程注重情景化教學(xué)模式，精心設(shè)計(jì)針對(duì)性強(qiáng)、趣味性足的任務(wù)情景，讓學(xué)生能夠身臨其境得參與實(shí)踐項(xiàng)目。在“遠(yuǎn)程自動(dòng)澆灌系統(tǒng)項(xiàng)目”中，以“為了延續(xù)地球文明，聯(lián)合國太空署加快步伐，向外太空搜尋適合星際移民的目的地，最終在天鵝座附近找到一顆名叫‘奇幻森林的行星，距離地球72光年?！弊鳛轫?xiàng)目大情景，指導(dǎo)學(xué)生如何啟動(dòng)植物培育和管理工作，改造行星上的生存環(huán)境，以此激發(fā)學(xué)生的好奇心和動(dòng)手實(shí)踐的欲望，同時(shí)通過在大背景下開展的項(xiàng)目，來增加學(xué)生完成項(xiàng)目時(shí)獲得的成就感。而“DIY水杯的設(shè)計(jì)和制作”項(xiàng)目，則創(chuàng)設(shè)了更加貼合學(xué)生生活的情景，以天價(jià)個(gè)性水杯為案例，激發(fā)學(xué)生通過3D打印創(chuàng)造屬于自己的獨(dú)一無二的水杯的興趣，通過這種與學(xué)生生活貼近的情景，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，提高了他們的學(xué)習(xí)興趣，讓他們能夠更好地代入進(jìn)項(xiàng)目。這種情景式教學(xué)模式的應(yīng)用，對(duì)學(xué)生的探究精神、自主學(xué)習(xí)的精神也有很好的促進(jìn)作用。

（4）學(xué)業(yè)考核

學(xué)生學(xué)業(yè)考核在2課時(shí)內(nèi)完成，對(duì)學(xué)生在項(xiàng)目中取得的成績進(jìn)行評(píng)比和獎(jiǎng)勵(lì)。在“太空時(shí)代——探月車”項(xiàng)目中，根據(jù)學(xué)生最終作品的不同特點(diǎn)，分別設(shè)立了“超級(jí)大獎(jiǎng)”（最好成績）、“最具品味獎(jiǎng)”（最佳外觀）、“最省錢獎(jiǎng)”（最少耗材）、“最具趣味獎(jiǎng)”、“創(chuàng)新創(chuàng)意獎(jiǎng)”等獎(jiǎng)項(xiàng)，以鼓勵(lì)學(xué)生在項(xiàng)目中取得的優(yōu)良成績。最終考核不僅僅考驗(yàn)學(xué)生作品的功能性，還對(duì)作品外觀、材料消耗、作品重量等作了要求，從而進(jìn)一步提高了學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

4、特色STEM課程的課堂實(shí)施

（1）課程實(shí)施方式

本課程的具體實(shí)施方式包括項(xiàng)目學(xué)習(xí)、問題學(xué)習(xí)、創(chuàng)客學(xué)習(xí)等多種方式。項(xiàng)目學(xué)習(xí)——把真實(shí)項(xiàng)目作為學(xué)習(xí)的驅(qū)動(dòng)力。課程中的每個(gè)項(xiàng)目相互獨(dú)立但又有一定的聯(lián)系，它們是讓學(xué)生能夠置身于真身的問題中接受挑戰(zhàn)、主動(dòng)探究，學(xué)習(xí)重要知識(shí)并創(chuàng)造出作品的學(xué)習(xí)。問題學(xué)習(xí)——探索解決真實(shí)世界問題的辦法。問題學(xué)習(xí)是把學(xué)習(xí)置于復(fù)雜的、有意義的問題情境中，通過讓學(xué)生以小組合作的形式共同解決復(fù)雜的、實(shí)際的或真實(shí)的問題，學(xué)習(xí)隱含于問題背后的知識(shí)，形成問題解決的能力。創(chuàng)客學(xué)習(xí)——融探究、設(shè)計(jì)、創(chuàng)造、合作于一體。運(yùn)用科學(xué)、技術(shù)和工程知識(shí)，基于設(shè)計(jì)，將策略性解決問題的過程應(yīng)用于產(chǎn)品、系統(tǒng)、服務(wù)及體驗(yàn)，同時(shí)還注重學(xué)思結(jié)合，通過建立創(chuàng)造性學(xué)習(xí)環(huán)境、營造創(chuàng)造性文化氛圍、實(shí)施創(chuàng)造性教學(xué)等途徑，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造意識(shí)與動(dòng)機(jī)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維品質(zhì)、塑造學(xué)生的創(chuàng)造性人格。

（2）階段性評(píng)價(jià)與修訂

目前正在開展的校本課程，已經(jīng)取得了階段性的成果，這些課程既有STEM教育的特點(diǎn)，也有我市我校的人文特色。但在開設(shè)這類新課程的同時(shí)，我們也遇到了一些新的困難，如個(gè)別學(xué)生受基礎(chǔ)薄弱、學(xué)習(xí)觀念陳舊等因素影響，不能適應(yīng)跨學(xué)科教學(xué)模式，導(dǎo)致課前、課中學(xué)習(xí)效果不理想等問題。為了應(yīng)對(duì)這些困境，我們?cè)诮虒W(xué)方法上進(jìn)行了改革和創(chuàng)新探索，嘗試了一些新的教學(xué)方法，強(qiáng)化了啟發(fā)式、參與式的教學(xué)，在一定程度上提高了教學(xué)質(zhì)量，但還仍有需要改進(jìn)的地方和進(jìn)步的空間。

綜上所述，下一步我們將以現(xiàn)有的校本課程為經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，進(jìn)一步開發(fā)以激光雕刻、人工智能為主題的特色校本課程，不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，取得更好的教學(xué)效果。