小学科学STEM教学策略探微

2019-04-13 13:12薛梦
江西教育C 2019年2期
关键词:STEM教育科学教学项目

薛梦

摘要:STEM是一种开放融合的教育理念,既注重学科的整合,也关注科学与工程设计、技术思维、数学思想的整合,这对传统的科学教学模式提出了挑战。STEM教育理念为我们的科学教育注入了新内涵,为小学科学教学开辟了新路径。

关键词:STEM教育  科学教学  项目  探究

STEM教育兴起于上世纪八十年代的美国,其宗旨在于推进国民的创新能力与实践能力。STEM教育倡导将科学、技术、工程、数学实施融合,利用跨学科的综合知识与能力解决真实性问题。笔者在小学科学教学中致力于STEM教育理念的渗透,将小学科学与STEM教育融为一体,为学生学习科学注入新动力,现将STEM教育理念辉映下的小学科学教学策略与大家分享。

一、优选项目,彰显融合思想

STEM教育整合了科学、工程、技术、数学学科,具有融合性、实践性、技术性、创新性等特点,包含了参与、探究、解释、建造、引申、评价等环节。STEM教学实际上是基于实践的项目化学习活动,因此项目的选择就成了首要任务。

STEM项目的选择相当重要,设计应彰显融合思想,体现学科知识的融合,动手与动脑的融合。并不是所有的科学内容都可以设计成STEM教育的,有些内容就不适合开展STEM活动,譬如显微镜下的世界、遗传与变异、探索宇宙等内容与STEM的融合度较小,不便开发为STEM教育项目。STEM项目必须是实践性活动,但并非简单的手工制作,而要具有一定的挑战性,要能够涉及到工程、技术与数学等内容。当然,在科学教材中选择适宜的内容时,还要根据需要对教材做必要的调整与改进,以提升学科的融合度。例如,在教学教科版六年级上册《用纸造一座“桥”》一课时,笔者觉得“造一座桥”是一个非常好的STEM项目,于是将该课设计成STEM活动。为了符合STEM课程要求,笔者对原有科学教材和教学目标稍作变动,把课题改为《我的“给力”桥》,要求学生建造出坚固、美观、承重力强、通行便利且环保节能的桥,既提出了制作的工程及技术要求,同时要求学生在建造前先合理考虑材料的选择、用材数量、形状结构。

二、巧妙呈现,激发探究兴趣

探究既是科学学习的方式,也是STEM教育的主要特征。STEM科学教学是基于科学问题的探究,讲究问题的真实性,同时强调其趣味性,这样才能有效激发学生探究的参与性。STEM教学的第一个环节是让学生熟悉学习内容,明确学习目标,调动学生好奇心,激发学生参与活动的兴趣。为此,要考虑问题呈现的方式,把学习项目巧妙展示给学生,激发学生的探究兴趣。

例如,在上《我的“给力”桥》一课前,笔者布置孩子们收集自己在旅游过程中拍摄的各种各样的桥的照片,组织他们利用媒体展示各种各样的桥,“石拱桥”“斜拉桥”“ 悬索桥”“钢构桥”……当孩子们沉浸于各种桥的时候,笔者组织他们畅谈对桥的观察与认识、想法:桥的日新月异、桥提供的便捷、桥的美观……与此同时,笔者又呈现了各种“断桥”的照片及引起的相关事故,前后的对比引起学生深深的感叹、惋惜、惊讶。至此,笔者才引入主题,假如让你设计一座给力的桥,你会作好哪些准备?作何考虑?听说自己动手做桥,学生个个兴奋不已,跃跃欲试。就这样,基于学生的生活经历,利用真实情境的创设,将建造桥的任务巧妙地呈现出来,激发了学生设计建造桥梁的兴趣。

三、汇聚众智,设计创意方案

俗话说:“人心齐泰山移。”合作汇聚了众人智慧,有利于创新能力的培养。还以教学《我的“给力”桥》一课为例,在向学生宣布了“造桥”之后,笔者趁着学生的兴奋劲儿,向学生提出明确的活动目标:“小组合作建造坚固、美观、承重力强、通行便利且环保节能的桥。”这一具有较高难度要求的活动任务,反而激起了学生的斗志,他们欣然接受任务,一个个迫不及待地动手制作。而笔者深知“凡事预则立,不预则废”,只有根据探究问题提出合理猜想或假设,才会深入思考,明确目标,拟定合理的计划,从而动手探究。于是,笔者将学生分为六人小组,每组成员先各自设计建造桥的方案,然后组内讨论交流,拿出一张满意的设计图、一套满意的方案。每个学生开动脑筋,将各学科之间建立关联,调用已有学习经验和生活经验,设计出给力的桥。他们先将自己心仪的桥的造型所需材料在图纸上画了出来;接着围绕“桥的形状与承重关系、美观、牢固度、如何运用较少的材料体现节能环保”,进行了组内讨论,将各自的意见进行交换。他们认为桥面应宽、桥墩应高、应尽量用框架结构,这样既可以减少风阻又可以节约材料。基于独立设计前提下的合作,使得方案愈加成熟且更具创意,有效地发挥了学生的创新潜能、探究及合作意识。

四、亲历实践,建造工程框架

建造工程框架是一个实践操作过程,即把方案设计变为真实框架。“儿童是天生的工程师”,他们以动手实践或观察的方式进行学习,通过亲历实践的过程更能帮助他们获得解决问题的能力。在运用劳动技术,开展工程建造过程中,教师要为学生提供一定的资源保障和技术支持,为学生的框架学习保驾护航。在各组学生得出方案后,笔者为学生提供了各种建造器材,有铁丝、塑料棒、塑料块、旧报纸、棉线、意大利面等。各组学生在建造桥的过程中分工合作,有的负责搭建框架,有的负责粘贴连接,有的负责检测再修改。考虑到承重与坚固实用,很多小组尝试选用铁丝,虽然铁丝容易弯折设计出各种结构,但同时又面临新的问题,如何将铁丝进行连接呢?这时笔者拿出电烙铁,在安全使用的前提下,学生们的实践操作如虎添翼。为了做到最大程度的承重抗压,学生们尝试使用拱形结构支撑桥面,同时还充分运用电烙铁,在拱形与桥面之间的空隙中焊接了几个圆形结构,进一步增加承重能力。又如对意大利面的使用,孩子们运用热熔胶进行双层粘连,线与线的粘连、点与面的连接、面与面的粘连,这些都在他们的亲历实践中得以优化。孩子们沉浸其中,越发有干劲。这些活动更让学生在已有认知和技能水平的基础上,获得了使用工具解决生活实际问题及制作产品的经历和体验。

五、测试调整,促成技术优化

“设计是质量的源头,质量是成功的保障。”木棒延伸了人的手臂长度,石块增强了人的拳头硬度,木棒和石块组合变成了石锤,这就是远古文明。随着文明的进展,人类不断创新与发展,而一件产品是否成功关键看它的质量,质量监控是工程上的一个要求,也是对技术的一种检验,用客观数据实现质量测试,改进产品质量进而更能优化技术。

测试调整是STEM活动重要的一环,旨在让学生学以致用,充分应用工程、技术、数学等综合能力,去检测和优化产品,并培养其质量意识、审美意识和安全意识。在学生建造桥结束后,笔者组织学生及时进行作品展示、交流及测试。在选用同样的测试物,统一检测标准,公平测试后,学生便自觉进入调整重建的环节,他们会自发对原有设计进行技术改进。各组学生反复测试调整,不断优化完善,用具体承重数据进行量化比较。“他们的塑料桥承重力怎么比我们更强?”测试过后,一小组成员提出问题。随后,他们从桥墩入手,在桥墩与桥墩之间再增加三角形框架,进一步分解受力,增加承重能力。“我们再试试增加几根拉索,看看能否进一步提高斜拉桥的承重?”“我们的热熔胶用量明显比他们小组用得多,看来连接技术有待提高,在以后的设计中我们更要注重节能环保啊!”……

從科学教育到STEM教育是一种教育理念的嬗变,无论对教师还是学生,都提出了更高的要求,让我们借助STEM教育的东风,寻找科学与STEM的融合点,赋予科学教学新的内涵。

猜你喜欢
STEM教育科学教学项目
体现STEM教育特征的中职Flash实训教学设计
小组合作在科学教学过程中的应用
给学生带得走的智慧
小学科学教学中培养学生的探究能力探讨
房地产开发项目精细化管理研究
加强公路工程成本管理的措施分析
STEM教育中心:美国STEM教育新发展
例析“数形结合”的方法解决基因型频率的计算
浅谈STEM教育及其对我国物理教育的启示