将STEM+评价引入纸飞机赛事的探究

2019-03-18 01:16劳浩勋邹婷叶炎富
航空模型 2019年3期
关键词:纸飞机航模科学

劳浩勋 邹婷 叶炎富

STEM+教育理念与科学思维

近几年,“STEM教育”成了教育领域的热搜词,正日益被认为是教育活动的一个关键驱动力。数据显示,目前教育界对STEM知识和技能的需求一直在增长,这种趋势还将持续很长一段时间。201 7年9月,广州市教育局为进一步打造科技教育品牌亮点,推动地区间科技教育交流合作,进一步提升青少年科技教育的品牌力和影响力,举办了越秀区STEM+教育体验系列活动。其中笔者团队(广州市劳浩勋名师工作室)负责的纸飞机比赛秉承STEM+教育理念,不仅融入了科学、技术、工程、数学等元素,而且首創性地将STEM+评价融入科技体育活动中。本次STEM+评价秉承“赛中玩、评中学”的创新理念,强调培养学生的科学思维能力,协助构建核心素养观,给学生带来了不一样的参与体验。

STEM+是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)4门学科英文首字母的缩写。其中科学包含生物、化学、物理、地理等不同学科;技术和工程是在创新过程中,可能遇到的相关工程与技术难题;数学则作为解决相关工程与技术难题的基础工具,贯穿整个过程。至于STEM+中最后的“+”,代表着融合与整合、拓展与创新。需要指出的是,STEM+教育并不是上述4种学科的简单组合,而是将学习到的各学科知识融会贯通的有机整体。STEM+教育,旨在培养学生跨越传统学科的界限,动手解决实际问题的能力。为了更好地衡量STEM+教育的教学成果,往往会针对课程内容,设计一套与之对应的STEM+评价表。依靠开放性的问题设计,STEM+评价可以在一定程度上还原学生提出、分析、解决问题的思维方式,量化他们在项目中获得的能力提升。这就引出了下一个概念一一科学思维。

科学思维是一种正确、高效、具有可操作性的思维。科学思维方式强调思维的加工处理方式和途径的科学性。科学思维是创新活动的灵魂,在科技创新活动中起核心作用。在实践过程中,学生可通过不断的提问、假设、探究、试错和总结,学习用科学思维的方式方法去思考问题、解决问题。而开展科技体育项目,是锻炼学生科学思维的最佳方式之一。

每年广州市越秀区都会举办科技活动周

选取STEM+评价的载体

研究构建STEM+评价体系,首先得确定研究对象。现今,科技体育项目已经成为学校体育的一个重要组成部分,包括“四模一电”,分别是航模、海模、建模、车模、无线电。

在诸多项目中,笔者团队最熟悉的是航模,曾多次以教练、领队、工作人员、裁判等身份参加国家级、省市级以及区级航模教育竞赛活动。航模运动的实践经验不仅有利于学习航模理论,对将来航空专业知识的学习与研究工作的开展也有诸多裨益。其中诞生于1992年的“飞向北京一飞向太空”全国青少年航空航天模型教育竞赛活动(以下简称“飞北”),是目前国内最成熟的科技体育运动之一。最近几年,“飞北”赛事不仅大大推动了青少年科技体育活动的开展,还衍生出了一个分支——“放飞梦想”纸飞机教育竞赛。于是团队成员提出,不妨以纸飞机类比赛为切入点,尝试构建其STEM+评价体系。

学生在航模赛事中整体素质都会得到提高

在“飞北”总决赛中,纸飞机类项目的参与人数众多。

说干就干,团队开始分析将STEM+评价引入纸飞机比赛的可行性。纸飞机是一种无动力模型,也是大多数人的童年玩具。作为学校科技体育活动中最常见的形式,纸飞机因简单易学、趣味十足,总能赢得学生们的青睐。如果通过STEM+评价活动,牢牢吸引学生的注意力,并在此基础上点拨一些科学知识,不仅能大大提高他们的动脑和动手能力,还能让他们爱上科学,“寓玩于学当中”。

为此,在广州市教育局科研处、越秀区教育局综合科的支持下,笔者团队尝试开展了STEM+教育体验系列活动:选取部分“飞北”“放飞梦想”的比赛项目作为市赛和区赛内容,特别设计了系列评价表,首创性地将STEM+评价融入到科技体育活动中。这个评价系统秉承了“赛中玩、评中学”的创新理念,突出入文底蕴、科学精神、学习与实践创新等核心素养,在凸显比赛成绩的基础上,进一步综合考察学生在整个比赛活动中思维开发、实施的全过程以及团队精神、创新意识等。

由“飞北”衍生的“放飞梦想”纸飞机教育竞赛,开发了很多新的纸飞机竞赛项目。

在纸飞机比赛中运用STEM+评价

STEM+评价的特色在于打破学科界限,建立学科集成,在这个过程中将学生的思维习惯由“低阶思维”向“高阶思维”提升。在活动、项目、问题解决的基础上,引导学生创造、设计、建构、发现、合作并解决问题。这些恰好也是新课改渴望达成的目标。在纸飞机比赛中,主要以答辩的形式实现STEM+评价,具有以下几个特点。

第二,评价标准有梯度性。评价梯度的上升,正好反映了学生综合能力的实际水平。以口头答辩环节为例,最高梯度设置为:具有丰富的模型制作经验和开拓创新能力,能够独立解决模型制作中的难题;能够结合STEM+理念,有条理地说明纸飞机的性能、特点以及制作过程的注意事项,设计纸飞机时有自己独特的想法,口头与书面表达准确、得体。次一级梯度设置为:具有较丰富的模型制作经验和较强的动手能力,能够解决实际比赛中的问题;能够结合STEM+理念说明纸飞机的性能、特点以及制作过程的注意事项,对纸飞机有自己的想法,但口头与书面表达能力一般。最基本的梯度设置为:较为欠缺模型制作经验,解决比赛中实际问题的能力较差;不能结合STEM+理念说明纸飞机的性能、特点以及制作过程的注意事项,对纸飞机缺乏了解。这样一来,就可以针对相同的知识点,做出有梯度的评价。

第三,评价标准具有合理性。这一点很好理解,即在制定评价标准时,必须参考历届比赛项目规则及评分标准,并结合较多裁判员的判罚经验。

体现学生核心素养的STEM+评价

核心素养的“跨领域性”,强调的是连接学科知识与生活世界(真实情境)的“可连接性”。这与STEM+评价注重的打破学科界限、建立学科集成的理念不谋而合。有鉴于此,笔者特意总结了在纸飞机赛事中引入STEM+评价后,对学生发展核心素养产生的作用。

1.体现人文底蕴的核心素养

STEM+评价以纸飞机为载体。而纸飞机这种充满智慧的民间艺术品,能够唤醒学生的人文情怀。每组参赛选手在制作纸飞机的过程中,都对其设计的纸飞机赋予了特殊含义,如对国家的祝福、对未来的期望等。

手掷飞机三人接力团体项目比赛记分表(样例)

在STEM+评价表的最后,针对学生现场答辩的表现,给出了相应的评分。

针对手掷飞机三人團体接力赛,给出的评判建议。其中第三条是对学生网络搜集信息能力的评判标准:纸飞机虽飞得远,但为了更远,搜了吉尼斯的纪录(但没成功);加机翼,以及其他部件的调整。

2.培养科学精神的核心素养

理性思维、敢于质疑、勇于探究,这些科学精神核心素养体现在STEM+评价活动的方方面面。在纸飞机现场制作环节,评价表提出了数个问题:怎样的纸飞机,能飞得远、飞得高、飞行时间长?为了解决这个问题,学生需要运用数学、物理等多门学科的知识,理性思考,敢于批判和质疑。

3.获得学会学习的核心素养

在整个STEM+评价活动中,学生须独立完成每个项目,是绝对的主体。为了完成任务,学生首先要具备筛选信息的能力。在比赛的过程中,组委会专门提供了信息查询场所。学生在项目完成过程中,可借助多媒体的力量,获得大量的网络资源,以便更快地完成纸飞机的制作。通过这种训练,学生的学习能力会得到极大提升。

4.强调实践创新的核心素养

在STEM+教育中,学生的任务是解决实际问题。为了获得更好的成绩,学生需要多次试飞、改进纸飞机,循环往复,才能得到一个比较理想的作品。而以往的应试教育,学生只需分析和解决问题。STEM+评价则要考察学生发现、提出、分析和解决问题的全过程,强调实践创新能力。在整个过程中,学生解决问题的能力得到了一次飞跃。

对学生来说,纸飞机活动承载着他们对飞行的向往。融合STEM+评价后,纸飞机赛事的关注点从最终的结果,转变为学生在整个活动中开发思维、享受科学成果、发现自身优点的过程。最终,笔者希望能得出构建合理的评价体系,给学生带来不一样的参赛体验。将STEM+评价运用到“纸飞机”科技体育项目当中,是一项创新,在使STEM+的内涵和外延越来越丰富的同时,也体现了创新科技、教育和体育协同发展的探索和趋势。

STEM+教学案例,在规定架构下用机器模拟弯曲的手指。

STEM+教学强调团队合作和实践创新能力

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