淺談思維在STEM課堂中多樣呈現的有效途徑

卜璽

摘 要：STEM是科學、數學、科技、工程融合課程，有著獨特的教學模式，從真實情景下提出問題，明確任務后商討設計解決方案，根據方案進行模型制作，隨后測試模型效果，依據實際效果進行改造或完善，最后交流整個設計與實踐過程。此模式下的諸多環節都是思維呈現過程，旨在促進學生在理解、表達、推理、概括、抽象、判斷、論證、比較、分析、綜合等方面的思維發展。我將從以下五個方面對思維在STEM課堂中多樣呈現的有效途徑做幾點思考。

關鍵詞：STEM課堂; 思維; 多樣呈現

中圖分類號：G623.6? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1006-3315（2019）11-071-001

一、小組討論解決方案

在21世紀多元共生的形式下，科技工作由重理論研究向工程與技術合作的復合型轉變，科學家和工程師以合作的形式工作，合作學習的教學形式在STEM教學下的實施也是必不可少的。

在尋求解決方案中，期望達成最佳方案光靠一個人的想法是顯然不夠的，小組討論形式打破了閉門造車，打破慣性思維，形成多種思維渠道，思維通過語言交流為載體，彼此思想與思想進行碰撞，撞擊出新的思想，有效降低思維片面性。

在《冰棍保衛戰》教學中，有棉被、泡沫盒、塑料盒、硬板紙盒這四種材料供學生選擇制作一個保溫產品，學生進行小組討論選擇相應的材料，在教室巡視過程中，各小組內都是在激烈的商討，難免組員之間存在不同觀點，為了堅持自己的觀點，根據自己已有的生活經驗和書本所得經驗，擺出充足的理由是獲勝的籌碼，例如有學生舉例送蛋糕的保溫袋質地較柔軟，預測里面有棉質材料，有同學認為泡沫材料保溫效果好。還有同學認為把不同材料進行組合，提出若單一選擇棉被則保溫產品就很難塑性，可以利用盒子初步給保溫產品塑性，可見這是一條新思路，隨即又有同學提出盒子套盒子的新組合，思維一觸即發，給后期的產品具體設計提供了良好的基礎。

二、繪制設計方案

STEM教學的目標是生產出能夠完成任務的產品，產品模型制作前，要依據實際需求對產品制作進行全面分析。在設計過程中，團隊們從多角度來分析與設計，各抒己見，此情景光用語言表達就容易造成雙方思維混亂的局面。為了能高效的表達出自己的思維，就離不開利用繪制圖案、文字注釋等可視化方式，將思維變得直觀、形象、具體。

在《自制凈水器》教學中，在學生面前呈現了棉花、細黃砂、大陶粒、活性炭、麥飯石、紗布這六種凈化材料，學生經過組內商討后選擇相應的材料并安排材料疊加的量和順序，產品的設計光用語言無法在他人的腦海里形成清晰的結構，尤其是對材料順序與量的概念。利用圖文并茂的繪制設計思路是必要的措施。

三、分享制作思路

當各小組在所設計的方案下完成制作后，就要對進行性能測試，個體素養和團體實力的客觀差異導致測試的結果優劣不一，對于那些較成功的小組，并不是代表STEM課程結束，而那些測試效果一般或測試失敗的小組，也并不是立馬推翻設計重新操作，真正實施的是分享各自的設計思路以及總結成功的經驗與反思失敗的原因。各制作團隊只有在測試后分享交流各自的思維下的優缺點，才能進一步促發新思維的產生。

學生將自制的凈水器對一杯紅色渾濁污水進行凈水，凈水完成后，各組對水樣酸堿度和濁度進行測試，得出水樣酸堿度大體呈弱酸性，從水樣的顏色、氣味等方面就可初步得出濁度情況各不相同，這就直接反映出制作質量的差異性，失敗的小組一定很想知道較成功的小組是怎樣制作的，成功的小組也會很有自豪感的向大家分享成功經驗，在交流中總結出活性炭是去味去色的良好吸附劑，小顆粒材料會更加有效的過濾雜質，相同的材料也會因為其不同的擺放順序導致不同的過濾效果，這樣的交流是促進學生有意義學習與探索的必要措施。

四、改進與創新思路

在STEM教學理念下遵循的是“沒有最好，只有更好”的研究原則，這也是產品不斷改進的現實體現。為了能讓產品更好的滿足在不斷發展形勢下的人們所需，創新思維是推動產品進化的原動力。

那如何盡可能多的促生創新思維呢，做到對已有經驗進行綜合處理亦是一種創造性思維活動，主動對已有經驗從新的角度去進行觀察和分析，也是一種重新安排已有知識的創造性思維活動。在團隊思維多樣的情況下，對所提方案、措施權衡主客觀條件和利弊得失而做出決策，或綜合幾個方案提出新的方案，可以說，在正確的時刻恰當選擇正確的方案也是創造性的本質所在。

在《神奇的泡泡》研究課中，不僅研究吹泡泡的不同溶液配方與泡泡大小、持續情況的關系外，還創新性的研究用不同形狀的泡泡器吹出來的泡泡是怎樣的形狀。學生親歷實踐探究打破了他們認為只有圓形的泡泡器吹出來的才是圓的前認知，另有學生別出心裁的提出能否制作出吹出其他形狀的泡泡呢，這無疑是開辟了一條新的探究道路，持續激發學生的探究熱情，是“沒有最好，只有更好”的無止境探索的真實寫照。

五、交流評價

STEM教育的評價過程應該趨向多元評價主體、形成性評價和面向學習過程的評價。為了在STEM教育活動過程中更好地達到教學目標，教師要注重評價方式的多元化，需要在教學過程中不斷進行形成性評價。

通過使用量表、行為觀察和知識測驗等形式了解學生階段性的教學成果和存在問題，及時對STEM活動方案進行修改、完善。在活動關鍵階段或者活動完成時，我們也可以采用總結性評價以檢驗學習效果是否達到預期的教學目標。STEM教學側重于培養學習者解決實際問題的能力，比傳統的紙筆測試更加靈活多樣，并關注學習者的真實能力。

綜上所述，基于STEM的教學模式讓學生從解決實際問題出發，在培養STEM思維的同時，不斷提升學生綜合素養，提高學生的科學學習興趣，培養小學生創新能力和數學應用能力，讓我們共同努力，為孩子們插上科學的翅膀。