STEM理念與科技教育的融合初探

王云

STEM教育注重從生活中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后在教師、家長(zhǎng)的指導(dǎo)幫助下，學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科的知識(shí)去設(shè)計(jì)、制作，去解決發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。為了使STEM教育與我?？萍继厣耆诤?，首先我們成立了以校長(zhǎng)掛帥，科學(xué)組教師為主體，包括數(shù)學(xué)、信息等多學(xué)科教師共同參與的STEM教育發(fā)展中心；其次明晰育人目標(biāo)，建立陣地，做到四個(gè)融合，即將STEM理念與課堂、“探究功”、創(chuàng)新發(fā)明、品牌活動(dòng)相融合，將STEM教育滲透到學(xué)校教育的各個(gè)角落。

STEM理念與課堂教學(xué)融合

STEM理念旨在融合各學(xué)科的知識(shí)，解決實(shí)際生活中遇到的問(wèn)題。學(xué)校在科學(xué)課上以“問(wèn)題探究”為核心，探索出了一套“問(wèn)題引領(lǐng)”課堂教學(xué)模式。同時(shí)每學(xué)期在各年級(jí)科學(xué)課中挑選一節(jié)適合的課型，與數(shù)學(xué)、信息、美術(shù)、音樂(lè)等學(xué)科融合，開(kāi)展STEM教學(xué)嘗試。一學(xué)期下來(lái)就可開(kāi)發(fā)出如《旋轉(zhuǎn)的風(fēng)車》《水杯熱量散失的研究》等多節(jié)STEM教育創(chuàng)新課。

此外，學(xué)校還大力推進(jìn)STEM理念與學(xué)校課程融合。

1.明晰目標(biāo)

學(xué)校依托“崇文明理”校訓(xùn)，借力區(qū)教育局“探究功”項(xiàng)目的開(kāi)展，明確了培養(yǎng)學(xué)生三大科學(xué)核心素養(yǎng)，即勇于探究、學(xué)會(huì)合作、善于創(chuàng)新。

2.優(yōu)化課程

我們從國(guó)家課程、校本課程兩個(gè)維度出發(fā)，將培養(yǎng)學(xué)生勇于探究、學(xué)會(huì)合作、善于創(chuàng)新的核心素養(yǎng)的共識(shí)融入學(xué)科，扎根于課堂。

國(guó)家課程層面：以“問(wèn)題探究”為核心，探索出了一套“問(wèn)題引領(lǐng)”課堂教學(xué)模式，即發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探究問(wèn)題、解決問(wèn)題，開(kāi)展全方位科學(xué)探究活動(dòng)。

校本課程層面：我校自編了《科技創(chuàng)新》教材，利用每周一節(jié)課開(kāi)展科技教育。教材內(nèi)容包括：科學(xué)思考、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、科學(xué)游戲、科學(xué)閱讀。同時(shí)，學(xué)校利用每周五下午的社團(tuán)課開(kāi)設(shè)了電子百拼、智力七巧板、機(jī)器人、科技制作、無(wú)人機(jī)、平衡車等精品課程。

3.建立陣地

班級(jí)層面建立以科學(xué)家名字命名的少科所，開(kāi)展普及性探究活動(dòng)。學(xué)校層面組建“啟明星”少年科學(xué)院，開(kāi)展競(jìng)賽性探究活動(dòng)。

STEM理念與“探究功”科技月賽融合

1.以每日一問(wèn)為抓手，激發(fā)興趣

提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更重要?！疤骄抗Α钡牡谝徊骄褪桥囵B(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)提問(wèn)題。

在國(guó)家課程中怎么問(wèn)？我們結(jié)合科學(xué)課程，創(chuàng)新地編寫(xiě)了一套科學(xué)探究作業(yè)，所有內(nèi)容來(lái)源于課本，又高于課本。學(xué)生在科學(xué)課堂中將感興趣的問(wèn)題提出來(lái)，記在作業(yè)本上，通過(guò)師生互動(dòng)、評(píng)價(jià)，使問(wèn)題進(jìn)一步聚焦。

在校本課程中怎么問(wèn)？在校本課程中，我們?cè)O(shè)立“問(wèn)題銀行”，學(xué)生將自己在生活中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題寫(xiě)下來(lái)，在班隊(duì)課中進(jìn)行交流、互動(dòng)。問(wèn)題問(wèn)得最多的同學(xué)被授予“好問(wèn)之星”稱號(hào)。

2.以每月一賽為平臺(tái)，培養(yǎng)能力

在學(xué)生學(xué)會(huì)提問(wèn)的基礎(chǔ)上，每月開(kāi)展科技月賽。

九月主題“奇思妙想”，關(guān)鍵詞：會(huì)思考。讓學(xué)生無(wú)拘無(wú)束地去思考，去暢想。在天馬行空之間，一個(gè)個(gè)有創(chuàng)意的金點(diǎn)子應(yīng)運(yùn)而生。這些金點(diǎn)子在省市各級(jí)創(chuàng)意比賽中獲得多個(gè)一等獎(jiǎng)。

十月主題“啄木鳥(niǎo)”，關(guān)鍵詞：會(huì)發(fā)現(xiàn)。讓學(xué)生學(xué)會(huì)從生活中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。在尋找發(fā)現(xiàn)的過(guò)程中，學(xué)生擁有了一雙雙智慧的眼睛，看待問(wèn)題有了深度，為接下來(lái)的創(chuàng)新改進(jìn)打下了基礎(chǔ)。

十一月主題“科技制作”，關(guān)鍵詞：會(huì)動(dòng)手。學(xué)生通過(guò)科技制作，提升動(dòng)手能力。在動(dòng)手制作中，一件件科技作品誕生了。

十二月主題“我是小創(chuàng)客”，關(guān)鍵詞：會(huì)創(chuàng)新。通過(guò)對(duì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的梳理與加工，選擇合適的材料進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造。

通過(guò)開(kāi)展“會(huì)提問(wèn)”“會(huì)思考”“會(huì)發(fā)現(xiàn)”“會(huì)動(dòng)手”“會(huì)創(chuàng)新”這五類活動(dòng)，學(xué)校的創(chuàng)新之路會(huì)越走越寬，越走越遠(yuǎn)。

STEM理念與創(chuàng)新發(fā)明融合

STEM教育的多學(xué)科融合理念與創(chuàng)新發(fā)明思想異曲同工，學(xué)校利用每周五下午開(kāi)設(shè)了STEM與創(chuàng)新發(fā)明精品社團(tuán)課。學(xué)生在月賽中提出的問(wèn)題，在STEM教育的浸潤(rùn)下，運(yùn)用工程設(shè)計(jì)、信息化編程，藝術(shù)美化等手段得到了解決，一個(gè)個(gè)創(chuàng)新發(fā)明不斷涌出。

案例1：《智能導(dǎo)盲杖》

發(fā)現(xiàn)問(wèn)題：導(dǎo)盲杖是盲人群體使用較為普遍的一種工具，然而傳統(tǒng)的導(dǎo)盲杖僅僅是一根拐棍。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)快速發(fā)展，城市道路環(huán)境日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)導(dǎo)盲杖已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足盲人的出行需求，盲人迫切需要一種智能導(dǎo)盲杖。因此，有了下面智能導(dǎo)盲杖的創(chuàng)意設(shè)計(jì)。

研究問(wèn)題：通過(guò)超聲傳感器識(shí)別導(dǎo)盲杖周圍的障礙物，通過(guò)預(yù)設(shè)距離閾值判斷，在障礙物處于危險(xiǎn)距離時(shí)發(fā)出聲音報(bào)警，通過(guò)GPS模塊定位自身位置，發(fā)送位置信息到預(yù)定手機(jī)，向家人報(bào)告當(dāng)前狀況。

綜合運(yùn)用各種學(xué)科知識(shí)展開(kāi)設(shè)計(jì)、制作：本項(xiàng)目采用ScratchPi作為核心控制板，主要用于對(duì)各模塊進(jìn)行初始化與調(diào)度，其通過(guò)I2C接口實(shí)現(xiàn)超聲傳感器模塊控制，與蜂鳴器模塊采用I/O接口連接，整個(gè)系統(tǒng)由電池模塊直接供電。項(xiàng)目利用超聲檢測(cè)以及各種現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，創(chuàng)建安全可靠的盲人智能輔助設(shè)備，為盲人的出行提供了極大的便利。

案例2：《可編程自動(dòng)投食器》

發(fā)現(xiàn)問(wèn)題：許多人經(jīng)常忘記或因?yàn)槌鲞h(yuǎn)門(mén)而無(wú)法給魚(yú)缸里的金魚(yú)喂食，造成了金魚(yú)的死亡。

研究問(wèn)題：可編程自動(dòng)投食器的靈感來(lái)自于媽媽的針線盒，隨著針線盒的轉(zhuǎn)動(dòng)，里面的針會(huì)通過(guò)小孔掉落出來(lái)。設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)Scratch編程，設(shè)置自動(dòng)投食器投放食物的時(shí)間和食物量。將可編程自動(dòng)投食器固定到魚(yú)缸上，設(shè)定時(shí)間為24小時(shí)投放一次，這樣金魚(yú)就可以每天定時(shí)定量地得到食物。投食器里沒(méi)有食物，投食器會(huì)亮起LED燈并且蜂鳴器會(huì)報(bào)警，提醒使用者往投食器里添加食物，不會(huì)因?yàn)殚g隔時(shí)間太久或者食物投放太多而導(dǎo)致金魚(yú)死亡。

綜合運(yùn)用各種學(xué)科知識(shí)展開(kāi)設(shè)計(jì)、制作：可編程自動(dòng)投食器是由一次性紙杯、硬紙板、膠水組裝而成，基于LED燈、蜂鳴器、舵機(jī)和主控板四個(gè)模塊，利用Scratch語(yǔ)言編寫(xiě)程序制作而成?？筛鶕?jù)實(shí)際情況，通過(guò)更改代碼調(diào)整食物的投放時(shí)間和報(bào)警方式?？删幊套詣?dòng)投食器的用途廣泛，不僅僅可以喂金魚(yú)，還可以給養(yǎng)殖場(chǎng)的雞鴨鵝提供喂食喂藥，如果做大一點(diǎn)，還可以給家里的貓狗自動(dòng)喂食等。

STEM理念與學(xué)校品牌活動(dòng)融合

每年五月，學(xué)校舉行科學(xué)調(diào)查體驗(yàn)節(jié)。學(xué)校組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，走進(jìn)社區(qū)，關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題，讓學(xué)生在科技活動(dòng)中親歷學(xué)習(xí)、探究，參觀揚(yáng)州智谷、農(nóng)科所、污水處理廠、環(huán)保公司、造紙廠，組織了系列青少年科學(xué)調(diào)查體驗(yàn)活動(dòng)，以小調(diào)查發(fā)現(xiàn)大事實(shí)，以小活動(dòng)帶動(dòng)大社會(huì)，為學(xué)校的宣傳、辦學(xué)實(shí)力的提升起到了很好的推動(dòng)作用。每年十一月，舉辦科技節(jié)，開(kāi)展科普實(shí)驗(yàn)秀等活動(dòng)，獲得了師生的一致好評(píng)。

在STEM教育理念的浸潤(rùn)下，目前我校學(xué)生共獲得了54項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利、200多人次省級(jí)以上科技競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)，學(xué)校機(jī)器人社團(tuán)、電子技師社團(tuán)獲得多個(gè)國(guó)家、省、市一等獎(jiǎng)，涌現(xiàn)出2名國(guó)家級(jí)青少年科技創(chuàng)新獎(jiǎng)獲得者和3名市教育十大新聞人物。

江蘇省揚(yáng)州市維揚(yáng)實(shí)驗(yàn)小學(xué)

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