在校外科技教育中進行多學科整合的嘗試

王飛燕

摘 要 現代教育更加注重對學生科學素養的培養，但在日常教育教學中，科學素養的培養是受限制的。校外教育有利于發展學生“創新思維”，支持學生“動手實踐”，并將STEAM教育教學方法論融入到小組教學實踐中，為學生提供內容豐富、形式多樣的發展創新思維的機會，引導學生形成積極的學習態度、掌握系統的思維方法、發展有效的學習策略、獲得超常的創新能力。在校外小組活動中，結合STEAM教育方法論，并有相應的教育教學理念作支撐，學生在整個活動過程中進行探究式學習，體驗完整的科學探究過程，“做中學”，以達到終身學習的目的，實現現代教育的真正目的。

關鍵詞 科學素養 探究式學習 STEAM教育 終身學習 做中學

中圖分類號：G420文獻標識碼：A

1創意構建的簡介和發展

創意構建源自美國和以色列合作的一種富有創意性教具，其建造出來的模型比同類產品功能強大，而且是空間立體結構，非常便于觀察。在美國、以色列及歐洲等國，創意構建深受各類學生喜愛，是作為創意科技教育的主要教具。

創意建構系統的組裝配件，可以做出360度的旋轉，讓學生能夠簡單又快捷的做出完美的3D立體模型。枝狀外型的雪花片是建構式玩具中非常革命性的創舉，可與魔力棒連結在一起，隨意組合成平面或立體的各種造型。最為特殊的是，雪花片與魔力棒結合后，創作出的模型可以活動，這與只能組出靜態模型的一般積木有很大的不同。會轉會動的創意構建魔幻建構組合更能激發孩子們的興趣與創作的潛能，通過觀察、建立邏輯與空間概念。

2創意構建教學的特點

創意構建教學，體現了科學、快樂學習、發散思維以及創新能力的培養。該教學將這四方面有機的結合起來，形成了一套獨特的學習體系。

2.1具有創新性

創意構建創新系統的模型比同種類型的模型要大，這套模型完全是由杠桿與連接器結合而成，可以看作是線與面的結合。結合STEAM教育理論，與數學學科融合教學，在初中立體幾何中，線與面的結合就可以構成一個立體圖形。該系統突出了它的立體性，穿透性強，易于觀察。它的立體性保證了模型可以無限制地向四周廣闊的空間延伸，給了學生以無限的想象空間，可以引導他們創造出許許多多新的事物，也輔助了數學教學。

2.2體現科學探究精神

在我國新一輪課程改革的課程標準中，強調了科學探究性學習在學生發展過程中的重要地位：在課程目標中強調過程和方法;在課程內容上把科學探究作為首要的一級主題;在評價上注重科學探究能力;在學習方式上倡導探究性學習。在科學的發展史中，實踐一直是探究問題、獲取知識與創新的重要手段。現代的教育更加突出了這一點。有鑒于此，創意構建創新系統給學生提供了一個平臺去實踐，從剛開始的設計并搭建模型到最后的編程體現，如此循環反復，使學生在不斷的實踐過程中掌握所學知識，逐步培養他們解決實際問題的思路、方法和能力，也是培養學生養成終身學習的習慣。

2.3創客教學——結合現代計算機控制技術

創客教學難度最大，挑戰性越大，越能激發學生興趣，學生越有動力。學生確定活動主題，用一個學期的時間把創客作品完成，完成創客作品需要以下5個步驟。說：團隊交流創意，利用思維導圖的方式，明確團隊的作品創意，形成共同的目標;寫：撰寫制作方案，明確作品思路之后，形成較為完整的工作方案及時間安排表;畫：畫出作品草圖，使用計算機軟件，畫出創客作品的草圖及工程圖;做：完成樣機制作，使用數控設備以及開源硬件完成作品的制作;展：展示團隊作品。

3創意構建教學的優勢

3.1創造性

創意構建創新系統致力于提供有效、創新性強的課程和教具，使學生的創造力得到更好的支撐，激發他們的構建熱情。該教育系統具有“玩具”的特點，可以激發學生的學習熱情。系統可以隨意組裝和拆分，對開發學生的智力有很大的幫助。

3.2科教性

創意構建創新系統涉及了數學、物理、化學、生物、機械、電子、材料、能源、計算機硬件、軟件等眾多領域的科學與技術知識，結合STEAM教育理論，幫助學生學習、理解和記憶知識，提高學生的知識運用能力。該系統由教師設計，又服務于教師，可用于不同風格的教學和學習，便于挖掘每個學生的各種潛力。

3.3可編程性

創意構建創新系統編程不同于其它大多數產品，它最大的特色就是為初學者提供了一個循序漸進的學習環境，四個不同的級別完全按照不同學習者設計，從最初的直接控制等級到最高級別的合作控制等級，它可以滿足不同程度、不同年齡的學習者需求。即使是沒有任何編程經驗的人，只要對它有興趣愿意學習，均可在短時間內，熟悉與掌握該程序的編寫。使用者是否已具備電腦知識或編制程序的知識都沒有作任何要求。其次，創意構建創新系統的微型控制器是唯一的，即每個系統都有一個特定身份的控制器，系統之間可以相互通訊也可以互不干擾，這是其它類型產品無法比擬的。

4創意構建的小組教學

4.1教育方法論——STEAM教育

所謂STEAM教育指的是一種融合科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineer）、人文（Art）和數學（Mathematics）等學科的新型教學方式，它強調學生在項目和問題引領下，運用多學科知識創新地解決真實問題，其前身是STEM教育。

在這里還是要強調STEAM實際上是一種方法論，應當融會在各門學科之中，只有這樣才能充分釋放其作為方法論的潛能。我的小組課程改進還有非常巨大的潛力可以挖掘，STEAM教育給了我們一個非常好的課程改進視角，但關鍵是要將這種方法論融入教學實踐，而不是將其“孤立化”或“學科化”。

創意構建教學活動涉及了數學、物理、化學、生物、機械、電子、材料、能源、計算機硬件、軟件等眾多領域的科學與技術知識，幫助學生學習、理解和記憶知識，提高學生的知識運用能力。

在這樣跨學科的教學實踐中，學生們以項目為核心，以團隊為單位學習知識、參與實踐、完成項目。

4.2教育教學理念

首先借鑒了學校的探究式學習教育理念：教師給學生出一個主題，讓學生去思考問題，組內討論，設計模型的圖紙方案，然后搭建模型，交流展示，再根據不足對模型作出相應的改進。讓學生在活動中體驗了一個完整的科學探究的過程。讓學生知道，科學探究不是一蹴而就的，而是需要不斷的討論與改進，最終才會完成一個相對完美的作品。

其次是德育教育的滲透。在我小組教學過程中遇到這樣的難題：當學生初次接觸插件時，覺得插件顏色非常好看，使用插件搭建的結構模型也很美觀，但是，隨著長時間搭建模型，我發現學生失去學習的興趣，不愿再繼續學習模型搭建。所以要通過小組活動讓學生知道，任何一個完美作品的搭建，都需要不斷反復的設計與修改，才能得到令人滿意的作品。現在的科技活動主要著重對學生進行動手能力、邏輯思維、創新能力的培養，而創意構建小組活動的過程還滲透著德育教育。

小組活動還滲透“做中學”的教育理念：有的學生在搭建模型過程中觀察到，設計穩定性的結構需要搭建三角形，設計不穩定性結構需要搭建平行四邊形。學生在搭建過程中對幾何知識進行了再學習。讓學生在實踐過程中進行知識的學習，對知識點的理解更加深刻，對知識的記憶更加清晰，這就是“做中學”的教育理念，讓學生在做中學。

4.3活動形式

教師在教學過程中指導學生以小組為單位進行活動。每組成員不是讓學生隨意工作，而是組內的每位學員都有具體的分工。每組由組長、設計師、工程師、發言人組成。教師指導學生進行這樣的分工模式，并不是特意為一次活動設計的，而是在每次的小組活動中，都會有這樣的角色扮演。每次學生都會進行角色的更替扮演，每名學生都有機會嘗試并挑戰不同的任務，提高他們的全面素質。體驗。

4.4活動環節

4.4.1探究

首先教師給學生展示今天的活動主題。

（1）獨立思考：學生進行獨立思考，根據他們對活動內容的了解和需求，提出他們自己的解決方案;

（2）搜集資料。

4.4.2設計

在設計之前要求每組同學進行畫圖，有一個基本的圖紙，根據圖紙進行結構的搭建。

4.4.3搭建

在搭建過程中讓學生通過本次活動使用插件在點、線、面、體空間設計上的特點，進行模型搭建。

4.4.4交流展示

搭建后是交流展示環節。讓學生展示搭建的作品。發言的同學鍛煉他的表達能力、聽的同學，培養他的傾聽能力。學生能夠在他人作品中汲取優勢，學會傾聽，認同別人的作品，這是現代獨生子女總會面臨的一個問題，他們總認為自己搭建的作品做好，不去采納他人作品的優勢。

4.4.5作品改進

學生通過傾聽，吸納別人的意見，再對自己的作品進行改進，把別人的優點和自己的設計緊密結合，改進成為一個相對合理而完美的作品。

4.5教師角色

在每次活動中，教師的作用主要體現在一下幾個方面：

指導者：教師指導學生這個活動的順利進行;

協調者：在活動之前和各個小組教師協調好，幫學生做好硬件、軟件方面的準備工作，在活動過程中學生需要幫助的時候給予提示;

監督者：保證活動秩序，讓活動順利進行。

5反思

創意構建教學就是在整個以教師為主導、學生為主體的教與學過程中，創造出交互式、充滿吸引力的學習環境，激發學生對科學、工程技術、信息技術方面的理解和認可，結合steam教學，培養學生學習科學和工程技術的創新思維，提高學生科學素養，使學生的思考能力和終身學習能力得到發展。

參考文獻

[1] 國務院.全民科學素質行動計劃綱要（2006—2010—2020）[Z].2008-03-28.