STEM課程實施初探

許龍強

STEM?教育是融合了科學、技術、工程和數學的教育。目前國內小學逐步開設STEM?課程，大力推進課程改革。七巧板是一種傳統智力玩具，是啟發兒童智力的良好伙伴。在小學階段開設一門STEM課程——《巧鋸七巧板》，鼓勵學生動手實踐自制七巧板，同時鍛煉了學生的動手能力。

一、STEM教育

STEM教育起源自美國，它是基于創新性與問題解決、批判性思維、溝通與合作、自主學習和終身學習等核心素養理念誕生的。從字面上理解，STEM教育是綜合科學、技術、工程與數學的跨學科綜合素質教育，其中“科學”注重科學素養的培養，即運用科學知識去認識自然界并解釋一些客觀的自然現象;“技術和工程”則注重技術素養的形成與提高，是在尊重自然規律的基礎上改造世界，實現對自然界的控制和利用，并利用已有的知識經驗去解決社會發展過程中遇到的難題;“數學”則作為技術與工程學科的基礎工具，重在提升數學素養，也就是學生發現、表達、解釋和解決多種情境下的數學問題的能力。STEM教育的核心是：發現問題→設計解決方法→利用科學、技術、數學知識解決問題→運用理性方法驗證解決效果。

二、STEM課程

STEM教育是培養學生創新力的關鍵。因此，STEM課程尤其聚焦學生的創新力，并提倡多學科間的跨領域融合，課程將知識的獲取方法與工具的利用以及創新生產的過程有機統一;是促進學生科學、技術、工程與數學綜合素養形成的教育;鼓勵學生在科學、技術、工程和數學領域的發展和提高，培養學生的綜合素養，從而提升其競爭力。

三、巧鋸七巧板課程

（一）課程實施的前提

將?STEM課程引入小學科學課堂時，需注意各年齡階段學生學習能力的不同，在教學的實施時要有所側重;在教學過程中也不能只簡單地注重STEM課程的形式，要根據學生學習能力確定教學目標，采用相應教學手段。課程實施的對象是三年級學生。對于三年級學生，在課堂教學時應注重培養他們學習科學的興趣，選擇趣味性強的科學實驗，培養他們對科學的愛好。在利用工具動手制作方面，學生只會使用一些簡單的工具，且不能夠獨立使用有一定難度的工具進行制作。“巧鋸七巧板”課程所涉及的工具較少，操作也較為簡單，是一門適合作為三年級學生學習的融合了STEM理念的科學實踐課程。

（二）課程的實施

課程的實施包括了討論、思考、動手制作、評價等幾個基礎的環節。

1.認識七巧板

三年級學生對于七巧板已經形成一些認識，但對于七巧板的歷史背景等相關知識尚不清楚。對此，可以通過故事閱讀的方式引導學生回顧相關的歷史背景，在提升其閱讀能力的同時加強歷史知識的學習。

七巧板是由七塊不同形狀的板組成的，可以拼成一個完整的正方形。七巧板中包括等腰直角三角形、正方形和平行四邊形。這些圖形不是隨意選擇的形狀，其中隱藏了數學中勾股定理的基本法則。七巧板組成的介紹可以促進學生整體概念的形成，為后面的制作和拼圖環節做鋪墊。

2.材料和工具的選擇

傳統的七巧板課程是讓學生利用已有的七巧板，以各種不同的拼湊法來拼搭千變萬化的圖案。STEM理念下的巧鋸七巧板課程需要學生自己動手制作七巧板并進行拼圖。從最基本的材料和工具的選擇到工具的使用，都需要學生自主研究。

在材料的選擇過程中，學生常選卡紙和木板。卡紙的可塑性最強，制作起來最為方便，但是制成的成品容易損壞，不利于重復使用，而且以紙為材料所用到的工具是剪刀，三年級學生早已熟練，因此以紙為材料缺乏挑戰性。木板相對紙來說要結實得多，以木板為材料制作的難度就加大了很多，需要借助一些簡易的木工工具，如手工鋸、砂紙等，這些工具操作起來有點難度，具有挑戰性的同時也鍛煉了學生的動手能力。學生利用奧松板制作七巧板時，通過觀察和觸摸會發現，奧松板具有極好的同質結構和獨特的強度及穩定性，其光滑的表面很易于加工成亮麗的產品。奧松板表面具有天然木材的強度，同時避免了天然木材的缺陷。對比上述幾種材料，選擇奧松板制作七巧板尤為合適，且在制作過程中，手工鋸的使用也會變得更加輕松。

3.制作七巧板、拼圖

制作七巧板，首先需要掌握手工鋸的使用方法：（1）鋸齒分正反齒，仔細觀察鋸齒向哪個方向傾斜，鋸時就向哪個方向用力。（2）鋸條與木塊的夾角叫作鋸角。鋸角越小，鋸得越直、越光滑。一般來說，鋸角選擇15°最合適。（3）鋸木料時，左手用力壓住木料，右手輕輕拉動鋸子。在使用手工鋸的過程中需注意安全，由于學生開始對于手工鋸的使用不太熟悉，操作不當容易被鋒利的鋸齒割破皮膚。另外需要注意的是，三年級的孩子會把工具當作玩具誤傷同學，因此在教學時須提醒學生恰當使用。

制作七巧板過程如下：在奧松板上畫一個邊長10厘米的正方形。用鉛筆和直尺在上面畫線，把它分成16個一樣大小的三角形。根據七巧板的結構，用另一種顏色的筆把每一塊的邊界線標出來。利用工具沿著邊界線把奧松板鋸開。最后給每一塊奧松板涂上不同的顏色，七巧板就制作好了。

制作好后，學生利用自己的作品進行拼圖。學生能拼出許多圖形，例如三角形、平行四邊形、不規則多邊形和各種人物、動物、橋、房、塔等等。教學過程中還可以提醒學生用七巧板隨意地拼出自己設計的圖樣。在這個過程中，學生各顯神通，充分展現了各自的想象力和創造力。

4.課程評價

良好的教育評價能促進學生的發展，可以督促學生復習、鞏固已學知識，對所學知識進行重新組織，提高已有知識經驗的可分辨性、可利用性、清晰性。傳統教育的主體是教師，評價都是教師針對學生的學習過程和結果進行的。現代教育認識到學生是學習的主體，教師是引導學生學習的客體。因而，融合了STEM理念的科學實踐課程采用了多元化的評價體系，將自我評價、小組評價和教師評價相結合。巧鋸七巧板課程具體評價方式是按照課中的表現分為自評、組評、師評。

四、希冀與展望

2019年4月，筆者開始對STEM課程實施的教法進行初探，到目前完成了一次還不太成熟的實踐。學生制作七巧板的熱情給了筆者動力，讓筆者知道，當你給予學生發言權與選擇權時，他們將會用驚喜來回報你。