STEM視野下小學“設計與制作”類的科技活動實施策略

伍新寧

摘要：創意結構搭建屬于“設計與制作”類的科技活動，它是一項以塑料配件、正反轉馬達、燈光、傳感器、太陽能板、電腦編程處理器為基礎配件的多元化智能教育體系。我們以STEM學科整合為視角，以STEM素養培養為目標進行創意結構搭建教學活動。文章通過闡述開展基于STEM教育理念下的創意結構搭建的課程目標和開展策略，嘗試探討基于STEM教育下開展“設計與制作”類科技活動的策略。

關鍵詞：STEM教育;設計與制作;科技活動;創意結構搭建

“設計與制作”是小學科技活動的一個重要類型。是以解決一個比較復雜的操作問題為主要目的，一般包括社會性活動的設計和科技類項目的設計兩種類型。“創意結構搭建”是一套立體空間構建積木，通過其塑料基礎配件與馬達（正反轉）、燈光、傳感器、太陽能板、電腦編程處理器組合，該積木可以搭建學生心目中所要的立體形狀及功能立體形狀。其學習方式主要是基礎構建和操控模型的創新與探索。有研究指出，STEM素養是把學生學習到的零碎知識與機械過程轉變成一個探究世界相互聯系的不同側面的過程。開展創意結構搭建是開展STEM教育的一個很好載體。同時，以STEM教育的理念和教學方法來開展創意結構搭建活動，也能極大地提高創意搭建活動教學效果，學生的綜合能力得到較大的提升。

一、基于STEM的創意結構搭建活動課程目標

1.思維目標。思維訓練是STEM教育有別于傳統單一學科教學的首要目標。通過持續的實踐活動培養學生解決真實情景下復雜問題的策略、思維方式，除了有問題解決思維，還包括情感思維，讓學生在搭建過程中鍛煉動手能力、邏輯思維能力、空間思維能力。

2.能力目標。創意搭建活動以學生認知水平為基礎，在搭建中結合了科學、數學、技術等課程的知識，深化和擴展所學的知識，提高學生知識運用能力。注重學生跨學科綜合能力、真實情境問題解決能力、人際協作能力的培養。

3.知識目標。基本事實和程序性知識是傳統教育目標的重中之重。創意搭建活動通過生活中的常見物品認識杠桿、斜面、輪軸、滑輪四類簡單機械的原理及其作用，認識齒輪傳動、鏈傳動的工作原理和特點，并學會模擬生活中常見的具體物件來設計和搭建自己所要的立體模型。

4.創新目標。營造創新文化氛圍、提供多元化的創新實踐支持，是進行創意搭建活動的重中之重。還要學習一些基本的創造方法并在搭建的過程中靈活運用，提高創新能力。

5.價值觀目標。通過制定小組工作計劃、完成模型搭建、進行工作報告等形式，培養團隊合作精神及人際交往能力。同時注重培養學生正確面對困難、耐心完成任務的良好品質，通過自己親手完成任務收獲成功，提高學生學習的積極性。

二、開展基于STEM的創意結構搭建活動的策略

（一）設計具有一定挑戰性的學習內容

挑戰的主旨是激發自我、調動潛力、克服困難、享受成功的喜悅。具有挑戰性課程內容的關鍵點是提出有挑戰性的問題。在內容上，以生活中的實際問題為切入點，以跨學科知識為支撐，問題既要有趣，又要有一定難度和挑戰性，足以吸引學生的持久注意。同時良好的師生互動和生生互動可以激發學生的潛能，而且能有效地培養學生探究并發現新知識的能力和思維創新、綜合運用學科知識解決實際問題的能力，并使團隊協作能力得到提升。

例如，在創意搭建活動中，在學習齒輪和鏈條傳動這一部分時，教師利用自行車作為例子引入主題。在完成齒輪和鏈條傳動的基礎知識后，教師提出以下問題：生活中運用鏈條傳動的還有很多，仔細觀察一下，自行車運動時，兩個大小齒輪的運動情況怎樣呢？這種鏈條傳動具有怎樣的性質特點呢？這樣的問題對于小學生來說有一定的難度，把封閉的問題變為開放的問題，把單一的問題變為多樣的問題，有助于提高學生主動探究的積極性。

（二）用探究式學習提升學習效果

探究式教學法由美國教育家杜威提出，強調“做中學”，即從學科領域或現實生活中選擇和確立主題，學生通過動手做、做中學主動地發現問題、實驗、操作、調查、收集與處理信息、表達與交流等探索活動，獲得知識，培養能力，發展情感與態度，特別是發展探索精神與創新能力。

探究式教學圍繞真實的問題展開。教師根據教學目標確定教學內容，拋出生活中的真實問題，創設一個真實的問題情境。通過學生的自主探究的學習過程，激發了學生自主探索的欲望，調動了學生主動學習的積極性。如在學生制作完剪刀的基本模型后，教師讓學生想一想怎么改進已經完成的剪刀模型，讓它比其他小組的模型更具創意，更加與眾不同。列舉出你能想到的改進方法，用搭建模型制作一個創意設計。

在探究式學習中，學生是主體，教師是主導。在創意搭建活動中，每一項任務都包括“資料城”“挑戰任務”“動動手”“伶俐嘴”“展風采”等環節。分別完成介紹相關知識、提出研究問題、設計大獎方案并加以實施、說說自己的感受與收獲、展示作品成果等學習任務。教師指導學生制定階段性的學習計劃，提供部分學習資料和設備，引導學生親自動手查閱資料、整理資料、動手實踐和歸納總結，充分挖掘學生自主探究和自主動手搭建模型的能力。當學生探究偏離目標方向時，教師應當及時糾正和指引。當學生完成模型的搭建，教師安排時間讓學生講解自己的構思和展示自己的作品，其他學生和教師一起討論、評價，在這一過程中，學生自然就會從“要我學”轉變為“我要學”。

（三）給予學生充分的展示和表達的機會

STEM模式的課堂是“做中學”的課堂，創意搭建活動的實施過程都是圍繞一個個需要解決的實際問題開展，關于解決這一問題所需要的各種信息就要靠學生在實踐中收集，尋找解決問題的辦法。要給予學生充分的展示、分享和交流的時間，讓學生在解決問題的過程中越來越自信，從而更好地認識自己。

例如，在方案設計課上，在制定創意搭建模型方案的過程中，筆者首先放手讓學生自主制定，同時與學生共同討論修訂。接著由各組宣讀自己制定的模型制作方案，然后展開全班互動，大家可以就方案中自己感興趣的地方進行詢問，也可就模型制作方案中自己認為有所缺憾的地方進行質疑，可以補充，也可以提出修改建議。

在模型制作指導課上，教師首先讓學生根據過往的模型制作活動的操作辦法，然后讓各組選擇自己的制作過程和方法，接著通過全班交流對選擇的制作過程和方法進行評點和修正。選擇合適的制作過程與方式和進行必要的指導對活動的成功實施起決定性作用。在課堂上，學生可以對其他同學提出建議，這能幫助他們找到自己比他人更好的創意，有助于增強自信心，特別是對于平時寡言少語的學生來說，這是他們展示自己的舞臺。

（四）讓學生明確每項活動的目標和評價點

指導學生制定明確的目標和模型的評價點是十分重要的。對不同層次的學生應當提出不同的目標。對于初學階段的學生，則引導其學會統籌安排，掌握模型制作的每一個細節步驟，這是學生做好創意結構搭建模型的關鍵，更是提高學生動手能力的基礎。值得注意的是，在創意結構搭建模型制作過程中，一方面要通過引導，讓學生詳細地了解模型的制作步驟，另一方面還應當引導學生樹立整理和保管意識，提高模型制作的連續性和完整性。

在評價方面，教師要進行整體評價。把課程、教學和評價融合為一個有機整體，貫穿到日常教學活動中。評價不局限于對知識、能力的評價，還要從過程與方法、情感態度與價值觀方面對學生的發展進行綜合而全面的評價。

STEM教育旨在培養學生的創新能力、實踐能力和團隊合作能力，它取決于個人的興趣、教師的引導、環境的影響。開展創意結構搭建活動有助于提高學生的學習興趣、提高學生的素質，也是實現活動育人的一個良策。兩者能培養學生自主學習的意識，挖掘學生自主學習的潛能，培養學生團隊合作的能力。

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