基于初中學生日常生活的STEM課程的開發研究

梁美怡

【摘要】從科學（S），技術（T），工程（E），數學（M）四方面入手，全面培養學生的科學素養，本課程以“布”為主線，用編繩，織布，染色，制作布制品幾個課程，一步步引導學生解決實際問題。

【關鍵詞】STEM? ?編繩? ?織布? ?染色

【中圖分類號】G632.4

【文獻標識碼】A

【文章編號】1992-7711（2020）31-131-02

素質教育以及新課程改革要求教師培養學生的創新意識和綜合素養。為此，在 STEM教育理念的指導下，以培養學生的綜合素養為目的，我校開展了STEM課程的教學。從“衣、食、住、行”四大方面引入，結合STEM的理念，把科學、技術、工程以及數學教育結合起來，解決實際問題，培養學生的創新能力以及綜合素養。本文主要對本校課程里的第一個系列課程“衣”進行詳細分析。

1.背景分析

該主題的與學生的日常生活密切相關，制作衣服的主要材料是布，穿衣服是人類文明的象征。那制作衣服的布有哪些類型呢？布又是如何制作出來的呢？布是怎樣染色的呢？怎樣用布制作一些生活中常用的物品呢？本課程將帶領學生簡單領略這個過程。

2.實施對象

教學對象是初中二年級學生，他們初步具有科學探究的能力，對物理，生物，地理，歷史，數學，工程等知識均有一定的基礎。同時，他們對布的制作基本沒有經驗，但是十分感興趣，積極性很高。

3.課程設置

3.1 課程內容

本課程分三個部分，共6個活動。包括1個問題引入活動，4個背景經驗活動和1個經驗總結活動。

3.2? 課程時長

整個課程利用學校研究性學習的時間進行，每周60分鐘，共計劃用一個學期完成。

4.實施過程

以下就每個課程的實施過程作簡要的介紹和分享，并對過程中可能出現的問題做出分析。

4.1織布廠和染布廠的構造

工程問題：教師結合織布廠和染布廠的情景，指出學生需要提交的項目包括織布機的組裝和染布的設計。

從主題所涉及的知識與原理的角度看，這個主題適合初中階段的學生進行研究。其中涉及到的科學（S）知識有：化學、物理、生物。

化學：染料的制作和染布的過程，涉及到化學問題。

物理：織布涉及到織布機的制作。

生物：麻，絲，棉的處理，天然染料的制作涉及到生物的問題。

從主題涉及到的技術（T）的方面看，織布和染布的具體操作都是有相關技術的，可以向學生普及這些技術，并讓學生把這些技術使用到工程設計方面。

從主題涉及到工程（E）方面看，可以讓學生自己制作小型織布機。

從主題涉及到的數學（M）方面：在實際的工程運用中，需要計算需要的原料和機器，染布需要的原料用量等等。

4.2 搓麻繩

工程問題1：讓學生了解紡紗車的原理。

工程問題2：通過了解不同的纖維的特性，選用適合的纖維進行編繩。之所以選擇苧麻是因為苧麻是最長的天然纖維，如果選擇棉花一類的短纖維，就要進行紡紗，而紡紗的難度非常高，不是學生能輕易解決的。

學生活動：指導學生細細撕開苧麻纖維，以待編繩。接著讓兩個學生為一組，一個學生手持編繩器，一個學生手持苧麻，如圖1所示進行編繩。也可以讓學生體驗手搓麻繩，或者用自己的方法編繩。

4.3 織布

工程問題：讓學生了解織布機的原理和自己組裝小型織布機如圖2.

學生活動：學生自己組裝小型織布機，并用上節課編織好的麻繩織布如圖3，4.為了讓學生更有創作空間，可以讓學生自帶彩色毛線進行編制。

4.4 染色

工程問題：讓學生了解制作染料和染布的基本原理。制作染料和染布是一門系統而復雜的學問，有中國傳統的用刈藍制作的靛藍，古羅馬人用貝殼制作的紫色等，本課程選用洋蔥讓學生體驗染色。因為苧麻不容易染色，所以也可以準備一些白棉布讓學生體驗扎染。

學生活動：（1）將洋蔥皮用清水洗過，置于不銹鋼鍋中。按1：10的比例加入清水，煮以萃取色素，萃取時間約為水沸后30分鐘。

（2）將萃取后的染液經細網過濾后使用。添加鹽固色，每八杯水加1/2杯鹽。

（3）將布料投入染液中浸泡染色，時間為30分鐘以上。建議布料先用清水浸透，這樣染色時著色會更均勻。注意染色時要不停翻動，以免著色不均如圖5.

（4）最后，拿出來用冷水沖洗，手洗染好的布料至少兩次，然后晾干。

4.5 制作布制品

學生活動：讓學生小組根據自己制作的布匹，加入小飾物，設計布制品如圖6.

4.6 經驗總結活動

工程問題：請學生根據自己的完成情況，對自己的學習過程和完成的作品進行評估并制作ppt.匯報。

學生活動：讓學生交流展示他們這一階段以來的學習成果，交流的形式是通過展示成品及匯報PPT來實現的，這不僅給學生提供了總結自己的研究工作的機會，也讓學生鍛煉了語言的表達能力。學生交流的形式可以多種多樣，交流的時候同時也可以邀請織布和染色的工程師來旁聽、指導，并促進學生和專家們之間的對話。交流時還可以邀請學生家長參與，讓其了解學生這一階段以來的學習成果。在活動的最后，教師可以詢問學生在這一個階段里面的學習心得和體會，并就此問題進行全班交流。

5.設計反思

本課程是基于 STEM 教育理念的初中科學教學設計。整個教學設計立足STEM 教育理念，以布料為主線，讓學生經歷了制作、探索、再制作、評估、完成報告單等完整的過程，培養了學生發現問題、解決問題的能力，動手操作能力，分析數據的能力，邏輯推理的能力，促進了學生核心素養的發展。學生對動手制作這些新奇的知識非常有興趣，部分平時上課不大認真的同學也能靜下心來細細地編制。同時課后反饋收獲很大，在制作的過程中增加了自信和對各學科的應用能力。

當然，本課程也存在不足，在編制線的課程本來想加入紡紗的課時，但是紡紗的難度太大，無法在課堂上簡單完成，所以選用了不用紡紗的苧麻。但是苧麻偏硬，織出來的繩較粗，而且不容易染色，后續將繼續研究紡紗這個內容。

【注：本文系廣州市教育研究院2017年度“廣州市中小學中等職業學校深入推進STEM課程實施”專項研究課題“基于初中學生日常生活的STEM課程的開發研究”成果，（課題編號：GZJY2017-004）】

【參考文獻】

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