STEM教育理念在初中教學中的實踐

黃勇恒

【摘要】STEM教育的理念在外國已推廣多年，而在國內的推廣仍處于探索階段。在實施原有的國家教育部的課程大綱的前提下，以校本課程的形式開展STEM教育，既能保證國內原有的教育教學體系穩定，又能以STEM教育理念培養學生能力。筆者結合初中學生的特點開展了STEM教育的實踐。

【關鍵詞】STEM教育? ?初中? ?課程設計

【中圖分類號】G632.4

【文獻標識碼】A

【文章編號】1992-7711（2020）29-013-01

一、主題的選擇

STEM教育理念中，科學、技術、工程、數學都應該在主題活動中于不同階段有所體現，因此我們必須初中生能接受的范圍內挑選主題。其中，最為困難的應屬“工程”部分，因為國內學生在義務教育階段受到的工程制作訓練相當少，故在初中階段開展STEM教育，必須考慮初中生的工程能力，短時間工程能力是很難提高的。而科學、技術、數學等知識則可以比初中生現有程度稍高，通過短時間的學習能夠掌握較為基礎的內容。因此主題的選擇應該涵蓋的內容相對基礎。

STEM教育理念，比較核心的要求是基于問題的學習，因此，研究主題所提出的問題必須是基于現實生活的情景提出的，便于學生去發現問題，開展研究。

因此，筆者選擇了“好吃又健康的炸薯條”作為研究主題。從該主題的與學生的日常生活相關性來看，炸薯條很早就作為常見食品進入了學生的日常生活。不管是中餐、西餐、快餐中，都能見到薯條的身影。但是，各處炸薯條所引起的味覺感受不盡相同，而且炸薯條作為油炸食品，其健康層面的問題一直備受關注。可見，此主題不僅與學生的生活密切聯系，而且能引起學生的興趣，還具有一定的社會價值。

二、結合主題，運用STEM理念設計環節

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：炸薯條的過程中，薯條本身是否會發生化學變化，如何檢驗這些新生成物質？使用不同種類的食用油會對化學變化產生影響嗎？食用油本身在煎炸過程中會發生什么變化呢？為什么薯條放久了會變硬？上述一系列問題都涉及化學知識。

物理：高溫油炸的實際物理過程;薯條可以有不同的切法，這些切法對薯條的吸熱效率的影響及各種切法薯條的溫度變化曲線;不同種類食用油的升溫曲線;使薯條口感最好時薯條的質量和油的質量最優比例……這些問題的研究都設計物理知識。

生物：在挑選制作薯條的馬鈴薯時，確定最優產地、品種的馬鈴薯，這就涉及到了生物知識。

從主題涉及到的技術（T）的方面看，馬鈴薯的種植、薯條的自動化削皮及切割、油溫及炸薯條過程的智能化控制都是有相關技術的，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，可以讓學生根據學習到的技術，來嘗試制作“炸薯條智能廚具”——包括削皮、切割、控制質量、控溫、控時的完整的系統。

從主題涉及到的數學（M）方面：在相關基本知識的研究及實際工程運用的過程中，需要計算馬鈴薯的質量、薯條的質量、油的質量、吸熱效率、加熱時間、切割裝置的形狀和大小、切割力的大小、進食炸薯條的每日極限等等。

三、主題的單元活動結構

圍繞主題，設計一系列有邏輯聯系的單元活動，形成一個基本的課程結構。

本課程分三個部分，共13個活動。包括1個預備活動，1個問題引入活動，個背景經驗活動和個解決問題活動。

預備活動：發現工程過程。學習目標是經歷工程過程，解決一個問題。

問題引入活動：

活動1：結合本地生活實際情況設置一個需要制作一套“炸薯條智能廚具”的情景，指出學生需要提交的項目包括一份當地炸薯條情況報告書和一整套“炸薯條智能廚具”。然后師生圍繞著整個問題進行活動。

背景經驗活動：

活動2：本地的快餐店、中餐店、西餐店之旅。

活動3：薯條的前世

活動4：炸——一種食物烹調技術的科學本質

活動5：薯條的今生

活動6：奇妙的傳感器及自動化控制

活動7：進食薯條對人體的影響

解決問題活動：

活動8：理想的炸薯條

活動9： 削削削、切切切——去皮及切割裝置的設計

活動10： 我們來選土豆吧！

活動11：自動化炸薯條的流程設計

活動12：“炸薯條智能廚具”控制程序編寫

活動13：提交工程設計完整方案

四、總結

STEM教育理念在初中教學中的實踐在國內仍處在摸索階段，完備的課程體系還正在逐步地建立，學校在實施STEM教學時不能“舊瓶裝新酒”，必須讓STEM教育理念的內涵和本質得以體現。同時，學校也應結合自身的實際，充分發揮學校和周邊社區的資源優勢，創設更多的系列活動，讓STEM教育理念能扎根學校、扎根社區。

【注：本文系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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