木工工程設(shè)計視域的下STEM教學模式的構(gòu)建

【摘要】木工課程構(gòu)建的“三場景四軸線五階層”教學是STEM教育的本土化實施項目的探索與實踐，木工課程開發(fā)模式就是以項目驅(qū)動方式將學科知識與STEM教育理念整合，從工程技術(shù)視域切入提升學生的技能性學習，在根據(jù)學習場景變化確定“目標軸線”、“問題軸線”、“實踐軸線”、“素養(yǎng)軸線”四線，依據(jù)學生能力水平設(shè)置“理論知識學習”、“設(shè)計能力學習”、“實踐探究”、“制作展示”、“評價交流”為五階層來完成整個STEM教育木工課程的實施與思考。

【關(guān)鍵字】STEM教育、木工課程? 、1+x模式、教學模式、三場景四軸線五階層

引言

STEM課程是一種以項目式學習為導(dǎo)向、以解決實際問題為出發(fā)點的新型課程。它將科學、數(shù)學、工程、技術(shù)等多學科融為一體，致力于培養(yǎng)學生綜合素養(yǎng)的一種跨學科綜合課程，在培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新精神方面具有獨特優(yōu)勢，因此，STEM課程受到了全球許多國家的密切關(guān)注。上世紀七八十年代起源于美國，進入21世紀后，全球多個國家也加入到STEM教育實踐的隊伍中，積極推進本國STEM教育的發(fā)展。2016年6月7日，我國教育部頒布了《教育信息化“十三五”規(guī)劃》文件，文件明確指出“積極探索信息技術(shù)在眾創(chuàng)空間、跨學科學習（STEM教育）、創(chuàng)客教育等新的教育模式，著力提升學生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力”，作為綱領(lǐng)性的文件，這標志著我國正式開啟STEM教育改革。STEM教育作為今后教育發(fā)展的方向，已成為我國教育領(lǐng)域的重要發(fā)展戰(zhàn)略。教育部門的積極推動以及STEM教育在培養(yǎng)實踐能力和創(chuàng)新精神方面所具有的獨特優(yōu)勢，因此STEM教育在中小學校如火如荼開展，成為各個學校的熱點課程。但是在這背后，我們發(fā)現(xiàn)STEM教育難以普及性及常態(tài)化實施。究其原因，是沒有很好實現(xiàn)課程本土化的問題。習總書記強調(diào)：“我們要堅持扎根中國大地辦教育”，國際化課程只有結(jié)合中國教育的實際背景進行本土化改造，得到的才是符合我國學生發(fā)展需要的優(yōu)質(zhì)課程，才能取得我們所需要的教學效果。

我校在STEM教育課程的開發(fā)上選擇了木工課程，不僅能夠充分鍛煉學生的創(chuàng)造力、實踐力、合作力等多項能力;此外，在秉承中國傳統(tǒng)木工技藝的木工課程同時還能給予學生更高的文化認同感。在STEM木工課程的實踐中，學生需要通過運用信息軟件的設(shè)計繪圖將概念性、抽象性的思維轉(zhuǎn)換成可視化、可實現(xiàn)的木工作品。根據(jù)美國著名的教育學者納爾遜（Nelson）提出的設(shè)計型學習的思想，把設(shè)計的技能和思維貫穿于整個教學過程，以設(shè)計為主線不斷迭代循環(huán)，學生在整個設(shè)計過程中能夠建立完整的知識建構(gòu)，體驗真實的實踐操作，剛好適用于我校此項目的實施。因此，結(jié)合本校開展的木工課程采用工程設(shè)計型的學習方式（即：工程設(shè)計視域下的STEM教學）為探索校本STEM 教育課程的教育實踐提供了新的思路。當前工程設(shè)計型的探究式學習是一種全新的學習方式，以解決身邊的真實問題為出發(fā)點通過工程設(shè)計和探究完成目標，尋找解決問題的方法并掌握技能，發(fā)展高階思維與STEM教育的理論不謀而合。從工程視域切入的好處有助于對學生課程評價考核的時候使用“作品結(jié)業(yè)考試”方式，從而促成學生成為理論扎實且擁有實踐經(jīng)驗的知識轉(zhuǎn)化。

二、工程設(shè)計型學習的操作模型和STEM教育的關(guān)聯(lián)

輸入“工程設(shè)計型”學習，在中國知網(wǎng)上總結(jié)這種學習方式有兩種觀點：第一，設(shè)計型學生是一種基于項目探究式的學習方法①，學生在真實的任務(wù)中完成既定任務(wù)，掌握相應(yīng)的學科知識和技能。這種觀點是學生以分組形式參與真實的實踐任務(wù)完成作品的設(shè)計與制作，在做中學。第二：是作為一種教學模式②。筆者在校本STEM教育課程的學習方式上采用的第一種觀點，以項目式學習的探究方式，完成目標作品的設(shè)計制作，在真實的任務(wù)中培養(yǎng)學生解決問題的能力和創(chuàng)新思維。整個學習重點體現(xiàn)探究、實踐、溝通、創(chuàng)新、迭代循環(huán)、評價修正的學習特點。課程主題選定采用項目模塊為主導(dǎo)而進行設(shè)計，一個模塊為一個項目主題探究任務(wù)，在綜合實踐課堂上實施，這樣既發(fā)掘了新的課程活動組織模式，也對滿足學生多樣化的活動課程提供了新方向。設(shè)計型學習的操作模型有2種模式，納爾遜（Nelson）提出的逆向思維，另一種是由克洛德納（Kolodner）提出的基于設(shè)計的雙循環(huán)探索模型，考慮到木藝課程不能僅僅是單純的木工課或手工課，必須抓住STEM課程的核心，基于克洛德納（Kolodner）提出的上述觀點基礎(chǔ)之上本文引入了工程學思想③，在設(shè)計制作的過程中重點結(jié)合工程、技術(shù)、數(shù)學等知識結(jié)構(gòu)的支撐，從而能夠進一步提升木工課程的學習質(zhì)量。甚至，最后學生根據(jù)學習過程中的體悟性能夠遷移到生活中其他領(lǐng)域的學以致用。

三、STEM教育本土化探索----以我校實施的STEM木工課例為例

為能夠?qū)崿F(xiàn)校本化、項目化、協(xié)同化的STEM木工課程的實施，在實踐中探索了協(xié)同化的教學模式，組建了學科和年級兩個協(xié)同教學團讓木工課程內(nèi)容以項目化驅(qū)動，各個課例在構(gòu)建時按照學生能力和認知差異進行細分。

（一）教學主題

木工課程確定了以項目式驅(qū)動的探究型學習，整個教學課程主題設(shè)計采用1+X模式，1+X模式中“1”為統(tǒng)一命名的“木工課程”，學生的課程設(shè)計制作全部以木料加工為成品來完成。“X”為不同年級而實施的可變項目，在課程主題對應(yīng)的4-6年級分別制定一個項目子主題，在教學內(nèi)容上根據(jù)學生能力漸進性的特點，教學內(nèi)容由基礎(chǔ)技能掌握到多元技能的創(chuàng)意設(shè)計。最后，以活動手冊的形式完成“X”子項目。整個學年開設(shè)了3 門課程供學生選擇。 （ 見表 1）

（二）教學步驟

整個教學中充分體現(xiàn)工程設(shè)計型的內(nèi)涵，尤其是在技術(shù)性、體驗性、設(shè)計性乃至實證性的特征上與學校現(xiàn)有的信息技術(shù)課有相似之處，因此，木工課程實施的前期技術(shù)階段主要在信息技術(shù)課堂上完成，整個教學分五個階段（見表2）。首先，中國文化基礎(chǔ)課程的準備階段，為下一步的設(shè)計中國印章注入文化元素;第二，依托信息技術(shù)課堂與校外企業(yè)合作，利用企業(yè)提供的繪圖軟件，學生把對印章抽象的理解給設(shè)計成可視化的圖形。第三，以實踐探索導(dǎo)入學習任務(wù)，驅(qū)動學生學習能力上的進階，整個印章的繪圖設(shè)計從無到有、從共性到個性的學習進階過程，在掌握上述設(shè)計能力的基礎(chǔ)上根據(jù)年級高低、能力不同的特點設(shè)置成進階課例，能夠進一步完成校園文創(chuàng)設(shè)計和社區(qū)文明宣傳指引標識的進階學習目標;第四，與木工師傅合作將設(shè)計好的作品制作出成品;第五，項目成果的評價。

（三）教學整合

木工課程屬于綜合性實踐課程，著力把培養(yǎng)學生4C能力作為教學的最高目標，為了較好的將教學目標與STEM教育理念的融合，采用“超學科知識”的課程構(gòu)建的方法才能較好的達到教學目標。“超學科知識”即指超越學科范疇的實踐性、操作性、體悟性知識，甚至還包括被學生遺忘的學科之間的知識④。系統(tǒng)的木工實踐課程的構(gòu)建不僅使學生知識由淺入深的線性發(fā)展，還是能力水平不斷進階提升過程，課程構(gòu)建的過程本身就是內(nèi)化教學目標的過程。此外，每個階段的學習核心是在問題驅(qū)動下與STEM教育理念相聯(lián)動進一步的整合教學目標。下面以六年級的課程《我是社區(qū)宣傳員》為例：

（四）教學建模

完整的教學設(shè)計有有助于項目的順利實施與完成，科學的教學建模更是有助于課例的系統(tǒng)化、集成化。在課程的建模方式上我們從已開設(shè)的2個學年中的多個課例中總結(jié)出的基本模型為：三場景四軸線五階層（如下圖）。在教學構(gòu)建中的三場景分別是班級、學校、和社區(qū)。要求在實際的場景中完成制定的教學目標，避免了抽象、空洞的口號性的教學目標，同時注入課程相關(guān)利益者的共同期待，包括了教師、學生、社區(qū)和家長等人員，真實的學習情境作為一條內(nèi)在的線索貫穿在整個課題。開設(shè)的X1、X2、X3課例在教學構(gòu)建中圍繞目標軸、問題軸、實踐軸、素養(yǎng)軸四軸線的學習，目的是從各個維度將學生在每一軸段探究問題的過程顯性化。圍繞每一軸線完成既定的學習目標，上下兩個階段呈因果關(guān)系，學生探索了“因”的線索才能有“果”的總結(jié)。每一階段采用主題式的探究方式，以提高學生解決問題的綜合能力，在能力培養(yǎng)的過程中進一步的幫助學生建立超學科知識的厚度。設(shè)立五階層在課程深度上進一步迭代升級課程，STEM教育理念下的課程建模最關(guān)鍵的是實踐調(diào)查操作中能夠?qū)ふ也⒋_定認知發(fā)展過程中不同思維層級水平的“立足點”⑤，作為建模中的“階”是為了幫助學生細化學習任務(wù)，每一階層以學習目標設(shè)置為始點，幫助學生明確探索目標，設(shè)置五個階層的教學層迭代，層層遞進設(shè)計，涵射課程開發(fā)的全過程。

1、教學建模中三場景設(shè)置

木工課程教學場景的要求是講究真實性，以問題驅(qū)動式完成學習任務(wù)，需要在生活實踐中完成，剛好與STEM 教學場景要求一致。真實的教學場景就成為連接書本知識和具體實踐的教學紐帶，小學生思考問題是“思而不全”且“全而不深”，在教學中所創(chuàng)設(shè)的教學場就需要結(jié)合小學生思維的特點，創(chuàng)設(shè)的場景既要能夠解決當前教學問題，又得蘊含著與當前問題有關(guān)聯(lián)的環(huán)境構(gòu)建，學生在回味、思考問題時營造一種意猶未盡的教學心理境界，驅(qū)使著學生迫不及待而又興趣盎然地去繼續(xù)學習。因此，改變教學場景顯得尤為重要。木工項目實施中每一課例的實施必須還原真實的教學場景，X1、X2、X3都是圍繞班級、校園、社區(qū)三個教學環(huán)境讓學生完成學習任務(wù)。

參考文獻：

①②③鄭雪萍，設(shè)計型學習視域下的STEM教學模式的構(gòu)建[J].江蘇教育研究2020.7B/8B 9-11;

④劉登琿，李凱;美國學校課程統(tǒng)整研究的進展與反思[J]. 外國教育研究? 2017年10月

⑤蔡呈騰，例談基于 STEM 教育理念的“四線五階”科學建模—以“電磁繼電器”教學為例[J].中學物理2020（06）21-26;

6杜鵑，石雪飛 鄒麗娜 ，核心素養(yǎng)導(dǎo)向的STEM教育 [M] 清華大學出版社;

7印霞，STEAM課程的設(shè)計與實施 [M];華東師范大學;

8王素 李正福STEM教育這樣做[M];教育科學出版社;

9《教育信息化“十三五”規(guī)劃》;[R];

10《中小學綜合實踐活動課程指導(dǎo)綱要》;[R];

※基金項目：廣東省STEM教育實踐研究課題; 以木工為項目的小學STEM課程建設(shè)研究（項目編號：2018GDSTEM035）

※作者介紹：邱凡凡 ，1986.04，漢，湖北襄陽人，廣東省深圳市福田區(qū)福強小學中級教師;E-mail： fqxxqff@ sina.com（廣東深圳， 518000）