人文引領(lǐng)的工程項(xiàng)目類STEM課程開發(fā)
——以“用紙?jiān)煲蛔鶚颉睘槔?/h1>
2023-09-12 08:50:24高旅威廣東省深圳市龍崗區(qū)龍崗中心學(xué)校
中國(guó)信息技術(shù)教育 2023年17期
高旅威 廣東省深圳市龍崗區(qū)龍崗中心學(xué)校
工程項(xiàng)目類的STEM課程是一種能充分鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力、綜合應(yīng)用能力的課程。傳統(tǒng)的工程項(xiàng)目類課程為了達(dá)成項(xiàng)目目標(biāo)常常會(huì)將重點(diǎn)放在理工科技能力上，而忽略課程中的人文內(nèi)涵，因此容易出現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)不明確、課程綜合性不足、結(jié)構(gòu)和原理相割裂、原理與原理之間沒有聯(lián)系、課程生長(zhǎng)性不足等問題。而A-STEM課程從學(xué)生的需求出發(fā)，重視學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，遵循學(xué)生的身心發(fā)展規(guī)律，給工程項(xiàng)目類的STEM課程尋找了一個(gè)合適的人文內(nèi)涵落腳點(diǎn)。下面，筆者以“用紙?jiān)煲蛔鶚颉表?xiàng)目為例談?wù)勅宋囊I(lǐng)的工程項(xiàng)目類STEM課程開發(fā)的一些策略。
●真實(shí)情境體現(xiàn)項(xiàng)目?jī)r(jià)值
開發(fā)A-STEM課程要以學(xué)生的需求為出發(fā)點(diǎn)，盡量避免生硬地教授技術(shù)和原理。A-STEM課程應(yīng)當(dāng)以人為本，課程開發(fā)要注重課程對(duì)學(xué)生的意義，課程實(shí)施要注重學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的引發(fā)與課程中情感的設(shè)計(jì)，使整個(gè)項(xiàng)目情理交融、充滿活力。
1.用真實(shí)情境激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)
想要學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)，就要先解決為什么學(xué)的問題。只有學(xué)生覺得有趣或有意義的事，他們才有可能心甘情愿地學(xué)、自主地學(xué)、積極地學(xué)。真實(shí)的情境可以激發(fā)學(xué)生的同理心和責(zé)任感，而同理心和責(zé)任感可以驅(qū)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。
筆者以為貴州山區(qū)人民制作跨山大橋作為真實(shí)情境，讓學(xué)生了解當(dāng)?shù)厝嗣癯鲂械睦щy，理解當(dāng)?shù)厝嗣駥?duì)高速便捷出行方式的渴望。同時(shí)通過觀看紀(jì)錄片《超級(jí)工程Ⅱ》中的第二集《中國(guó)橋》，了解橋?qū)χ袊?guó)交通、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要作用。通過真實(shí)的情境激發(fā)了學(xué)生的同理心，用學(xué)生迫切希望幫助山區(qū)人民便利出行的樸素情感，驅(qū)動(dòng)其學(xué)習(xí)造紙橋。
2.在真實(shí)情境中轉(zhuǎn)變身份，理解任務(wù)的意義
觀看《超級(jí)工程Ⅱ》的另一個(gè)目的是幫助學(xué)生了解工程師、設(shè)計(jì)師是怎么工作的，讓學(xué)生設(shè)想自己以后有可能成為一名工程師、設(shè)計(jì)師，并以工程師、設(shè)計(jì)師的身份綜合考慮造橋時(shí)要面對(duì)的問題，從而提升自身的榮譽(yù)感和使命感。
3.利用真實(shí)情境，明確教學(xué)目標(biāo)
真實(shí)情境不僅是情感的潤(rùn)滑劑，也是課程的推進(jìn)器和項(xiàng)目搭建的平臺(tái)。使用與課程任務(wù)相關(guān)聯(lián)的有用情境可以幫助學(xué)生快速了解學(xué)習(xí)目標(biāo)。本課利用KT板、木材等搭建了一個(gè)簡(jiǎn)化的場(chǎng)景，方便學(xué)生快速理解目標(biāo)任務(wù)和進(jìn)行簡(jiǎn)要參數(shù)的測(cè)量（如圖1）。
圖1
●大膽重構(gòu)，變線性課程為開放課程
1.構(gòu)建相對(duì)開放的課程，教學(xué)的彈性更大，促進(jìn)課程生長(zhǎng)
現(xiàn)行的國(guó)家課程大部分是一個(gè)課時(shí)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，課與課之間以知識(shí)脈絡(luò)連接，沒有做到以生為本。開發(fā)STEM課程，改變了國(guó)家課程一個(gè)課時(shí)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的模式，目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用S、T、E、M的能力。但當(dāng)前很多STEM課程會(huì)把S、T、E、M生硬地分割開，以便更清晰明了地向?qū)W生展示每一個(gè)原理、技術(shù)。這種分割式的STEM課程受到線性課程的影響，教師企圖控制課程的每一個(gè)步驟，這顯然無法做到以生為本。以學(xué)生為本的開放課程，應(yīng)將這種按程序一步一步走的課程打散，重新組合，構(gòu)建一個(gè)開放式的課程框架。
2.把離散的知識(shí)點(diǎn)教學(xué)變?yōu)殚L(zhǎng)周期的綜合探究
當(dāng)前的STEM課程教學(xué)流程分為五個(gè)部分，即確定目標(biāo)、學(xué)習(xí)原理、設(shè)計(jì)制造、測(cè)試作品、交流評(píng)價(jià)。這種STEM課程是一種線性的課程，教師按照設(shè)計(jì)好的課程一步步講授，控制著課程的每一個(gè)步驟，其本質(zhì)上仍然是以課程為中心的教學(xué)流程。要讓課程以學(xué)生為中心，首先要打破這種由教師設(shè)計(jì)好線性課程的教學(xué)模式，轉(zhuǎn)變?yōu)閹熒餐O(shè)計(jì)開發(fā)課程。
筆者改進(jìn)的課程流程如圖2所示，學(xué)生共同提出問題，總結(jié)方法，學(xué)習(xí)效率更高，學(xué)習(xí)效果更好。這種模式將技術(shù)的學(xué)習(xí)融入到原理學(xué)習(xí)的過程中，原理和技術(shù)的學(xué)習(xí)同時(shí)進(jìn)行，增加了原理與技術(shù)之間的聯(lián)系，減少了割裂。
3.巧立學(xué)習(xí)支架，自主積極學(xué)習(xí)
學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，學(xué)習(xí)的主要過程應(yīng)該由學(xué)生來完成。但是工程項(xiàng)目復(fù)雜且綜合度很高，僅靠學(xué)生自己去完成非常困難。因此，教師作為學(xué)習(xí)的促進(jìn)者要善于為學(xué)生提供合適的學(xué)習(xí)支架，與學(xué)生組成學(xué)習(xí)共同體，一起去探究，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)。在本項(xiàng)目中筆者提供的學(xué)習(xí)支架如下表所示。
4.注重教學(xué)的生成，項(xiàng)目師生共生
課程對(duì)學(xué)生是有意義的，課程的走向應(yīng)是學(xué)生決定的，學(xué)生要參與到課程的開發(fā)中去。因此，課程不能是教師事先完全設(shè)計(jì)好的，而應(yīng)在師生互動(dòng)的過程中，通過教師對(duì)學(xué)生的需要和感興趣的事物的價(jià)值判斷，不斷調(diào)整，以促進(jìn)學(xué)生更加有效地學(xué)習(xí)，即進(jìn)行生成性教學(xué)。
在本項(xiàng)目中，學(xué)生學(xué)習(xí)框架式結(jié)構(gòu)不是因?yàn)榻處熞炭蚣芙Y(jié)構(gòu)，而是發(fā)現(xiàn)并列式紙橋用紙?zhí)啵埐粔蛴茫畔氲浇Y(jié)合鋼架橋做框架式的紙橋。學(xué)生在觀察懸索橋時(shí)發(fā)現(xiàn)可以用鋼索來加強(qiáng)橋的承重能力，于是模仿懸索橋利用紙繩加固紙橋，師生一起研究紙繩穿和綁的方法，最終做出懸索紙橋、斜拉紙橋等紙橋，極大地豐富了紙橋的類型。
●轉(zhuǎn)變?cè)u(píng)價(jià)方式，促進(jìn)項(xiàng)目迭代提升
1.用形成性評(píng)價(jià)
A-STEM課程的評(píng)價(jià)理念是“一切皆在形成中”，對(duì)學(xué)習(xí)成效的考查主要以學(xué)生的形成性評(píng)價(jià)為主、終結(jié)性評(píng)價(jià)為輔，其目的是通過評(píng)價(jià)不斷提供反饋，促進(jìn)學(xué)生A-STEM項(xiàng)目的迭代提升。用形成性評(píng)價(jià)促進(jìn)課程生長(zhǎng)意味著要改變只在課程結(jié)束時(shí)做出最終評(píng)價(jià)的模式，采取在課程進(jìn)行的過程中不斷做出形成性評(píng)價(jià)，即評(píng)價(jià)不再只看最后的作品，而是在學(xué)習(xí)的過程中體現(xiàn)。
2.多元化評(píng)價(jià)方式
對(duì)小學(xué)生來說完成一個(gè)復(fù)雜的工程是不容易的，只要堅(jiān)持完成，都應(yīng)該予以鼓勵(lì)。工程項(xiàng)目是復(fù)雜的，教師應(yīng)從不同角度對(duì)學(xué)生進(jìn)行多元評(píng)價(jià)。例如，除了承重能力外，可以在美觀、材料多少、設(shè)計(jì)感等方面給予評(píng)價(jià)。
3.善用自評(píng)與互評(píng)，學(xué)會(huì)分析、溝通和欣賞
評(píng)價(jià)是學(xué)習(xí)的一部分，學(xué)生通過口語、問卷、量表對(duì)自己和同學(xué)甚至教師做出評(píng)價(jià)，就是在與自己或與他人進(jìn)行思維的碰撞，這種碰撞可以促進(jìn)課程生長(zhǎng)，有利于學(xué)生學(xué)會(huì)分析、溝通和欣賞。
4.用作品評(píng)價(jià)作為客觀評(píng)價(jià)
自評(píng)、互評(píng)和教師評(píng)價(jià)都是主觀的評(píng)價(jià)，對(duì)作品的測(cè)試作為一種客觀的評(píng)價(jià)，應(yīng)該是主觀評(píng)價(jià)的補(bǔ)充。在本項(xiàng)目中，“對(duì)紙橋進(jìn)行承重測(cè)試”既是檢驗(yàn)紙橋的制作水平的方式，也是分析紙橋結(jié)構(gòu)缺陷的重要步驟。此外，學(xué)生可以觀察紙橋變形的部分，嘗試對(duì)變形處進(jìn)行改進(jìn)（加固）。
●結(jié)語
本課程基于A-STEM課程以人為本的理念，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)課程中工程類課程過于“功利”的缺點(diǎn)，發(fā)展了學(xué)生的同理心、責(zé)任感，提升了學(xué)生的動(dòng)手能力及科學(xué)探究的思維。學(xué)生所做紙橋的承重能力從原本不大于6kg提升到25kg，紙橋從單一的梁橋發(fā)展為懸索橋、斜拉橋等多種形式。所以，以人為本的理念，對(duì)工程類課程教學(xué)有一定的提升作用。
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高旅威 廣東省深圳市龍崗區(qū)龍崗中心學(xué)校
工程項(xiàng)目類的STEM課程是一種能充分鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力、綜合應(yīng)用能力的課程。傳統(tǒng)的工程項(xiàng)目類課程為了達(dá)成項(xiàng)目目標(biāo)常常會(huì)將重點(diǎn)放在理工科技能力上，而忽略課程中的人文內(nèi)涵，因此容易出現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)不明確、課程綜合性不足、結(jié)構(gòu)和原理相割裂、原理與原理之間沒有聯(lián)系、課程生長(zhǎng)性不足等問題。而A-STEM課程從學(xué)生的需求出發(fā)，重視學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，遵循學(xué)生的身心發(fā)展規(guī)律，給工程項(xiàng)目類的STEM課程尋找了一個(gè)合適的人文內(nèi)涵落腳點(diǎn)。下面，筆者以“用紙?jiān)煲蛔鶚颉表?xiàng)目為例談?wù)勅宋囊I(lǐng)的工程項(xiàng)目類STEM課程開發(fā)的一些策略。
●真實(shí)情境體現(xiàn)項(xiàng)目?jī)r(jià)值
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1.用真實(shí)情境激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)
想要學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)，就要先解決為什么學(xué)的問題。只有學(xué)生覺得有趣或有意義的事，他們才有可能心甘情愿地學(xué)、自主地學(xué)、積極地學(xué)。真實(shí)的情境可以激發(fā)學(xué)生的同理心和責(zé)任感，而同理心和責(zé)任感可以驅(qū)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。
筆者以為貴州山區(qū)人民制作跨山大橋作為真實(shí)情境，讓學(xué)生了解當(dāng)?shù)厝嗣癯鲂械睦щy，理解當(dāng)?shù)厝嗣駥?duì)高速便捷出行方式的渴望。同時(shí)通過觀看紀(jì)錄片《超級(jí)工程Ⅱ》中的第二集《中國(guó)橋》，了解橋?qū)χ袊?guó)交通、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要作用。通過真實(shí)的情境激發(fā)了學(xué)生的同理心，用學(xué)生迫切希望幫助山區(qū)人民便利出行的樸素情感，驅(qū)動(dòng)其學(xué)習(xí)造紙橋。
2.在真實(shí)情境中轉(zhuǎn)變身份，理解任務(wù)的意義
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3.利用真實(shí)情境，明確教學(xué)目標(biāo)
真實(shí)情境不僅是情感的潤(rùn)滑劑，也是課程的推進(jìn)器和項(xiàng)目搭建的平臺(tái)。使用與課程任務(wù)相關(guān)聯(lián)的有用情境可以幫助學(xué)生快速了解學(xué)習(xí)目標(biāo)。本課利用KT板、木材等搭建了一個(gè)簡(jiǎn)化的場(chǎng)景，方便學(xué)生快速理解目標(biāo)任務(wù)和進(jìn)行簡(jiǎn)要參數(shù)的測(cè)量（如圖1）。
圖1
●大膽重構(gòu)，變線性課程為開放課程
1.構(gòu)建相對(duì)開放的課程，教學(xué)的彈性更大，促進(jìn)課程生長(zhǎng)
現(xiàn)行的國(guó)家課程大部分是一個(gè)課時(shí)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，課與課之間以知識(shí)脈絡(luò)連接，沒有做到以生為本。開發(fā)STEM課程，改變了國(guó)家課程一個(gè)課時(shí)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的模式，目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用S、T、E、M的能力。但當(dāng)前很多STEM課程會(huì)把S、T、E、M生硬地分割開，以便更清晰明了地向?qū)W生展示每一個(gè)原理、技術(shù)。這種分割式的STEM課程受到線性課程的影響，教師企圖控制課程的每一個(gè)步驟，這顯然無法做到以生為本。以學(xué)生為本的開放課程，應(yīng)將這種按程序一步一步走的課程打散，重新組合，構(gòu)建一個(gè)開放式的課程框架。
2.把離散的知識(shí)點(diǎn)教學(xué)變?yōu)殚L(zhǎng)周期的綜合探究
當(dāng)前的STEM課程教學(xué)流程分為五個(gè)部分，即確定目標(biāo)、學(xué)習(xí)原理、設(shè)計(jì)制造、測(cè)試作品、交流評(píng)價(jià)。這種STEM課程是一種線性的課程，教師按照設(shè)計(jì)好的課程一步步講授，控制著課程的每一個(gè)步驟，其本質(zhì)上仍然是以課程為中心的教學(xué)流程。要讓課程以學(xué)生為中心，首先要打破這種由教師設(shè)計(jì)好線性課程的教學(xué)模式，轉(zhuǎn)變?yōu)閹熒餐O(shè)計(jì)開發(fā)課程。
筆者改進(jìn)的課程流程如圖2所示，學(xué)生共同提出問題，總結(jié)方法，學(xué)習(xí)效率更高，學(xué)習(xí)效果更好。這種模式將技術(shù)的學(xué)習(xí)融入到原理學(xué)習(xí)的過程中，原理和技術(shù)的學(xué)習(xí)同時(shí)進(jìn)行，增加了原理與技術(shù)之間的聯(lián)系，減少了割裂。
3.巧立學(xué)習(xí)支架，自主積極學(xué)習(xí)
學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，學(xué)習(xí)的主要過程應(yīng)該由學(xué)生來完成。但是工程項(xiàng)目復(fù)雜且綜合度很高，僅靠學(xué)生自己去完成非常困難。因此，教師作為學(xué)習(xí)的促進(jìn)者要善于為學(xué)生提供合適的學(xué)習(xí)支架，與學(xué)生組成學(xué)習(xí)共同體，一起去探究，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)。在本項(xiàng)目中筆者提供的學(xué)習(xí)支架如下表所示。
4.注重教學(xué)的生成，項(xiàng)目師生共生
課程對(duì)學(xué)生是有意義的，課程的走向應(yīng)是學(xué)生決定的，學(xué)生要參與到課程的開發(fā)中去。因此，課程不能是教師事先完全設(shè)計(jì)好的，而應(yīng)在師生互動(dòng)的過程中，通過教師對(duì)學(xué)生的需要和感興趣的事物的價(jià)值判斷，不斷調(diào)整，以促進(jìn)學(xué)生更加有效地學(xué)習(xí)，即進(jìn)行生成性教學(xué)。
在本項(xiàng)目中，學(xué)生學(xué)習(xí)框架式結(jié)構(gòu)不是因?yàn)榻處熞炭蚣芙Y(jié)構(gòu)，而是發(fā)現(xiàn)并列式紙橋用紙?zhí)啵埐粔蛴茫畔氲浇Y(jié)合鋼架橋做框架式的紙橋。學(xué)生在觀察懸索橋時(shí)發(fā)現(xiàn)可以用鋼索來加強(qiáng)橋的承重能力，于是模仿懸索橋利用紙繩加固紙橋，師生一起研究紙繩穿和綁的方法，最終做出懸索紙橋、斜拉紙橋等紙橋，極大地豐富了紙橋的類型。
●轉(zhuǎn)變?cè)u(píng)價(jià)方式，促進(jìn)項(xiàng)目迭代提升
1.用形成性評(píng)價(jià)
A-STEM課程的評(píng)價(jià)理念是“一切皆在形成中”，對(duì)學(xué)習(xí)成效的考查主要以學(xué)生的形成性評(píng)價(jià)為主、終結(jié)性評(píng)價(jià)為輔，其目的是通過評(píng)價(jià)不斷提供反饋，促進(jìn)學(xué)生A-STEM項(xiàng)目的迭代提升。用形成性評(píng)價(jià)促進(jìn)課程生長(zhǎng)意味著要改變只在課程結(jié)束時(shí)做出最終評(píng)價(jià)的模式，采取在課程進(jìn)行的過程中不斷做出形成性評(píng)價(jià)，即評(píng)價(jià)不再只看最后的作品，而是在學(xué)習(xí)的過程中體現(xiàn)。
2.多元化評(píng)價(jià)方式
對(duì)小學(xué)生來說完成一個(gè)復(fù)雜的工程是不容易的，只要堅(jiān)持完成，都應(yīng)該予以鼓勵(lì)。工程項(xiàng)目是復(fù)雜的，教師應(yīng)從不同角度對(duì)學(xué)生進(jìn)行多元評(píng)價(jià)。例如，除了承重能力外，可以在美觀、材料多少、設(shè)計(jì)感等方面給予評(píng)價(jià)。
3.善用自評(píng)與互評(píng)，學(xué)會(huì)分析、溝通和欣賞
評(píng)價(jià)是學(xué)習(xí)的一部分，學(xué)生通過口語、問卷、量表對(duì)自己和同學(xué)甚至教師做出評(píng)價(jià)，就是在與自己或與他人進(jìn)行思維的碰撞，這種碰撞可以促進(jìn)課程生長(zhǎng)，有利于學(xué)生學(xué)會(huì)分析、溝通和欣賞。
4.用作品評(píng)價(jià)作為客觀評(píng)價(jià)
自評(píng)、互評(píng)和教師評(píng)價(jià)都是主觀的評(píng)價(jià)，對(duì)作品的測(cè)試作為一種客觀的評(píng)價(jià)，應(yīng)該是主觀評(píng)價(jià)的補(bǔ)充。在本項(xiàng)目中，“對(duì)紙橋進(jìn)行承重測(cè)試”既是檢驗(yàn)紙橋的制作水平的方式，也是分析紙橋結(jié)構(gòu)缺陷的重要步驟。此外，學(xué)生可以觀察紙橋變形的部分，嘗試對(duì)變形處進(jìn)行改進(jìn)（加固）。
●結(jié)語
本課程基于A-STEM課程以人為本的理念，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)課程中工程類課程過于“功利”的缺點(diǎn)，發(fā)展了學(xué)生的同理心、責(zé)任感，提升了學(xué)生的動(dòng)手能力及科學(xué)探究的思維。學(xué)生所做紙橋的承重能力從原本不大于6kg提升到25kg，紙橋從單一的梁橋發(fā)展為懸索橋、斜拉橋等多種形式。所以，以人為本的理念，對(duì)工程類課程教學(xué)有一定的提升作用。
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