STEM教育理念下有过程的归纳教学初探-以齿轮单元为例.docx

? ? STEM教育理念下有过程的归纳教学初探 以“齿轮”单元为例 ? ? 许 佳，信海凤 近年来，加强科学、技术、工程和数学等学科融合的教育已经成为国际教育界的热门话题，同时也越发受到人们的重视。STEM教育融合了科学、技术、工程和数学，其正视了各学科间的内在联系，注重了对学生综合能力的培养。美国提出在知识经济时代，STEM是美国乃至世界都蓬勃崛起的前景学科，具有STEM素养的人才是全球竞争力的关键。［1］2017年《美国竞争力计划》提出知识经济时代培养具有STEM素养的人才是具有全球竞争力的关键，并大力加强了对STEM教育的投入。［2］在英国、德国、芬兰、以色列、日本、澳大利亚、韩国等国家，STEM教育同样受到高度重视，广泛开展促进STEM教育和人才培养的项目计划。［3］ 当今中国STEM教育并没有完全模仿国外做法，而是结合国家和社会需要，汇聚社会各界力量，不断探索STEM的实践路径。2017年，中国教育科学研究院发布《中国STEM教育白皮书》，提出了2029创新行动计划。随着STEM教育理念传入中国并逐步被大力提倡，教育部出台的《教育信息化“十三五”规划》中明确指出有效利用信息技术推进建设，探索STEM教育模式，使学生具有较强的信息意识和创新意识。［4］将STEM课程引入小学科学课程中，深入加强学生的发明和创造能力，实现技术与工程的学习，成为中国小学科学的教学发展趋势。［5］ “率性教育”有过程的归纳教学理念与STEM教育有着很多共通之处，可以说是不谋而合。学生在STEM教育过程中经历的就是科学家不停探究—反思—构建—改进—再反思的过程。在每一次的探究和反思活动中，都离不开“归纳”教学的方法，可以说，有过程的归纳教学在科学课中是无处不在的。所以“率性教育”有过程的归纳教学是可以指导STEM教育的。 一、设计原则 课题组选择围绕STEM项目式学习的行动研究为主，融合科学、数学、信息技术、美术、语文等多个学科，实现真实情境下的小学STEM项目式学习。目前，小学科学学科课程标准在实施建议中明确提出，“倡导跨学科学习方式，STEM是一种以项目学习、问题解决为导向的课程组织方式，它将科学、技术、工程、数学有机地融为一体，有利于学生创新能力的培养”。 根据最新小学科学课程标准关于“工程与技术”课程目标要求，课题组通过将STEM课程与我校有过程的归纳教学理念融合开展系列化STEM项目的研究，培养学生创新思维能力、科学探究能力、空间想象能力、工程设计能力和综合应用能力，使学生体会到工程和技术产品给生活带来的方便和舒适，能将创意转化为模型或实物。学生通过按图装配、按流程完成等程序性说明，完成产品组装、讨论设计图、说明书和成品之间的关系等。 二、整体架构 基于STEM教育理念，依据有过程的归纳教学，设计多个STEM项目的行动研究案例，寻找科学、技术、工程、数学、美术学科的交叉点。 基于有过程的归纳教学梳理、归纳齿轮的工作原理，包括两个齿轮和多个齿轮的原理。利用课堂观察表来观察学生原理掌握情况。 根据科学原理，准备设计实际应用的产品。例如，先剖析一种具有齿轮的物品，如八音盒，了解齿轮是如何应用的，分析研究其结构和作用，然后做计划，明晰问题。 查阅资料，师生共同解决问题，进一步完善方案，画设计图纸。在画设计图纸时，可以由数学老师介入，解决计算和测量方面的问题。 动手制作产品，小评委评估产品，进一步改进完善。办主题科技产品展览会，展示交流研究成果。 以上过程为第一轮研究，研制的齿轮产品为第一代产品。课题组选用行动研究的方法，进行三轮行动研究。在第二轮、第三轮研究过程中，不断反思、改进项目实施中出现的问题，以及通过问卷调查的方法了解学生学习后产生的问题，再迭代出第二代、第三代产品和实施方案或方法。 三、以“齿轮”单元为例的STEM单元设计实践路径 （一）学情调研与分析 课前，课题组针对齿轮的概念和应用问题设计了纸质版的调查前测问卷，问卷主要面向本次参与项目学习的学生。通过调研发现，学生对齿轮工作原理有一定的了解，但不懂具体的传动等科学名词。这个项目会大量使用机器人零件，多数学生没有接触过VEX IQ组件，但有玩乐高积木的基础。参与调研的学生多为小学高年段学生，对绘图并不陌生，但要针对自己或小组的想法，绘制项目设计图纸，多数学生没有经验。学生对于现有的市场上的产品，如汽车、手机等产品的工程设计制造流程并不清楚，在项目式学习方面也是零基础，对项目式学习的流程并不清楚。 从以上的调研结果可以分析出，STEM教育与日常教学样态有所不同，必然也会导致在开展项目式学习时，教师要与学生从零基础开展，要多注重学生的“最近发展区”。对于齿轮相关问题，学生需要补充大量基础知识，才能开展动手制作环节。而这些齿轮基础知识的补充，一定要考虑学生的年龄特点和接受知识的