原创《基于项目的STEM学习以技术学科选修课程体系的构建谈劳动和技术课程中STEM活动的设计实践》
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摘 要：STEM教育对于培养学生综合运用科学、技术、工程、数学知识获取自主探究、实践创新、解决问题的能力具有独特的意义.但是,当前的STEM教育活动大多局限于3D打印、Scratch创意编程、Arduino创意电子等“高大上”的领域,缺少适合于大多数学校开展的平台.基于此,结合劳动与技术课程的特点,开展基于项目的STEM学习,从而有效推进STEM教育.
关键词：项目学习STEM劳动与技术设计实践
一、STEM教育的内涵
(一)以学生为中心的实践体验课堂
大量实践经验证明,SrIEM能以独特的教学模式激发孩子们在参与水平、学习能力、创造力、沟通和批判性思维等方面的综合潜能,对于培养21世纪所需人才具有重要意义.
STEM教育并非四门学科的简单叠加,而是将四门学科整合起来的一种探究性学习活动,强调多学科的交叉融合.其课堂教学常常是基于真实问题解决的探究学习、基于设计的学习,强调学生在情境中使用信息搜集、分析数据、设计、尝试并改进一个解决方案,发展其设计能力、问题解决能力.它提供了一种以学生为中心,动手实践的课堂体验,将已有知识和生活实际相整合的学习过程.
(二)以STEM素养培养为核心的目标
STEM教育的基本目标是培养学生的STEM素养.美国基础教育学者Momson对STEM教育的培养目标给出了一个概述：(1)解决问题的能力——能够清晰地定义和没计问题,有效地收集并组织数据,得出结论,理解并最终运用到实际生活或新的问题中.(2)创新的能力——创造性地运用科学、数学和技术的概念及其原理,并运用到工程设计领域中.(3)培养发明家的能力——了解世界的需求,运用设计、测试、再设计、最后实现解决问题.(4)培养自力更生的能力——通过主动、自我鼓励设定工作进程,并能够在特定的时间内完成工作.简单来说,STEM包含运用四门学科的相关能力、把学习到的零碎知识与机械过程转变成探究真实世界相互联系的不同侧面的综合能力.
二、STEM教育的现实问题
(一)缺少易于操作的平台
作为一门新兴课程,STEM在我国还处于刚起步阶段,开展的活动大多局限于3D打印、Scratch创意编程、Arduino创意电子等“高大上”的领域,这对一般学校来说实施要求较高,而易操作、易推广、能解决实际问题的适合普通学校开展的平台相对匮乏.
(二)偏离STEM教育的本质
STEM教育的核心理念是跨学科融合,通过知识情境化,让学生综合运用学科知识,创造性地解决实际问题.但实际上,当前开展的STEM学习过分关注技术的酷炫、注重高科技成果,大多数老师并没有真正理解STEM教育在培养学生掌握知识与技能,灵活迁移应用,解决真实世界问题上的作用,偏离了对STEM教育的本质理解.
三、以劳动与技术教育为平台的STEM项目学习优势
劳动与技术教育是以学生获得积极劳动体验,形成良好技术素养为基本目标,以操作性学习为特征的学习领域.倡导以具体的项目为基本单位,开展基于项目的学习,强调以技术内容为载体的“做中学”和“学中做”,强调技术规范的学习与创新意识和实践能力培养的统一,重视对技术原理与方法的理解与探究,重视对技术作品的设计与创造.
不难发现,劳动技术的课程特征与STEM的技术性、体验性、设计性、实证性相贴近,特别是在发现问题、收集与整理信息、设计与测试、解决问题以及实现技术的过程等方面有更多相同之处,同时在目的和任务、研究方式、成果形式等方面也存在着紧密的关联.因此,在把握STEM教育内容及核心目标的基础上,结合现有劳动与技术课程开展基于项目的STEM学习,以系统的方式综合应用数学、科学、技术去解决实际问题,为学生体验科学、数学的原理、概念,技术的运用提供了良好的平台.
四、基于项目的STEM学习在劳动与技术课程中的实践
在劳动与技术教育中开展基于项目的STEM学习,不仅要把握已有的实践操作任务,更要体现以学生为中心的教育理念和科学、技术、工程、数学的相互碰撞,着重培养学生综合解决问题的能力和创新能力.
(一)情境引入——创设基于真实问题的情境
学习任务是整个STEM项目学习设计模式的核心和立足点.STEM项目学习是基于现实情境的,需要学习者置身于真实的学习任务中,需要将设计的问题或项目在特定情境中具体化.
如在教学“塑料沙漏的设计与制作”中,教师创设了这样一个生活情境：“小明每天都不认真刷牙,往往几秒钟就刷好了.小明的妈妈想请你帮忙想想办法？”学生纷纷献计献策.有的同学想到用计时的方法,于是,老师出示塑料瓶和沙子,顺势引导,“你能否使它们组合在一起成为一个计时工具？”“你能帮助小明设置刷牙的时间吗？”
通过情境设置,一方面让学生理解作品的实际应用价值,激发学习者的参与热情；另一方面则通过情境的介绍让学生更好地领悟物品的应用价值,激发学习者的创作热情.在教学过程中,以任务为线索设计STEM活动,让学生围绕要完成的任务提出问题,使得学习问题能够与真实的学习情境相融合,并经过思考和教师的点拨,循序渐进地完成任务.学生学习的过程成为解决实际问题和完成项目的过程,问题或项目构成了驱动学习的核心.
(二)资源设计——立足于学生选择的需要
开展STEM项目学习离不开设备与材料的支持,教师应备好STEM学习所涉及的科学、数学、技术和工程等范畴的资源.同时,为了使学生更好地并且更安全地使用工具,需要对本次活动用到的功能做简单的介绍,重点强调工具使用的安全规则.
如在教学“红绿灯模型的设计与制作”中,教师需要事先准备塑料吸管、透明胶带、发光二极管、电池、回形针、导线、泡沫塑料等技术材料、解释电流科学原理的动画或PPT、部件制作中的直尺、圆规、钢丝钳、剪刀等工具.在工具介绍环节,教师让学生在实践中亲身体验工具的选择及用法,掌握剥皮、连接、弯折等要领,为作品制作奠定扎实的基础.
（三）实践操作——实现STEM教育的跨界融合
根据问题和任务的不同出发点,在劳动与技术作品制作中融入STEM项目学习,在解决项目问题时必然会涉及数学知识和科学原理,因此,从STEM项目角度出发设计的活动更容易达成数学、科学、工程与技术的共同发展.
如在教学“投石机的设计与制作”中,将组员分成设计、技术、测试和美化四个岗位开展制作讨论,不仅要求学生掌握设计与制作技能,还要理解杠杆原理.在制作完成后,引导学生从施力大小、投射杆长度、炮弹重量三方面进行远距离发射试验.在测试中,学生通过改变阻力臂长度、橡皮筋数量、炮弹数量等因素,理解并运用杠杆原理调整投石机,用数学知识进行计算分析.最后得出投射杆的力臂长度越长,炮弹投射出去的飞行距离越远；橡皮筋数量越多,拉力越大,投射距离越远；炮弹的重量越重,投射距离越近等结果.
(四)协同改进——激发学生的创新动力
STEM教育强调学生要具备一定的技术素养,强调学生要了解技术应用、技术发展过程,善于运用技术解决问题的能力,要求利用技术手段激发和简化学生的创新过程,并通过技术表现多样化成果,让创意得到分享和传播,从而激发学生的创新动力.基于项目的STEM学习理念下的劳动与技术课程应立足科学价值、数学价值、技术价值和工程价值,不仅局限于作品模仿,更注重创新、改造和提高.
完成“风筝的设计与制作”这一主题活动后,教师带领学生结合教材,从“风筝表现”“原因分析”“解决办法”等几方面开展试飞.在试验中,有的风筝飞不起来,有的刚飞起来就掉下来了,有的飞上去但很不稳定……于是,教师请大家即时开展讨论并修改.学生通过重新削刮竹条,减轻重量；对提线位置进行修正,保证风筝平衡；给风筝加上拖尾等措施,努力寻求最佳解决方案.在探究中,学生了解了风筝飞行的基本科学原理,掌握了技术试验的方法,学会了理论联系实际解决问题.
(五)反思评价——提升学生STEM素养
基于项目的STEM学习整合了不同方面学习体验的评价方法,评价重点由终结性评价转变为形成性评价,对人际互动给予了更多的关注.真实的评价帮助学生从权威强制的调控转向自我学习的调控,培养学生成为完整的人、激发其创造性,在个性化团队中承担责任.除了采用常规的小组、学生、教师开展自评、互评外,评价量规是为学生的学习过程提供形成性和终结性反馈的另一种方法,在整个评价的过程中始终给予引导.
设计良好的评价量规（如下表）,包括反映各项标准的内容和活动的概念生成的成分,并且细化学习目标的达成程度,提供足够的信息帮助学生理解自己已懂得的内容和不懂的内容,并对学生需要学习的内容加以强化.
评价量规的数值范围类似于等级体系,可以用A-F级模糊换算.如,直接通过分数来评分,然后把分数转换为百分比形式,或者将以6分为满分的评价量规直接由A-F六个不同的等级来表达.偶数的评分等级（如4分或6分）预示着评分人员对处于中间位置的两个分数必须做出一个判断,以此相对客观地评价出学生的学习水平.
结合现有劳动与技术课程开展基于项目的STEM学习,学生们在学习过程中学会了发现问题,学会了用合理、科学的方法解决问题,切实提升了学生的STEM素养.
选修课程论文参考资料：
该文结论，这是一篇关于对不知道怎么写选修课程和构建谈劳动和设计实践论文范文课题研究的大学硕士、选修课程本科毕业论文选修课程论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料。
