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基于STEM行動(dòng)計(jì)劃的小學(xué)科學(xué)教學(xué)嘗試
長(zhǎng)春師范大學(xué) 曹秀菊 2019/2/7 10:32:48
[基金項(xiàng)目]本論文為吉林省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2018年度立項(xiàng)課題《小學(xué)STEM課程體系構(gòu)建研究》成果，課題立項(xiàng)編號(hào)：GH180676。
[作者簡(jiǎn)介] 曹秀菊(1971-)，女，副教授，從事科學(xué)教育課程與教學(xué)研究。李陽(yáng)(1985-)，女，小教高級(jí)，從事小學(xué)科學(xué)教學(xué)實(shí)踐。
中文摘要：“中國(guó) STEM 教育 2029 創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃”（以下簡(jiǎn)稱“行動(dòng)計(jì)劃”）為小學(xué)科學(xué)教學(xué)呈現(xiàn)出新的設(shè)計(jì)思路，本文以《我們來(lái)造意面框架橋》STEM活動(dòng)為例，積極探索以小學(xué)科學(xué)為主的多學(xué)科融合教學(xué)模式的實(shí)踐與發(fā)展，旨在促進(jìn)學(xué)生關(guān)于STEM教育所涵蓋的多學(xué)科學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和能力的發(fā)展，逐步實(shí)現(xiàn)“行動(dòng)計(jì)劃”的目標(biāo)與要求。
關(guān)鍵詞：STEM行動(dòng)計(jì)劃；小學(xué)科學(xué)；拓展活動(dòng)課
“中國(guó) STEM 教育 2029 創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃”為小學(xué)科學(xué)教學(xué)呈現(xiàn)出新的設(shè)計(jì)思路，促進(jìn)了以小學(xué)科學(xué)為主的多學(xué)科融合教學(xué)模式的實(shí)踐與發(fā)展。我們?yōu)榇诉M(jìn)行了積極的探索，從課程的設(shè)計(jì)方法、組織形式和多元化評(píng)價(jià)手段等方面進(jìn)行大膽嘗試，鼓勵(lì)學(xué)生在科學(xué)研究方法驗(yàn)證領(lǐng)域內(nèi)通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段來(lái)解決問(wèn)題，不僅提高他們實(shí)驗(yàn)、調(diào)查、解釋等科學(xué)探究能力，更促進(jìn)他們關(guān)于STEM教育所涵蓋的多學(xué)科學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和能力的發(fā)展，下面就以《我們來(lái)造意面框架橋》為例進(jìn)行介紹。
一、《我們來(lái)造意面框架橋》STEM活動(dòng)的設(shè)計(jì)意圖
教科版小學(xué)科學(xué)教材將《形狀與結(jié)構(gòu)》單元安排在六年級(jí)，學(xué)生已經(jīng)具備一定的科學(xué)探究能力，通過(guò)學(xué)習(xí)能夠用紙?jiān)煲蛔鶚�。STEM活動(dòng)設(shè)計(jì)中，考慮到學(xué)生的STEM興趣培養(yǎng)、任務(wù)的真實(shí)可靠程度，我們選擇意大利面作為造橋材料，這種材料貼近學(xué)生生活，極易引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣創(chuàng)造熱情，便宜易得，用來(lái)模擬制造橋梁更接近真實(shí)的工程設(shè)計(jì)選材，而且環(huán)保，減少大量紙張的浪費(fèi)，因此將活動(dòng)設(shè)計(jì)為《我們來(lái)造意面框架橋》，學(xué)生在掌握材料、形狀、強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)與抵抗彎曲能力關(guān)系等科學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，還要融入工程設(shè)計(jì)、繪圖計(jì)算和熱熔膠槍工具應(yīng)用等技能，甚至可以在意面橋梁基礎(chǔ)上進(jìn)行美化等創(chuàng)意設(shè)計(jì)。
二、《我們來(lái)造意面框架橋》STEM活動(dòng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)
《我們來(lái)造意面框架橋》活動(dòng)項(xiàng)目連續(xù)進(jìn)行3課時(shí)，每課時(shí)80分鐘，圍繞著“造一座意面框架橋梁”的教學(xué)任務(wù)，分別設(shè)計(jì)活動(dòng)目標(biāo)。第1課時(shí)為：學(xué)生學(xué)分析框架橋梁的承重特點(diǎn)；了解熱熔膠槍的使用方法和注意事項(xiàng)，知道制作意面框架橋梁的步驟和方法。第2課時(shí)為：.交流各組制作意面框架橋梁的經(jīng)驗(yàn)，知道框架結(jié)構(gòu)和實(shí)體結(jié)構(gòu)各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。第3課時(shí)為：.在掌握熱熔膠槍的使用方法后，能利用意面進(jìn)行其他框架結(jié)構(gòu)的創(chuàng)意制作。
三、《我們來(lái)造意面框架橋》STEM活動(dòng)的教學(xué)實(shí)踐
學(xué)生參與項(xiàng)目活動(dòng)的分組采取自愿的原則，在班級(jí)分組的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)異質(zhì)分組和班際分組，小組人數(shù)控制在2-4人。每課時(shí)對(duì)應(yīng)的QIEIE教學(xué)模式環(huán)節(jié)如表1所示。
表1：《我們來(lái)造意面框架橋》活動(dòng)項(xiàng)目每課時(shí)對(duì)應(yīng)的QIEIE教學(xué)模式環(huán)節(jié)
課時(shí)分配 對(duì)應(yīng)的QIEIE教學(xué)模式環(huán)節(jié)
1課時(shí)
第1小節(jié) 問(wèn)題階段：呈現(xiàn)任務(wù)，列出完成任務(wù)需要解決的問(wèn)題。 評(píng)價(jià)階段：貫穿于每一節(jié)課。根據(jù)內(nèi)容的不同，有不同的評(píng)價(jià)形式。
第2小節(jié) 探究階段：能安全的使用熱熔膠槍后，研究何如增加橋梁的抗彎曲能力。
2課時(shí)
第1小節(jié)
第2小節(jié) 設(shè)計(jì)與建造階段：利用教師提供的輔助卡，小組合作制作意面框架橋。
3課時(shí) 第1小節(jié)
第2小節(jié) 改善階段：總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，制作其他框架橋。
四、《我們來(lái)造意面框架橋》STEM活動(dòng)的學(xué)習(xí)效果
《我們來(lái)造意面框架橋》是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的STEM活動(dòng)，學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)行思考，如：橋的結(jié)構(gòu)如何影響橋的強(qiáng)度、在橋的設(shè)計(jì)中如何運(yùn)用材料、連接材料需要哪些工具、如何測(cè)試橋梁的承重能力等。在實(shí)踐中，學(xué)生也創(chuàng)造性的解決了很多問(wèn)題，如“用兩根意面代替單根意面制作橋梁框架更結(jié)實(shí)、如何利用槍頭的余熱除去框架中多余的膠、測(cè)量意面的長(zhǎng)度和各部分橋梁部件需要的長(zhǎng)度后統(tǒng)籌截取意面才能避免浪費(fèi)、在橋梁的哪些地方增加斜桿可以增強(qiáng)橋梁抵抗彎曲的能力”等。學(xué)生從第一節(jié)課小心翼翼的使用膠槍，手忙腳亂的制作意面框架橋，到后來(lái)熟練的使用膠槍，不借助輔助卡，創(chuàng)造性的制作斜拉橋、烏篷船、埃菲爾鐵塔、幾何框架、雨傘骨架等，學(xué)生的STEM素養(yǎng)在每一節(jié)課的實(shí)踐中慢慢提升。用芒德勃羅的分形理論來(lái)解釋，生長(zhǎng)包括實(shí)體與孔隙兩部分，孔隙則是分形成長(zhǎng)的活躍區(qū)，是生長(zhǎng)尚在繼續(xù)的區(qū)域，而基于STEM項(xiàng)目的實(shí)踐正是開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)者的潛能，刺激孔隙區(qū)的生長(zhǎng)，更利于學(xué)習(xí)者以后的發(fā)展。<（未完，下一頁(yè)）
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