2009年6月，南京市瑯琊路小學(xué)依托機(jī)器人項(xiàng)目自主申報(bào)并成功入選首批南京市“星光計(jì)劃”學(xué)校。隨后幾年，在南京市教研室的牽頭引領(lǐng)下，學(xué)校機(jī)器人項(xiàng)目的開展日益成熟，并取得諸多成績，這為學(xué)?？萍蓟顒?dòng)的多樣化夯實(shí)了基礎(chǔ)，成為“PowerTech機(jī)械獸”科創(chuàng)課程誕生的有利契機(jī)。

“PowerTech創(chuàng)意仿生機(jī)器人”（又稱PowerTech機(jī)械獸）是臺灣中華創(chuàng)意發(fā)展協(xié)會(huì)于2003年自主研發(fā)的科創(chuàng)項(xiàng)目，它是以木片、木棒、齒輪、馬達(dá)等簡單的原初材料，在學(xué)生自主創(chuàng)意設(shè)計(jì)、自己動(dòng)手制作的基礎(chǔ)上開展的科技競技活動(dòng)。作品模仿生物爬行、跳躍等運(yùn)動(dòng)方式，在競速、拔河、負(fù)重及造型創(chuàng)意等方面比較制作水平，全部制作過程由學(xué)生獨(dú)立完成。這項(xiàng)活動(dòng)有助于培養(yǎng)未來科技人才的規(guī)劃力、想象力、分析力等思考能力，發(fā)展青少年的加工制作的實(shí)作能力，強(qiáng)調(diào)共同合作、團(tuán)隊(duì)意識。該項(xiàng)目在全臺灣中小學(xué)推廣，每年舉辦一次競賽活動(dòng)，在青少年中有著很高的人氣。2010年，南京市教研室與南京市科協(xié)聯(lián)手，率先將“PowerTech機(jī)械獸”項(xiàng)目引入大陸，并開啟基于此項(xiàng)目的兩岸青少年科創(chuàng)活動(dòng)交流，幾年下來成果斐然?，樼鹇沸W(xué)作為首批參與此項(xiàng)目的小學(xué)，在活動(dòng)開展、競賽組織和教學(xué)研究等方面均走在前列。

隨著活動(dòng)的深入開展，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生們特別喜歡這一科創(chuàng)項(xiàng)目，自主參與、全情投入、分享快樂，這一種學(xué)習(xí)狀態(tài)讓我們聯(lián)想到瑯小的校本教育主張——“快樂做主人”?！翱鞓纷鲋魅恕庇袃蓚€(gè)要義，一是做主人，二是快樂，也就是說，在瑯小開展的全部課程與教學(xué)活動(dòng)，都要以上述兩個(gè)要義作為尺度來審視。這么看來，PowerTech科創(chuàng)活動(dòng)先天就具有“快樂做主人”的“基因”，但是，若僅僅把“PowerTech機(jī)械獸”作為科創(chuàng)活動(dòng)，似乎又沒有把文章做足，我們需要對這一項(xiàng)目進(jìn)行本土化的課程加工。2012年，恰逢南京市中小學(xué)科技創(chuàng)新學(xué)院推動(dòng)“星光計(jì)劃”科創(chuàng)活動(dòng)項(xiàng)目的課程化建設(shè)，以此為契機(jī)，我們總結(jié)前期活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)成果，研發(fā)了《PowerTech機(jī)械獸創(chuàng)意工坊》校本課程，作為我校“小主人課程”框架中“小主人工程院”的一門課程，又作為南京市“星光計(jì)劃”地方課程的重要組成部分。

從科創(chuàng)活動(dòng)到科創(chuàng)課程，我們看重的是“PowerTech機(jī)械獸”活動(dòng)給學(xué)生提供的多元學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。當(dāng)下，學(xué)生學(xué)習(xí)生活中還存在一些不足，如說得多做得少，接受的多感受的少，受督促多自發(fā)行為少等，而這門課程正好可以在這些方面給孩子創(chuàng)造學(xué)習(xí)和突破的機(jī)會(huì)，從而幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)多元發(fā)展。具體說來，這門課程給學(xué)生創(chuàng)造了哪些機(jī)會(huì)呢？

一、一種工程實(shí)踐的機(jī)會(huì)

美國STEM教育理念的提出，引起了人們對科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育的關(guān)注，重視培養(yǎng)學(xué)生的科技理工素養(yǎng)，不僅在高等院校，而且也被越來越多的中小學(xué)所接受。但由于受到學(xué)校教育教學(xué)模式的束縛，在小學(xué)里還是主要以語、數(shù)、外等學(xué)科的教學(xué)為主，學(xué)生在技術(shù)、工程方面得到的教育十分有限。

怎樣在學(xué)校教育中融入STEM的理念，很多學(xué)?？赡軙?huì)想盡辦法將它與學(xué)校的已有學(xué)科教學(xué)進(jìn)行整合，從已有的學(xué)科教學(xué)內(nèi)容中挑出可以加入STEM理念的部分，然后從教學(xué)設(shè)計(jì)上凸顯這種理念。但是由于受到教學(xué)內(nèi)容的限制，這將是一個(gè)間斷式的過程。這種在不破壞原有課程模式上的變革，對學(xué)生科技理工素養(yǎng)的培養(yǎng)能起到一定的效果，但必然是有限的。

“PowerTech機(jī)械獸”課程的建設(shè)，很好地幫助我們解決了這樣的問題。在“PowerTech機(jī)械獸”課程中，第一步先給學(xué)生一個(gè)仿生機(jī)器人的制作圖紙，然后讓孩子根據(jù)圖紙去加工制作出仿生機(jī)器人，接下來對它的運(yùn)動(dòng)狀況進(jìn)行分析，找出存在的問題，下一步是自己根據(jù)分析重新設(shè)計(jì)規(guī)劃一個(gè)新的設(shè)計(jì)圖紙，再來制作完成、調(diào)試、分析、設(shè)計(jì)、制作……這是一個(gè)周而復(fù)始的過程，也正是STEM教育中所倡導(dǎo)的工程教育模式，而且學(xué)生在整個(gè)課程中會(huì)涉及到關(guān)于科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)方面的內(nèi)容，學(xué)生必須有機(jī)整合這四方面內(nèi)容，才能制作出滿意的仿生機(jī)器人。這就給了學(xué)生一個(gè)很好的STEM教育的機(jī)會(huì)，為培養(yǎng)學(xué)生的科技理工素養(yǎng)提供了一條切實(shí)有效的路徑。

二、一種建構(gòu)知識的機(jī)會(huì)

對于小學(xué)生來說，他們建構(gòu)起來的知識可能更多的是隱性的、難以表述出來的知識，更像是一種感覺。在仿生機(jī)器人的機(jī)體結(jié)構(gòu)中，包含了很多物理方面的原理，如輪軸、傳動(dòng)、摩擦力、振動(dòng)頻率等等，也涉及部分材料學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)方面知識，而這些知識對小學(xué)生來說是陌生的。就算是專門的教授想讓他們完全掌握這些理論知識也存在一定難度，但要想做好一只運(yùn)動(dòng)狀態(tài)良好的仿生機(jī)器人，又會(huì)不可避免的涉及到它們，如何處理這樣的矛盾，既不對學(xué)生強(qiáng)行灌輸，又可以讓學(xué)生在他們能力范圍內(nèi)對這些知識有一定的認(rèn)知，這里面存在一定的困難。

在“PowerTech機(jī)械獸”課程中，我們的方式是給學(xué)生足夠的支持，讓學(xué)生盡可能地去嘗試。比如學(xué)生制作完成仿生機(jī)器人后，發(fā)現(xiàn)它向前運(yùn)動(dòng)速度很慢，怎樣才能讓他變快呢？學(xué)生會(huì)提出各種各樣的猜想，如在腳下加一塊大的腳底板，或在下面加一些砂紙，還有學(xué)生認(rèn)為可能是前后腿的長度過長或過短，或是猜測電池盒的位置是不是前后調(diào)整一下會(huì)好一點(diǎn)……這些猜想大部分是天馬行空不能實(shí)際解決問題的，但是老師不去直接干預(yù)學(xué)生的想法，而是盡可能就孩子們的猜想為他們提供需要的材料，讓他們自己動(dòng)手，不斷嘗試，最后他們總會(huì)發(fā)現(xiàn)自己的某個(gè)猜想是有效的。雖然這些方法背后的原理他們不清楚，但是這些方法會(huì)長時(shí)間地儲(chǔ)存在他們的腦海中，慢慢演變成他們的一種感覺，經(jīng)過長時(shí)間的積累，當(dāng)下次再遇到各種問題的時(shí)候，會(huì)發(fā)現(xiàn)他們提出的解決策略有效性會(huì)越來越高，這就是他們在此課程中建構(gòu)的自己的知識。

這些難以表述的知識的掌握對學(xué)生這門課程的學(xué)習(xí)以及今后相關(guān)理論知識的學(xué)習(xí)都會(huì)起到促進(jìn)作用。在“PowerTech機(jī)械獸”課程學(xué)習(xí)中，每當(dāng)學(xué)生因?yàn)樽约航?gòu)的知識解決自己遇到的問題時(shí)，那種興奮的心情會(huì)激發(fā)孩子的信心、熱情，使他們對這門課程更感興趣。同時(shí)這些建構(gòu)的知識也會(huì)在他們今后的學(xué)習(xí)中成為他們科學(xué)掌握理論知識的墊腳石，當(dāng)他們在后續(xù)的學(xué)習(xí)中學(xué)到相關(guān)的理論知識時(shí)，他們就會(huì)自動(dòng)地把這些理論知識和他們在“PowerTech機(jī)械獸”課程中所建構(gòu)的知識相結(jié)合，那種恍然大悟的感受，會(huì)再次激發(fā)他們學(xué)習(xí)的熱情。

三、一種調(diào)用工具的機(jī)會(huì)

在孩子們的生活中，玩具壞了，扣子掉了，家具松動(dòng)，燈泡壞了等等問題出現(xiàn)后，他們會(huì)好奇，會(huì)想去研究一下，但是由于他們所能得到的支持太少，所以大部分都是停留在一個(gè)念頭上，很少會(huì)有后續(xù)動(dòng)作。他們所缺少的一個(gè)重要的支持就是對各種工具的認(rèn)知以及工具的使用技能。因?yàn)樵谒麄兊纳钪泻苌贂?huì)接觸螺絲刀、鋸子、錘子、手搖鉆等常用工具。不是因?yàn)檫@些工具的使用難度太大不適合小學(xué)生，而是因?yàn)槲覀兊慕逃腥鄙倭俗尯⒆觽冊谶@方面學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。

在“Powertech機(jī)械獸”課程中，因?yàn)樯婕暗綄Τ跏疾牧系募庸?，因此，必不可少的?huì)使用到各種工具，而課程對工具的要求只有一點(diǎn)——非電動(dòng)工具，這也變相地迫使孩子們?nèi)チ私?、搜尋好用又順手的工具。同時(shí)受到加工工序的影響，工具的涉及面也非常之廣，鋸子、錘子、手搖鉆、十字起、一字起、刀子、剪刀、尺子、方口鉗、尖嘴鉗、斜口鉗、砂紙等都是不可或缺的，每種工具在課程中都有它獨(dú)特的用處。這樣的一個(gè)課程，基本上將人們生活中常用的工具都涵蓋在內(nèi)，在課程的學(xué)習(xí)中，豐富了學(xué)生對工具的認(rèn)知。

在對學(xué)生工具使用技能的培養(yǎng)方面，“Powertech機(jī)械獸”課程為他們創(chuàng)建了一個(gè)大情境——努力作出一只運(yùn)動(dòng)狀態(tài)最佳的仿生機(jī)器人。在這樣的情境中，工具的使用變成了一種輔助的手段，這樣就避免了刻板的為了學(xué)習(xí)使用工具而學(xué)習(xí)使用工具的乏味狀態(tài)，讓學(xué)生自己在制作的過程中感受各種工具的使用方法和技巧。在不斷的嘗試摸索中，在大量的失敗教訓(xùn)中，偶然的一次成功體驗(yàn)，將成為他們領(lǐng)會(huì)工具使用技能的契機(jī)。這也會(huì)給他們帶來發(fā)自內(nèi)心的喜悅，留下深刻的印象。這完全是他們自己建構(gòu)的東西，是真正屬于他們的，這樣的學(xué)習(xí)才是真正從兒童出發(fā)的學(xué)習(xí)。

四、一種深度合作的機(jī)會(huì)

合作不僅是一種方法，更是一種我們希望孩子們養(yǎng)成的素養(yǎng)。但在平時(shí)的教育教學(xué)中，我們更多的是對孩子進(jìn)行說教，告訴他們需要學(xué)會(huì)分享，學(xué)會(huì)傾聽，學(xué)會(huì)跟其他人進(jìn)行交流、溝通，學(xué)會(huì)適當(dāng)妥協(xié)，學(xué)會(huì)正確地處理合作中出現(xiàn)的問題。但是這樣的說教可能一時(shí)對孩子們是有效的，但是當(dāng)他們再次經(jīng)歷需要合作的時(shí)候，又會(huì)出現(xiàn)同樣的問題。甚至還有可能孩子們聽到這樣的話就會(huì)產(chǎn)生反感的情緒。

在一些學(xué)科課程當(dāng)中，人們已經(jīng)認(rèn)識到這樣的問題，所以在努力為孩子提供合作的機(jī)會(huì)，讓孩子在合作過程中掌握有效合作的方法。比如科學(xué)課當(dāng)中，教師會(huì)帶著孩子做一些復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)任務(wù)是一個(gè)人很難完成的，因此給孩子們分配幾項(xiàng)任務(wù)，讓小組內(nèi)的孩子進(jìn)行選擇，然后開始合作實(shí)驗(yàn)。這樣的合作學(xué)習(xí)起到了一定的效果，但這是基于老師輔助下的合作，還是不能切實(shí)地讓學(xué)生感受到合作的重要性，因此不能從心里萌發(fā)合作的欲望。

而在“Powertech機(jī)械獸”課程當(dāng)中，通過初始幾節(jié)課，會(huì)讓每個(gè)孩子都掌握仿生機(jī)器人的基本制作方法。接下來會(huì)給孩子們提高難度，讓幾個(gè)孩子一起，在盡量短的時(shí)間內(nèi)完成一只仿生機(jī)器人，完成后會(huì)在小組間開展仿生機(jī)器人競賽。在這樣的條件限制下，他們會(huì)自發(fā)地聚到一起，分析仿生機(jī)器人的創(chuàng)作分為幾個(gè)大部分，每一部分的制作難度怎么樣，需要幾個(gè)人來完成，自己最擅長或希望做的是哪些部分。細(xì)致的分工后開始操作，在操作的過程中，小組成員間也會(huì)相互觀察，了解彼此的制作進(jìn)度、質(zhì)量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)別人存在問題時(shí)會(huì)及時(shí)指出，當(dāng)自己遇到困難時(shí)，會(huì)主動(dòng)向周圍人請教、求助。比如用鋸子鋸木板，因?yàn)楹⒆幽挲g小，一個(gè)人很難完成，這時(shí)候他們就必須要尋求同伴的幫助，通過友好的協(xié)商，得到同伴熱情的回應(yīng)，這就是他們合作過程中的小獎(jiǎng)賞。最終如果小組間競賽取得好成績，他們會(huì)聚到一起歡呼、擊掌慶賀，這是合作帶給他們的大獎(jiǎng)賞。在這些過程中，他們感受著合作帶來的愉快體驗(yàn)，喜歡上與人合作。

五、一種競技體驗(yàn)的機(jī)會(huì)

任何一門課程的開設(shè)必然會(huì)伴隨一套相應(yīng)的評價(jià)模式。在小學(xué)開設(shè)的大部分課程里主要的評價(jià)模式是考試，當(dāng)前很多學(xué)校也在就這樣單一的評價(jià)方式進(jìn)行著改革，但無論怎么改最終還是很難完全脫離考試這種方式?？荚囀且环N拔尖式的選拔方式，這就導(dǎo)致絕大部分學(xué)生在面對考試時(shí)，會(huì)以一種負(fù)面的狀態(tài)來應(yīng)對它，這樣的體驗(yàn)對孩子的成長是不利的。

而在“PowerTech機(jī)械獸”課程中，最后的評價(jià)方式是以競技比賽的形式展開的。仿生機(jī)器人可以進(jìn)行競速、拔河、翻滾、繞圈等各式各樣的競賽，競賽的成績可以直觀地反映出學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握的程度。每次當(dāng)學(xué)生制作完成一只仿生機(jī)器人，都會(huì)迫不及待地想要開展一場競賽，想通過競賽來證明自己的水平。競賽也可以幫助他們及時(shí)發(fā)現(xiàn)自己不足的地方，糾正他們在課程學(xué)習(xí)中做得不到位的地方，為下一次競賽做好準(zhǔn)備。而這一系列的行為都源自學(xué)生內(nèi)心的需求，這樣的評價(jià)模式對學(xué)生來說是他們喜歡的，對課程的開展也起到了積極的作用。

同時(shí)，競技模式也是一種伴隨每一個(gè)人一生的一種生存模式。參加各種比賽、職場中的競爭等其實(shí)都是競技模式的一種展現(xiàn)，所以在小學(xué)里適當(dāng)引入這種以競技模式為評價(jià)的課程，給學(xué)生更多競技體驗(yàn)的機(jī)會(huì)，幫他們樹立正確對待競技比賽的心態(tài)，對學(xué)生一生來說都是有利的。

六、一種正視受傷的機(jī)會(huì)

平時(shí)在家里，學(xué)生受到家長細(xì)心的照料，很少有受傷的機(jī)會(huì)，而且通常家長在告誡孩子哪些事情是危險(xiǎn)、不能做的時(shí)候，會(huì)用可能產(chǎn)生的最嚴(yán)重的后果來警告他們，于是孩子意識里對受傷產(chǎn)生極大的恐懼，好像一點(diǎn)點(diǎn)的小傷就會(huì)對生命造成嚴(yán)重威脅，形成巨大的心理壓力。

而學(xué)生在參加“PowerTech機(jī)械獸”課程的過程中，因?yàn)闀?huì)用到各種工具，即使老師強(qiáng)調(diào)安全問題，但學(xué)生還是會(huì)時(shí)有受傷，甚至絕大部分學(xué)生在制作的過程中會(huì)多次受傷，刀子劃傷、起子戳傷、膠槍燙傷等等。雖然都是小傷，但可以發(fā)現(xiàn)凡是學(xué)生第一次受到某種傷害時(shí)，他們都會(huì)十分緊張急匆匆地跑來找老師，很多膽子比較小的學(xué)生眼眶中早已噙滿淚水。在老師幫助他們處理完傷口后，他們的注意力依舊會(huì)長久地關(guān)注自己的傷口，做什么事情都會(huì)提心吊膽，個(gè)別外向一點(diǎn)的學(xué)生會(huì)把心里的想法直接表達(dá)出來，圍著老師問關(guān)于傷口的各種問題。

等到第二次再受到相同的傷，這時(shí)就能明顯地看到學(xué)生的變化，他們的緊張程度明顯降低，有的甚至自己主動(dòng)去處理傷口，處理完傷口之后他們可以將大部分注意力放在仿生機(jī)器人的制作上面，對傷口的關(guān)注程度降低。

受傷的機(jī)會(huì)對學(xué)生來說是一次學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。通過受傷，他們可以切身體會(huì)到受傷帶來的疼痛和不便，在以后的操作過程中可能就會(huì)格外地注意安全，避免再次受傷。同時(shí)，受傷后處理傷口的過程也是學(xué)生學(xué)習(xí)的過程，他們經(jīng)歷過就會(huì)了解各種不同傷害的處理方法，這對孩子來說是很重要的一項(xiàng)技能。經(jīng)歷過受傷，也會(huì)幫助學(xué)生對它形成客觀的認(rèn)識，降低他們對受傷后未知結(jié)果的恐懼，減輕他們的心理壓力。

一項(xiàng)計(jì)劃引進(jìn)了一門課程，一門課程為學(xué)生提供了多元的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，而多元的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)又給學(xué)生帶來了更多的發(fā)展空間。在南京市星光計(jì)劃的引領(lǐng)下，在“PowerTech機(jī)械獸”課程的推進(jìn)與實(shí)施中，瑯小的孩子們科學(xué)素養(yǎng)得到培養(yǎng)，手腦并用的能力得到提升，在快樂中發(fā)展，真正成為快樂的小主人。

（亓興華，南京市瑯琊路小學(xué)，210024）

責(zé)任編輯：顏瑩