段雨薇

摘 要： 本研究以“創(chuàng)新人才”培養(yǎng)為目標，以“實驗”為手段，以“STEAM教育”為理念，以“創(chuàng)新實驗學具課程”為載體，以“科學創(chuàng)新實驗探究館”為環(huán)境，通過“合作學習”“項目探究”等方法，進行跨學科知識、能力情感價值觀的培養(yǎng)，進行了本土化的“STEAM+自制學具”研究與實踐.構(gòu)建了STEAM理念下的自制學具研究的科技教育新樣態(tài)，助推科技教育創(chuàng)新變革.

關(guān)鍵詞： STEAM;自制學具;科技教育

文章編號： 1008-4134（2019）23-0005 ? ? 中圖分類號： G633.7 ? ? 文獻標識碼： B

1 緣起，召喚新世紀的創(chuàng)造者

隨著第四次工業(yè)革命的爆發(fā)，科學技術(shù)再一次打破了行業(yè)結(jié)構(gòu)改變了人類的生存方式，變革了社會的行業(yè)結(jié)構(gòu)，顛覆了衍生領(lǐng)域的人才需求.國家的競爭力有賴于立德樹人兼有科技與人文素養(yǎng)的創(chuàng)新應(yīng)用型人才，由此引發(fā)了具有創(chuàng)造力與創(chuàng)新力的人才的培養(yǎng)目標與教育方式的變化，急需科技教育創(chuàng)新的變革.

2 定位，本土化的STEAM校內(nèi)探路

目前，從國家到地方均沒有形成STEAM系統(tǒng)的解決方案.2017版《義務(wù)性教育小學科學課程標準》中涉及了STEAM教育，但高中階段沒有相應(yīng)延續(xù)的課程.為了推進我校科技創(chuàng)新教育，教師團隊決定開展STEAM教育.因此，教師團隊決定借鑒其他STEAM課程的同時，進行本土化的改良.結(jié)合我校具體情況，以學校實驗室為大本營，構(gòu)建適合本土開展的課程體系，以STEAM教育作為“創(chuàng)新”的核心素養(yǎng)實踐路徑，推動學校學科教學（如物理、技術(shù)、數(shù)學、藝術(shù)）、綜合實踐活動等課程的教學改革.

STEAM教育起源于國外，為了更加適應(yīng)中國以及本區(qū)域乃至校內(nèi)的情況，因地制宜，國內(nèi)先驅(qū)者率先進行了“STEAM+”的研究和實踐，其中“+”是代表教育本土化的一個符號，它代表了學生綜合能力的延伸，強調(diào)和其他實踐探究的融合.通過借鑒STEAM教育理念進行本土化的探究嘗試更加能夠凸顯出實際的價值.

項目式學習是STEAM教育的主要手段，它倡導的是“做中學”跨學科融合的理念.多年來，我校以學生為中心，以實驗為載體，注重培養(yǎng)學生的探究能力和動手能力，開發(fā)了較多的自制學具作品.STEAM與自制學具能夠完美融合，是轉(zhuǎn)變學生學習方式的重要載體，能夠促進學生學習方式的轉(zhuǎn)變.因此，為了培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和動手實驗能力，基于STEAM教育理念，在學校開展本土化的“STEAM+自制學具”研究與實踐.

3 突破，挑戰(zhàn)跨學科融合的科技實踐活動

3.1 “STEAM+自制學具”課程：四門核心系列課程的研發(fā)

以 STEAM 教育理念為指導，開發(fā)與開設(shè)能夠滿足學生科學、數(shù)學、技術(shù)與工程實踐為特色的融合藝術(shù)素養(yǎng)的選修課程群學習，為課程改革提供必要的支撐.

課程涵蓋多個學科的知識與技能，劃分為四門核心課程.設(shè)置18個課時，四門核心課程下設(shè)4大主題分別是《我是制作者》《我是工程師》《我是科學家》《我是創(chuàng)作者》，16個子主題，開發(fā)拓展研究“STEAM+自制學具”項目案例，內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，由淺入深，層層遞進，實現(xiàn)跨學科的融合.部分案例見表1.

3.2 “STEAM+自制學具”線下實施環(huán)境：多功能科學創(chuàng)新實驗探究館的創(chuàng)設(shè)

根據(jù)我校的場地空間情況和“STEAM+自制學具”課程所需開展的項目進行空間規(guī)劃與建設(shè).考慮到學校實驗教室實際情況是學校實驗樓分布為一樓大廳、二樓化學實驗室、三樓物理實驗室、四樓生物實驗室、五樓為學科教室和通用技術(shù)實驗室，決定在五樓建設(shè)一個獨立的固定空間——科學創(chuàng)新實驗探究館，既不占用實驗課開設(shè)場地，又與學科教室、通用教室毗鄰，在制作流程和教學需求方面可以與相關(guān)資源和設(shè)備共享，有利于學生開展不同形式和規(guī)模的項目學習.

科學創(chuàng)新實驗探究館經(jīng)過合理設(shè)計，可開展“STEAM+自制學具”教學.實驗空間長11.76米，寬8.1米，如圖1所示.其中整體區(qū)域劃分三大部分：設(shè)計區(qū)、制作區(qū)和展示區(qū).細分為九大區(qū)域，分別是3D打印區(qū)、互動制作區(qū)、創(chuàng)意展示區(qū)、核心教學區(qū)、常用元件區(qū)、機器人競賽區(qū)、激光切割區(qū)、開放閱讀區(qū)、儲物區(qū)等.

3.3 “STEAM+自制學具”教學模式：自制學具項目式教學法（PBL）的實踐

圖2為項目式教學法流程（PBL）的六大環(huán)節(jié)：項目引入、知識鋪墊、方案制訂、實施優(yōu)化、評價總結(jié)、知識拓展為框架，讓學習者輕松掌握工程技術(shù)思維與學習，旨在讓學生“像科學家和工程師工作般地學習”.

3.4 “STEAM+自制學具”創(chuàng)新展示活動：成果分享交流形式的激活

由學校實驗室主辦，實驗教師帶領(lǐng)，科技社社團承辦?！翱萍脊?jié)”活動.開展了形式新穎的系列展示、分享、交流活動，可行性與學生參與度高.與其說是“做學具”不如說是“玩學具”，“玩”的過程中探究實驗原理，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，帶給學生足夠的親近感和全新的體驗.

3.5 搭建線上平臺：“STEAM+自制學具”學習資源微信小程序上的共享

致力于建設(shè)的線上學習資源，為線下平臺的各項資源提供有力理論支撐.這個平臺是指“STEAM+自制學具”學習資源管理平臺.利用微信公眾平臺的小程序開發(fā)功能，自主設(shè)計研發(fā)學習資源小程序.主要分為首頁、在線微課、課程平臺、實施空間、作品展示等五個模塊.通過掃描二維碼，獲取相關(guān)的課程要點、技術(shù)支持等，如圖3所示.

4 落地，實踐效果大放異彩

4.1 初步構(gòu)建校內(nèi)“STEAM+自制學具”的科技教育創(chuàng)新新樣態(tài)

基于STEAM教育理念下的“STEAM+自制學具”研究與實踐項目以“創(chuàng)新人才”培養(yǎng)為目標，以“實驗”為手段，以“STEAM教育”為理念，以“STEAM+自制學具”課程為載體，以“科學創(chuàng)新實驗探究館”為環(huán)境，通過“合作學習”“項目探究”等方法，進行跨學科知識、能力情感價值觀的培養(yǎng)，將STEAM教育與自制學具相互融合，構(gòu)建STEAM理念下的“STEAM+自制學具”研究的科技教育創(chuàng)新新樣態(tài)，“STEAM+”校園本土化研究已見雛形.在課程上對學生們進行引領(lǐng)，技術(shù)上為學生們提供支持，通過項目學習、探究學習、體驗學習、競賽驅(qū)動、任務(wù)驅(qū)動等方式對學生進行能力提升，最終培養(yǎng)善于創(chuàng)新與創(chuàng)造、具有批判性思維與解決復雜問題能力、善于溝通交流、合作協(xié)作、學會學習的創(chuàng)新型人才.

4.2 確立了有“STEAM+自制學具”制作主體內(nèi)容框架，積累了滿足師生不同需求的課程資源

為了滿足師生不同需求的課程資源，學校開發(fā)了《STEAM+自制學具——我是制作者》《STEAM+自制學具——我是工程師》《STEAM+自制學具——我是科學家》《STEAM+自制學具——我是創(chuàng)造者》等教材，如圖4所示.其中，《STEAM+自制學具——我是制作者》（又名《創(chuàng)新實驗學具制作》）榮獲浙江省第九批普通高中推薦選修課程教材.

4.3 創(chuàng)建了可復制、推廣的實施空間的建設(shè)范本

創(chuàng)建的線下實施環(huán)境——科學創(chuàng)新實驗探究館是一個集加工制作、探究研發(fā)、展示交流功能于一體的工作空間.空間可以用于選修課、社團課的工作室，也可以在課余時間向?qū)W生開放，是學生參與綜合實踐活動的實踐基地.線上平臺——微信小程序內(nèi)匹配資源二維碼，通過掃描二維碼獲取工具、課件、指導教師、技術(shù)支持.

4.4 智能化教育初見端倪，助推科技教育創(chuàng)新變革

智慧型的科學創(chuàng)新實驗探究館是以微信小程序作為媒介連接實施空間中的學生與課程、學生與工具、學生與技術(shù)、學生與指導教師等，實現(xiàn)“線上+線下”深度融合，顛覆了學生、教師對傳統(tǒng)教室的想象.

5 開花，教師學生雙雙豐收

教師帶領(lǐng)學生自制學具作品及其開發(fā)的選修課程取得了顯著的成績.自制儀器、設(shè)備、學具、模型等在各類教師公開課及活動課中均發(fā)揮到了重要的作用.通過設(shè)計以“STEAM教育”為理念、知識融合為具體學習目標，同時指向4C核心素養(yǎng)（創(chuàng)造創(chuàng)新能力Creativity&Innovation、批判思考和復雜的問題解決能力Critical Thinking and Complex Problem Solving、溝通交流能力和合作協(xié)作能力Communication and Collaboration）的課程，建設(shè)科學創(chuàng)新實驗探究館，構(gòu)建PBL教學法及成果展示交流活動，用跨學科的學習方式，激發(fā)學生們強烈的創(chuàng)造欲望，培養(yǎng)學生創(chuàng)新創(chuàng)造能力.

“STEAM+自制學具”的研究立足生活實踐，注重創(chuàng)新，著力探究，又能實現(xiàn)科學、技術(shù)、藝術(shù)、工程、數(shù)學和生活的融合，不僅有助于教學，更重要的是通過研究與開發(fā)這些學具，帶動學生們的學習、課題研究、知識拓寬，體驗實驗及探究的樂趣，培養(yǎng)學生綜合運用知識解決問題的能力，綜合培養(yǎng)學生的人文科學素養(yǎng)，助推科技教育創(chuàng)新變革.

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（收稿日期：2019-09-27）