洪芳麗

關(guān)鍵詞：STEM 科技實(shí)踐 創(chuàng)新思維

伴隨科技的不斷發(fā)展，時代對人才的需求及要求也發(fā)生了新的變化。未來，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維及培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力是學(xué)校科技教育的重中之重。為了適應(yīng)未來創(chuàng)新型人才的需求，教師必須學(xué)習(xí)新的創(chuàng)新教學(xué)方法。基于美國為推動社會發(fā)展為目的而開始實(shí)行的STEM教育，讓筆者想到，是不是可以把STEM理念融合在科技教育活動中，轉(zhuǎn)變學(xué)生的實(shí)踐方式，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展，讓學(xué)生具備時代發(fā)展所需的能力。

本文以“路邊攤，你被誘惑了嗎”科技實(shí)踐活動為例，詳細(xì)闡述了基于STEM理念支持下的科技實(shí)踐活動中學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

一、融入STEM理念支持下的科技實(shí)踐活動的關(guān)鍵和特點(diǎn)

1. 以學(xué)生活動為中心

基于STEM理念支持下的科技實(shí)踐活動首先必須以學(xué)生為主體地位，需要摒棄以往科技實(shí)踐活動中的教師主導(dǎo)地位（見圖1）。二者的區(qū)別可以從過去單純教師主導(dǎo)下的“教”而一步步實(shí)施的科技實(shí)踐活動，轉(zhuǎn)化為學(xué)生主體作用下的主動“學(xué)”而不斷產(chǎn)生新發(fā)現(xiàn)的科技實(shí)踐活動。

2. 以真實(shí)情境為導(dǎo)向

情境學(xué)習(xí)教學(xué)理念認(rèn)為，學(xué)習(xí)不僅僅是一個個體性的意義建構(gòu)的心理過程，而更是一個社會性的、實(shí)踐性的參與過程，基于STEM理念支持下的科技實(shí)踐活動要以真實(shí)情境為導(dǎo)向，主張創(chuàng)設(shè)真實(shí)的學(xué)習(xí)情境，鼓勵學(xué)生在真實(shí)情境中開展真實(shí)的研究，解決真實(shí)的難題，實(shí)現(xiàn)在情境中感知并在實(shí)踐中領(lǐng)悟的學(xué)習(xí)。

3. 以跨界學(xué)習(xí)為特點(diǎn)

科技實(shí)踐活動往往涉及多個學(xué)科，產(chǎn)生多種問題，形成多種解決方案，這和STEM教育中強(qiáng)調(diào)的要讓學(xué)生在開放的、跨學(xué)科的，融合其他學(xué)科的學(xué)習(xí)內(nèi)容與思維方法環(huán)境中不斷探索相一致?；赟TEM理念支持下的科技實(shí)踐活動要打破傳統(tǒng)科技實(shí)踐活動中時間與空間的界線，以跨界學(xué)習(xí)為特點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維與能力的發(fā)展。

二、重構(gòu)STEM理念支持下的科技實(shí)踐活動的四要素

筆者結(jié)合4年級《科學(xué)》教材“食物”單元的“健康飲食”的教育目標(biāo)，以健康飲食為主要驅(qū)動性問題，開展“路邊攤，你被誘惑了嗎”科技實(shí)踐活動項(xiàng)目，融合單元教學(xué)，將核心理念用真實(shí)情境串聯(lián)起來，使“學(xué)習(xí)”與“解決問題”產(chǎn)生最直接的聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)學(xué)生運(yùn)用STEM理念，讓科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)學(xué)科實(shí)現(xiàn)融合和創(chuàng)新，在科技實(shí)踐活動中培養(yǎng)學(xué)生對STEM活動的興趣，促使學(xué)生用行動實(shí)踐健康飲食的目標(biāo)，發(fā)展學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新思維（見表1）。

從STEM活動大主題、小主題、內(nèi)容、目標(biāo)出發(fā)，架構(gòu)好科技實(shí)踐的STEM活動體系，學(xué)生在真實(shí)情境下，在實(shí)踐研究、數(shù)據(jù)分析、建立模型、修正模型等活動中開展健康飲食的真實(shí)行動?；赟TEM理念支持的科技實(shí)踐活動能使學(xué)生形成主動探究的意識，發(fā)展實(shí)踐的能力，擴(kuò)大創(chuàng)新思維，以及教師對STEM理念指導(dǎo)下的科技實(shí)踐活動能力的提升。

三、實(shí)踐STEM理念下科學(xué)實(shí)踐活動中學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

學(xué)校科技教育的各種內(nèi)容或形式，本質(zhì)上都是為了更好培養(yǎng)能適應(yīng)未來社會的人，這些活動從根本上說都是為學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)服務(wù)的?？萍紝?shí)踐活動，不僅要讓學(xué)生獲得知識與技能，更應(yīng)該促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。

1. 情境驅(qū)動，啟迪發(fā)散思維

真實(shí)情境：2015年4月的一天，6歲的女童銘銘（化名）吃了家長從無照攤販處購買的炸雞塊后，不幸中毒身亡。經(jīng)檢驗(yàn)，雞塊中亞硝酸鹽超出國家標(biāo)準(zhǔn)150 倍。學(xué)校周邊流動小吃攤帶來的食品安全、交通安全及環(huán)境污染問題已經(jīng)成為一個久治不愈的頑癥。為什么這些“路邊攤”如此吸引我們的學(xué)生呢？

通過對STEM理念支持下的科技實(shí)踐活動的思考，除了研究一個大的STEM項(xiàng)目任務(wù)“路邊攤，你被誘惑了嗎”，還在小主題活動環(huán)節(jié)關(guān)注真實(shí)的、有意義的問題，由此培養(yǎng)學(xué)生對周圍真實(shí)世界的關(guān)注，同時基于這一問題創(chuàng)設(shè)真實(shí)的任務(wù)情境。在任務(wù)情境出示之后，學(xué)生就要制訂合理的解決方案。STEM項(xiàng)目的解決方案并不唯一，也沒有標(biāo)準(zhǔn)答案。此時，學(xué)生可以自我思考，也可以進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，還可以采用查閱資料或詢問教師等形式，發(fā)現(xiàn)更多問題、更多解決方法，從而促進(jìn)學(xué)生發(fā)散思維的發(fā)展（見圖2）。

2. 隱介藏形，活躍想象思維

基于STEM理念的科技實(shí)踐活動，教師要發(fā)揮“讓學(xué)”的教學(xué)藝術(shù)，從傳統(tǒng)的科技實(shí)踐教學(xué)方法中解放出來，充分給與學(xué)生研討、設(shè)計、工程實(shí)踐、再設(shè)計、交流與展示等活動空間。利用故事性、微電影型、小小體驗(yàn)式等情境模式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的想象力，讓學(xué)生發(fā)揮主體意識和能力，促進(jìn)創(chuàng)新思維的發(fā)展。

比如在路邊攤這一科技實(shí)踐活動中，教師應(yīng)在正式實(shí)踐之前講解相關(guān)的實(shí)踐內(nèi)容與方法，驅(qū)動學(xué)生學(xué)習(xí)后，學(xué)生由于知識儲備等能力培養(yǎng)不足，還可能會生成新的實(shí)踐能力缺失的問題。在傳統(tǒng)科技實(shí)踐活動中，教師可能直接進(jìn)行指導(dǎo)，但是在STEM理念支持下的科技實(shí)踐活動中，要讓教師在充分讓學(xué)的基礎(chǔ)上，更能發(fā)揮學(xué)生工程實(shí)踐的主觀能動性，在這個過程中教師可以多準(zhǔn)備一些健康飲食、食品添加劑、路邊小吃店等的故事、微電影等，活躍學(xué)生的想象思維，促進(jìn)學(xué)生思考路邊攤的風(fēng)險。

3. 試錯糾錯，發(fā)展直覺思維

STEM教學(xué)一般遵循“引入—探究—解釋—拓展—評估”5E 教學(xué)模式，該模式體現(xiàn)了以學(xué)生為學(xué)習(xí)中心的教學(xué)方式。在此過程中，學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，再發(fā)現(xiàn)問題，再解決問題，在這一過程中，學(xué)生經(jīng)歷了充分的實(shí)踐過程，同時也伴隨了大量的錯誤資源的產(chǎn)生。比如學(xué)生針對他們的一周健康飲食的設(shè)計開展模型等制作和測試，在測試中，結(jié)合收集的資料和對營養(yǎng)師的訪談，發(fā)現(xiàn)自己設(shè)計的不足或錯誤之處，思考不足或錯誤的生長點(diǎn)，促進(jìn)設(shè)計的再改進(jìn)，直到最優(yōu)化的工程設(shè)計出現(xiàn)。同時分析再設(shè)計與改進(jìn)是否同樣適用在其他營養(yǎng)餐分析中，研究其實(shí)施的可行性，促進(jìn)學(xué)生對STEM理念支持下的科技實(shí)踐活動的進(jìn)一步認(rèn)識，同時還可以了解學(xué)生在實(shí)踐過程中的直覺思維的認(rèn)識和發(fā)展，找到直覺思維培養(yǎng)的生長點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維，幫助學(xué)生在科技實(shí)踐活動中迅速作出最優(yōu)化選擇和創(chuàng)造性預(yù)見。

4. 跨界開放，放飛靈感思維

靈感思維是指人們在科學(xué)研究、科學(xué)創(chuàng)造、產(chǎn)品開發(fā)或問題解決過程中突然涌現(xiàn)、瞬息即逝，使問題得到解決的思維過程。在科技實(shí)踐活動中靈感思維的產(chǎn)生，需要依賴學(xué)生長期生活經(jīng)驗(yàn)、知識和能力的積累，需要在綜合具備各種能力之后才能得到更進(jìn)一步發(fā)展，即知識儲備越豐富，其認(rèn)識的新穎性，或者說思維中的新視角、新思路和新成果自然會更多。

（1）國家教材與科技實(shí)踐的關(guān)聯(lián)性 通過對教材的梳理，發(fā)現(xiàn)健康飲食的內(nèi)容出現(xiàn)在語文、數(shù)學(xué)、美術(shù)、體育等學(xué)科課程中。打破科學(xué)和其他學(xué)科之間的壁壘，將多者有效關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)并開展STEM理念下的科技實(shí)踐活動，同時將科技實(shí)踐活動穿插在基礎(chǔ)課程中，容易被學(xué)生接受，而且可以開闊學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)生的興趣和動手實(shí)踐能力，開展的效果也會更好。

（2）跨學(xué)科教學(xué)方式的融合性 在開展基于STEM理念的科技實(shí)踐活動時，任教的相應(yīng)年級有3名科學(xué)專職教師和5 名數(shù)學(xué)學(xué)科教師，以本校在相應(yīng)年級科學(xué)教師的人員安排，以專職教師和兼職教師共同開展科學(xué)教學(xué)活動為導(dǎo)向。不同學(xué)科的教師一起研究科技實(shí)踐的內(nèi)容，學(xué)習(xí)彼此學(xué)科的教學(xué)和學(xué)習(xí)方式，比如語文中的寫話、數(shù)學(xué)中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)等，將教學(xué)方式相融合，與STEM 理念中強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科學(xué)習(xí)，培養(yǎng)綜合型人才的目標(biāo)相一致。

（3）合作交流的聯(lián)動性 合作交流是基于STEM的學(xué)科整合性之上的，在“路邊攤，你被誘惑了嗎”科技實(shí)踐活動中，學(xué)生合作時間長，合作范圍廣，學(xué)生要具有團(tuán)隊協(xié)作意識和團(tuán)隊合作精神。為了優(yōu)化合作與交流，我們通過合作交流的優(yōu)化組合，強(qiáng)化指導(dǎo)合作交流技巧，完善合作交流評價體系，分析項(xiàng)目目標(biāo)要求下的組員特點(diǎn)，優(yōu)化各個小組的組成等途徑，促進(jìn)合作交流的最優(yōu)化。

只有通過跨界開放的形式，學(xué)會用跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式和方法觀察分析事物，啟發(fā)聯(lián)想，實(shí)踐激發(fā)，運(yùn)用已有知識判斷推理，才能引發(fā)靈感的產(chǎn)生，放飛靈感思維的發(fā)展。

四、開展STEM理念下科學(xué)實(shí)踐活動中學(xué)生創(chuàng)新思維的評價

蘇聯(lián)教育家蘇霍姆林斯基指出：“只有在學(xué)習(xí)獲得成功而產(chǎn)生鼓舞的地方，才會出現(xiàn)學(xué)習(xí)興趣?！睂W(xué)生開展STEM理念下科學(xué)實(shí)踐活動而產(chǎn)生的興趣、實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維的發(fā)展是伴隨著鼓舞、有了好的體驗(yàn)之后逐漸產(chǎn)生的。我們在以下幾個方面開展有趣的評價活動，讓學(xué)生感受科技實(shí)踐活動成功的愉悅，進(jìn)一步促進(jìn)創(chuàng)新思維的發(fā)展。

1.STEM理念下科學(xué)實(shí)踐活動中學(xué)生創(chuàng)新思維的評價活動

（1）過程性評價 開展微電影式的STEM達(dá)人評比活動 在“路邊攤，你被誘惑了嗎”系列科技實(shí)踐活動中，教師幫助收集大量STEM成品、設(shè)計圖、數(shù)據(jù)、活動照片等，把這些材料制作成微電影，開展活動達(dá)人評比活動，考查學(xué)生是否主動參與整個學(xué)習(xí)過程，能否用數(shù)學(xué)、科學(xué)等知識進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計與分析，包括食品添加劑、食物營養(yǎng)搭配、食物保存、成本分析等方面的認(rèn)識。

（2）終結(jié)性評價 探索STEM理念下的科技項(xiàng)目評價活動 根據(jù)學(xué)生在科技實(shí)踐活動中的實(shí)踐與探索，對食物成品、菜譜模型等工程與技術(shù)方面的內(nèi)容進(jìn)行展示評定。

2.STEM理念下科學(xué)實(shí)踐活動中學(xué)生創(chuàng)新思維的評價標(biāo)準(zhǔn)

（1）思維的獨(dú)特性 在“路邊攤，你被誘惑了嗎”科技實(shí)踐活動中，學(xué)生有許許多多自己的發(fā)現(xiàn)，教師和學(xué)生通過一個個評價活動，認(rèn)識學(xué)生在思考過程中有沒有獨(dú)特的發(fā)現(xiàn)，分析學(xué)生的想法是否吸引評委。

（2）思維的靈動性 重點(diǎn)分析學(xué)生在科技實(shí)踐活動中思維是否具有靈動性，特別考查發(fā)展思維、逆向思維、類比思維等創(chuàng)新思維能力。

（3） 思維的內(nèi)涵性 不管是STEM學(xué)習(xí)還是科技實(shí)踐，都要注意學(xué)習(xí)的內(nèi)涵，在符合主題的基礎(chǔ)上，要做到言之有物，言必有理。

總而言之，STEM理念支持下的科技實(shí)踐活動容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不追求唯一的答案，能促進(jìn)學(xué)生的主動實(shí)踐，更能深入發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維。

點(diǎn)評

作者嘗試將STEM理念融入科技教育活動，以“路邊攤，你被誘惑了嗎”這一科技實(shí)踐活動作為載體，闡述了基于STEM理念展開活動設(shè)計的要素，介紹了科技實(shí)踐活動中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的具體實(shí)踐，并結(jié)合學(xué)生創(chuàng)新思維的評價維度，對科學(xué)實(shí)踐活動展開了評價。本文案例分析完整詳細(xì)，對科技實(shí)踐活動設(shè)計和學(xué)生的創(chuàng)新思維培養(yǎng)具有一定的借鑒意義和參考價值。

如果作者能夠進(jìn)一步深化對STEM理念及其與創(chuàng)新思維之間關(guān)系的闡述，在介紹案例的基礎(chǔ)上，更多著眼學(xué)生視角剖析STEM理念如何融入創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，呈現(xiàn)活動過程中學(xué)生創(chuàng)新思維的具體表現(xiàn)并體現(xiàn)過程性評價要點(diǎn)，本文對科技實(shí)踐工作者的借鑒價值則會更為突出。

——高瀟怡（中國青少年科技輔導(dǎo)員協(xié)會常務(wù)理事，北京師范大學(xué)教育學(xué)部課程與教學(xué)研究院副院長，教授，博士生導(dǎo)師。第27 屆全國青少年科技輔導(dǎo)員論文征集活動評審委員會主任委員）