梁雪梅 周婷 鄒慧

摘要：傳統(tǒng)教育教學(xué)難以應(yīng)對(duì)“創(chuàng)新能力”的個(gè)性化培養(yǎng)需求，因此，迫切需要?jiǎng)?chuàng)新教育培養(yǎng)模式，變革學(xué)習(xí)組織方式，建設(shè)未來(lái)課程。未來(lái)課程不再是割裂的分科知識(shí)，而是跨學(xué)科的知識(shí)統(tǒng)整，注重學(xué)生“元認(rèn)知”能力的訓(xùn)練，使其在實(shí)踐過(guò)程中不斷探究學(xué)習(xí)，革新創(chuàng)意。本文探究一種基于STEM教育的未來(lái)課程建設(shè)方法，并設(shè)計(jì)了一門以“照相機(jī)”為主線的未來(lái)課程。課程圍繞STEM指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生在自制照相機(jī)的過(guò)程中通過(guò)查閱資料解決實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化探究不斷實(shí)踐創(chuàng)新，通過(guò)分工合作不斷協(xié)作交流，從而提高綜合素質(zhì)，以滿足未來(lái)社會(huì)生產(chǎn)的需求。

關(guān)鍵詞：未來(lái)課程;STEM教育;元認(rèn)知;融合創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2019）18-0077-04

● 基于STEM教育的未來(lái)課程建設(shè)的目的和意義

1.未來(lái)課程

《中小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程指導(dǎo)綱要》指出，初中階段中小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程的具體目標(biāo)包括價(jià)值體認(rèn)、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、問(wèn)題解決、創(chuàng)意物化等方面的意識(shí)和能力。在未來(lái)我們需要的是具有科技和人文素養(yǎng)的創(chuàng)新應(yīng)用型人才。所以，未來(lái)課程建設(shè)要多學(xué)科融合，強(qiáng)化學(xué)生的能力與素養(yǎng)，要回歸真實(shí)情境，以人為中心，創(chuàng)造性地完成學(xué)習(xí)過(guò)程，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，培養(yǎng)積極人格與價(jià)值觀。正如中國(guó)教育學(xué)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)朱永新先生所說(shuō)：“未來(lái)學(xué)校要變成學(xué)習(xí)中心，未來(lái)是課程品牌的競(jìng)爭(zhēng)，學(xué)校的優(yōu)劣集中體現(xiàn)在課程的優(yōu)劣上”。[1]為此，筆者所在學(xué)校開(kāi)啟了“未來(lái)課程”的建設(shè)工作，結(jié)合學(xué)校特點(diǎn)，致力于激發(fā)學(xué)生內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，尊重學(xué)生的個(gè)性差異，以體驗(yàn)式教育與跨學(xué)科教育創(chuàng)建未來(lái)課堂，打造面向未來(lái)的一流教育服務(wù)體系。

2.STEM教育理念

STEM教育是科學(xué)（Science）、

技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科的融合，后來(lái)學(xué)者又提出了STEAM教育，增加了藝術(shù)（Art），它不僅指藝術(shù)，還指語(yǔ)言、人文、形體藝術(shù)等。STEM 教育理念打破傳統(tǒng)的各學(xué)科獨(dú)立的集中教學(xué)模式，超越學(xué)科界限，借助實(shí)際問(wèn)題的情境，解決跨學(xué)科的問(wèn)題，訓(xùn)練學(xué)生的跨領(lǐng)域知識(shí)關(guān)聯(lián)能力、真實(shí)問(wèn)題解決能力。STEM教育理念強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新、實(shí)踐和融合，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，注重探索過(guò)程，不一味強(qiáng)調(diào)結(jié)果。

3.STEM教育理念在未來(lái)課程建設(shè)中的作用

STEM教育理念所提倡的教育方法論與未來(lái)課程的建設(shè)要求有很多共同之處，因而，筆者所在學(xué)校采用STEM教育理念來(lái)建設(shè)未來(lái)課程。將STEM教育所提倡的四大素質(zhì)目標(biāo)——科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)融入實(shí)際應(yīng)用中，同時(shí)以學(xué)生為中心，增強(qiáng)學(xué)生根據(jù)情境解決問(wèn)題的能力，做到跨學(xué)科、情境設(shè)計(jì)、實(shí)證研究，最后達(dá)到技術(shù)增強(qiáng)的效果，培養(yǎng)學(xué)生善于運(yùn)用技術(shù)解決問(wèn)題的能力，增強(qiáng)個(gè)人駕馭復(fù)雜信息、進(jìn)行復(fù)雜建模與計(jì)算的能力。同時(shí)，在探究實(shí)踐過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生積極的人格與價(jià)值觀，以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。通過(guò)建設(shè)基于STEM教育的未來(lái)課程，為未來(lái)社會(huì)生產(chǎn)培養(yǎng)具有創(chuàng)新實(shí)踐能力等的綜合素質(zhì)的人才。

● 基于STEM教育的未來(lái)課程建設(shè)——以“照相機(jī)”為例

1.課程介紹

本課程以照相機(jī)為主題，引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家一樣提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，像工程師一樣搜索資料，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技術(shù)設(shè)計(jì)和制作照相機(jī)，體會(huì)科技實(shí)踐過(guò)程。本課程將數(shù)學(xué)、物理、工程、技術(shù)、信息技術(shù)、藝術(shù)有機(jī)融合，注重學(xué)生真實(shí)問(wèn)題的解決能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與溝通合作能力。同時(shí)，在探索與實(shí)踐過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生積極面對(duì)困難，樹(shù)立積極向上的價(jià)值觀。[2]

2.課程目標(biāo)

科學(xué)知識(shí)目標(biāo)：掌握照相機(jī)的工作原理，知道照相機(jī)是如何成像并將影像記錄下來(lái)的。學(xué)會(huì)運(yùn)用生活中的常見(jiàn)物品制作一個(gè)簡(jiǎn)易照相機(jī)，并用制作的照相機(jī)拍照，發(fā)現(xiàn)照相機(jī)存在的不足并不斷改進(jìn)。

科學(xué)探究目標(biāo)：知道科學(xué)家探究問(wèn)題的一般步驟包括提出問(wèn)題、猜想與假設(shè)、制訂計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)、分析與論證、評(píng)估、交流與合作等[3]，學(xué)會(huì)在照相機(jī)工作原理探究活動(dòng)中運(yùn)用觀察、比較、推理、制作模型、計(jì)算、交流合作等技能，不斷思考與解決問(wèn)題，提高創(chuàng)意革新和溝通合作能力。

科學(xué)與工程目標(biāo)：學(xué)會(huì)思考與發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，根據(jù)照相機(jī)的成像原理制作照相機(jī)，通過(guò)設(shè)計(jì)方案、制作模型、測(cè)試、優(yōu)化完善等工程設(shè)計(jì)活動(dòng)，不斷完善簡(jiǎn)易照相機(jī)，提高探究學(xué)習(xí)與科技實(shí)踐能力。

科學(xué)態(tài)度目標(biāo)：保持對(duì)知識(shí)的渴望、對(duì)世界的好奇，激發(fā)想象力、創(chuàng)造力，學(xué)會(huì)與他人溝通合作，積極交流。能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決生活中的一些實(shí)際問(wèn)題，并且能夠大膽質(zhì)疑，從不同角度客觀分析問(wèn)題，提出解決方案與思路，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。

3.課程內(nèi)容

本課程分為開(kāi)題階段、探究與實(shí)踐階段、成果展示階段。各階段的具體目標(biāo)、內(nèi)容與活動(dòng)時(shí)長(zhǎng)如表1所示。

課程結(jié)構(gòu)如下頁(yè)圖所示，在探究與實(shí)踐階段不斷優(yōu)化自制照相機(jī)。例如，通過(guò)提出以下問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生不斷優(yōu)化照相機(jī)，并拓展照相機(jī)功能。

①你的照相機(jī)拍攝的照片清晰嗎？（如何解決成像模糊問(wèn)題）

②你的照相機(jī)能夠調(diào)節(jié)焦距嗎？（如何設(shè)計(jì)照相機(jī)焦距調(diào)節(jié)部件）

③你的照相機(jī)能夠拍攝微觀世界嗎？（制作顯微照相機(jī)）

④你的照相機(jī)能夠拍攝水下世界嗎？（制作水下照相機(jī)）

⑤你的照相機(jī)能夠拍攝高速運(yùn)動(dòng)的物體嗎？（制作高速照相機(jī)）

……

通過(guò)問(wèn)題的提出和引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，不斷推陳出新。

4.課程實(shí)施

課時(shí)：課內(nèi)10～13課時(shí)，課外3周。

場(chǎng)地要求：STEM功能室。

工具要求：硬紙板、A4紙若干張、毛玻璃或半透膜、刻度尺或米尺、鉛筆、小刀、剪刀、圓規(guī)、雙面膠、細(xì)金屬桿、凸透鏡、白蠟燭等。

制作過(guò)程：

（1）首先利用太陽(yáng)光通過(guò)凸透鏡會(huì)聚的原理測(cè)量出凸透鏡的焦距f。具體做法是將凸透鏡與平坦的地面平行垂直地放在強(qiáng)烈的太陽(yáng)光下，通過(guò)調(diào)整凸透鏡與地面的距離，使得地面出現(xiàn)一個(gè)最小最亮的光點(diǎn)，此時(shí)通過(guò)刻度尺測(cè)量凸透鏡到地面的距離l，根據(jù)物理知識(shí)可知f=l。

（2）利用硬紙板、剪刀、小刀和雙面膠制作一個(gè)長(zhǎng)度接近兩倍焦距、寬度大于凸透鏡直徑的矩形盒子，在矩形盒子長(zhǎng)的兩側(cè)割出一條細(xì)軸線，將A4白紙裁剪成適當(dāng)大小，然后固定在細(xì)金屬桿上并跨放在兩軸線上，便于移動(dòng)A4白紙（作為照相機(jī)底片，即成像的幕布），另外在矩形盒子寬的一側(cè)利用圓規(guī)畫圓，將凸透鏡安裝上去作為鏡頭，同時(shí)在其旁邊鉆一個(gè)小孔，便于學(xué)生觀察成像情況。

（3）將白蠟燭放在矩形盒子外邊的凸透鏡前，利用米尺測(cè)量其物距u，讓其處在u>2f的位置上，這時(shí)逐漸調(diào)整幕布細(xì)金屬桿位置，通過(guò)小孔觀察，發(fā)現(xiàn)像距滿足f

（4）再通過(guò)其他對(duì)比嘗試，發(fā)現(xiàn)物像都不是照相機(jī)的成像原理。

通過(guò)STEM教育理念，實(shí)踐探索學(xué)習(xí)，從實(shí)際問(wèn)題中學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)物體的工作機(jī)理和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，找到物體工作原理的本質(zhì)，讓學(xué)生掌握的知識(shí)更加透徹。另外，還能提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力、解決問(wèn)題的能力，從而提高其創(chuàng)造性思維。

5.課程評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)分為教師評(píng)價(jià)與組間互評(píng)。根據(jù)STEM能力，評(píng)價(jià)量表從五個(gè)方面的能力來(lái)制訂評(píng)價(jià)指標(biāo)，具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)如上頁(yè)表2所示。其中，教師評(píng)價(jià)包括形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)，小組之間互評(píng)則側(cè)重于總結(jié)性評(píng)價(jià)。

● 結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)STEM教育和未來(lái)課程理念，探究了一種基于STEM教育的未來(lái)課程建設(shè)方法，分析了STEM教育在未來(lái)課程建設(shè)中的作用，并設(shè)計(jì)了一門以“照相機(jī)”為主線的未來(lái)課程。該課程圍繞STEM指標(biāo)體系，開(kāi)展了戶外拍攝、探究學(xué)習(xí)、信息收集、數(shù)學(xué)推導(dǎo)、科技實(shí)踐、展示匯報(bào)等系列活動(dòng)?；顒?dòng)中，教師引導(dǎo)學(xué)生積極思考、查閱資料、解決問(wèn)題、實(shí)踐創(chuàng)新，在教學(xué)過(guò)程中將數(shù)學(xué)、物理、工程、信息等有機(jī)融合，提高了學(xué)生探究學(xué)習(xí)、解決問(wèn)題、創(chuàng)新實(shí)踐、溝通合作等能力，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生積極面對(duì)困難的精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]劉俊銘，梁宇.小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中情感態(tài)度與價(jià)值觀的培養(yǎng)[J].西部素質(zhì)教育，2016，2（22）：211.

[3]徐利軍，胡銀泉.高中物理探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].太原師范學(xué)院學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2006（02）：171-172.

作者簡(jiǎn)介：梁雪梅（1991.8—），女，侗族，湖北鄂州人，碩士，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用、算法分析。