基于STEM教育下的小学科技创新教学实践

黄国栋

【摘要】STEM教育就是基于学生的天性，为他们的成长提供平台的一种教学模式。本文结合教学实践，介绍利用STEM教育融入小学创客教学的初步探索和心得体会，以期有助于探索、促进、深化教学模式。

【关键词】小学科技；STEM教育模式；创客实践

创客（Mak-er）“创”指创造，“客”指从事某种活动的人，“创客”本指勇于创新，努力将自己的创意变为现实的人。随着教育的不断创新和变革，利用STEM（科学、技术、工程与数学首字英文字母的缩写）教育模式，把创客文化与教育结合形成的“创客教育”正快速地在学校中铺展开来，这有利于培养学生利用数字化工具，以项目学习的方式来解决跨学科知识和技能的教学，大大促进和丰富教学活动。

一、知识导航，激发兴趣

STEM 教育的理念是把多学科知识应用到实际生活中，用以解决实际学习中的问题，从而激发学生的求知欲和创造力。在此教育模式下，学生拥有明确的学习目标，便可以充分发挥自己的想象力，并通过实际动手操作，将想象转化成具体的实物。在此过程中，学生学到的是综合全面、相互联系且鲜活灵动知识，而不是传统课堂模式下学到的抽象的、孤立的、单一的知识。

例如，在2018年顺德区第二届教育创客节开源硬件竞赛项目中，比赛题目为“利用所学的知识给你的学科老师做一个教学用具或学具。结合学科教学的实际需求，为老师讲解某个知识点设计一个辅助或为同学学习某个知识点设计一个辅助学具。”在比赛中，比赛组学生充分利用所学的其它科目的知识，充分发挥自己的联想，认为：“语文书上有一篇关于蝙蝠的课文，讲到了蝙蝠飞行时嘴里会发出超声波，然后再返回到耳朵，做到避开障碍物。但这个过程十分抽象，很多同学理解起来相当困难。我们可以制作一辆模拟蝙蝠行进车，模拟蝙蝠飞行时躲避障碍物的过程，加深同学们对蝙蝠的飞行概念有形象的理解。”

利用STEM教育时，教师可以让学生学以致用，即把书本中难以理解的知识通过具体的实物来体现，以此激发学生学习的兴趣。有趣的内容会让学生感到亲切，有助于进一步激发探究的兴趣，也有了解决问题的动力，主动尝试寻找突破口，使他们与成功的距离更靠近一步。

二、思维导航，贯通学科

在确定创作的目标后，根据目标进行方案的设计是至关重要的环节。小学生想象力丰富，天马行空，往往一个想法还没成熟，另一个想法就出来了，思维容易产生混乱，影响了设计效率。此时，学生亟需一个帮助理清思路的工具，而思维导图便是一种较好的工具，可以让学生进一步整合思路，优化设计环节。在平时的教学中，笔者会要求学生将自己的设计思想用思维导图的形式呈现出来，学生就会对于最终目标是什么，首先要解决什么问题，其次再做什么，最后要做什么等问题十分清楚，在脑海中形成清晰的结构。这个过程是整理产生思路的过程，也可用来对已经产生的创作过程进行优化整合。

例如，在思维导图绘制完毕之后，学生就开始进入到方案实施过程—-“模拟蝙蝠行进车”的实物创作。在创作过程中，学生利用思维导图的优势充分得到体现，学生思路清晰，每一步都有条不紊。同时，学科贯通融合也明显呈现出来，学生对跨学科的知识和技能的综合运用便可驾轻就熟，提升了解决生活实际问题的能力。

三、目标导航，筛选最优

STEM教育不仅仅让学生在探究学习中获取知识，解决问题，还要强调培养学生良好的科学素养。在平时教学中，要引导学生在设计过程中必须遵循科学规律，不能只依靠感觉或者想象来进行设计，用科学的方法进行创作才是正轨。由于每个学生的最初的设想不可能是尽善尽美的，因此，需要教师进行及时引导和启发，通过具体的、多层的对比验证，筛选出最合理的方案，为设计实物奠定基础。

例如，在创作“模拟蝙蝠行进车”过程中，同组的三名学生各自提出了自己的想法，并且都认为自己的想法是最好的，此时便出现思想了不统一，也一度让设计过程停滞不前。不过，小组成员之间经过沟通和协商，慢慢地梳理各自想法，开始评估不同想法的利弊。通過不断的论证筛选，学生根据赛会组织方提供的配件及时地调整和整合了设计方案，随后进行编程，最终完善了模拟蝙蝠行进时的部分重要功能。

在创作的实践中不断地进行验证和比较，筛选出最优的设计方案，这样就会在很大程度上提高学生的思辨能力、甄别及分析问题的能力，从而培养学生严谨的科学态度、深究的探索精神和科学的思维方式。从知识的迁移，到目标的确立，再到方案的实施，让可行、科学、最优成为贯穿创新教学课堂始终的要素，让严谨的工程设计实践可帮助学生进一步认识科学规律，培育良好的科学素养，这正是STEM教育模式的魅力所在。

四、同伴导航，促进创新

STEM教育要求的跨学科的综合知识较多，且理解难度较大，需要同伴之间进行通力协作，沟通交流，这样才会使得探究过程更加顺利，获取知识和解决问题也会变得相对容易。因此，在开展STEM 教育时，教师要注重培养协作探究，充分发挥同伴的优势，互相借鉴、启发和帮助，从而获得知识，完成目标。

俗话说：“没有做不到，只有想不到。”这就要求在创新课堂教学中，教学过程不只是学生从老师那里获得知识，还应该是学生在教师的鼓励下，学生之间多沟通和协作，打破思维的局限和壁垒，接受不同思想的碰撞，从而畅所欲言、集思广益，营造良好的学习气氛，让创新灵感在良好氛围的刺激下瞬间迸发。

在整个比赛中，学生之间分工明确，通过彼此间的协作，每一个环节都进行地比较顺利。当把想象中的东西通过自己的动手操作，变成现实的作品时，同学们欢呼雀跃，高兴不已。最终，学生制作的实物作品在顺德区第二届教育创客节开源硬件项目中获得了一等奖。比赛结束后，一名学生说：“这次比赛让我学习到了怎样利用现场的资源来完成创作，最大的收获是与同伴的协作是完成创作的关键。”在实践中，学生不仅切身领悟到了科技的魅力，明白科学就在我们身边，同时也认识到只有同学之间团结一心、群策群力才能取得进步。

对于学生而言，STEM教育不单是某方面知识的应用，而是要培养学生能综合应用所学知识进行创新的能力，形成创新意识，真正让创新教育落到实处。这不仅仅是对学生个性发展的内在需求，也是时代发展的大势所趋。同时，STEM教育也为一线教师提出更高的要求，教师不仅要具备完善的学科综合知识，专业教学技能，还要有良好的科学素养、人文艺术素养、工程设计能力、实践操作能力等，从而为学生树立好典范，引导他们不断开启科技创新的大门。

STEM教育模式是创客教育的具体体现，是培养具有创新能力的学生的一种有效方式。通过开展STEM教育，让学生从小就感受科技创新所带来的快乐，并通过与同伴的团结协作，让这份快乐得以延续下去，使他们拥有独特的人格魅力，让创新理念陪伴他们一生。当一颗热爱科学，敢创新的种子播洒在他们心底，我们坚信他们将会在科学探索的路上越走越远，终会成为国家的栋梁。

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