探究小学ＳＴＥＭ课程中工程思维培养的教学设计

邹海深

【摘 要】随着近些年来科技在不断的进步，国内的教育改革也在不断的深入发展，STEM的教育方式也被广泛的关注，我国有关STEM课程教学也都开展起来。STEM是将科学课程、技术课程、工程课程以及数学课程进行有效的整合，从而就可以让学生对学习产生浓厚的兴趣，使学生在学习的效率上得到有效的提升。本篇文章以手机支架为例对小学教育中如何利用STEM课程对学生在工程思维上的培养进行探讨，希望可以在设计小学教学中的STEM课程时提供一些借鉴。

【关键词】工程思维;STEM课程;教学设计

【中图分类号】G434       【文献标识码】A

【文章编号】2095-3089（2019）23-0220-01

引言

在当前这个以创新为主题的时代中，在创新过程中工程思维在逻辑思维上也被当作一种必备的能力。但是在目前有很多人还是注重对高中生以及大学生的培养，对小学生是一种忽视的态度，但站在教育的立场上来看，每个阶段中的教育都需要去培养学生的工程思维，不应该出现脱节的现象，因此要有意识的对小学生进行培养与构建，让小学生能够理解工程在个人与社会中所产生的影响，从而就可以让小学生去面对更多的问题与挑战。

一、对STEM课程与工程思维的概述

STEM是由科学的英语首字母、技术的英语首字母、工程的英语首字母以及数学的英语首字母组合而成。与其他的所写进行比较，STEM课程是将科学与技术、工程与数学这四个学科进行有效的融合的产物，从其含以的角度上来看，STEM课程是由跨学科的形式出现在课堂教学当中，在国外的一些高中教育中STEM课程都被安排成必修课，其课程中主要内容可以划分为两种：一种是自然科学的课程，另一种是社会科学的课程，在这两种课程中又可以划分成多种。

工程思维是指人们在开展工程活动以及工程研究工作时，逐渐形成一种比较特别的思维方式，还有一些人将其定义成在专业层次上一种筹划型的实体思维。在对它的定义上来看，工程思维在思维方式上就是一种直接面向对象的，工程思维中的专业层次就能够体现出其本身的复杂性以及系统性，想要让一项工程顺利地完成在这其中必定是漫长而又复杂的。工程思维是由人类对世界进行改造时所孕育出一种在思维上的方式。

二、对小学教学中如何利用STEM课程去培养学生工程思维进行设计

1.建立教学情境并提出问题。

教师需要对学生提供一些必要的教学情境，引导学生将自身所具有的问题给提出来，同时还要让学生对自己的任务进行全面的了解。教师通过对工程设计中的整个过程进行详细的描述，引导学生让他们利用工程中解决问题所用到的思维方式去解决所遇到的问题，并指引學生对工程日志进行详细的记录。例如：教师想要利用手机去观看一个视频，但是一直拿着手机看视频会很累，这时教师可以问学生怎么解决这个问题？教师可以根据学生们的回答，将用手机支架的方法给引入进来。然后教师向学生展示一个手机架，并问学生见没见过手机支架？你们见到的手机支架都是些什么样的？这个支架有什么作用？最后让学生对自己印象比较深刻的手机支架进行描述，同时教师还要用手机支架让学生现场体会一下手机支架的便利。最后将问题引出：手机支架是如何将手机支撑住的？这其中在物理学上都有哪些原理？这样就可以引起学生对学习的兴趣，让学生对学习有了更加强烈的欲望。

2.让学生进行调查与探索。

教师可以将所有的学生分为三个组，并让所有的学生按照规定的步骤去调查和探索。首先学生要结合观察手机支架后得出的结论来进行小组讨论，提出各种假设，然后教师要将电脑的权限打开，向学生介绍网络上各种搜索引擎以及物理学网站，这是学生就可以结合自己提出的假设使用合适的方法来进行调查，同时教师还要指导学生对工程日志进行合理的记录。最后当学生完成调查探索时，教师让每个小组的学生对调查的结果以及整个调查过程进行叙述，譬如第一小组与第三小组都认为在手机支架中使用了三角形具有稳定性这一原理，手机支架和手机结合在一起就形成了三角形。另一个小组则认为手机支架是借助支撑力这一原理。

3.对假想进行设计和实施。

教师要设计一个手机支架的图纸并分发给学生，还要对要求进行明确，让学生充分的发挥想象力，设计用途更多的手机支架，在这一环节中教师还需要对学生设计的全过程出做出评价打分。例如：教师给每名学生多张A4纸，让学生将思路中的想法画出来，然后在小组中进行讨论，制定出一个最佳的方案，最后将所有的数据都记录在图纸上。当所有人都完成之后，教师可以让这三个小组将自己的作品进行展示，每个小组都要多听取另外两个小组提出的意见，同时还要借鉴别的小组作品中的优点，然后在对自己的作品做进一步的改进。之后，教师就可以对学生进行指导让他们根据图纸上的设计来进行建模，让学生都能够完成图纸中的3D模型，同时还要将学生设计出来的作品在格式上进行转换，首先教师要打开一个设计三维图的软件，为学生介绍其中的各项功能和注意事项，然后教师在任意制作一个物体，把各种功能都演示一次，让学生对建立模型有一个基础性的认识和怎样去设计三维图形中的手机支架，最后使用打印机将其打印出来，在这过程中教师还要对打印时有可能出现的问题提出来，让学生进行了解，以便学生可以对自己的设计以及建模进行反思，明白在工程设计以及实施的过程中所具有的严谨性。

4.对学生进行交流和评价。

学生在教师的指导下将工程日志顺利的完成，同时还要分享自己在这节课中获得的收获，例如：有的小组同学会说在设计时要对各种实际情况进行充分的考虑，由于小组设计出来的模型非常的复杂导致建模时难以完成，最后对设计进行简化才将模型完成：还有的小组会说参考原有的手机支架对设计非常的方便，让效率得到有效的提高。最后教师需要根据这节课所有学生的表现进行评价，同时还要做出全面的总结。

三、结束语

综上所述，STEM课程可以让学生在工程思维上有一定程度上的提高，但是对学生在工程思维上的培养工作时一个漫长而又复杂的过程，目前我国有关的STEM课程还处在起步的阶段，依然需要对其进行长时间的探索。

参考文献

[1]张泽晖.STEM理念下面向小学生的工程思维培养活动模型设计与实践研究[D].河北大学，2019.

[2]王奇伟.小学STEM课程中工程思维培养的教学设计研究[D].上海师范大学，2016.

[3]王颖.普通高中机器人教学中培养学生工程思维的行动研究[D].南京师范大学，2014.