在校外科技教育中进行多学科整合的尝试

王飞燕

摘 要 现代教育更加注重对学生科学素养的培养，但在日常教育教学中，科学素养的培养是受限制的。校外教育有利于发展学生“创新思维”，支持学生“动手实践”，并将STEAM教育教学方法论融入到小组教学实践中，为学生提供内容丰富、形式多样的发展创新思维的机会，引导学生形成积极的学习态度、掌握系统的思维方法、发展有效的学习策略、获得超常的创新能力。在校外小组活动中，结合STEAM教育方法论，并有相应的教育教学理念作支撑，学生在整个活动过程中进行探究式学习，体验完整的科学探究过程，“做中学”，以达到终身学习的目的，实现现代教育的真正目的。

关键词 科学素养 探究式学习 STEAM教育 终身学习 做中学

中图分类号：G420文献标识码：A

1创意构建的简介和发展

创意构建源自美国和以色列合作的一种富有创意性教具，其建造出来的模型比同类产品功能强大，而且是空间立体结构，非常便于观察。在美国、以色列及欧洲等国，创意构建深受各类学生喜爱，是作为创意科技教育的主要教具。

创意建构系统的组装配件，可以做出360度的旋转，让学生能够简单又快捷的做出完美的3D立体模型。枝状外型的雪花片是建构式玩具中非常革命性的创举，可与魔力棒连结在一起，随意组合成平面或立体的各种造型。最为特殊的是，雪花片与魔力棒结合后，创作出的模型可以活动，这与只能组出静态模型的一般积木有很大的不同。会转会动的创意构建魔幻建构组合更能激发孩子们的兴趣与创作的潜能，通过观察、建立逻辑与空间概念。

2创意构建教学的特点

创意构建教学，体现了科学、快乐学习、发散思维以及创新能力的培养。该教学将这四方面有机的结合起来，形成了一套独特的学习体系。

2.1具有创新性

创意构建创新系统的模型比同种类型的模型要大，这套模型完全是由杠杆与连接器结合而成，可以看作是线与面的结合。结合STEAM教育理论，与数学学科融合教学，在初中立体几何中，线与面的结合就可以构成一个立体图形。该系统突出了它的立体性，穿透性强，易于观察。它的立体性保证了模型可以无限制地向四周广阔的空间延伸，给了学生以无限的想象空间，可以引导他们创造出许许多多新的事物，也辅助了数学教学。

2.2体现科学探究精神

在我国新一轮课程改革的课程标准中，强调了科学探究性学习在学生发展过程中的重要地位：在课程目标中强调过程和方法;在课程内容上把科学探究作为首要的一级主题;在评价上注重科学探究能力;在学习方式上倡导探究性学习。在科学的发展史中，实践一直是探究问题、获取知识与创新的重要手段。现代的教育更加突出了这一点。有鉴于此，创意构建创新系统给学生提供了一个平台去实践，从刚开始的设计并搭建模型到最后的编程体现，如此循环反复，使学生在不断的实践过程中掌握所学知识，逐步培养他们解决实际问题的思路、方法和能力，也是培养学生养成终身学习的习惯。

2.3创客教学——结合现代计算机控制技术

创客教学难度最大，挑战性越大，越能激发学生兴趣，学生越有动力。学生确定活动主题，用一个学期的时间把创客作品完成，完成创客作品需要以下5个步骤。说：团队交流创意，利用思维导图的方式，明确团队的作品创意，形成共同的目标;写：撰写制作方案，明确作品思路之后，形成较为完整的工作方案及时间安排表;画：画出作品草图，使用计算机软件，画出创客作品的草图及工程图;做：完成样机制作，使用数控设备以及开源硬件完成作品的制作;展：展示团队作品。

3创意构建教学的优势

3.1创造性

创意构建创新系统致力于提供有效、创新性强的课程和教具，使学生的创造力得到更好的支撑，激发他们的构建热情。该教育系统具有“玩具”的特点，可以激发学生的学习热情。系统可以随意组装和拆分，对开发学生的智力有很大的帮助。

3.2科教性

创意构建创新系统涉及了数学、物理、化学、生物、机械、电子、材料、能源、计算机硬件、软件等众多领域的科学与技术知识，结合STEAM教育理论，帮助学生学习、理解和记忆知识，提高学生的知识运用能力。该系统由教师设计，又服务于教师，可用于不同风格的教学和学习，便于挖掘每个学生的各种潜力。

3.3可编程性

创意构建创新系统编程不同于其它大多数产品，它最大的特色就是为初学者提供了一个循序渐进的学习环境，四个不同的级别完全按照不同学习者设计，从最初的直接控制等级到最高级别的合作控制等级，它可以满足不同程度、不同年龄的学习者需求。即使是没有任何编程经验的人，只要对它有兴趣愿意学习，均可在短时间内，熟悉与掌握该程序的编写。使用者是否已具备电脑知识或编制程序的知识都没有作任何要求。其次，创意构建创新系统的微型控制器是唯一的，即每个系统都有一个特定身份的控制器，系统之间可以相互通讯也可以互不干扰，这是其它类型产品无法比拟的。

4创意构建的小组教学

4.1教育方法论——STEAM教育

所谓STEAM教育指的是一种融合科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineer）、人文（Art）和数学（Mathematics）等学科的新型教学方式，它强调学生在项目和问题引领下，运用多学科知识创新地解决真实问题，其前身是STEM教育。

在这里还是要强调STEAM实际上是一种方法论，应当融会在各门学科之中，只有这样才能充分释放其作为方法论的潜能。我的小组课程改进还有非常巨大的潜力可以挖掘，STEAM教育给了我们一个非常好的课程改进视角，但关键是要将这种方法论融入教学实践，而不是将其“孤立化”或“学科化”。

创意构建教学活动涉及了数学、物理、化学、生物、机械、电子、材料、能源、计算机硬件、软件等众多领域的科學与技术知识，帮助学生学习、理解和记忆知识，提高学生的知识运用能力。

在這样跨学科的教学实践中，学生们以项目为核心，以团队为单位学习知识、参与实践、完成项目。

4.2教育教学理念

首先借鉴了学校的探究式学习教育理念：教师给学生出一个主题，让学生去思考问题，组内讨论，设计模型的图纸方案，然后搭建模型，交流展示，再根据不足对模型作出相应的改进。让学生在活动中体验了一个完整的科学探究的过程。让学生知道，科学探究不是一蹴而就的，而是需要不断的讨论与改进，最终才会完成一个相对完美的作品。

其次是德育教育的渗透。在我小组教学过程中遇到这样的难题：当学生初次接触插件时，觉得插件颜色非常好看，使用插件搭建的结构模型也很美观，但是，随着长时间搭建模型，我发现学生失去学习的兴趣，不愿再继续学习模型搭建。所以要通过小组活动让学生知道，任何一个完美作品的搭建，都需要不断反复的设计与修改，才能得到令人满意的作品。现在的科技活动主要着重对学生进行动手能力、逻辑思维、创新能力的培养，而创意构建小组活动的过程还渗透着德育教育。

小组活动还渗透“做中学”的教育理念：有的学生在搭建模型过程中观察到，设计稳定性的结构需要搭建三角形，设计不稳定性结构需要搭建平行四边形。学生在搭建过程中对几何知识进行了再学习。让学生在实践过程中进行知识的学习，对知识点的理解更加深刻，对知识的记忆更加清晰，这就是“做中学”的教育理念，让学生在做中学。

4.3活动形式

教师在教学过程中指导学生以小组为单位进行活动。每组成员不是让学生随意工作，而是组内的每位学员都有具体的分工。每组由组长、设计师、工程师、发言人组成。教师指导学生进行这样的分工模式，并不是特意为一次活动设计的，而是在每次的小组活动中，都会有这样的角色扮演。每次学生都会进行角色的更替扮演，每名学生都有机会尝试并挑战不同的任务，提高他们的全面素质。体验。

4.4活动环节

4.4.1探究

首先教师给学生展示今天的活动主题。

（1）独立思考：学生进行独立思考，根据他们对活动内容的了解和需求，提出他们自己的解决方案;

（2）搜集资料。

4.4.2设计

在设计之前要求每组同学进行画图，有一个基本的图纸，根据图纸进行结构的搭建。

4.4.3搭建

在搭建过程中让学生通过本次活动使用插件在点、线、面、体空间设计上的特点，进行模型搭建。

4.4.4交流展示

搭建后是交流展示环节。让学生展示搭建的作品。发言的同学锻炼他的表达能力、听的同学，培养他的倾听能力。学生能够在他人作品中汲取优势，学会倾听，认同别人的作品，这是现代独生子女总会面临的一个问题，他们总认为自己搭建的作品做好，不去采纳他人作品的优势。

4.4.5作品改进

学生通过倾听，吸纳别人的意见，再对自己的作品进行改进，把别人的优点和自己的设计紧密结合，改进成为一个相对合理而完美的作品。

4.5教师角色

在每次活动中，教师的作用主要体现在一下几个方面：

指导者：教师指导学生这个活动的顺利进行;

协调者：在活动之前和各个小组教师协调好，帮学生做好硬件、软件方面的准备工作，在活动过程中学生需要帮助的时候给予提示;

监督者：保证活动秩序，让活动顺利进行。

5反思

创意构建教学就是在整个以教师为主导、学生为主体的教与学过程中，创造出交互式、充满吸引力的学习环境，激发学生对科学、工程技术、信息技术方面的理解和认可，结合steam教学，培养学生学习科学和工程技术的创新思维，提高学生科学素养，使学生的思考能力和终身学习能力得到发展。

参考文献

[1] 国务院.全民科学素质行动计划纲要（2006—2010—2020）[Z].2008-03-28.