基于初中学生日常生活的STEM课程的开发研究

梁美怡

【摘要】从科学（S），技术（T），工程（E），数学（M）四方面入手，全面培养学生的科学素养，本课程以“布”为主线，用编绳，织布，染色，制作布制品几个课程，一步步引导学生解决实际问题。

【关键词】STEM   编绳   织布   染色

【中图分类号】G632.4

【文献标识码】A

【文章编号】1992-7711（2020）31-131-02

素质教育以及新课程改革要求教师培养学生的创新意识和综合素养。为此，在 STEM教育理念的指导下，以培养学生的综合素养为目的，我校开展了STEM课程的教学。从“衣、食、住、行”四大方面引入，结合STEM的理念，把科学、技术、工程以及数学教育结合起来，解决实际问题，培养学生的创新能力以及综合素养。本文主要对本校课程里的第一个系列课程“衣”进行详细分析。

1.背景分析

该主题的与学生的日常生活密切相关，制作衣服的主要材料是布，穿衣服是人类文明的象征。那制作衣服的布有哪些类型呢？布又是如何制作出来的呢？布是怎样染色的呢？怎样用布制作一些生活中常用的物品呢？本课程将带领学生简单领略这个过程。

2.实施对象

教学对象是初中二年级学生，他们初步具有科学探究的能力，对物理，生物，地理，历史，数学，工程等知识均有一定的基础。同时，他们对布的制作基本没有经验，但是十分感兴趣，积极性很高。

3.课程设置

3.1 课程内容

本课程分三个部分，共6个活动。包括1个问题引入活动，4个背景经验活动和1个经验总结活动。

3.2  课程时长

整个课程利用学校研究性学习的时间进行，每周60分钟，共计划用一个学期完成。

4.实施过程

以下就每个课程的实施过程作简要的介绍和分享，并对过程中可能出现的问题做出分析。

4.1织布厂和染布厂的构造

工程问题：教师结合织布厂和染布厂的情景，指出学生需要提交的项目包括织布机的组装和染布的设计。

从主题所涉及的知识与原理的角度看，这个主题适合初中阶段的学生进行研究。其中涉及到的科学（S）知识有：化学、物理、生物。

化学：染料的制作和染布的过程，涉及到化学问题。

物理：织布涉及到织布机的制作。

生物：麻，丝，棉的处理，天然染料的制作涉及到生物的问题。

从主题涉及到的技术（T）的方面看，织布和染布的具体操作都是有相关技术的，可以向学生普及这些技术，并让学生把这些技术使用到工程设计方面。

从主题涉及到工程（E）方面看，可以让学生自己制作小型织布机。

从主题涉及到的数学（M）方面：在实际的工程运用中，需要计算需要的原料和机器，染布需要的原料用量等等。

4.2 搓麻绳

工程问题1：让学生了解纺纱车的原理。

工程问题2：通过了解不同的纤维的特性，选用适合的纤维进行编绳。之所以选择苎麻是因为苎麻是最长的天然纤维，如果选择棉花一类的短纤维，就要进行纺纱，而纺纱的难度非常高，不是学生能轻易解决的。

学生活动：指导学生细细撕开苎麻纤维，以待编绳。接着让两个学生为一组，一个学生手持编绳器，一个学生手持苎麻，如图1所示进行编绳。也可以让学生体验手搓麻绳，或者用自己的方法编绳。

4.3 织布

工程问题：让学生了解织布机的原理和自己组装小型织布机如图2.

学生活动：学生自己组装小型织布机，并用上节课编织好的麻绳织布如图3，4.为了让学生更有创作空间，可以让学生自带彩色毛线进行编制。

4.4 染色

工程问题：让学生了解制作染料和染布的基本原理。制作染料和染布是一门系统而复杂的学问，有中国传统的用刈蓝制作的靛蓝，古罗马人用贝壳制作的紫色等，本课程选用洋葱让学生体验染色。因为苎麻不容易染色，所以也可以准备一些白棉布让学生体验扎染。

学生活动：（1）将洋葱皮用清水洗过，置于不锈钢锅中。按1：10的比例加入清水，煮以萃取色素，萃取时间约为水沸后30分钟。

（2）将萃取后的染液经细网过滤后使用。添加盐固色，每八杯水加1/2杯盐。

（3）将布料投入染液中浸泡染色，时间为30分钟以上。建议布料先用清水浸透，这样染色时着色会更均匀。注意染色时要不停翻动，以免着色不均如图5.

（4）最后，拿出来用冷水冲洗，手洗染好的布料至少两次，然后晾干。

4.5 制作布制品

学生活动：让学生小组根据自己制作的布匹，加入小饰物，设计布制品如图6.

4.6 经验总结活动

工程问题：请学生根据自己的完成情况，对自己的学习过程和完成的作品进行评估并制作ppt.汇报。

学生活动：让学生交流展示他们这一阶段以来的学习成果，交流的形式是通过展示成品及汇报PPT来实现的，这不仅给学生提供了总结自己的研究工作的机会，也让学生锻炼了语言的表达能力。学生交流的形式可以多种多样，交流的时候同时也可以邀请织布和染色的工程师来旁听、指导，并促进学生和专家们之间的对话。交流时还可以邀请学生家长参与，让其了解学生这一阶段以来的学习成果。在活动的最后，教师可以询问学生在这一个阶段里面的学习心得和体会，并就此问题进行全班交流。

5.设计反思

本课程是基于 STEM 教育理念的初中科学教学设计。整个教学设计立足STEM 教育理念，以布料为主线，让学生经历了制作、探索、再制作、评估、完成报告单等完整的过程，培养了学生发现问题、解决问题的能力，动手操作能力，分析数据的能力，逻辑推理的能力，促进了学生核心素养的发展。学生对动手制作这些新奇的知识非常有兴趣，部分平时上课不大认真的同学也能静下心来细细地编制。同时课后反馈收获很大，在制作的过程中增加了自信和对各学科的应用能力。

当然，本课程也存在不足，在编制线的课程本来想加入纺纱的课时，但是纺纱的难度太大，无法在课堂上简单完成，所以选用了不用纺纱的苎麻。但是苎麻偏硬，织出来的绳较粗，而且不容易染色，后续将继续研究纺纱这个内容。

【注：本文系广州市教育研究院2017年度“广州市中小学中等职业学校深入推进STEM课程实施”专项研究课题“基于初中学生日常生活的STEM课程的开发研究”成果，（课题编号：GZJY2017-004）】

【参考文献】

[1] 张绍军. 我国新世纪基础教育课程改革从课程到课堂走向研究[D].湖南师范大学，2016.

[2] 杨通荣，蓝靛染布的真实过程[J].生命世界.2014（12）

[3] vicko.上万只海螺才提取出1克，价比黄金的染料是什么颜色？[J].中国科技教育 年（期）.2018（10）

[4] 李雷，90后男孩把廚房垃圾制成染料做成服装[J]. 分忧. 2019 （06）

[5] 李梦婷，基于STEM教育理念的科学课教学设计[J]. 小学科学（教师版）.2020（04）