STEM教育理念在初中教学中的实践

黄勇恒

【摘要】STEM教育的理念在外国已推广多年，而在國内的推广仍处于探索阶段。在实施原有的国家教育部的课程大纲的前提下，以校本课程的形式开展STEM教育，既能保证国内原有的教育教学体系稳定，又能以STEM教育理念培养学生能力。笔者结合初中学生的特点开展了STEM教育的实践。

【关键词】STEM教育   初中   课程设计

【中图分类号】G632.4

【文献标识码】A

【文章编号】1992-7711（2020）29-013-01

一、主题的选择

STEM教育理念中，科学、技术、工程、数学都应该在主题活动中于不同阶段有所体现，因此我们必须初中生能接受的范围内挑选主题。其中，最为困难的应属“工程”部分，因为国内学生在义务教育阶段受到的工程制作训练相当少，故在初中阶段开展STEM教育，必须考虑初中生的工程能力，短时间工程能力是很难提高的。而科学、技术、数学等知识则可以比初中生现有程度稍高，通过短时间的学习能够掌握较为基础的内容。因此主题的选择应该涵盖的内容相对基础。

STEM教育理念，比较核心的要求是基于问题的学习，因此，研究主题所提出的问题必须是基于现实生活的情景提出的，便于学生去发现问题，开展研究。

因此，笔者选择了“好吃又健康的炸薯条”作为研究主题。从该主题的与学生的日常生活相关性来看，炸薯条很早就作为常见食品进入了学生的日常生活。不管是中餐、西餐、快餐中，都能见到薯条的身影。但是，各处炸薯条所引起的味觉感受不尽相同，而且炸薯条作为油炸食品，其健康层面的问题一直备受关注。可见，此主题不仅与学生的生活密切联系，而且能引起学生的兴趣，还具有一定的社会价值。

二、结合主题，运用STEM理念设计环节

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：炸薯条的过程中，薯条本身是否会发生化学变化，如何检验这些新生成物质？使用不同种类的食用油会对化学变化产生影响吗？食用油本身在煎炸过程中会发生什么变化呢？为什么薯条放久了会变硬？上述一系列问题都涉及化学知识。

物理：高温油炸的实际物理过程;薯条可以有不同的切法，这些切法对薯条的吸热效率的影响及各种切法薯条的温度变化曲线;不同种类食用油的升温曲线;使薯条口感最好时薯条的质量和油的质量最优比例……这些问题的研究都设计物理知识。

生物：在挑选制作薯条的马铃薯时，确定最优产地、品种的马铃薯，这就涉及到了生物知识。

从主题涉及到的技术（T）的方面看，马铃薯的种植、薯条的自动化削皮及切割、油温及炸薯条过程的智能化控制都是有相关技术的，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，可以让学生根据学习到的技术，来尝试制作“炸薯条智能厨具”——包括削皮、切割、控制质量、控温、控时的完整的系统。

从主题涉及到的数学（M）方面：在相关基本知识的研究及实际工程运用的过程中，需要计算马铃薯的质量、薯条的质量、油的质量、吸热效率、加热时间、切割装置的形状和大小、切割力的大小、进食炸薯条的每日极限等等。

三、主题的单元活动结构

围绕主题，设计一系列有逻辑联系的单元活动，形成一个基本的课程结构。

本课程分三个部分，共13个活动。包括1个预备活动，1个问题引入活动，个背景经验活动和个解决问题活动。

预备活动：发现工程过程。学习目标是经历工程过程，解决一个问题。

问题引入活动：

活动1：结合本地生活实际情况设置一个需要制作一套“炸薯条智能厨具”的情景，指出学生需要提交的项目包括一份当地炸薯条情况报告书和一整套“炸薯条智能厨具”。然后师生围绕着整个问题进行活动。

背景经验活动：

活动2：本地的快餐店、中餐店、西餐店之旅。

活动3：薯条的前世

活动4：炸——一种食物烹调技术的科学本质

活动5：薯条的今生

活动6：奇妙的传感器及自动化控制

活动7：进食薯条对人体的影响

解决问题活动：

活动8：理想的炸薯条

活动9： 削削削、切切切——去皮及切割装置的设计

活动10： 我们来选土豆吧！

活动11：自动化炸薯条的流程设计

活动12：“炸薯条智能厨具”控制程序编写

活动13：提交工程设计完整方案

四、总结

STEM教育理念在初中教学中的实践在国内仍处在摸索阶段，完备的课程体系还正在逐步地建立，学校在实施STEM教学时不能“旧瓶装新酒”，必须让STEM教育理念的内涵和本质得以体现。同时，学校也应结合自身的实际，充分发挥学校和周边社区的资源优势，创设更多的系列活动，让STEM教育理念能扎根学校、扎根社区。

【注：本文系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]姜冬艳.STEM教育理念和初中物理电学实验课程的融合与创新[J].新课程教学（电子版），2020，10：17-18.

[2]陈博.基于STEAM教育理念的探究科学校本课程开发与实践研究 ——以八年级上学期课程为例[D].江西省：江西师范大学，2020.

[3]陆艺文.基于STEM教育的初中化学拓展课程设计——以“制作馒头为主食的营养均衡早餐”为例[J].课程教材教学研究（教育研究），2020，Z3：63-65.