基于STEAM教育的教学设计思考

摘要：本教案将基于STEAM教育作为基本教学模式，通过合作学习，结合地方特色，从价值体认、责任担当、问题解决和创意物化四个维度指定本教案的教学目标，旨在厚植学生热爱祖国热爱家乡情怀;引导学生掌握具体科学知识，提升分析和解决问题能力;发展创造创新意识。

关键词：STEAM;教学设计;教案

作为科技创新教育的有效形态和模式，STEAM教育由美国率先发起，是一种培养实践能力、注重创新精神的综合性教育理念，它由科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineer）、艺术（Art）和数学（Mathematics）构成。本教案设计中有效对接STEAM教育，借助创意搭建积木，引导学生进行探究式学习，结合5E教学法，设计了七个教学环节：热身-导入—探究—设计—制作—交流—延伸，其设计思路和教案内容于本文中进行探讨。

一、教学对象与学情分析

教学对象：本活动的对象是八年级学生，考虑以40～50人为一个班开展活动，并以小组形式（每组6～8人）开展活动。

学情分析：此阶段学生能够对建筑形成初步的认识，但这种认识多停留于课堂基本理論的学习和日常生活所见，无法在实践中完成知识的运用。鉴于此阶段中学生已具备一定科学素养，本活动将创设贴近生活实际的情境，引导学生学会探究，学会发现问题、分析问题和解决问题，并在此过程中，学生能够树立合作意识、提升动手能力和创新精神。

二、教学目标和教学重难点

本教案将以建桥大咖为题，以本市八年级学生为活动对象，以近年来泸州发展中桥梁设计建设为真实情境，以学生对桥梁的认知为经验背景，在STEAM教育理念的指导下，重点培养学生创新创造意识和动手能力，厚植热爱祖国热爱家乡情怀，具体教学目标如下。

（一）教学目标

1.价值体认。通过小组合作，工程完成桥梁模型的设计实施，主动与小组成员交流想法，并在最后进行展示与交流，形成对建桥工程师的初步体验。

2.责任担当。本课程以土木工程专业学生“小梁”的角色为导入，创设建桥的情境，引导八年级学生帮助“小梁”解决桥梁设计问题，形成对自我和他人负责的态度。

3.问题解决。通过完成桥梁模型设计实施任务，学会运用所学知识理解桥梁设计中的核心组成要素，并基于合理的计算，提升分析和解决问题的能力。

4.创意物化。在学习过程中，学生结合自己的知识与经验，充分发挥创意和想象，能够设计出别具一格的方案，提高审美意识，发展创新意识，制作出符合本任务达标要求的作品。

（二）教学重点与难点

教学重点：桥梁的种类、结构和功能;桥梁搭建的基本原理。

教学难点：学生通过观察和讨论解释桥梁的基本构造，并利用创意搭建积木进行模型制作;学会在小组合作中分析问题和解决问题，形成不同的思路，完成不同的模型。

应对策略：创设故事情境，引导学生接受任务，提供桥梁结果示意图和相关视频，使学生直观理解桥梁的结构和应用;在探究过程中理解桥梁的实用性。

三、教学准备、活动时间

教学准备：多功能一体机、笔记本电脑、数据线、平板电脑、

创意搭建积木（K·Nex）、直尺等

活动时间：4课时

四、教学过程

（一）热身

第一、单个项目利用K·Nex搭建立体的圆柱体、梯形体、长方体等

第二、组合项目将上述单个项目进行组合，确保组合成功

（二）导入

以土木工程专业学生“小乔”的故事为导入，分组以6-8人为一组，观察各种桥梁图片。

（三）探究

学生通过观察桥梁设计结构图，认识桥梁各关注学生对桥梁组成部分及其作用的认识。

（四）设计

1.学生通过以上2个环节，以小组为单位，讨论设计画出草图，并填写《建桥大咖结构设计项目书》。

2.画出桥梁设计草图。

在学生构建桥梁结构基本概念的基础上，提出以下设计要求：

（1）跨径不低于45cm;

（2）可以承重矿泉水（380ml）

（3）桥梁整体高度不低于40cm

（4）桥墩可以承受拉力玩具车的撞击

（五）制作

学生以小组为单位，合作完成实施，选用正确的积木，并达到以上4个要求。

（六）交流

学生以小组单位，由小组代表进行展示分享观察学生是否能够表达出自己的想法。

（1）介绍桥梁的命令及其缘由;

（2）介绍桥梁设计的基本结构及其优缺点;

（3）介绍实施过程中遇到的困难和解决办法;

（4）分享你们在整个过程中的成功经验。

（七）延伸

（1）利用创意搭建积木（K·Nex），还可以搭建其他哪些建筑？

（2）是否可以利用KEVA进行桥梁搭建？

（3）激发学生热爱设计的兴趣，形成之追求成为桥梁设计工程师的梦想;对家乡的热爱之情。

五、教学评估

本活动是在原有的“创意搭建”活动中改变而来，原有的活动设计上过于注重创新创意，从而忽视了对科学知识、科学精神和科学态度的融入;同时，在动手的过程中让学生根据不同主题进行搭建，缺乏对知识的提取、整合与运用。经过调研后，基于STEAM教育理念的融入，希望通过此项教学设计让学生获得多元的学习效果，具体内容如下：

1.培养价值体认

该活动在STEAM教育的背景下，通过“小梁”故事的情境构建、结合本地桥梁修建，培养热爱祖国热爱家乡的情怀，同时培养学生批判精神和担当精神。

2.提升探究能力

该活动基于真实问题，以设计实施为载体，通过观察、分析、判断、检验、结果等内容和过程使学生掌握科学的方法和获取直接经验，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。学校教育应当做的就是将学生当成是解决问题的行动者，学生要用既有的知识经验与技巧能力，去应对一个新的问题情境，去解决一个尚未真正遇到的问题，并尝试加以解决[1]。

3.加强知识体系的构建

STEAM教育就是基于项目式的学习，给学生一个真实的情境，在情境中综合运用知识，锻炼学生的能力，让学生利用自己的创新思维去解决现实中的复杂问题，对学生知识、能力与情感等均有所提升[2]。基于STEAM教育的学习，将有利于激发学生的学习兴趣;有利于提升知识的整合;有利于形成学生的合作意识，帮助学生更科学地构建知识体系，有利于发展学生的核心素养。

参考文献：

[1]蔡清田.课程发展与设计的关键DNA核心素养[M].台北：五南图书出版股份有限公司，2012.

[2]袁利平，张欣鑫.论STEAM教育与核心素养的对接[J].陕西师范大学学报，2017（5）.

本文系泸州广播电视大学2018年校级重点课题“综合实践活动课程教师教学能力研究”（课题编号：LZDD2018ZA001）的研究成果。

作者简介：张锐，1983年12月，男，四川泸州人，教育学硕士，泸州开放大学讲师。