科技教学活动中的STEM 教育理念初探

文/广州市海珠区第二实验小学 叶中华

本文尝试依托科学教学活动课例《手掷模型飞机的设计制作》，探索实践落实STEM 教育教学理念。该课例以设计手掷模型飞机为活动主题，组织学生认识飞机的基本结构、了解飞机的飞行原理及各舵面的作用、模型飞机的投掷方式，组织学生开展实践调研，提出设计手掷模型飞机的方案。

一、活动设计

我们选择具有一定动手实践能力的五年级学生作为本次STEM实践活动项目的对象，这个年龄段的学生了解部分简单的机械结构和原理，对飞机的基本结构有一定的认识，对于制作模型飞机有较强的兴趣和制作的意愿，但绝大部分学生不了解机翼平衡、飞机各舵面作用等专业知识。给学生提供的材料和工具有：2 张A4 纸（各色）、1 条橡皮筋（配大头针）、1 个木条（竹条）、双面胶、剪刀、螺旋桨、气流生成板、美工笔等。

活动按照“主题选定—确定目标—梳理任务—发现问题—头脑风暴—模拟推演—交流探讨—确定方案—分工作业—阶段评价—任务验收—目标评价—总结反思”的步骤进行，给学生提供了5 份活动记录单。

在整个学习活动过程中，我们始终坚持将STEM 教育理念贯穿全程，引导学生通过实践发现问题、分析问题和解决问题，通过团队协作完成“确定计划、具体实施、展示与创新”的融合，培养学生的观察能力与思考能力，锻炼学生的创新思维，全面提升学生的综合素养。

二、活动效果

通过课例实践，我们惊喜地发现STEM 教育理念给科技教学课堂带来的效果，给学生成长带来的好处。

1.培养创新思维能力

STEM 教育更注重学生思考的过程，而非实验结果。探索问题的过程为学生提供了发散思维与想象的小天地。任何创造都是对知识的综合性运用，经过系统性的知识学习，相信学生会创造出自己的思想产物。比如就《手掷模型飞机的设计制作》这一实践案例，涉及到科学中的飞行原理、数学领域的计算与数据分析、物理中的平衡知识、自然科学中的观察过程等，因此要想让模型飞机飞得远，需要综合考虑很多方面的因素，能够有效培养学生的创新思维能力。

2.提高解决问题能力

STEM 教育是一种倾向于融合式学习的教育观，它意味着我们将不再重点关注某个特定的学科，而是强调在教育过程中引导学生运用科学、技术、工程、数学等相互关联的知识解决生活中的实际问题，从跨学科知识应用的角度提高学生解决实际问题的能力。

比如为什么飞机能够飞起来？这是有个很有趣的问题。我们让学生先进行实验，让他们双手各拿着一张白纸，稍靠拢，吹开两张纸。学生通过实验，了解到气流会影响纸张的方向，也了解了飞机起飞的基本原理。完成手掷模型飞机的制作后，教师可组织学生现场进行飞行比赛。让各个小组的学生通过现场实验的实际情况，对自己小组的手掷模型飞机进行修改，鼓励组员之间相互纠错，让学生在多次试飞的基础上发现问题并解决问题。把更多发现的机会留给学生，让他们明白科学就是一个不断犯错、不断修正、不断假设、不断验证的过程。多次的实践活动和方案改进，大大提高了学生解决实际问题的能力。

3.发展逻辑推理能力

STEM 实践活动中设计的问题都具有很强的逻辑性，一般由浅入深、循序渐进。比如在《手掷模型飞机的设计制作》案例中，我们先提出一个问题：飞机为什么可以飞起来？学生通过探究活动，了解飞机起飞原理之后，我们又提问：你能设计一个可以飞起来的模型飞机吗？引导学生设计手掷模型飞机。这个过程中，材料选择、计划步骤、实验记录都需要学生运用逻辑思维。学生设计制作好手掷模型飞机后，我们带学生进行现场飞行。最后又提出问题：怎样让你的飞机飞得更远？学生需要根据自己的实验数据，重新发现问题，再寻求解决问题的方案，然后运用工程、数学等学科知识解决新的问题，一环套一环，循序渐进，不断改进方案。整个实践活动充分锻炼了学生的逻辑判断能力。

4.锻炼沟通协调能力

STEM 教育实践活动一般采用项目式学习的方法。项目学习需要进行小组合作，这就需要团队协作与沟通。小组里的成员可能会对设计方案有分歧，如何化解矛盾并达成一致是给学生的难题。这需要学生客观冷静地分析利弊，站在对方的角度思考问题，倾听对方的意见，再根据实际情况做出调整。对于组内一些内向的学生, 要鼓励他们多发表自己的意见，让组内每个成员都参与其中，锻炼学生的沟通协调能力。

《手掷模型飞机的设计制作》案例中，我们对班内学生进行分组，每组6 人，包含组长1 名、监督记录员1 名、材料员1 名、主要实施者3名。其中组长是小组的核心领导者，负责安排成员工作和管理活动时间；监督记录员负责记录每次小组活动的概况，监督活动的发展方向是否符合目标预期；材料员负责获取和管理小组活动需要的材料，并辅助实施等；主要实施者负责执行小组提出的方案。

综上所述，选择学生熟悉、有兴趣且易于实施的科技实践项目作为课例，是实施STEM 教育理念，助推科技实践活动走向成功的第一步。在课例教学过程中设计好每一个环节流程，全程落实STEM 教育理念，是助推科技实践活动走向成功的关键。《手掷模型飞机的设计制作》实践活动，十分注重学生科学价值观的培养，突出了培养学生见微知著、勇于科学探究的主题。在整个实践活动中，学生将多个学科理论知识，延伸并融入到具体实践操作活动中，深化了STEM 教学目标，升华了学生热爱科学、勤于探索的精神及小组合作意识，让他们的科技素养也得到充分提高。

近年来，STEM 教育理念大大激发了学生科学探究的兴趣，我校学生学生参加全国、省、市的航空模型比赛中屡获佳绩，我校亦被挂牌为“广东省航空模拟飞行定点学校”。