STEM教育视角下的通用技术教学的实践研究

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  摘要:随着STEM教育逐渐成为教育界的前瞻性话题,越来越多的教育工作者尝试将STEM教育引入到中小学学科教学之中。
  本文结合理论和实践探寻出一套STEM教育理念与通用技术融合的教学活动模型,并在教学实践中应用。这是一个克服传统教学方式缺陷的探索,为教育工作者提供了一种新的思路。
  关键词:STEM  STEM理念  通用技术
  引言
  目前,在我国如何将STEM教育引入中小学学科教学已经成为教育界前瞻性的话题。探索STEM教育与通用技术课程融合的具体策略,创建以学习者为中心的教学新模式,是摆在通用技术教师面前的重要课题。
  一、STEM教育视角下的通用技术教学实践的必要性
  (一)国家政策的指引
  STEM教育视角下的跨学科融合的教学实践是时代对教育的要求,也是国家政策指引下学科教学的需要。2015年9月教育部就《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见》提出建议,学校应探索与实践STEM教育等新教育模式。由此可见,STEM教育视角下的跨学科融合的教学实践乃是大势所趋。
  (二)通用技术的学科特点与需要
  通用技术有着立足于实践,注重创新、高度综合的特点。通用技术学科的教育,不应仅局限于建立独立知识系统,而应该更多地提倡跨学科融合。在学习的方式方面,应该倡导通过团队合作解决问题,在真实的复杂情境下进行学习;在教育方面,应强调理论和实践的结合,引导学生把知识运用到实践中去;在资源的形式方面,应强调对资源的开放,有效地支持教育活动。在这一背景下,通用技术教育必须与STEM教育进行深度的融合。
  二、构建STEM教育视角下的通用技术教学活动模型
  笔者通过借鉴了经典的ADDIE教学设计的经验,结合多年的教学实践提出了一套STEM教育理念与通用技术融合的教学活动模型(以下简称教学活动模型)。具体教学活动模型见图1:
  (一)前端分析
  前端分析主要通过对STEM教育目标具体分析,对学习者自身情况和学习具体内容的分析,为更好开展教育学习实践活动工作奠定了坚实的理论基础。
  (二)项目设计
  项目设计的主要形式是以前端分析为基础,选择具有STEM教育性质的项目主题,需要利用多学科知识来解决项目的主题,同时设定难度适中、有吸引性的问题,在确定项目主题后,教师就需要对学习活动的任务进行划分并引导学生完成学习任务。
  (三)资源设计
  学生正确选择各种学习实践资源并用来组织进行各种学习实践活动,是学生学习一门课程必须经历的过程。因此,教师需要为每个学生精心设计课堂学习活动资源,供他们自由选择并进行分配,这一选择环节对整个课堂教学过程来说尤为重要。
  (四)活动设计
  活动设计包括了创设情境、制作解决方案、操作实践和分享交流四个主要的环节。在实施学习活动的过程中,以项目教学为主线,遵循STEM教育理念:讲科学、学技术、做工程、求艺术、究数学,探索STEM教学的高效性。
  (五)评价设计
  评价的重点应该是对一个学生的日常学习生活方式的整体评价,既要注重学生对学习内容的正确掌握,又要注重学生能力的综合训练,学习实践过程中的主动参与度。
  三、STEM教育视角下通用技术教学活动的典型案例
  以苏教版选修课程《电子控制技术》中的5.1节《开环电子控制系统的设计和应用》为例。实践结果表明,采用纸上谈兵的枯燥讲解方式,不如让学生亲自设计一款具体的产品,这样更能激发学生的积极性。通过项目教学法,学生不只了解STEM教育概念的基础,而且在潜移默化中理解STEM教育的意义,领会STEM教育的理念,做到了学以致用。在STEM教育的视角下,通用技术的教学活动模式是这样的:
  (一)前端分析
  学习者
  掌握一定的电子控制技术相关理论,具有操作实践经验,但无设计实用电子控制系统的经历。
  学习内容
  学习开环电子控制系统和闭环电子控制系統相关知识;光控、声控和延时等电路原理;电子元件的作用和名称;焊接的方法。
  STEM目标
  科学(Science):开环、闭环电子控制系统的科学辨识;电子元件的科学认识;电路原理的科学讲解。
  技术(Technology):设计电路;焊接电路;测试电路。
  工程(Engineering):触摸延时灯、智能衣柜灯、自动楼道灯三个工程项目的设计和制作。
  数学(Mathematics):电子器件的使用;电路各种参数的设定,关于时间的编程。
  (二)项目设计
  项目主题
  主题:“智能电灯”——开环电子控制系统的设计和应用
  1.智能小夜灯 2.智能衣柜灯 3.智能楼道灯
  项目设计依据
  1.贴近生活,激发学生兴趣。
  2.多种选择,促进个性学习。
  (三)资源设计
  活动资源
  1.互联网+辅助学习包(微课、课件、项目任务书、方框图演示动画)
  2.演示教具(利用电子百拼搭建的声控电路、延时电路、光控电路教具)
  3.活动器材(万用表、多种电子元器件库、面包板、焊接工具、直流电源等)
  评价工具
  1.学习成果评价。
  2.课堂观察表。
  (四)活动设计
  创设情境
  自编自制微课:“求助热线”
  1.情境内容:“求助热线”接收到求助信息,为生活中需要电子控制系统的求助者解决难题。需要解决的问题分别:1)方便去卫生间的智能夜灯 2)智能衣柜灯 3)智能楼道灯。   2.项目选择:各位队长以抽签的形式抽取本团队的项目,并领取模型。
  3.项目要求:各团队根据求助者的需求,分析模型的结构特点,正确地设计电路并尝试安装到模型上。
  制作解决方案
  ——讲科学
  (Science)
  设计分析
  1.对开环、闭环电子控制系统的科学识别。
  2.对电路进行科学讲解:教师演示并讲解自制的三个控制电路教具。学生完成项目任务书上的补充电路图,教师对其指导和点评。
  3.对电子元件的科学认识:进行我说我说游戏,一人描述电子功能,另一人猜名,10秒钟看哪组同学猜得多;利用flash软件绘制方框图,选择传感器、控制电路、输出等元器件图标,将其拖到正确的位置,完成智能小夜灯、衣框灯、楼道灯的方框图。
  操作实践
  ——学技术
  (Technology)
  设计电路
  1.在项目任务书上画电路图。
  2.用语言描述功能和使用方法。
  3.用电子百拼套材搭建设计电路。
  4.将成果用手机拍照发到微信群。
  做工程
  (Engineering)建立工程
  正确设计电路并尝试安装到模型上。
  求艺术
  焊接电路
  1.焊接方法:播放自制微课。
  2.找错误:从五个焊接视频中,各找一处错误。
  3.焊接电路:检测电子元件、设计安装图、分工焊接电路。
  究数学
  (Mathematics)
  测试电路
  学会使用万用表对电路进行检测;
  测试电路各种参数的设定对功能的影响;
  延时时间控制。
  分享交流
  演示电路
  展示电路并功能实现。
  (五)评价设计
  交流评价
  八、自评他评
  1.团队自评:各小组就小组合作、电路设计、电路焊接、功能实现四个方面自评。
  2.求助者點评:求助者现场就学生设计点评。
  结语
  可见,基于STEM教育的视角,教师们打破章节的限制,采用项目教学法,将知识的概念融入设计项目中,突出STEM教育中知识的融合理念,运用多科的知识来解决通用技术的问题,做到STEM教育理念和普通技术的水乳交融。
  因此,笔者提出了以通用技术为核心的STEM教学实践课程,结合理论和实践探寻出一套STEM教育理念与通用技术融合的教学活动模型,并在教学实践中应用,为普通中小学教育工作者提供了一种新的思路。
  参考文献:
  [1]张教会.STEM教育视角下小学信息技术学习活动模型的设计[D].济南:山东师范大学,2019.6.
  [2]摆玉龙,孙洪阳,贾金元.STEM教育理念下的电子科学项目教学研究[J].教育文化论坛,2018(5):2123.
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