基于STEM教育的小学科学课程资源的开发,本文是小学科学方面有关专科毕业论文范文跟开发研究和课程资源和STEM教育方面毕业论文格式模板范文.
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近几年,来自美国的STEM教育,在我国已经成为学科教育改革的热点,它不仅在我国各种校外教育机构中蓬勃发展,而且随着被写进国家课程标准,在学校教育中也掀起了研究的热潮.积极实践STEM教育理念和教育方式,是发展和提升学生核心素养的有效策略.综观当前我国的STEM教育,最困扰老师们的问题是：缺乏适合我国学生进行STEM研究的系统化的课程资源.目前,各地区使用的STEM教材主要有两类：一类是国外引进的,此类教材由于受各国教育背景、教育方式以及学生的认知水平和能力差异等因素的影响,无法很好地与我国相关的学科教学、学生实际有机地融合,导致教育的效果不是很理想；另一类是国内一些开展STEM教育的成功案例,这一类案例比较适合我国学生开展研究活动,但由于资源数量较少,无法根据教学实际有机地选择,再加上大多是零散性的内容,不利于系统化地开展STEM教育活动.因此,要让STEM教育在我们的课堂上真正落地生根,开发符合各地实情和学生实际的具有系统性、本土化的课程资源显得尤为重要.那么,这样的课程资源如何去搜集和开发呢？下面以小学科学学科为例,来谈谈STEM教育课程资源开发的一些途径和做法.
从教材中来：研究教材,有机整合,构建学科融合型课程
《小学科学课程标准》指出：“STEM是一种以项目学习、问题解决为导向的课程组织方式,它将科学、技术、工程、数学有机地融合为一体.”由此可见,与传统教育相比,STEM教育更强调学科的融合.目前,在我国中小学普遍采用分科教学的模式,即各学科教师负责教授各自科目,很少重视学科之间的联系.这样不利于各科知识和技能的融会贯通和综合应用.因此,我们要努力改变这种单一学科教学为主的现状,从现行的国家基础学科课程出发,寻找适合进行“跨界”和“融合”的内容,进行课程的整合设计,构建学科融合型课程.
1．研究科学教材,挖掘“工程”素材
小学科学课程是一门综合性的课程,它针对学生身边的事物和现象,从不同的领域,综合呈现科学知识和科学方法.其中蕴含着许多适合开展STEM研究的内容,教师应深入钻研教材,依据“STEM学习以工程设计为基石”这一特点,重点挖掘教材中以“工程”为主导的内容,综合技术、数学、表达、艺术等元素,设计开发STEM活动,构建以“科学与工程”整合为主的课程,帮助学生实现深层次的学习.
如小学科学三年级下册《固体和液体》单元中《使沉在水里的物体浮起来》一课就是蕴含着“工程”研究的内容.我们可以在学生了解了物体在水中的沉浮与哪些因素有关和怎样改变物体的沉浮后,让学生进行工程设计和制作——借助提供的材料“研制属于自己的潜水艇”.通过研究了解物体的轻重与浮力大小之间的关系对物体在水中状态的影响.“漂浮”和“下沉”式潜水艇很容易就能研制出来,科学的数据也很容易获得.而“悬浮式潜水艇”的研制是一个难点,要想研制成功,需要采用数据的定量分析的方法来进行.在教学的过程中,我们可以通过科学与数学融合的方式,利用“数学统计表”直观形象地记录下“漂浮”和“下沉”式潜水艇的重量数据,并采用科学的方法有效地对数据进行汇总、分析.学生通过对容易研制成功的“漂浮式潜水艇（空艇）”和“下沉式潜水艇”的两组重量数据的观察、分析,初步框定“悬浮式潜水艇”的重量范围.再通过研制“装了水漂浮的潜水艇”,并对得到的数据进行对比,缩小了“悬浮式潜水艇”的重量范围,在此基础上,很快就能成功研制出“悬浮式潜水艇”,并获得与潜水艇相关的科学知识和工作原理.此外,科学教材中的《降落伞》《吸热和散热》《小车的运动》等内容也是适合开展“工程”探究体验活动的素材.
2．梳理其他教材,寻找融合内容
STEM教育的核心就是学科融合,强调对知识的应用和对学科之间关系的关注.各地区并行开设的语文、数学、科学、劳技等课程中,学科之间的知识和方法是相互渗透的.我们可以通过对各科课程最基本的学科知识结构的分析,找到不同学科知识点之间的连接点和整合点,以综合的视野来设计跨学科的结构化融合性课程,有机地将学生学习的分散、零碎的知识变成互相联系的统一整体.
如语文教材中的《大林寺桃花》一诗中有这样两句：“人间四月芳菲尽,山寺桃花始盛开”.我们在用语文学习的方法理解了这两句诗句含义的基础上,进一步围绕“大林寺的桃花为什么比山下要开得迟？”这一问题,让学生用科学、数学的方法,借助技术的手段来研究影响植物生长和温度变化的原因,从而揭开该古诗中蕴含的科学原理.又如劳动与技术教材中《桌面垃圾桶》一课的教学中,学生要成功制作一个桌面垃圾桶,要涉及运用到各个学科的相关知识和技能：桶盖撑起装置需要用到科学上的杠杆原理；各零部件制作要用到数学和技术学科的各种工具；要翻盖灵活、连接牢固、剪切平整需要理解与整合科学、数学、技术知识与技能.
类似于这样的素材在各学科教材中或多或少都存在,只需我们认真地梳理和挖掘,打破学科界限和内容限制,进行有效地融合设计,就能帮助学生建构起知识的体系,我们的教学才会真正地“活”起来.
从科技活动中来：基于活动,吸纳重组,构建科技创新型课程
小学科技活动是以培养学生创新精神和实践能力为核心的,其丰富的活动内容来自于各个领域,涉及各个学科的知识和技能.其中的许多项目可以成为STEM教育研究的内容,我们可以以这些项目为载体,结合STEM教育的本质和特征对它们进行筛选或再设计,构建起能融合课内外活动的科技创新型课程,在科技活动中实施拓展STEM教育,培养创新精神.
1．搜集适合的活动项目,纳入STEM课程
在小学科技活动中,有一些活动项目本身就以研究内容新颖丰富、活动形式灵活多样、涉及的知识和技能比较全面、自主创新和自由发挥的空间大而深深吸引着广大师生.对于这样的一些科技活动项目,可以直接把它们移植到STEM课程中来,为我们研究所用.
如《空气火箭》这一科技活动,它是一项以“制作一个发射得更远的空气火箭”为任务驱动的活动项目.学生们为了完成这项“任务”,不仅会先去想方设法弄明白“影响空气火箭飞得远近的因素”,还会从材料、制作工艺等方面综合考虑,并通过方案的设计及作品的制作、检测、改进等一系列的过程研制出飞得尽可能远的空气火箭来.类似于这样一些渗透着工程和技术因素的科技活动项目,本身就具备STEM元素,把它们吸纳到STEM课程中来,可以丰富学生的活动体验.
2．改变传统的活动项目,赋予STEM元素
在小学科技活动中,也有一些传统的活动项目由于内容单一缺乏变化、活动难度较低缺乏挑战、活动方法保守缺乏创新而逐渐不为学生喜欢.然而,有些活动项目,细细推敲,也是开展STEM活动的合适素材.对于这样的一些科技活动项目,我们要通过活动方案的再设计,把STEM元素融入其中,丰富活动内容,赋予它们新的活力,使它们从传统意义上的科技活动走向具有STEM特色的科技创新活动.
我们以传统科技活动《牌桥》为例来改变.原来此项活动是以这样的形式和要求来开展的：提供相同品种和数量的牌,要求在规定的时间内用它们在桥墩上搭建尽可能长的桥面.这样的一个活动,学生只需要把牌剪得足够长、拼插得足够牢固就行,思维和技术方面的含量不需很高.学生玩过一次后,再挑战的兴致不是很高,收获也不是很大.对于这个项目我们不妨将它作这样的改变：用15张牌、剪刀、双面胶在距离40厘米的两个桥墩上建造桥面,要求一是桥面要牢固（能承受10个以上的钩码重量）,二是桥下要能行船,三是桥面不能粘在桥墩上.这样的改变不仅拓展了研究内容的范围,而且增强了活动的挑战性,要完成这样一座桥的制作,学生必须从科学的角度去研究“怎样的桥面承重力强”,从工程的角度去“设计和建造桥面”,从技术的角度不断地去“改进和完善桥面”,逐渐使桥的各项指标达到甚至超越规定的要求.
结合充满趣味性、挑战性和创造性的科技活动项目来开展STEM研究活动,更有利于学生潜能的激发和创新能力的培养.
从生活中来：立足生活,探索实践,构建生活实践型课程
培养学生综合解决实际问题的能力是STEM教育最重要的目标.STEM教育强调关注现实问题,注重在完成“指向真实生活任务”的过程中将学科知识转化为可解决实际问题的生活性知识,提升儿童适应社会生活的能力.因此,生活中一些与学生息息相关的事物、现象或热点问题也是我们开展STEM教育研究的资源.我们只需对它们进行结构化的设计,使之成为研究项目,让学生在体验和完成项目研究的过程中,获得蕴含于其中的多学科知识和技能.从而也使STEM教育课程从课内走向课外,从课堂走向生活.
1．关注熟悉事物
随着科技的快速发展和生活水平的不断提升,与学生学习、生活、娱乐等相关的各类物品不断涌现,丰富了学生的生活,也吸引着学生的眼球.我们可以利用学生身边这些常见的事物来设计STEM课程开展活动,通过解决问题或任务的方法将科学、技术、工程和数学结合起来,将抽象的知识与学生实际生活之间建立起紧密的联系.
首先,我们可以从孩子喜欢的一些玩具入手来设计STEM活动课程.如“弹力球的制作”这一项目,可以分这样几个阶段来开展：第一阶段,阅读相关资料,了解制作弹力球的材料及制作的原理；第二阶段,预测胶水和硼砂溶液的配置比例,并根据预测尝试制作弹力球；第三阶段,作品展示,经验总结和问题分析；第四阶段,针对问题进行改进,制作一个外形美观的弹力球；第五阶段：对弹力球进行弹性测试、分析、改进制作；第六阶段,研制彩色弹力球.“自制弹力球”这一项目的开展是为了通过引导学生利用技术和工程方面的知识去制作一个弹力球,让学生了解和经历生活中一些产品制作的过程,做得好与坏并不是课程所关注的.其次,我们还可以从饮食方面入手来设计STEM课程.作为鱼米之乡的江南,利用大米制作甜酒酿曾是许多家庭过年过节都会制作的食品.然而,随着时代的变迁,这项食品制作工艺逐渐被人们遗忘.为了延续这项传统工艺,了解甜酒酿制作相关知识和技巧,我们可以分别从甜酒酿制作的材料、制作的方法、酒酿发酵的温度、时间等方面设计方案,展开研究.通过研究,努力让传统饮食文化得以关注和传承.此外,一些生活用品如“调光台灯”“保暖衣服”等的设计、制作也可以成为STEM研究的内容.将研究内容与学生日常生活事物相关联,更能激起学生研究的兴趣,学生在“动手做”和“动脑想”的过程中,真正把知识还原于丰富的生活.
2．研究热点问题
“生活即教育,社会即学校.”学生生活在充满各种信息的社会中,各种社会热点问题时有耳闻.在STEM教育中,适当引入一些社会热点问题的研究,会激发学生的学习兴趣,增强学生的社会责任感.“环保问题”是当今社会的一个热点问题.如面对污染严重的水资源,“如何净化水”的问题,也是人们关注的问题.对于这一问题,我们可以从“了解自来水厂工作流程及原理”“了解饮用水标准和用PH试纸测试水样的质量”“研究不同的材料过滤和吸附的效果”“设计并制作简易净水器”“简易净水器的测试与优化”这几个过程来设计STEM研究方案.让学生在研究的过程中了解净化水的过程和原理,也感受到净化一杯污水的不容易,从而树立起环保的意识.
STEM教育的有效实施,依赖于课程资源的开发和研究.当前,此项工作还处于起步阶段,我们只有在深入学习和理解STEM教育理念、本质的基础上,不断挖掘有效资源,并认真加以实践和改进,形成系统、科学的课程资源,使其真正成为培养学生综合素养的有效载体.
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