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STEM教育没这么简单,八步改善教学薄弱环节


导语:传统主义教育模式造成中国学生普遍缺乏创造力,已被逐渐抛弃。很多学校开始引进国外先进的教育理念,其中兴起于美国的STEM教育近年来风靡中国校园,那么STEM教育给老师带来哪些新的挑战,中国STEM教育的薄弱的环节在哪里? 

英国的STEM教育专家Mike Lloyd认为要从识别问题、思考方案、方法探索等八个步骤出发,优化STEM中工程设计的内容。


STEM教育八个优化步骤

入门级STEM项目:过山车设计 

过山车的设计是STEM教育中一个入门级别的项目,大多数学生都坐过过山车,在STEM教育中学生对这个项目很感兴趣。这项设计用到的材料很简单,只需要普通的纸板就可以完成,成本很低。

STEM教育的特点就是把各门学科的知识综合应用。在设计过山车时,学生会用到科学科目中的势能动能等知识,

例如:

  • 只要轨道向心力加速度大于等于重力加速度,球就不会从轨道上掉落;

  • 在技术方面,学生需要思考过山车是如何在轨道里面运动的;

  • 在数学方面,设计过山车会用到几何内容。

在STEM教育中,老师不会直接教授工程方面的内容,但是会利用工程的工作流程进行STEM教学。


第一,要识别出问题;

第二,认识到设计的局限;

第三,进行头脑风暴,想出解决方案;

第四,完成整个设计构思;

第五,探索不同的方法;

第六,锁定最终的设计思路和方法;

第七,建立模型;

第八,不断改进这个设计。

这八个步骤就是进行工程设计的流程,老师可以通过这八个步骤优化STEM中工程设计的内容。所以,在教育中并不需要真的设立工程方面的学科,完全可以通过STEM教育来直接实施


因此,仅仅是设计一个过山车,就可以将科学、技术、工程和数学四门学科的知识综合应用。但是,教师在教学时,并不是一开始就直接让学生设计,而是要有一个引入。


比如,问学生“如何让一个圆珠在轨道里面不停地运动”。还可以给孩子看一些视频、图片,激发他们的兴趣,自然而然地带入到本次课堂的话题。其实,不管是简单的项目还是相对较难的项目,关键是学生能从中学到什么,其它都是次要的。


如何简单的把各学科知识结合?


来看一个略复杂的STEM项目:教学机器

设计想法:在课堂中,有的学生意识到,上课同学问老师问题,老师要花很长时间进行讲解,并且,有的问题是重复的,这就形成了教学机器的设计理念。

设计方式:学生综合运用电脑编程、计算机科学和电子科学的知识,最终制作了这款产品。这个教学机器下面有一些按钮,代表了学生要问的问题,学生只需要按这个按钮,就可以得到老师的回答,并且可以重复听。这样就节约了老师的时间,也满足了学生的需要。

这款产品涉及的知识难度较大,是STEM项目中很复杂的一个项目。


(用STEM解释行星运动动图)

如何通过简单的方式把各学科的知识结合在一起,再来看一个简单的例子:

上图是结合太阳系中行星的运动制成的动图,这些光点所代表行星的顺序和它们距离太阳的距离有关,蓝光是地球距离为一个地球年,水星闪烁的速度是地球的五倍,所以距离太阳比地球近五倍。最后的行星是闪烁的最慢的。这就是利用 的教学更加直观的为孩子们讲述太阳系的内容。



STEM教学,老师需要哪些新技能?

 

1、作为老师,最需要掌握的STEM技能首先是画图。

老师只需要会简单的素描即可,不需要非常复杂。再者,老师画正视图、侧视图和俯视图的能力也是非常重要的。通过画图,可以直观地给学生展示产品的构造,好让学生更好地将图形应用到实践当中。


2、老师要善于引入。有了画图能力之后就要把纸上的想法在现实中实现,一开始可以中卡片或者纸来做模型,在STEM教育中光用卡片或者纸就可以做很多事情,


比如在设计桥梁时,可以首先给学生展示一张普通的A4纸可以做成多么坚固的桥梁,可以承受一个人的重量。这样一来,就可以激发学生的兴趣。虽然这样的引入很简答,但是跟桥梁的载重原理是一样的。


3、另一个重要技能是编程。

现在很多学校将编程作为必修课,让老师感到非常畏惧。其实编码也可以变的非常简单。老师可以借助一些编程软件,辅导学生进行编程。另一种比较复杂的方式就是让孩子们改变现有的编码,可以借助现有的程序,通过修改程序,达到想要的目的。



STEM教学中最需要克服的难题


所以STEM就是一种思维的方式,我们在STEM教育过程中犯的一个错误就是总是在思考要教什么样的内容,但是STEM的精髓就是一种思维方式。

因此,STEM项目主张的不是老师教什么,而是学生学什么,怎么学。学校需要注重孩子创造力、创新想法的培养与保护,需要从抽象的讲座式的学习进行转变,学生不再是单纯地在课堂接受抽象知识,而是让孩子们真正动手实践,将知识运用出来,在合作中解决现实中的问题。


STEM强调学科的融合,把学生的主动权交给学生,让学生去探索,这对中国老师来说是一项挑战。探索这个过程才是学习中最重要的。


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