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“机关王”理念支持下的STEM综合实践课程思考与实施

时间:2022-03-31 09:00:44 浏览次数:


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“机关王”的概念源自于1942年美国“鲁布·戈德堡的机械”(Rube Goldberg"s Inven-tions)这种有趣的设计方法,在此之后,成为训练创意、思考的课程。它运用了奥巴马提倡的STEM理念(Science,Technology,Engineeringand Mathematics,即科学、技术、工程和数学)还加入了A(Art,艺术),培养学生在科学、技术、工程、艺术和数学五个方面的学习能力。

“机关王”实践课程是根据学生身心发展、思维创新、能力培养等特点开展的综合实践体验课程。它联系实际生活体验让学生在玩积木的过程中感受科技的力量,激发学生对机关结构设计的组装思维、逻辑分析能力,培养学生科学知识的整合与创新能力,真正做到在玩的过程中学习。

一、基础型课程,让机关王走进科学课堂

“机关王”实践课程在我校实施中,科学老师通过科学小实验、卡通视频、科学小故事等教学方式,让“机关王”的科学知识变得新颖有趣。

利用“机关王”组件,设计出好玩的机械课程,带领孩子们亲自动手搭建机关,学习简单的机械、电动、水压、杠杆等科学知识。

【炫彩动力环保船】

红色环保船船长:30cm,船宽:12cm,船高:8cm,采用双动力,速度超快。在设计这款船的时候设计者想的最多是要环保节能,于是利用太阳能带动船行驶。但想到如果没有阳光怎么办,那就用风力和海浪发电让大灯泡变亮,再照到太阳能板上面,所以在船上方安装了两块太阳能板和风力发电的装备。

【聪明可爱避障车】

你别看它身体小,其实可聪明了。小车分为1号、2号、3号、4号,四个角度来躲避障碍物。障碍物遇到1号会右转。遇到2号会左转。遇到3号小车左转3秒之后变直行。遇到4号小车右转3秒之后变直行。

“机关王”并没有固定的图纸和玩法,需要孩子们发挥自己的想象力和创造力。看到自己设计出的机关运转成功,孩子们也将更有成就感,更自信!

二、童本型课程,让“机关王”促进潜能发展

1.“机关王”精品社团

学校每周三的“机关王”精品社团课上是一次想象力的比拼,也是一次动手与协作能力的较量:成百上千个零件,十几道甚至几十道精巧的机关,孩子们自由组队尽情地在社团“秀出”天马行空的“脑洞”,展现各自非凡的个性与创造力。

2.“机关王”大比拼

第四届上海青少年“机关王”展示交流活动现场。这场大赛集合了世界的顶尖队伍,在GreenMech和R4M两个赛项中进行工程创意的设计、空间构建的巧思、赛事团队的默契等多维度的比拼。

活动共有148支队伍360名选手,分别参加中学组、小学组和幼儿组的比赛。中央路小学“快乐农场”R4M项目荣获“机关王”展示交流活动小学组二等奖。

中央路小学校本特色课程《智高——创新机关达人》课程,围绕多个主题单元的《光与太阳能》《液体与液压》《风力能源》等开展相应活动:兴趣社团、组队竞赛、汇报展示等。先后在2017年和2018年“机关王”大赛中获全国一等奖、二等奖。机关王社团也在区“星光耀金陵”、江苏省“少先队庆六一”等大型活动中得到成功展示,广受好评,更有一批“机关王”小队员深深爱上了科学。

3.“机关王”校际联盟

2018年中央路小学与福建晋灵源街道江大山后小学为持续推进《机关王》项目研发,实施特色科技创新教育课程,以合作促共赢,以交流促提升,共同提高,实现开放办学,对口交流的目标,经双方协商决定开展结对共建活动。

双方定期到结对的学校了解情况,及时提供相关活动信息,中央路小学每年利用寒假、暑假科技周向结对学校,开设《机关王》项目公益性科技活动课程。让学生通过活动互相交流学习,推进学生同成长共进步。

此外,中央路小学发挥科技活动优势,结对学校建立以《机关王》特色示范项目为核心的项目联盟体,在联盟体内每年开展课堂教学、课题研究、教师培训、科技活动等各项工作不少于2次。

4.“机关王”国际化视野

中央路小学接待了美国威斯康辛州简斯维尔市教育局代表团来访,美国教育同行参观了学校萌创社的“机关王”作品,给予高度赞誉。作为接轨国际教育的一项内容,“机关王”推进学校课程的发展,也开阔开学校的国际化视野。

“《中国制造2025》中提出要打造具有国际竞争力的制造业,这就离不开创新人才的培育。”台湾教育大学系统总校长吴清基说,世界“机关王”主张STEAM的教学概念,希望结合科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engi-neering)、艺术(Art)和数学(Mathematics)等知识能力的培养训练,让我们的下一代成为具备创新意识和动手能力的人才。

有别于传统的单学科、重书本知识的教育方式。“机关王”是一项学科综合性很强的活动,让孩子们自己动手完成他们感兴趣的、并且和他们生活相关的项目,从过程中学习各种学科以及跨学科的知识。这种学习方式的转变可以让所有的学生都能从中受益。实践教學案例表明,一些上课不注意听讲,爱做小动作等小毛病比较多的孩子,在参加“机关王”活动后,变得爱动脑、爱思考了,他们的学习成绩也发生变化了,自信和敏捷的思维使其学习成绩有了大幅度提高。

三、拓展型课程,让机关王支持思维提升

在“机关王”项目实践中,我们发现:由于受场地、器材等问题局限,真正能参与到“机关王”活动中的孩子还没有在全校普及化。怎样让全校学生都受益于星光科技“机关王”项目?是不是“机关王”课程就等于必须用指定器材搭建呢?作为南京唯一进行“机关王”实践的学校,市场缺乏相应的高位引领,项目又该怎样持续进行呢?……诸多问题让我校的“机关王”项目似乎走到了进退两难的瓶颈期。

项目组老师们进行了网络研修,上网查找各种关于“机关王”的活动素材,还请来了市、区多位专家多次进行专项研讨。专家和老师们都认为:“机关王”项目重在理念的引领,并非局限于用指定器材进行搭建,其主旨在于:运用奥巴马提倡的STEM理念,培养学生在科学、技术、工程、艺术和数学五个方面的学习和发展。

在市、区专家的高位引领下,我校确立了“‘机关王’理念支持下的STEM综合实践课程”这一主题。如何让孩子们以STEM的方式思考问题,找到解决问题的关卡,甚至创作出相关的作品……都是我们近一年来思考和实践的主题。我们不仅关注“机关王”项目本身的实践操作,更是力图以“机关王”的理念引领全校的课程,让更多的孩子参与到项目研究中来,在研究中得到成长。

1.五月科技节:“科技之光,萌动央小”科学园

学校大队部精心组织了“科学智闯关”系列科技活动:一场激动人心的科学秀、一个充满趣味的科学园、一个创意满满的水果塔大比拼。让孩子们在科学趣味十足的氛围中愉快地度过自己的节日。

2.十月创客节:每年一次全校全员参与的学校创客节,激发学生对科技探索的热情。

创客节启动

10月15日的升旗仪式上,新晋江苏省少年科学院小院士,南京市“星光学子”——六(6)班丁易安向全校师生介绍自己获得的创新奖项,分享自己的创客故事,宣读创客倡议书。丁同学幽默风趣的描述,让同学们了解了身边的创客达人,大家都觉得:创客似乎也并不是想象中那样触不可及。

创客作品巧设计

小创客们开启自己的创意设计之旅,有的组建团队进行团队设计,有的独立思考进行个人设计。他们观察生活、思考生活,提出自己的创意,在课堂上交流,起草自己的初稿。科学老师、信息老师、数学老师进行相关学科类的指导,美术老师进行作品美化指导,语文老师则指导孩子们用合适的语言描述创意设计的过程、说明书或创客故事的书写。一个月里,校园的每个角落里都充满了浓浓的创客氛围。

创客专家进校园:

创客节邀请多位专家走进校园,与老师、同学深入交流。

东南大学学习科学研究中心叶兆宁教授:与创客节项目组老师共同研讨相关创客课题的可行性,并对作品形式、原理等提出建设性意见。

南京市通用技术学科带头人、全国教师发明一等奖刘建明老师:走进课堂对学生的创客作品进行现场指导。如何让创客作品更具有科学性?如何更好地创新?如何让作品不仅仅停留在静态观赏层次?……

学校还邀请了来自东大研究生会的专业人员进入各班级,大手拉小手建立一對一的辅导机制,对学生们的创客作品进行指导和优化。

创客作品现场秀

经过一个月的创客研学,孩子们创作出精彩纷呈的作品,四2班率先用晨会时间进行对本班团队作品“海陆空三剑客”的创意解说,他们的创意设计及演示赢得了全场的掌声。

创客作品成果集

小小创客们把自己创客的过程用图片、文字记录下来,后期老师集结成册,固化为创客成果集,让孩子们相互间交流探讨。

“‘机关王’理念支持下的STEM综合实践课程”,以项目为主导开发跨多学科的优质课程,积极吸纳信息、数学、语文、美术等优秀教师加入项目团队中,同时加强团队教师的培训及研讨。这些多样化校本课程,充分突出了科技教育的特色,并以这些课程为载体,综合运用跨学科知识,在探究实践中培养和提升学生的创意设计能力、团队合作能力、问题解决和实践创新能力,让每一颗小种子焕发成长的光彩,绽放生命之美,释放最大能量。

(江苏省南京市中央路小学)

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