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STEM选修课首秀——如何变“废”为“宝”

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开始之前,请允许我先说点自己选择做STEM课程的来龙去脉。

我是2018年12月第一次接触STEM。

跟着省里组织的『STEM海外高级培训团』去印第安纳州学习了三周,从此一发不可收拾。


什么是STEM?我们为什么要做STEM?对高中生有什么意义?我带着一连串的问题去美国取经,结果带着更多的疑惑回到国内。


到底怎么在高中做STEM?只是带着学生做手工吗?那和小学初中有什么区别?那和技术有什么区别?和做物理实验有什么区别?


我觉得目前国内中小学盛行的创客教育和美国中小学实施的STEM教育其实是有区别的。

前者更注重技术和产品,换句话说是重在怎么把东西做出来和做出什么东西。而后者更注重过程中能力的培养,按照美国人的话说是通过多学科融合的项目实施过程培养学生的『4C技能』,即批判性思维、沟通能力、合作能力和创造力。


那我到底要做什么样的STEM?

说实话,考虑到自身水平和条件限制,我一度比较迷茫。甚至到现在已经做了一个项目了我依旧很迷茫,但心里却不害怕了,反而有点兴奋。

唯有行动可以解决所有不安。一个字——干!

摸着石子过河,那是必经的过程。

也许,脚踩入河底淤泥、奋力前行数载,不经意回头看自己走过的路,那时一切都将真相大白。


如何把人们运动时的身体动能转化为可利用的电能给手机充电 ?』——这是我这学期在宁波市效实中学东部校区开设的STEM选修课中设置的驱动性问题。

我把2019年7月杭州平移课程中见到的美国印第安纳州教师STEM课堂展示项目落地到中国普高的选修课教学中。


(Ps:为什么是『选修课』不是『主课』?显然,高中生没有时间哈哈哈哈哈~没办法,我只能从选修课挖时间)

希望能让高中生体验一种新的学习方式——目式学习

把老师的角色从课堂的掌控者转变为课程的设计者、观察者、评价者、学生学习的记录者和引导者,着重关注学生的团队协作、动手实践、主动学习情况,融合科学、技术、工程、艺术等多学科知识内容和能力要求,培养学生『4C技能』。

当然,这只是我的理想。


但有时候理想是很丰满的,现实却很骨感。到底效果会怎么样呢?让我们用8周时间拭目以待。

效实中学的选修课是一周一次,一次90分钟,历时8周。我的计划是8周进行一个项目,每学期设计和开展一个STEM项目。

以下是第一个项目『如何把人们运动时的身体动能转化为可利用的电能给手机充电 』的课程计划,实施时间是2019年10月8日至2019年12月10日。

         
STEM选修课计划
  ①2019年10月8日              自我介绍+团建活动
  ②2019年10月15日            提出问题+搜集资料
  ③2019年10月22日            制作自动绕线机
  ④2019年11月12日            改进自动绕线机
  ⑤2019年11月19日            电路设计+软件模拟+面包板测试  
  ⑥2019年11月26日            改进电路面包板再测试   
  ⑦2019年12月3日              洞洞板制作产品
  ⑧2019年12月10日             小组汇报展示

这个计划表我在第一次课上就展示给了学生,希望他们对整个项目的推进做到『心中有数』。

不同于杭州平移课程时5个美国老师每天分别教授科学、数学、工程、技术、艺术这5门学科从而推进项目实施的模式,我将各科内容有机整合,按照工程设计流程的环节推进项目实施。


需要用到什么的时候再学什么』——这和平时学生在传统课堂按照知识脉络结构系统学习的方式有很大区别,也许能够让学生碰撞出新的火花。


第一次课:自我介绍+团建活动
开课时间:2019年10月8日下午15:55-17:15

  
要求和规则前叙
   

本次选修课的学生人数共16人(11男+5女),学生自主通过系统选课进入课堂,均是宁波市效实中学东部校区2022届高一学生,其中2201班5位,2202班1位,2203班3位,2204班5位,2205班1位,2207班1位。经了解,这些学生在传统课堂上属于成绩比较优异的学生。

STEM选修课的宗旨就是让学生在玩中学,在合作中学,在动手思辨中学,因此我给学生提了如下的学习要求:①课前做好准备; ②尊重他人,学会倾听; ③乐于学习,主动学习; ④玩得开心。

我会把学生分成四个小组,每个组每次上课都需要一个组长,我不希望这个组长是我指定的或者是学生推选出来的,也不希望组长选出来后是固定的,我希望每个人都有当组长的机会,因此我让学生轮流当组长,每次课每组自行确定一位组长(可以按照座位顺时针或逆时针轮值)。

每次课开始前说明今天当值组长的工作要求:①合理安排组员分工 ;②做好课堂结束时整理工具和卫生工作(例如检查本组的电脑和无线鼠标是否均关闭,仪器工具是否归位,垃圾是否清理等)。


01
抽选队友,组成团队
   
我把16个学生的名字分别写在16张小纸条上放进纸签盒(如下图『名字箱』)中,让学生逐个上来把自己的队友抽选出来。

我先抽了第一个同学,然后让这个同学抽下一个同学,依次类推,每4个成一组,组成4个小组。

这种方式保证了队员的随机性,彼此之间并非十分熟悉,此前没有合作过,需要磨合和沟通,七次选修课后他们会分别变成什么样的团队呢?我充满期待。

(值得一提的是,这种随机抽签的方式在5女11男的情况下,居然结果是每组至少有1个女生,我表示运气很好很欣慰)

02
互相认识,确定组名
   
4人一组围坐在一起,彼此自我介绍,相互认识,了解队友的姓名、班级、兴趣爱好等。彼此沟通商量确定组名。

5分钟后,我让学生以小组为单位上台展示,四人随机排成一排,轮流介绍自己左手边的队友,然后集体介绍组名和命名意图。组名可以天马行空,中英文不限。

结果我发现在没有任何限制和彼此不太熟悉的情况下,这群高一小朋友的思维似乎不是那么开放,四个组名分别是:①『Creeper?』②『超能陆战队』③    『ZZXX』④『CCIG』


第一组的名字是一个喜欢游戏的男生取的,第二组是一个运动超好的女生取的,第三组和第四组不谋而合,取名规则均是组员名字的第一个拼音字母组合。

学生上台介绍的时候也比较羞涩,声音不大,眼神躲闪,介绍组员爱好的时候大多说对方『爱好学习』或者『爱好游戏』之类的。

这是一件好事,说明这对于这群学生来说确实是一个新环境,是一个新团队,是需要慢慢磨合和适应的,也是真的具有挑战的,那就有成长的空间和学习的意义。

接下来我给学生时间设计并制作自己的名字牌和小组名字牌。

      
小组名字牌放在各组桌子上,自己的名字牌在课上放自己面前,课下放到一侧的展示柜上,这样这间STEM教室里就有了属于每个人的印记。

      
03
团建活动,初步磨合
   
我准备了6个团建活动,分别是『蒙眼摆签』、『合作搭塔』、『合作绘画』、『回形针搭纸杯』、『创意挑战』和『立方体挑战』。


学生通过抽签的方式抽选出团建活动,增加了一点不确定性和趣味性。以下将根据当时学生的抽签顺序逐个叙述。


     
蒙眼摆签
     
材料准备
      
牙签、蒙眼布


规则简述
      
①通过一道找规律题目,让学生猜出需要拿取的牙签数目;
② 教师给出指定图形;
③学生拿取相应数目牙签,一学生蒙住眼用牙签摆出指定图形,其他学生口头指挥其操作。最快完成的组获胜。

过程描述
      
我给学生出的数字规律题是:“1,2,4,6,9,13,______”

这个题有点难,学生思索了好一会儿仍然一筹莫展。

我临时说可以大胆猜,每个组3次机会。一个女生猜了数字17,我赶紧说很接近了,学生这才猜出正确答案“18”。

这里要反思一下,规律题目很难不太好,让学生在第一步就有点小挫败,而且后面“沦落”到要靠猜的话也失去了训练数学思维的意义。

(插个小问题:不知各位看官知不知道为啥答案是18?)

当然设计这道题是为了让学生拿18根牙签摆出下面的图形:


接下来蒙眼摆签的环节很有意思,大多数的组是从上往下摆,一个三角形一个三角形摆,这就导致摆出来的图形比较『散』。


有的组出现了摆签人员的更换,可能发现配合不好,及时调整了指挥和摆图的角色分工。

有的组尝试了其他策略,比如先摆最外面的大三角形再摆里面,或者从下往上摆。


最终『ZZXX』和『CCIG』组基本上同时摆出了图形,他们获胜的大部分原因是配合得比较默契,中途没有更换角色,指导同学非常耐心,搭建策略倒是最常规的从上到下逐个三角形摆放这种。


     
创意挑战
     
材料准备
      
纸、笔

规则简述
      
① 教师出一道创意题,是日常生活中的事情,但不能用日常生活中的常用手段解决;
②学生小组讨论创意解决方案,派代表向全班分享;
③以小组为单位商量投选除自己组之外的最佳方案,得票数最多的获胜。

过程描述
      
我给学生出的创意挑战题是:如何在不使用闹钟的情况下让自己起床?


学生开始了5分钟的奇思妙想。一开始他们会说『直接让别人叫醒不就行了』『这不是很简单吗』,我跟他们再次强调『你可以这么做,但比拼的就是创意』。


慢慢地学生进入了状态,组员之间热烈讨论,有的还设计了装置草图。

『Creeper?』组说可以设计一个智能水位器,用户在睡前设定一个起床时间,如果按时起床水位就不会上升到没过头部,否则就会没过让人惊醒。

我表示这个设计会让人一晚上都睡不着,确实不用担心睡过头了哈哈哈。


『超能陆战队』组说可以让床的倾角自动调整到能让人醒的状态。

『ZZXX』组设计了一个复杂的躯体下沉和摇晃装置。

『CCIG』组说可以用定时释放一种能让人醒的香味,比如烤鸡翅味道或者某种香水等。

学生们在分享和讨论中笑得合不拢嘴,纷纷为各组的奇葩设想拍手叫好。最终『ZZXX』组在投票环节获得了最多的票数。


     
回形针搭纸杯

     
材料准备
      
一次性纸杯(每组10个)、回形针(每组一盒)


规则简述
      
①纸杯初始状态是一个一个分别放在桌上,学生每人一个回形针;
②学生用回形针把10个纸杯搭成如图所示的金字塔形;
③过程中手不能直接接触纸杯,用时最短组获胜。

过程描述
      
这个活动让我震惊的是『ZZXX』组4秒就完成了搭建任务!

他们也确实遵循了规则,就是只让回形针接触纸杯,而不用手直接接触,他们的方法是把回形针改造成了便于抓取的爪子形状,于是4个人用超级手速几秒钟就完成了任务,我表示下巴也要掉了。

失策失策,下次要在规则里加上『不能破坏回形针』一条,本意是让学生合作把纸杯垒上去呢。

不过,学生改造工具的能力还真强,4秒能完成也真不是一般组能做到了。


     
合作搭塔
     
材料准备
      
意大利面(每组20根)、纸胶带(每组一米长)、麻绳(每组一条)、米尺(每组一根)、棉花糖(每组一个)、计时软件

      
规则简述
      
① 每组在18分钟内利用提供的有限的材料搭一座塔;
②塔越高越好,搭完后在最顶端放一块棉花糖,塔依然能不倒;
③用米尺量出包括棉花糖在内的塔高,最高组获胜。

过程描述
      
这个团建活动很考验学生之间的配合和搭建能力,到底要怎么搭结构才稳定?谁来主导?谁来制作辅材?如何能搭得更高?


有意思的是『ZZXX』和『CCIG』组的主体结构均是如下的三棱柱形

『Creeper?』组的主体结构是如下的四面体型

『超能陆战队』组可以说最没有章法,基本靠把意大利面一把抓。

结果万万没有想到,『超能陆战队』组获得了胜利。


(在此感叹一句,人生啊,就是这么充满戏剧性~)

其实『超能陆战队』组的战绩也就60多厘米高,可以看看暑假平移课程时教师组的最高战绩结构(如下左图,接近100厘米了)和我参与的小组80厘米高的结构(如下右图)。

      

     
合作绘画
     

材料准备
      

水彩笔(每人一支)、A4纸(每人一张)


规则简述
      
①每人挑选一支颜色自己喜欢的水彩笔,在自己的A4纸上作画30秒;
​②把画传递给自己右手边的同学,同时自己也拿到了自己左手边同学刚才创作的画作,在这张画上创作30秒,再传给右手边的同学,以此类推直到再次拿到自己的画作;
​③观察自己的画作是否按照自己原来的意图绘制,全班推选出最有创意的画作。

过程描述
      
这个其实是放松活动,学生们画得很开心,大家会发现每个人的脑回路和作画笔触真的是出奇得不同,各路看官都可以体验一下,非常有意思哦~


由于时间的关系,『立方体挑战』留在下次课的开场10分钟来玩。

第一次课的团建活动圆满结束,学生们把名字放到展示柜上,纷纷期待着下一次的选修课。

  
课后小记
   

高中生的学习压力其实蛮大的,很少有这种放慢脚步抽出一大块时间让学生好好玩、好好感受、好好思考的机会。看得出学生们很爱捣鼓,也乐于捣鼓,只要给他们一个平台和机会,也许会让他们发现一个自己都惊诧的自己。


那么,少年们,你们现在准备好开启本次STEM之旅了吗?

     未完待续
本期的内容就分享到这里啦~
是不是干活满满?
谢谢您的支持!

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挥挥手~我们下期再见咯~

  
一想到你在关注我就忍不住有点紧张~
   











DFrJ5KYVQaH  中级技匠

发表于 2020-1-12 17:49:46

很好,好好学习
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kylinpoet  高级技匠

发表于 2020-2-18 12:04:13

这个好,必须支持。
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