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基于A—STEM教育的学生小课题案例评析

作者:未知

  摘要:本文通过对广东省深圳市龙岗区布吉高中2017年学生探究性小课题的三个优秀案例进行评析,总结了A-STEM课程项目实践的三个特点:不拘教材内容,顺应学生兴趣,引发极有价值的研究问题;立足现实条件,引导学生权衡,选择可以施行的研究方法;勇于反思评价,激励学生思辨,提出促进优化的合理建议。
  关键词:A-STEM;学生小课题;实践
  中图分类号:G434 文献标识码:A 论文编号:1674-2117(2019)07-0014-03
  为顺应时代发展和世界教育发展对培养学生新时代创造能力、创新精神和正确价值观为总目标的趋势,深圳市龙岗区大力推进A-STEM教育,以人文性(A)为引导,促进科学(S)、技术(T)、工程(E)、数学(M)的有机融合,实现人才培养模式创新和教育教学方式转变,为学生终身发展奠定坚实基础。学生小课题的开展正是对A-STEM教育的很好体现。
  笔者有幸在2018年参加了布吉高中的深圳市学生小课题答辩会,其中由刘群老师指导的“最美候鸟神话——深圳福田”,唐海桦、黄庆松、游敏老师指导的“不同水生植物对深圳污染水质净化效果的研究——以研究甘坑水为例”,徐翠芳老师指导的“水果蔬菜中维生素C含量的测定——碘量法”,这三个优秀小课题突出地体现了A-STEM教育理念,生动地呈现了A-STEM教育在人文引领下的多学科相融合的实践过程。
  不拘教材内容,顺应学生兴趣,引发极有价值的研究问题
  皮连生在《教育心理学》中指出,“凡是儿童感兴趣的活动,儿童总是在这方面表现出某种潜在能力……如此良性循环:因能力而导致兴趣,因兴趣而导致满足和能力提高。”
  《深圳市龙岗区A-STEM课程建设的指导意见》(以下简称《意见》)也强调立足于开放性的课程框架,突出强调紧扣学生兴趣和研究进展而不断生长变化,由师生共同推动课程建设。基于以上认识,龙岗区A-STEM教育大力提倡“从学生中来,到学生中去”,这三个课题研究问题的缘起都是顺应学生兴趣,借助学生在生活中发现的真实问题而确立的。
  看到深圳福田红树林中丰富的鸟类,孩子们兴致盎然,想调查该地区4万只候鸟的种类、数量、分布和活动规律;看到深圳甘坑水质污染严重,孩子们忧心忡忡,想研究水生植物对水质的净化效果;看到维生素C对人体的重要影响,孩子们跃跃欲试,想测定日常食用蔬菜水果中维C的含量。
  学生兴趣所致,引发出的这三个研究问题极有价值,具有一定的学科跨度,涉及A-STEM的多维度教学:人文,有仁爱之心,为生态环境人类健康服务;化学,污染物成分、酸碱中和、活性碳、维生素相关性质;环境学,气候条件、土壤、水质污染;生物,鸟类迁徙、植物代谢、酶的活性;工程,项目中涉及方案的优化、误差的缩小;信息技术,运用相关软件对实验中搜集的数据进行处理,数字化实验技术,常规实验操作;数学,图表分析与数值运算。指导教师并没有因为研究的问题不是教材内容而回避,根据高中生已经具备一定的定位观察、路线调查、数据处理、文献调查、实验操作、数据统计等能力的情况,确定了观鸟、治污、测维C三个小课题研究的可行性。
  这样的课题设计正符合《意见》提倡的立足国家课程的重构,对现有的国家规划的化学、生物学、数学等课程进行整合提升,把按顺序线性学习的教程,改造为非线性学习的生长性课程;将单科知识教学变为长周期的人文引领的多学科融合的探究项目,帮助学生更深入全面地理解各学科核心概念,促进知识的迁移和应用;将体验性的活动变为发现问题和解决问题的过程。
  立足现实条件,引导学生权衡,选择可以施行的研究方法
  问题从学生中来,还要放手到学生中去解决。《意见》强调研究方法和技术手段的学习。
  在研究过程中让学生学会用调查法权衡有效资讯。运用信息网络、图书资料文献查找到地方物种名录、鸟类名录,掌握目标生物的基本资料;常见的污染问题、治理方法、深圳市水源情况、水质污染的检测指标;测维生素C含量的主要方法、常见水果蔬菜的维C含量。
  在研究过程中让学生学会用观察法权衡可行方法。根据相关测量方法对仪器、试剂、样品的要求,立足研究区域和学校实际现实条件,引导学生选择适合的研究方法。观鸟使用20~60倍的单筒和8~10倍的双筒望远镜进行定点观察;治污选取凤眼莲、空心菜、香蒲等常见的水生植物进行净化;测维C采用成本较低的碘量法。
  在研究过程中,珍视每一次困难和失败带来的教育契机并相机完善可行的研究方法。在观鸟的研究中,当教师用开展鸟类知识课堂组织实地走访红树林的方法,来化解对鸟类及保护区生态环境了解度不够的困难时;在治污的研究中,当学生在正式实验后把实验室内培养的植物搬到走廊,来化解实验室内声控灯光无法正常补光造成水体发臭的困难时……在每一次完善研究方法的背后是每一個研究者最可贵的切身体验:为了寻找真理而付出的一切都是值得的。
  在测维C的研究中,当教师在演示配制碘液实验没有加入碘化钾致使固体碘无法融入水中而失败时,也正是在培养学生诚实求真的学习态度;当学生按照确立的方案实验计算出猕猴桃维生素C的含量与文献资料的数值相去甚远时,也正是在培养学生正确严谨的研究态度。学生深刻认识到:诸如样本研磨不充分,有色滤液脱色不彻底,滴定时速度不够慢等微不足道的闪失也会造成巨大偏差。当学生们改进措施得到与文献接近的结果时,获得的是直接从文献COPY到一个没有生命的数据时所无法比拟的成就感。
  这些亲自实践的试错过程极其可贵,它教会学生对元认知反思,教会学生学习用批判性思维的技巧,基于可靠的证据,对项目的全过程和涉及的所有方面做合乎逻辑的考察,促进自学自研,学会学习。学生懂得了自己发现问题、设计实验、创造性地解决问题;对跨学科概念也有了有明晰的理解,这些宝贵的受挫和失误甚至能成为影响他们价值体系、思维方式和行为习惯的关键;同时也为孩子们中学后的教育做准备,搭建大学教育和职业教育的桥梁。   勇于反思评价,激励学生思辨,提出促进优化的合理建议
  针对研究结果,勇于反思评价,激励学生思辨,提出促进优化的合理建议,为人类福祉服务正是A-STEM人文引领的宗旨。
  通过观鸟,发现福田红树林鸟类的种类有减少趋势,学生提出了举办“让候鸟飞”红树林系列观鸟展,成立观鸟社团,展示红树林鸟儿的摄影图片等优化建议,让更多的人都投入到爱鸟和护鸟的活动中来,让人类和这些可爱的朋友共享美丽的世界。
  通过治污,深切感受到生物防治在环境治理中的重要作用,发现多植物物种形成的垂直群落结构,为城市建立净化水源的立体修复体系起到一定的借鉴作用。学生怀着深切的社会责任感将本研究内容以学术论文形式在校刊上发表,向校内所有同学分享研究成果,呼吁大家更加重视身边水体质量问题。
  通过测维生素C,学生们在掌握了碘量法后,积极调查生活中自己和身边的人日常吃的蔬菜和水果中维生素C的含量是否能满足人体需要,再根据人体需要量做出调整,树立科学健康的饮食观。
  这些过程注重引导学生用人文学科相关跨学科概念对项目的意义和价值进行自我反思和评价,通过自我评价,促进学生人文精神的培育,健全完善人格。在这些课题的探究中学生学会了认识社会、认识自己,懂得了用批判性思维去反省生活意义,对消极而荒谬的生活有了辨识和抵抗能力,让生活朝着一种积极的指向而努力。
  结论与启示
  布吉高中的三个小课题,以关怀人类健康的人文理念为引领,基于鸟类迁徙,酸碱中和、维生素相关性质,综合跨学科知识,涵盖了定量计算思想、数字化实验技术、操作Excel软件、建立数值模型等,具有高度的融合性,落实了现实生活情境下中学生创新实践能力的培养。同时,融合真实的现实生活情境与跨学科内容,突出把知识获取和应用统一到项目实践中,使知识活化为能力。
  爱因斯坦曾在《培养独立思考的教育》中写道:“用专业知识教育人是不够的。通过专业教育,他可以成为一种有用的机器,但是不能成为一个和谐发展的人。要使学生对价值有所理解并且产生热烈的感情,那是最基本的。他必须获得对美和道德上的鲜明的辨别力。”从这三个优秀的A-STEM学生小课题设计中,我们可以看到问题的设计和解决顺应学生的兴趣,就能很好地促进学生的探究热情,激发学生自发主动地参与进来;再立足现实条件,引导学生权衡,选择可以施行的研究方法;最后勇于反思评价,激励学生思辨,提出促进优化的合理建议。这些课例也呈现了龙岗A-STEM课程的建设,在以人文为引领融合跨学科课程中,打通人与人、人与自然、人與社会的联系通道,在诗意的人生疆域中,共同谱写知识的价值与意义,砥砺人的品行与智慧上的践行。
  参考文献:
  [1]皮连生.教育心理学(第三版)[M].上海:上海教育出版社,2004:156.
  [2]深圳市龙岗区教育局.深圳市龙岗区A-STEM课程建设的指导意见(深龙教通〔2018〕93号)[Z].2018-08-27.
  [3]爱因斯坦·爱因斯坦文集(第三卷)[M].许良英,赵中立,张宣三,编译.北京:商务印书馆,1979:310.
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