STEAM教育理念下校本课程的开发-以小学3D打印课程开发为例

1、STEAM教育理念下校本课程的开发以小学3D打印课程开发为例摘要：近年来，我国大力地发展创新事业，力求从一个人口大国转变成为集聚创新人才的大国。如此一来，如何 为国家培养和输送大量的创新人才便成为了教育领域值得去研究的一个重要课题。培养创新人才的首要任务是培养 人的创造性思维。如何培养人的创造性思维成为当今学者研究的热点。STEAM教育重视培养学生综合素养和创新能 力。而3D打印技术是教育领域的一门新兴技术，对培养青少年的创新意识、动手能力以及合作意识等有着重要的作 用。目前许多学校都相继开展3D打印校本课.程的开发工作，将STEAM 教育理念融入3D打印课.程，以便更好地培养创 新人才。关键

2、词：创造性思维；STEAM教育；3D打印课.程随着信息技术的快速发展，互联网已经得到普及， 不管是生活、学习还是工作都需要借助网络，网络成为 人们表达观点、交流情感、分享智慧的平台，人们已经进 入“互联网+ ”时代。在“互联网+ ”时代，提倡技术与教 育全面融合，技术为教育的发展提供强有力的保障，教 育的发展又会推动技术的发展，提倡创新驱动发展。近年来，中国大力发展素质教育，希望培养大量的 创新人才，力求成为一个科技强国、创新大国。各校积 极响应，开展素质教育。然而，素质教育的发展比较缓 慢，未达到预期的效果。究其原因源于一些传统教育理 念已经阻碍了教育的发展，成为推进素质教育的绊脚 石。由于

3、中考、高考及升学的压力，过于重视分数和成 绩“重主科轻副科忽视小科”等因素影响，教师普遍关 注知识的传授，忽视对学生能力培养、思维培养和情感 教育，不利于素质教育工作的开展。“跨学科创新”是一个新兴词，是教育领域研究的热 点。STEAM与跨学科创新有关，强调不同学科之间相 互融合，将知识的获取、工具的选择与创新生产进行有 机统一将STEAM教育引入课堂教学，在教学中渗透 STEAM，培养学生的发散思维，提高创新能力和综合素 养，引导学生形成正确的价值观，从而促进学生的全面 发展。校本课程是学校课程体系必不可少的组成部分，它 在强化素质教育、凸显学校特色、满足学生个性发展等 方面发挥着重要作用。

4、校本课程建设是培养学生全面 和谐发展和个性健康成长的必经之路，是促进教师专业 发展的重要途径，是彰显学校文化特色的有效方式，它 在学校课程建设中占有举足轻重的地位气将STEAM 教育与校本课程融合，促进学生个性发展、全面发展，推 进素质教育事业蓬勃发展。文章首先分析了 STEAM的内涵及特征，其次分析 了校本课程开发的内涵、特征、意义、基本原则及程序， 最后在STEAM教育理念的指导下，针对石家庄市华兴 小学四五年级的学生开展3D打印校本课程的开发活 动。 .STEAM 教育STEM 教育余胜泉等人认为，STEM是科学(Science)、技术(Technology) 、工程(Engineeri

5、ng)和数学(Mathematics )四门学 科的简称，强调多学科的交叉融合。STEM教育并不是 科学、技术、工程和数学教育的简单叠加，而是要将四门 学科内容组合形成有机整体,以更好地培养学生的创新 精神与实践能力L3JOSTEM的出现打破了学科之间的界限，改变了传统 教学理念，学生需要运用科学、技术、数学等多门学科知 识解决真实生活情境中的问题，从而培养学生综合能力 和问题解决能力。STEAM 教育2006年，美国弗吉尼亚科技大学教授Yakman及其团 队在研究综合性学习时提出了 STEAM教育，在STEM教 育的基础上增加了艺术(Art)，包含人文艺术科目在内 的更广阔的领域，帮助学生从

6、更广泛的视角来认识不同 学科之间的联系，培养其综合知识的运用能力囹。近年来，STEAM教育理念在我国愈来愈受到关注和 重视，北京清华大学附中、人民大学附中、上海中学、上 海外国语大学附中等在内的600余所中学都在开设 STEAM教育课程。同时，STEAM教育培训机构也在日 益增多，可见，STEAM 正在席卷全国。与传统教育相比，STEAM教育突出的特征有以下几 点。（1）将学习与现实世界联系起来，解决真实生活情 境中的问题。（2）注重学习的过程，而不是体现在试卷上的知识 结果。（3）跨学科融合四，改变传统单一学科的运用。（4）激发学生的学习兴趣。学生们自己动手完成他 们感兴趣的、并且和他们生活

7、相关的项目，从过程中学 习各种学科以及跨学科的知识，取代传统的课堂讲授。（5）以基于项目的学习、基于问题的学习和任务驱 动法为主要教学方式。（6）注重学生综合素养、问题解决能力和创新能力， 以培养创新人才为主要目的。传统教育受教育观念落 后、教学思想滞后、应试考试制度等因素影响，学校过分 关注升学率和成绩，教师将精力和时间都放在知识点的 讲解上，未留给学生思考的空间，忽视了对学生质疑能 力、自主学习能力、合作能力和探究能力的培养，忽视了 对学生情感态度、价值观的培养。二、校本课程开发（一）校本课程的概念及特征校本（school-based），意为“以学校为本“以学校为基 础”，有三方面的含义：

8、为了学校、在学校中、基于学校L6JO校本课程是由学校负责开发、编订、审核以及确认 课程，所有流程完毕后，校本课程可以直接投入到正常 的课堂环境中进行使用。同时校本课程与国家课程可 形成强烈的对比，校本课程的设定基本都以校内对于知 识文化的理解为主导，具有绝对的校园文化属性气校本课程的主要特征有以下几点。以学校为单位由教育行政和研究单位组织、指导，课程的开发者 主要是学校教师，而不是课程专家。凸显地方文化差异和学校办学特色校本课程开发需要考虑地方文化特色、学校办学理 念、教学条件和学生需求等因素。如郓州李河口校本课 程一一生命-安全、东阿中学校本课程一一飞舞的中 国红一一剪纸等课程。满足学生个性

9、化需求学校开发旨在发展学生个性特长的、多样的、可供 学生选择的课程，学生根据兴趣、特长自行选择课程。（二）校本课程开发的意义校本课程开发是以学校为基地进行课程开发的开 放民主的课程决策过程，即校长、教师、课程专家、学生 以及家长和社区人士共同参与学校课程规划、实施和评 价的过程。弥补国家课程开发模式的不足改变校校同课程、师师同教案、生生同课本的现象。发挥校本课程开发的优势校本课程更具地方特色、更加符合独特的地方环境 和教育需求；能体现学校的办学特点；教师能够获得工 作的满足感和成就感；能发展学生的兴趣与特长；能充 分利用学校现有的人力、财力、物力、信息和时间，提升 学校的整体育人功能。（三）校

10、本课程开发的基本原则校本性原则体现学校的办学特色、学校的师资特点以及学生对 课程的特殊需求。时代性原则与社会发展、社会问题、国家政策紧密联系。互补性原则对国家课程、地方课程进行扩展、补充。可行性原则学校可以提供相应的人力、财力及政策支持，保证 课程的顺利实施。开放性原则校本课程的开放性主要表现在以下两方面：第一是 课程学习场所的开放。学生学习的场地并不仅仅只限 于学校和教室，还包括学生自身的家庭、社区以及公园 等公共文化场地，为学生开阔眼界提升空间；第二是学 生学习形式的开放圆。学生可以参加兴趣小组、评比活 动等。（四）校本课程开发的基本程序组织建立成立课程开发委员会或相应的工作小组。成员由

11、校长、教师代表、学生代表、校外课程专家、家长代表及 社会人士代表组成，负责对校本课程开发工作进行宏观 调控与指导，把握校本课程开发的方向，审查校本课程 开发方案，对校本课程的实施情况进行检查、评价，给 教师和学生以反馈。情景分析对学生需求、校内外课程资源进行分析。对学生的 需求进行调查，可采用问卷法、访谈法及观察法等多种 方式。对校内外课程资源进行分析可采用SWOT分析 法。利用SWOT分析法将组织内外环境所形成的优势、 劣势、机会和威胁等罗列出来，依照矩阵形式排列，然后 用系统分析的思想，把各种因素相互匹配起来加以分 析，从中得出一系列相应的结论。表1为笔者提供的校 本课程开发的SWOT分析

12、矩阵。表1校本课程开发的SWOT分析矩阵因素S（优势）W（劣势）0（机会）T（威胁）地理环境硬件设备教师资源行政人员学生状况家长配合社区参与地方资源（1）设计阶段根据课程开发委员会或相应的工作小组审定的项 目，组织教师及有关人员进行项目或专题设计。第一步：落实项目开发的分类。可采取招标制、自 荐制、小组承担制等方法。第二步：组织开发人员学习校本课程纲要。第三步：具体进行校本开发材料的撰写。第四步：课程开发委员会或相应的工作小组审查并 通过纲要。（2）具体实施可采用讲座式、自学式、研讨式、体验式及实践式等 多种方法。（3）评价与改进评价内容要全面，评价主体多元化和评价方式多样 性。根据反馈进行修

13、改、完善校本课程。三.STEAM教育理念下“小学3D打印课程”设 计与开发笔者参与了石家庄市华兴小学华兴号3D次列车 3D打印课程的设计与开发，在实践的基础上，不断反 思、修改，归纳总结出适合小学3D打印课程的主要内容 和可行的课堂设计主要框架，为开发小学3D打印教学 提供一些借鉴。（一）课程开发的需求分析地域文化石家庄市华兴小学位于河北石家庄市裕华区，是一 所公办小学。以素质教育为重点，形成了以“学习、创 新、协作、竞争、民主”为特征的华兴校园文化。办学条件石家庄市华兴小学建于1999年9月，占地面积7000 平方米，现有在编教师50人，其中中学高级教师1人，小 学高级教师18人，一级教师2

14、5人，大专以上学历有44 人，教学班24个，在校学生1300人，但全校只有一位信 息技术教师。学校配备七台3D打印机供学生使用。办学理念“创一流校风、育一流人才、出一流质量、建一流环 境”是华兴小学的办学目标；坚持“能力第一”“质量第 一”“育人第一”的办学宗旨。学校在培养学生人文精神 的同时注重实践能力的发展，真正将“素质教育”落实到 实处。因此，“3D打印校本课程”的开发是校园建设趋 势之一。学校内外部环境分析“加强特色学校建设，加强数码校园发展”在课程文 化建设中注重校本课程建设，学校在之前已开发书法、 摄影等相关文化特色类课程，但是操作技能类校本课程 受多种因素（时间、师资、技术等）影

15、响未能开展。总体 而言，硬件设施较好，缺乏软件资源。学生方面，他们接 受各种信息的渠道更加多样化、更加方便，接触更多的 新事物；另一方面，他们也正是对各种新事物充满好奇 并乐于探究的阶段，对3D打印相关知识特别是立体几 何有了初步的认识，这对他们接下来的学习是有利的。随着教育信息化的到来，3D技术在教育教学中广泛 应用。许多中小学都引进3D技术设备并配备专业教师 进行教授，将此类课程在校园内开展较好真正做到培养 学生动手能力和创造思维。（二）教学目标的制定课程目标的制定是校本课程开发的关键环节，影响 着校本课程开发的方向，是校本课程开发成功与否的关 键因素，因此想要开发一门校本课程，就需要制定

16、科学 合理的课程目标。课程定位小学3D打印课程属于技能性拓展型课程，其学习 过程属于探究型学习9。在设计3D打印课程教学时，需 考虑各年龄段学生的实际情况。通过对任课教师访谈， 了解学生的基本情况和课程安排。通过对学生发放问 卷和访谈了解学生的原有认知水平、兴趣、需求，确定课 程目标。根据皮亚杰认知发展阶段论，小学生处于具体运算 阶段（712岁），此阶段的学生能根据具体的事物、物体、 过程来进行思维或运算。小学生好奇心强，思维发散，活 泼好动，喜欢动手操作。因此，小学3D打印教学应侧重 于培养学生的感性认识、想象力和动手操作能力，使用 任务驱动教学法和项目教学法以激发学生的兴趣，通过 让学生设

17、计、打印与展示作品，使学生获得成就感和自信 心，以达到培养学生创新能力，提高教学效果的目的。课程总体目标学生拓宽知识面，了解3D打印的装备结构与设计 原理，及相应的3D打印方法及其应用。通过本课程的 实践教学，使学生了解3D打印的相关知识，通过讲授三 维模型制作的原理、操作技术、创作流程以及各类建模 方法，激发学生对3D打印的兴趣，培养学生的想象力与 创造力。课程具体目标知识与技能目标：认识3D打印，了解3D打印基本操 作流程；学会在教师的指导下简单使用3D打印机；掌握 3D One建模软件的基本操作，能利用软件设计三维模 型。过程与方法目标：通过与其他学科整合，培养学生 的发散思维，促进学生

18、的全面发展；培养学生的沟通交 流的能力、团结协作的精神以及团队合作意识；引导学 生了解3D打印的用途，学会运用所学知识与技术解决 实际问题。情感态度和价值观目标：通过与具体学科结合的情 境学习，激发学生对各学科的学习兴趣；培养学生的动 手能力、想象力与创造意识；体验设计、打印作品的过 程，增强自我成就感，树立家乡自豪感。（三）课程内容的组织内容选择校本课程需要综合多学科知识，凸显学校特色，与 地域文化结合。学生在学习3D打印知识的同时，感悟 家乡文化，提升家乡自豪感。基于此，我们以石家庄的 火车文化为背景，设计以“火车”为主题的3D打印课程， 课程内容由浅入深、由简到繁，逐步增加难度。课程模块

19、课程分为5个模块：模块一：3D打印技术基础知识。此模块主要讲解 3D打印技术的定义，特点，3D技术的应用领域及应用的 软件。模块二：3D One软件及实践操作。这是所有模块 中的重点和难点，在这个模块中，教师将讲授3D One建 模软件，让学生了解软件的界面、功能等一些基础知识， 并且通过本模块的学习让学生学会软件的基本操控，掌 握如何建模及常用技巧，学生设计一些模型。模块三“火车”主题活动学习。教师给定主题“火 车”，提供相应学习资源，供学生学习和参考。学生自由 结组，制定计划，分派任务，设计模型，打印作品。模块四：作品展示。由小组代表进行本组的作品阐 述，其他小组成员根据评价量表进行打分，

20、师生共同点 评，评选出优秀作品进行奖励。模块五：活动总结。学生书写本次活动心得与收 获，教师做最后的汇报总结。（四）课时安排校本课程开设的第一阶段，共设计16个学时，为期 一学期，四五年级学生自愿报名，每周五下午2点3点 开展社团活动。（五）教学方法本课程采用多种教学方法，如演示法、讨论法、实验 法等，但以任务驱动法、项目教学法为主。（六）教学评价本课程主要以学生在学习过程中的表现和最终成 果予以评判，表2是笔者给出的课程评价量规表。 表2课程评价量规表一级指标二级指标权重成绩总分课堂 表现 （30%）按时上下课，不迟到早退，不无故 旷课30%认真听讲，课上讨论积极程度20%能有条理表达自己的

21、意见10%善于思考，提出自己的意见看法10%爱护设备，注意安全10%保持室内卫生，不吃零食乱扔垃圾10%遵守纪律,保持室内安静10%小组 合作 （25%）认真倾听别人的建议20%提出建设性的意见20%善于帮助组内成员20%组内分工合理，认真完成自己的 部分40%作业 情况 （40%）创新性30%完整性15%及时性15%科学性40%作品 汇报 （5%）仪态大方，表情自然，配合肢体语25%声音洪亮20%讲解清晰，语言生动25%课堂答辩准确性30%四、课程实施的成效评价校本课程实施效果的好坏可以从学生、教师和 学校三个角度来看。（一）造就多样化学生发展进行校本课程开发的目的之一就是以学生需要为 导向，体现学生的主体地位，促进学生综合全面的多样 化发展，张扬学生的个性。通过3D打印课程的学习，学 生充分领会到石家庄火车文化的魅力，提升家乡文化的 认同感和自豪感；在设计、打印模型的过程中培养学生